монохроматическое излучение (МХИ) – излучение одной длины волны.
сложное излучение – совокупность МХИ, которая может образовывать линейчатый или сплошной спектр (источник теплового излучения).
В8. Связь между освещенностью и силой света.
В9. Понятие яркости
В10. Цветность излучения.
В11. Классификация источников оптического излучения (источников света)
В.12 Лампы накаливания. Конструкция, принцип действия, основные светотехнические
характеристики.
В13. Люминесцентные лампы низкого давления. Конструкция, принцип действия,
основные светотехнические характеристики.
Люминесцентные лампы низкого давления
Впервые ЛЛ появились в 1936 г. в России, но массовое производство быстрыми темпами началось в 1980 г.
Это обосновывается достоинством этого ИС:
1) высокая светоотдача (80 лм/ Вт) и большой срок службы (15000 ч);
2) малая себестоимость, т.к. степень механизации высока, конструкцияпроста,сырье и материалы – доступны;
3) благоприятный спектр излучения, обеспечивающий качественную цветопередачу;
4) спад светового потока при средней продолжительности горения не более 30%;
Однако, для применения в ОУ наружного освещения, высоких помещений они ограничены рядом недостатков:
1) малая мощность ИС (до 150 Вт);
2) большие габариты;
3) ненадежная работа в условиях низких температур окружающей среды (для большинства ЛЛ рабочий диапазон от «+5» до «+50» 0С).
По виду разряда различаются:
- ЛЛ дугового разряда с горячими электродами, с предварительным подогревом
- ЛЛ тлеющего разряда с холодильными электродами, без предварительного подогрева.
Принцип действия основан на преобразовании УФИ, полученного при разряде в парах ртути, люминоформ при давлении до 10 Па.
Такое давление определяет излучение с λ = 253,7 и 184,9 нм.
Добавка инертного газа в колбу (аргон, аргон – неоновая смесь при давлении до 400 Па) облегчает дуговой разряд, уменьшает распыление электродов, повышает выход излучения. Установлено, что на выход резонансного излучения приходится 60% мощности (из них 55% на λ=253,7 нм).
Люминофор наносится на внутренние стенки колбы. Хорошо возбуждается излучением атома ртути с λ=253,7 и 184,9 нм.
Лучшие люминофоры обеспечивают квантовый выход до 90%, например, галофосфат кальция, активированный сурьмой и марганцем. Изменяя концентрацию составляющих веществ, можно получить ИС с различными свойствами. Дающие набольшую светоотдачу люминофоры на основе редкоземельных элементов являются наиболее перспективными.
Цветопередача ЛЛ, по сравнению с другими ГЛ, наиболее благоприятна (RА = 62…70), но не достаточна. Отечественные ЛЛ с правильной цветопередачей (RА = 85 и более) имеют в маркировке букву «Ц». Например, высококачественную цветопередачу обеспечивают ЛЛ марок: ЛЕЦ (RА = 85), ЛТБЦ (RА = 88), ЛДЦ (RА = 90), ЛХЕЦ (RА = 93) и т.п.
Полноспектральные ЛЛ рекомендуются применять в учебных, лечебных и офисных помещениях.
Достоинства:
- создание активизирующего и оздоровительного климата,
- регулирование внутренних биологических часов организма человека (интенсивная сине-голубая составляющая спектра),
- стимулирование мыслительной деятельности работающего человека (влияние дневного света).
К новому поколению линейных ЛЛ относятся:
- т. Т5 диаметром 16 мм «тонкие» на мощности 14,21,28,35 Вт (серии FH и HE) и 24,39,49,54 Вт (серии AQ и HO).
В таблице 2.2. приведены сравнительные характеристики ЛЛ типа Т5 и Т8, из которой видно, что предпочтительней т. Т5. Однако при этом использование ЛЛ типа Т5 возможно только в светильниках с ЭПРА.
В14. Дуговые ртутные лампы высокого давления. Конструкция, принцип действия,
основные светотехнические характеристики.
Дуговые ртутные лампы
ДРЛ – это дуговые ртутные люминесцентные лампы высокого давления овальной формы, в которых невидимое УФ излучение ртутного разряда преобразуется в видимое люминофором.
