Осветительные приборы (светильники)

Осветительные приборы (светильники) состоят из источника света и арматуры. Источником света служат различные лампы. Арматура выполняет ряд функций: перераспределяет в требуемом направлении светового потока лампы, защищает глаза человека от чрезмерной яркости лампы, предохраняет источник света от механических повреждений и загрязнения, служит для подводки электрического питания и крепления лампы, а также украшает помещение.

Применение открытых ламп недопустимо, так как они в силу большой своей яркости оказывают слепящее действие на глаза человека. Открытая лампа излучает световой поток по всем направлениям, но при этом практически используется только та часть потока, которая падает непосредственно на рабочую поверхность. Светильники позволяют рационально перераспределять световой поток лампы, то есть увеличивать его использование.

Основные характеристики светильников – это коэффициент полезного действия, защитный угол и кривая силы света (КСС).

Коэффициент полезного действия – это отношение светового потока светильника F_с к световому потоку F_л помещенной в него лампы, характеризует экономичность светильника:

η_с = . (6.19)

Защитный угол γ светильника определяют как угол между горизонталью и линией, касательной к светящемуся телу лампы и краю отражателя или непрозрачного экрана, рис. 6.4.

Рис. 6.4. Защитный угол γ:

а – светильник с лампой накаливания; б – светильник с люминесцентной лампой

Этот угол γ характеризует степень защиты глаз от воздействия ярких частей источника света. Величина защитного угла определяется через его тангенс:

, (6.20)

где h – расстояние от уровня выходного отверстия арматуры до центра светящегося тела; R – радиус выходного отверстия арматуры; r – радиус светящегося тела.

Светораспределение светильников общего освещения и прожекторов, размещаемых на относительно больших расстояниях от освещаемых объектов, характеризуется пространственной плотностью светового потока, то есть формой фотометрического тела светильника, и описывается кривыми силы света (КСС). Под фотометрическим телом светильника понимают область пространства, ограниченную поверхностью, являющейся геометрическим местом концов радиусов-векторов, выходящих из светового центра СП в соответствующем направлении. В зависимости от формы фотометрического тела СП подразделяют на симметричные, фотометрическое тело которых имеет ось или плоскость симметрии, и несимметричные, фотометрическое тело которых является несимметричным. Из симметричных СП в отдельную группу выделяют круглосимметричные СП, фотометрическое тело которых имеет только ось симметрии.

У большинства светильников распределение силы света симметрично относительно вертикальной оси лампы или светильника. В этом случае кривая силы света I характеризуется функцией f угла α между данным направлением и осью симметрии:

I_α = f (α). (6.21)

Под КСС понимают график зависимости силы света СП от меридиональных и экваториальных углов, получаемый сечением его фотометрического тела плоскостью или поверхностью. Симметричные СП в зависимости от формы КСС подразделяются на семь типов в соответствии с табл. 6.9.

В основу классификации положены два независимых друг от друга признака: зона направлений максимальной силы света и коэффициент формы КСС, под которым понимают отношение максимальной силы света в данной меридиональной плоскости к среднеарифметической силе света СП для этой плоскости. Для того чтобы иметь возможность сравнивать КСС световых приборов, оснащенных различными электрическими лампами, кривые строят для условной лампы или нескольких ламп, создающих световой поток, равный 1000 лм (рис. 6.5).

КСС для условной лампы со световым потоком 1000 лм позволяет определить силу света данного СП при оснащении его лампами различной мощности путем умножения значений силы света, найденных из КСС, на фактический световой поток лампы, установленной в СП.

Таблица 6.9

Классификация светильников по типу кривой силы света

Тип кривой силы света	Зона направлений максимальной силы света	Коэффициент формы кривой силы света
Обозначение	Наименование
К	Концентрированная	0-15°	Не менее 3
Г	Глубокая	0-30°; 180-150°	От 2 до 3
Д	Косинусная	0-35°; 180-145°	От 1,3 до 2
Л	Полуширокая	35-55°; 145-125°	Не менее 1,3
Ш	Широкая	55-85°; 125-95°	Не более 1,3, при этом > 0,7 ;
М	Равномерная	0-180°
С	Синусная	70-90°; 110-90°	Более 1,3, при этом < 0,7
– сила света в направлении оптической оси светильника (0°); , – минимальная и максимальная сила света

Рис. 6.5. Кривые силы света типа М и Д

для условной лампы со световым потоком 1000 лм

Для описания светораспределения круглосимметричных СП достаточно одной меридиональной КСС, а для симметричных СП необходимо семейство меридиональных КСС для различных меридиональных плоскостей, число которых выбирают, исходя из формы фотометрического тела.

Освещение рабочего места может производиться прямым, рассеянным и отраженным светом, рис. 6.6.

Рис. 6.6. Методы освещения

Светильники прямого света применяют обычно для освещения промышленных предприятий, где не требуется создание рассеянного света, а также для освещения наружных пространств. Светильники рассеянного света широко применяют в административных помещениях, в производственных помещениях, где требуется рассеянный свет (без теней). Обязательным условием является наличие светлого потолка. Светильники отраженного света применяются только в общественных помещениях (театры, музеи и т.д.), в которых наиболее существенными требованиями к осветительной установке является создание мягкой цветопередачи с равномерно распределенной яркостью.

Светильники в зависимости от отношения светового потока, направляемого в нижнюю полусферу, к его полному световому потоку подразделяются на 5 классов, табл. 6.10. Под нижней полусферой понимают часть пространства, лежащего ниже горизонтальной плоскости, проходящей через световой центр осветительного прибора.

