Световой поток, сила света, освещенность, яркость: определение и единицы измерения. Достоинства и недостатки люминесцентных ламп. Дуговые ртутные лампы высокого давления. Общие и отраслевые нормы искусственного освещения. Расчет электрического освещения с лампами ДРЛ по точечному методу

1. Световой поток, сила света, освещенность, яркость- определение и единицы измерения.

Световой поток (Ф, люмен, лм) - мощность энергии излучения, которая оценивается по световому ощущению, возникающему у селективного приемника (среднего человеческого глаза), кривая спектральной чувствительности которого стандартизирована. Т.е. это эффективно преобразуемый глазом поток излучения.

Сила света (I, стерадиан, ср)-это пространственная плотность светового потока в заданном направлении

где ω-телесный угол. ω=S/R²,

Кривые силы света - сечение фотометрической поверхности меридиальной плоскостью.

Освещенность (Е, люкс, лк) - поверхностная плотность падающего светового потока.

Яркость (L, кд/м²) - отношение силы света к светящейся поверхности на плоскость _┴ этому направлению.

5. Достоинства и недостатки люминесцентных ламп, основные типы и характеристики.

Достоинства: а) Высокая световая отдача Н до 200 Лм/Вт; б) большая продолжительность горения 10-15 т. ч.; в) возможность получения свечения в любой области спектра без существенного снижения экономичности; г) возможность получения импульсных источников света.

Недостатки: а) большая стоимость; б) наличие периода разгорания; в) сложные схемы зажигания ламп(все лампы имеют падающую ВАХ). г) ограниченный диапазон мощности.

Характеристики ЛЛ:

1. Электрические

- номинальная мощность (20, 30, 40,65,80,110,150,200 Вт)

-U_ном = до 220 В

- U_зажиг - определяется схемой зажигания (U_{зажиг.лл}>U_сети>U_раб)

- U_{рабочее} - это то напр-е которое будет подводится к лампе при ее горении (U_{рабочее}=0,6U_ном)

2.Светотехнические

-номинальный световой поток Ф₁₀₀ -берется ч/з 100 часов горения

-цветопередача хара-ся цветовой тем-й. Чем выше тем-ра тем выше цветопередача.

Тем-ра цв.=2500-6000 К. Температура солнца 6500 К.

3. Экономические

- продолжительность горения τ=12…15 тыс.ч.(Компактные ЛЛ– 5…7 тыс.ч)

- световая отдача (ЛБ-40,100%, ЛД-79%, ЛТБ,ЛХБ-89%, ЛДЦ-62%).

- коэф-т пульсации – отношение min светового потока к среднему.

- коэф-т горения харак-ся изменением Ф лампы при ее горении.

9. Дуговые ртутные лампы высокого давления (ДРЛ). Металлогалоидные лампы (ДРИ). Основные характеристики.

Давление в лампе от 2 до 10 атм.

Период разгорания 5-7 минут (из-за большого давления паров ртути). Период перезажигания от 5…15 минут

Зажигается при U_сети =200 В и выше. При снижении напр-я на 10% на два периода лампа гаснет, а отключение напр-я на полпериода, также приводит к отключению лампы.

Особенностью РЛ является то, что люминофор не содержит лучей красного света. Спектр не линейный (сине-зеленый).

Необходимость исправления цветности:

1. Применения люминофорных покрытий.

Люминофор используется в лампах –ДРЛ (дуговые ртутные люминесцентные) от 50 до2 кВт.

Н=45-60 Лм/Вт, до 20 тыс. часов.

2. Добавление в разрядную трубку излучающих добавок (галогениды металлов).

ДРИ (дуговые ртутные с излучающими добавками) до 3,5 кВт, Н до 100 Лм/Вт; τ=16000 ч. ДРИ выпускаются 2 электродными и имеют сложную сх. зажигания: конденсатор +импульсный тр-ор + разрядник

13. Общие и отраслевые нормы искусственного освещения.

По нормам определяется минимальная освещенность данного помещения в любой точке рабочей зоны, в любой период эксплуатации. Фактически норма освещенности не должна быть меньше минимальной (дана в СНиПе).