ИС т. ДРЛ имеют исправленную цветность. С помощью люминофора спектр смещается в красную область излучения. Без люминофора возникает сильное искажение цвета наблюдаемых предметов, особенно человеческой кожи, что объясняется отсутствием излучения в оранжево – красной части спектра.
Лампа представляет собой горелку из прозрачного кварцевого стекла, помещенную в колбу из тугоплавкого стекла. Электроды выведены из горелки для подключения к сети, выполнены из тугоплавкого металла, активированы. Внутренняя поверхность колбы покрыта тонким слоем порошкообразного люминофора. Количество электродов в горелке до 4-х: 2 – основных, 1 или 2 зажигающих, облегчающих зажигание.
Внутри горелки немного ртути и спектрально – чистый аргон, который защищает электроды от распыления при пониженном давлении вначале и облегчает зажигание.
Процесс зажигания длится до полного испарения ртути внутри горелки (5…7 мин.), после чего все характеристики стабилизируются. Лампы с 4 – электродами горелками
включаются в сеть через дроссель.
Люминофор подбирается в соответствии с обеспечением светоотдачи, цветопередачи, стоимости.
Оптимальный выход излучения осуществляется при нагревании люминофора до 250 …3000С, что и определяет форму и размеры внешней колбы.
Температура окружающей среды влияет на напряжение зажигания (V3). Принизких Т0С требуется V3 более высокое, т.к. давление паров ртути мало, а зажигание происходит в чистом аргоне. Поэтому при низких температурах (ниже «-300С») применяется для зажигания устройства импульсного зажигания (УИЗ).
При наличии внешней колбы такое влияние отсутствует в диапазоне температур от -30 до +200С, но световой поток ниже на 5%.
При отклонениях Vc ± 10….15%,световой поток изменяется на 25%, а мощность, потребляемая лампой – на 20%.
Пульсации светового потока с частотой 2ƒс, что может вызвать опасный
стробоскопический эффект (зрением вращающиеся детали воспринимаются неподвижными).
В15. Металлгалогенные лампы. Конструкция, принцип действия, основные
светотехнические характеристики
Металлогалогенные лампы
Появились в начале 1960 – х годов. Широкие возможности регулирования спектра излучения, высокий КПД, большая светоотдача определили перспективы их использования. Внутрь разрядных колб МГЛ, кроме ртути и аргона, вводятся галогениды металлов, которые легко испаряются и не разрушают кварцевое стекло колбы. Возникающий замкнутый цикл после зажигания МГЛ имеет следующие достоинства:
- достаточная концентрация атомов металла обеспечивает требуемый спектр
излучения;
- возможность ввода в разряд щелочных и других агрессивных металлов, которые в
чистом виде быстро разрушают кварцевое стекло.
Применение галогенидов резко увеличило число химических элементов для
получения излучения различного спектра, а также их смесей. Добавки составляют малую долю по сравнению с концентрацией ртути, но все они участвуют в создании излучения.
Ртутный пар, в основном, создает наиболее благоприятные условия разряда. Наиболее часто применяются, кроме ртути и зажигающего газа, следующие варианты добавок:
- йодиды натрия, таллия и индия;
- йодиды натрия, скандия и тория.
Добавки натрия (Na) и таллия (Tl) повышают световую отдачу и стабилизируют разряд, диспрозия (Dу) и других редкоземельных металлов – дают высокую светоотдачу (до 80 лм/Вт) и цветопередачу (Rа ≥ 90), но ниже светопередачу.
Высокая рабочая температура способствует повышению светоотдачи и КПД, но
сокращается срок службы.
Габариты МГЛ меньше, чем ртутных, но колба прочней, что позволяет повысить давление и температуру в ней, а, следовательно, и показатели. Чтобы температура горелки была равномерна, ей придают специальную форму и определяют положение горения лампы. Введение йодидов приводит к повышению напряжения зажигания (V3), что вынуждает ставить дополнительные зажигающие устройства.
Повышение (V3) вызвано переходом ионов натрия (диффузия) при горении через
кварцевое стекло, что приводило к избытку йода в горелке.
Для зажигания МГЛ в большинстве случаев применяются импульсные зажигающие устройства (ИЗУ), которые дают импульс напряжения (V3) с запасом, что исключает влияние температуры окружающей среды (Токр0С) на зажигание.