Таблица 6.10

Классификация светильников по светораспределению

По конструктивному исполнению светильники делятся на открытые, защищенные закрытые, пыленепроницаемые, влагозащищённые, взрывозащищённые и взрывобезопасные. Основные типы светильников приведены на рис. 6.7.

Рис. 6.7. Основные типы светильников: 1 – «Универсаль»; 2 – «Глубокоизлучатель»; 3 – «Люцетта»; 4 – «Молочный шар»; 5 – взрывобезопасный типа ВЗГ; 6 – типа ОД; 7 – типа ПВЛП

Светильникам, которые предназначены для внутреннего и наружного освещения и подключаются к сетям переменного тока напряжением 660/380 В, присваивают условное обозначение следующей структуры:

Здесь: 1 – буква, обозначающая источник света: Н – накаливания общего назначения; С – лампа-светильник (зеркальные или диффузные); И – кварцевая ГЛН; Л – прямые трубчатые ЛЛ; Ф – фигурные ЛЛ; Э – эритемные ЛЛ; Р – ртутные типа ДРЛ; Г – ртутные типа ДРИ, ДРИШ; Ж – натриевые типа ДНаТ; Б – бактерицидные; К – ксеноновые трубчатые;

2 – буква, обозначающая способ установки светильника: С – подвесные; П – потолочные; В – встраиваемые; Д – пристраиваемые; Б – настенные; Н – настольные, опорные; Т – напольные, венчающие; К – консольные, торцевые; Р – ручные; Г – головные;

3 – буква, обозначающая основное назначение светильника: П – для промышленных и производственных зданий; О – для общественных зданий; Б – для жилых (бытовых)помещений; У – для наружного освещения; Р – для рудников и шахт; Т – для кинематографических и телевизионных студий;

4 – число, обозначающее номер серии (от 01 до 99);

5 – обозначение числа ламп в светильнике, при этом для одноламповых ОП число не указывается и знак «X» не ставится, а мощность лампы указывается непосредственно после черточки;

6 – число, обозначающее мощность ламп в ваттах;

7 – число, обозначающее номер модификации ОП (от 001 до 999);

8 – буквы и числа, обозначающие климатическое исполнение и категорию размещения ОП по ГОСТ 15150-69.

Для осветительных приборов, рассчитанных на разные способы установки, в условном обозначении указывают основной способ установки. Условные обозначения осветительных приборов, в которых применяются лампы различной мощности или различного типа (например, накаливания и люминесцентные или ДРИ и ДНаТ), должны содержать обозначения основного типа источника света, способа установки ОП, назначения ОП, номер серии ОП, число и мощность основного типа ламп, число ламп другого типа и их мощность, которые указываются в скобках. В конце обозначения ОП указывают номер модификации ОП, климатическое исполнение и категорию размещения ОП по ГОСТ 15150-69.

При проектировании осветительных установок различают пять категорий размещения светильников, учитывающих условия их эксплуатации. Рекомендуемые типы светильников для помещений с различными условиями среды приведены в табл. 6.11.

Таблица 6.11

Рекомендуемые типы светильников для помещений
с различными условиями среды

Размещение светильников внутри помещений может быть равномерным по площади помещения или локализованным. При равномерном размещении светильники располагают правильными симметричными рядами, без учета планировки оборудования в производственном помещении, рис. 6.8.

В этом случае часть светильников может оказаться расположенной над проходами, а не над оборудованием, за счет чего освещенность проходов может быть выше освещенности рабочих поверхностей. При этом может быть наличие теней в поле зрения, возникающих в результате экранирования света.

Рис. 6.8. План прямоугольного размещения светильников

Такое расположение светильников применимо:

- в различных сборочных цехах, складах, где работа возможна в любой точке;

- при комбинированной системе, когда общее освещение служит дополнением к местному;

- в общественных и административных зданиях;

- на открытых территориях.

При равномерном размещении светильников применяется прямоугольное или шахматное их расположение, рис. 6.9.

Рис. 6.9. План шахматного расположения светильников

Выбор расстояния между светильниками зависит от распределения их силы света, высоты подвеса, строительных особенностей помещения, заданной освещенности и частично от расположения оборудования.

Расстояние h_c светильника от потолка принимается обычно

h_c ≤ 0,25·H_o , (6.22)

где H_o – высота потолка над рабочей поверхностью.

Наивыгоднейшее с точки зрения минимума установленной мощности расстояние при прямоугольном расположении светильников при L_а = L_в , а для шахматного L_а = L_с или L_в = ×L_а , l = (1/3 … 1/2)·L_а .

Для каждого типа светильников в зависимости от перечисленных выше условий существует наивыгоднейшее отношение расстояния между ближайшими светильниками L к высоте Н подвеса светильников над рабочей поверхностью. Эти отношения нормируются:

- при шахматном расположении

; (6.23)

- при прямоугольном расположении

. (6.24)

При локализованном размещении светильники располагают с ориентацией на рабочие поверхности. При местном освещении расположение светильников и способ их крепления выбираются индивидуально для каждого объекта.

Для искусственного освещения производственных территорий железнодорожного транспорта (парки станций, открытые распределительные устройства тяговых подстанций, контейнерные площадки, склады сыпучих грузов и т. д.) часто используют прожекторы. Основными характеристиками прожектора являются КСС, угол рассеяния, коэффициент усиления и коэффициент полезного действия. Распределение светового потока прожекторов в большей части несимметричное. Поэтому при изображении КСС в системе прямоугольных координат наносится не одна кривая, а семейство КСС, получаемых в результате измерения силы света (кд) под различными углами β. За ось ординат принимается оптическая ось прожектора, а по оси абсцисс откладываются углы рассеяния в горизонтальной β_г или вертикальной β_в плоскостях, которые характеризуют отклонение луча ОА от оптической оси прожектора.