В СниПе даны общие нормы освещенности, которые учитывают:

1. Точность выполняемых работ, которые делятся на разряды, они обозначаются 1, 2, 3…..8 (в сторону падения освещенности)

2. Контраст объекта с фоном и яркостью фона. Есть разряды и подряды.

Стараются использовать отраслевые нормы при реальном проектировании:

2. Достоинства и недостатки ламп накаливания, основные характеристики.

Характеристики ЛН.

1. Светотехнические:

- номинальный световой поток – Ф_Н, Лм

- максимальная сила света I_max.

2. Электрические

- номинальное напряжение 220 В. Местное освещение (МО) - 36 В,12 В,6 В. Для работы в сетях с повышенным напр-ем на цоколь: 220-235 В.

- номинальная мощность - P_Н (Очень широкий диапазон мощности 15-1500 Вт). Отклонение от номинала ±10%.

3. Экономические и эксплуатационные

а) световая отдача – Н.

Н_ном=Ф_ном/Р_ном, (Лм/Вт)

Для основных типов ЛН от 7 до 20 Лм/Вт. Световая отдача зависит от температуры нагрева тела накаливания. Теоретически предельная световая отдача для белого света Н=240 Лм/Вт. Световая отдача ламп возрастает с увеличением полной мощ-ти и с уменьшением ном-го напр-я.

б) Продолжительность горения – число часов реального использования лампы (ресурс). Сред. продолжит. горения ЛН – 1000 часов. Гарантийная – 700 часов. Полезная продолжительность горения до тех пор пока световой поток не снизится более чем на 30% в результате испарение вольфрама.

Натриевые лампы до 200 Лм/Вт.

Достоинства: малая стоимость; простая схема включения; практическое отсутствие периода разгорания; одинаково стабильная работа на постоянном и ~ напряжении; возможность изготовления в широком диапазоне мощностей; относительно малые размеры.

Недостатки:низкая световая отдача; малая продолжительность горения; спектр излучения не обеспечивает оптимальной светопередачи; сильная зависимость хар-к от напряжения сети.

6. Начертите стартерную схему включения люминесцентной лампы.

ДрБ – баластный дроссель;

Ст – стартер,

С1 и С2 – конденсаторы,

Х – источник света,

* - ионный элемент.(прибор)

Это стартерная компенсированная схема

ДрБ – чтобы стабилизировать ток; для создания всплеска напряжения

С1 - подавляет радиопомехи стартера и препятствует привариванию его контактов.

С2 – повышает коэф.мощности от 0,5 до 0,9

Недостаток схемы – нестабильность параметров стартера (низкая надежность)

10. Натриевые лампы- достоинства, недостатки, основные характеристики.

Имеют самую высокую световую отдачу (желтый спектр излучения).

1. Натриевые лампы:

- низкого давления (Н - до 200 Лм/Вт) – 0,005мм.рт.ст.;

- высокого давления (Н - до 130 Лм/Вт) – 100…200мм.рт.ст.

Плохая цветопередача и исправить его нельзя. Используются для освещения автострад. Исп-ся при не высоких изменениях диапазона тем-р.

2.Поликор – натриевая лампа высокого давления.

Требуют спец. схему зажигания и баласт. Схема зажигания похожа на схему ДРИ.

Продолжительность горения τ=13000-15000 ч.

Основной тип: ДНаТ – дуговая натриевая трубчатая лампа.

14. Расчет электрического освещения с люминесцентными лампами по методу коэффициента  использования светового потока.

Для ЛЛ:

Е - норма освещенности, Лк.

К – коэфициент запаса,

S – площадь помещения,

Z – коэффициент учета неравномерно распределяющейся освещенности в помещении (1,1 для ЛЛ).

n – количество ламп в светильнике (1, 2, 4),

η- коэфициент использования - по справочнику (зависит от: типа светильника η_свет=Ф_свет/Ф_{ист.света}; типа кривой силы света; хар-ки помещения – ρ_стен, ρ_{потолка}, ρ_{раб.поверх}).

ρ_{раб.поверх}=10% (при сильно отражающей поверхности = 30%) Коэфициент светового потока возрастает при уменьшении расчетной высоты.

Коэфициент использования возрастает при увеличении площади помещения. Чем ближе форма помещения к квадрату тем выше коэфициент использования.