Отклонение напряжения сети (V3) сильно влияет на светотехнические характеристики МГЛ. Например, при ΔV3 = ± 10%, меняются ΔФл - в 2,5 раза; ΔРл – в 2,2 раза; с ростом Vс – Тцв снижается.
Пульсация светового потока для МГЛ составляет порядка 30%. Такие достоинства МГЛ, как световая отдача – высокая, цветопередача – хорошего качества делают их незаменимыми для освещения больших площадей с требованием качества цветопередачи (выставки, ярмарки, демонстрационные залы, спортивные сооружения, цветные съемки и т.п.)
Современные МГЛ выпускаются с керамической горелкой и имеют улучшенные характеристики:
- диапазон мощностей от 20 до 400 Вт, цветовая температура 3000 и 4200 К позволяют унифицировать световые проекты различного назначения (внутреннее и наружные освещение, цветопередача).
- стабильный световой поток и цветность, искрящий свет, незначительный спад яркости в течение всего срока службы.
- длительный срок службы (до 20 000 часов) и надежность ламп сокращает эксплуатационные расходы.
- высокая энергоэффективность (более 100 лм/Вт) позволяет значительно сократить количество ИС ОУ и энергопотребление.
В16. Натриевые лампы. Конструкция, принцип действия, основные светотехнические
характеристики.
Натриевые лампы
Это один из наиболее эффективных источников видимого излучения: самая высокая светоотдача в группе ГЛ и незначительное снижение светового потока при длительном сроке службы.
По рабочему давлению натриевые ИС выполняют двух видов: низкого давления
(НЛНД) и высокого давления (НЛВД).
НЛНД созданы еще в 1930 – е годы и работают в области первого максимума светоотдачи излучения натриевого разряда при давлении 0,2 Па.
НЛВД созданы в 1960 – е годы и работают в области второго максимума светоотдачи излучения натриевого разряда при давлении 10 Па, что соответствует насыщению паров натрия при 7500С.
Материалом разрядной трубки являются светопропускающая керамика на основе
поликристаллической окиси алюминия, устойчивая к длительному воздействию агрессивных паров натрия при 14000С.
Принцип действия натриевых ламп основан на резонансном излучении (с λ=589нм
и λ=589,6 нм) натрия.
НЛНД. Излучение видимое почти однородное. Экспериментально достигнуто КПД
= 60%, что соответствует светоотдаче 400 лм/Вт, давление паров ртути оптимальное, для улучшения теплоизоляции разрядную трубку помещают в стеклянную вакуумную рубашку, а на внутреннюю стенку наносят фильтр из SnO2 или In2O3. Фильтр отражает ИК излучение на горелку и пропускает желтое резонансное излучение.
Для зажигания и облегчения разряда в горелку вводится неон при давлении 1,5 Па
с добавкой аргона 1% для снижения V3. Разрядная трубка НЛНД из специального стекла, устойчивого к парам натрия. Для ограничения перемещения паров натрия вдоль разрядной трубки на ее поверхности делают небольшие выпуклости, распределенные по длине равномерно.
Электроды оксидные, спиральные. Напряжение зажигания – 500 В, время разгорания составляет 15 мин., мгновенная реакция на изменение Vс, пульсация светового потока почти 100%, нечувствительность к температуре окружающей среды.
Желтый монохроматический свет обеспечивает хорошую видимость при низких уровнях освещенности, в тумане. В первую очередь применяется для освещения автострад, промышленных объектов, архитектуры и т.п., а для общего освещения из – за сильно искаженного цвета не применяется.
НЛВД. В НЛВД горелка заполнена смесью паров натрия (Na), ртути (Hg) и
ксенона (Кс) при высоком давлении.
Натрий – источник излучения, электронов и ионов. Ртуть – буферный газ для повышения температуры разряда и снижения тепловых потерь. Ксенон – зажигающий газ, повышает отдачу за счет снижения теплопроводности плазы.
Рабочее давление паров натрия – до 14 кПа. Напряжение зажигания – до 4 кВдля
снижения V3 вместо ксенона иногда используют смесь неона (Nе) и 0,5 аргона (Ar), но при
этом на 25% уменьшается светоотдача.
Цвет излучения золотисто – белый (Тц = 2100 К), цветовую температуру можно
повысить, увеличив давление паров натрия, но снизится световая отдача.