Вводится индекс помещения (S - площадь помещения):

η= η_светил η_помещ

Ф – расчетное значение светильника потока в Лм; h – расчетная высота (расстояние от светового центра светильника до рабочей пов-ти)

Ф_станд=(-10 – 20%)Ф_расчет

3. Как изменятся характеристики лампы накаливания (мощность P, световой поток Ф, продолжительность горения τ), если напряжение, подводимое к ней, возрастает.

1) 8 Лм/Вт -15 Вт;220 В.

2) 20 Лм/Вт -1500 Вт;127 В.

Галогенные ЛН - у них Н до 28 Лм/Вт.

С увеличением продолжительности горения ЛН напряжение резко падает (τ↓ при ↑U). Если напр. упало на 10%, световой поток упал на 30 %.

7. Условия зажигания люминесцентной лампы. Резонансная схема зажигания.

Условие зажигания ЛЛ:

U_{зажиг.лл}> U_сети>U_{зажиг.стар}> U_раб.лл.

Х_др1+Х_др2=Х_с

Сопротивление ДрБ и ДрР подобраны так, чтобы был возможен резонанс напряжений.

Z≈R

Частичные U (прикладываемые к лампе), могут значительно превышать U_сети

“+” – намного надежнее стартерной

“-” – дороже из-за лишнего дросселя, потери ↑ мощности (до 30%)

Резонансная схема зажигания.

11. Ксеноновые лампы, их характеристики.

1. Наиболее мощные из всех источников света Р до 100 кВт (Сириус). Наиболее часто используемая ДКсТ с Рном=20 кВт.

2. Лампы имеют более белый свет, спектр близок к естественному.

3. Единственный источник света не требует балласта. (↑ ВАХ в раб.зоне)

4. Схема включения ламп сложная, т.к. зажигается импульсом напряжения 20-25 кВ.

5. Очень чувствительны, боятся вибрации, тряски, спада напряжения.

Светопередача Н=20-40 Лм/Вт - худший из разрядных ИС,

продолжительность горения τ =500-2000 часов.

15. Расчет электрического освещения с лампами ДРЛ по точечному методу.

1.В помещении намечаются контрольные точки с предполагаемой минимальной освещенностью.

2.При помощи «Изолюкс» в контрольных точках просчитывается суммарная условная  освещенность.

3.Путем сравнения суммарной освещенности в контрольных точках выбирают для окончательного расчета точку с минимальной освещенностью.

4.Проводят расчет по формуле.Для ДРЛ:

μ - коэффициент учета удаленных светильников (1-1,1),

k - коэффициент запаса (1,5), η_U - КПД светильника в нижней полусфере.

4. Принцип действия и основные характеристики галогенных ламп накаливания.

Принцип действия: заключается в образовании на стенке колбы летучих соединений - галогенидов вольфрама, которые испаряются со стенки, разлагаются на теле накала и возвращают ему, таким образом, испарившиеся атомы вольфрама.

Характеристики:

Продолжительность горения τ=2000 ч.

Световой поток не меняется (постоянен) от 500 Вт до 20 кВт.

Световая отдача ГЛ – 27 Лм/Вт.

8. Работа люминесцентных ламп при повышенной частоте питающего напряжения.

Перспективно работа ЛЛ на повышенном напр-и и повышенной частоте до 10 кГц.

1.Нет пульсации (из-за люминофора)

2.↑ световая отдача ламп на 15%.

3.↓ масса ПРА на 20%

4.Потери в ПРА ∆P↓ в 4-5 раз

5.Продолжительность горения τ ↑на 20-30%.

“-” - нужен источник повышенной частоты.

Схема зажигания – резонансная

12. Меры борьбы с пульсацией светового потока в осветительных установках.

Для одной лампы пульсацию изменить нельзя, если работает на стандартную частоту Уменьшение Ф можно использовать несколько ламп.

1. Включить лампы на разные фазы. Можно добиться снижение пульсации до 5%, если использовать 1 лампу, то пульсация 50%. Это можно использовать в большом помещении при большом кол-ве ламп.

2. Использование двухламповой антистробоскопической схемы вкл. ЛЛ.

16. Определение расчетных электрических нагрузок в осветительной сети с газоразрядными лампами.

При использовании газоразрядных ламп ГРЛ (ЛЛ, ДРЛ, ДРИ, натриевые). Необходимо учитывать:

1.Потери в ПРА (пускорегулирующем аппарате). Падающая ВАХ – рост проводимости при уменьшении напряжения. Включают балластное (добавочное) сопротивление – емкость, наиболее часто используют дроссель (индуктивность).

2.Необходимость учета реактивной мощности осветительной нагрузки.

cosФ≈0,5 – 0,6 для U=200 В,

cosФ≈0,5 – 0,6 – для некомпенсированной схемы,

cosФ=0,32 для U=380 В – необходимо компенсировать реактивную мощность. В осветительных сетях используют местную компенсацию (непосредственно в светильниках установлены компенсирующие устройства) – это ЛЛ и наружное освещение с лампами ДРЛ и подобными лампами.

По ПУЭ:

cosФ≥0,9 -  в двуламповых схемах,

cosФ≥0,85 – в одноламповых схемах.

Отказ от применения компенсирующих устройств в осветительных сетях должен быть обоснован тех. экономическим расчетом.

- зависимость Ф лампы от темп-ры окр. среды (оптимальная: 18-25ºС→ Ф-максимальный)

Типы ртутных ламп низкого давления:

Тлеющего разряда (с холодными электродами)

Дугового разряда (с разогретыми электродами)

Вихревого разряда (без электродов)

По цветности – ЛДЦ, ЛД, ЛБ (наилучшая ЛБ40), ЛХБ

Форме – U-образные, W-образные, Ω-кольцевые, желобковые, линейные, компактные.

17. Выбор сечения проводников осветительной сети по методу моментов.

1.

[q_р]=мм²;

М=РL, кВт∙м,

М – момент нагрузки;  С – коэффициент, зависящий от U и схемы сети (по табл.),

ΔU_доп - допустимые потери U в сети (Допустимое отклонение U=±5%)

ΔU_доп=U_хх-U_min- ΔU_тр

ΔU_доп=105%-95%- ΔU_тр=10- ΔU_тр

ΔU_тр=(1,0÷5,3)%

ΔU_тр =ΔU_тр.номβ

β- коэф. загрузки.

2.

ΣМ=Р1∙L1+Р2(L1+L2)+P3(L1+L2+L3+L4)+

+P4(L1+L2+L3+L4) или

ΣМ=

=L1(Р1+Р2+Р3+Р4)+L2(Р2+Р3+Р4)+L3(Р3+Р4)+Р4∙L4

“Электрическое освещение” (Вязигин)

1. Световой поток, сила света, освещенность, яркость- определение и единицы измерения.

2. Достоинства и недостатки ламп накаливания, основные характеристики.

3. Как изменятся характеристики лампы накаливания (мощность P, световой поток Ф, продолжительность горения τ), если напряжение, подводимое к ней, возрастает.

4. Принцип действия и основные характеристики галогенных ламп накаливания.

5. Достоинства и недостатки люминесцентных ламп, основные типы и характеристики.

6. Начертите стартерную схему включения люминесцентной лампы.

7. Условия зажигания люминесцентной лампы. Резонансная схема зажигания.

8. Работа люминесцентных ламп при повышенной частоте питающего напряжения.

9. Дуговые ртутные лампы высокого давления (ДРЛ). Металлогалоидные лампы (ДРИ). Основные характеристики.

10. Натриевые лампы- достоинства, недостатки, основные характеристики.

11. Ксеноновые лампы, их характеристики.

12. Меры борьбы с пульсацией светового потока в осветительных установках.

13. Общие и отраслевые нормы искусственного освещения.

14. Расчет электрического освещения с люминесцентными лампами по методу коэффициента  использования светового потока.

15. Расчет электрического освещения с лампами ДРЛ по точечному методу.

18. Характеристики светильников.

1. Кривая силы света.

2. Изолюксы – кривые разных значений освещенности.

3. Защитный угол, характеризует степень защищенности глаза от слепящего ИС. Чем выше подвесной светильник, тем защитный угол меньше.

4. КПД светильника.

5. Коэффициент усиления (К_У≤30 - светильники, К_У≥20 - прожекторы).

16. Определение расчетных электрических нагрузок в осветительной сети с газоразрядными лампами.

17. Выбор сечения проводников осветительной сети по методу моментов.

18. Характеристики светильников.