Материалом горелки керамика, которая устойчива к длительному воздействию паров натрия при Т ≤ 16000С, с общим коэффициентом пропускания видимого излучения до 95%.
Натрий и ртуть вводятся в виде амальгамы с содержанием натрия 75%. Внешняя
колба вакуумирована, давление 0,01 Па поддерживается газопоглотителем.
Время разгорания до 7 мин., по мере разгорания спектр излучения меняется от монохроматического желтого до нормального, что определяется скоростью нагрева лампы, испарения ртути и натрия.
Время повторного зажигания погасшей лампы до 3 мин.
Работают НЛВД при температуре окружающей среды от «-60» до «+40»0С. Срок службы при непрерывном горении на 30% больше. За 10 000 часов горения спад светового потока не более 20%.
Допускается замена ДРЛ на ДНаТ в светильнике, но использовать можно для этого
только НЛВД с увеличением напряжения на лампе и меньшим рабочим током, чем у стандартныхДНаТ.
Применение совместно в ОУ РЛВД и НЛВД дает заметную экономию средств (цена 1:10) и улучшенный спектр (добавка сине – зеленый части спектра).
Рекомендуется применять для наружного освещения и внутренних помещений с
высокими потолками.
Повышение эффективности натриевых ламп ВД (НЛВД) возможно усовершенствованием структуры алюмооксидных разрядных трубок.
Главный недостаток таких трубок – значительная диффузионная утечка атомов натрия (Na) из горелки во время эксплуатации.
Требуется иметь монокристаллическую структуру материала разрядной трубки, а
не поликристаллическую. В первом случае коэффициент диффузии на несколько порядков меньше, что позволит увеличить светоотдачу на 15…20% и сделать ее более стабильной.
В настоящее время достигнута светоотдача – 145 лм/Вт, а предельная – 385 лм/Вт.
Кроме того, при увеличении частоты питающей сети (кГц) уменьшаются диэлектрические потери (tg δ) в монокристаллах в 1,5 раза. Таким образом, основным направлением развития и совершенствования НЛВД является совершенствование алюмооксидных трубок.
В17. Светодиодные источники света. Конструкция, принцип действия, основные
светотехнические характеристики.
В18. Светильники. Их основные характеристики.
В19. Классификация светильников
А так же светильники классифицируются:
- по защите от пыли;
- по защите от влаги;
- по назначению светильников;
- по способу установки.
В20. Прожекторы. Конструкция, назначение, особенности.
В21. Качественные показатели осветительных приборов.
В22. Пульсация освещенности.
В23. Коэффициент равномерности освещения в зоне рабочих мест.
В24. Показатель ослепленности и дискомфорта.
В25. Цветопередача и цветовая температура.
В26. Виды и системы освещения.
В27. Методика размещения светильников.
В28. Метод коэффициента использования светового потока.
В29. Метод удельной мощности.
В30. Точечный метод
В31. Выбор схемы питания осветительной установки.
В32. Выбор напряжения осветительной установки.
В33.Выбор типа и места размещения групповых щитков
Магистральный распределительный пункт (щиток) располагается в начале питающей линии и, как правило, вблизи встроенной или пристроенной трансформаторной подстанции (ТП) и комплектуется трехполюсными автоматическими выключателями. Групповые щитки, расположенные на стыке питающих и групповых линий, предназначены для установки аппаратов защиты и управления электрическими осветительными сетями. При выборе типов щитков учитывается условия среды в помещении, способы установки в них аппаратов, коммутируемые осветительные нагрузки, токи и т. д. Располагать щитки следует, по возможности, ближе к центру нагрузки в местах, удобных для обслуживания.
Осветительные сети должны быть выполнены в соответствии с требованиями ПУЭ. В зависимости от характеристики помещения и условий окружающей среды выполнение электрических осветительных сетей возможно проводами с медными или алюминиевыми жилами, кабелями, как правило, с алюминиевыми жилами и осветительными шинопроводами (ШОС). Токопроводы с медными жилами применяется ограниченно, например, для взрывоопасных помещений классов В-I и В-Iа.
В34.Выбор способа конструктивного выполнения осветительной сети
В35. Выбор и проверка сечения проводников
Проверка по:
