Электрические источники света, используемые в ПОП

Дуговой разряд поддерживается за счёт термоэлектронной эмиссии заряженных частиц (электронов) с поверхности катода. Для запуска лампы катоды разогреваются либо пропусканием через них тока (лампы типа ДРЛ, ЛД), либо ионной бомбардировкой в тлеющем разряде высокого напряжения («лампы с холодным катодом»). Ток разряда ограничивается балластом.

 
 

 

 

 

 

 

 

В обозначении лампы буквы и цифры означают:

 
 

Лампы люминесцентные компактные 
Компактные люминесцентные лампы являются современными энергоэкономичными источниками света, используются в светильниках местного, общего, и декоративного освещения жилых И административных помещений. Лампы включают в сеть переменного тока частотой 50 Гц напряжением 220 В с соответствующей пускорегулирующей аппаратурой (ПРА). Лампы типа КЛ имеют встроенный в цоколь стартер и эксплуатируются с электромагнитными ПРА. Компактные люминесцентные лампы типа КЛУ предназначены для работы как с электромагнитными, так и с электронными ПРА. Лампы типа КЛЭ имеют встроенный в цокольную часть лампы электронный ПРА, стандартный цоколь Е14 или Е27 и предназначены для прямой замены ламп накаливания.

Преимущества  компактных люминесцентных интегрированных  ламп по сравнению с лампами накаливания:

 

• до 80% меньшее потребление  тока при том же количестве света;

• увеличенный в 3 – 8 раз  срок службы (в зависимости от модели и производителя);

• низкие затраты на обслуживание по сравнению с лампами накаливания, особенно в случаях расположения в местах с трудным доступом;

• большое количество применений благодаря широкой гамме продукции: имеется решение практически  для любого проекта освещения;

• возможность выбора цветовых оттенков;

• ровное свечение без мерцания;

• низкая температура нагрева  лампы.

 

Данные лампы имеют  универсальное применение: в жилище, в офисе, в торговых местах, в промышленности и бизнесе. Интегрированные компактные люминесцентные лампы пригодны к  использованию везде, где применяются  лампы накаливания. 
 

Дуговые ртутные  люминесцентные лампы (ДРЛ)

Маркировка: Д - дуговая Р - ртутная Л - лампа В - включается без ПРА

Люминесцентные ртутно-кварцевые  лампы (ДРЛ), состоят из стеклянной колбы, покрытой изнутри люминофором, и  кварцевой трубки, размещенной в  колбе, которая заполнена парами ртути под высоким давлением. Для поддержания стабильности свойств  люминофора стеклянная колба заполнена  углекислым газом.

Под влиянием ультрафиолетового  излучения, возникающего в ртутно-кварцевой  трубке, светится люминофор, придавая свету определенный синеватый оттенок, искажая истинные цвета. Для устранения этого недостатка в состав, люминофора вводятся специальные компоненты, которые  частично исправляют цветность; эти  лампы получили название ламп ДРЛ  с исправленной цветностью. Срок службы ламп – 7500 ч.

Достоинства ламп ДРЛ:

1. Высокая световая отдача (до 55 лм/Вт)

2. Большой срок службы (10000 ч) 

3. Компактность 

4. Некритичность к условиям  окружающей среды (кроме очень  низких температур)

Недостатки ламп ДРЛ:

1. Преобладание в спектре  лучей сине-зеленой части, ведущее  к неудовлетворительной цветопередаче,  что исключает применение ламп  в случаях, когда объектами  различения являются лица людей  или окрашенные поверхности 

2. Возможность работы  только на переменном токе 

3. Необходимость включения  через балластный дросель 

4. Длительность разгорания  при включении (примерно 7 минут)  и начало повторного зажигания  после даже очень кратковременного  перерыва в питания лампы лишь  после остывания (примерно 10 мин) 

5. Пульсации светового  потока, большие чем у люминисццентных  ламп 

6. Значительное уменьшение  светового потока к концу службы.

 

Металлогалогенные лампы

Металлогалоге́нная  ла́мпа (МГЛ) — один из видов газоразрядных ламп (ГРЛ) высокого давления. Отличается от других ГРЛ тем, что для коррекции спектральной характеристики дугового разряда в парах ртути в горелку МГЛ дозируются специальные излучающие добавки (ИД), представляющие собой галогениды некоторых металлов. МГЛ — компактный, мощный и эффективный источник света (ИС), находящий широкое применение в осветительных и светосигнальных приборах различного назначения. Основные области применения: утилитарное, декоративное и архитектурное наружное освещение, осветительные установки (ОУ) промышленных и общественных зданий, сценическое и студийное освещение, ОУ для освещения больших открытых пространств (железнодорожные станции, карьеры и т. п.), освещение спортивных объектов и др. В ОУ технологического назначения МГЛ могут использоваться как мощный источник видимого и ближнего ультрафиолетового излучения. Компактность светящегося тела МГЛ делает их весьма удобным ИС для световых приборов прожекторного типа с катоптрической и катадиоптрической оптикой.

 

 

 

 

Конструкция МГЛ  и назначение элементов

а – лампа 400 Вт в эллипсоидальной  прозрачной внешней колбе.

б – лампа 2000 Вт в циллиндрической  прозрачной колбе.

в – электрическая схема  включения.

1 – пружинящие распорки, 2 – разрядная трубка, 3 – основные  электроды, 4 – зажигающий электрод, 5 – утепляющее покрытие,

6 – ограничительное термостойкое  сопротивление ЗЭ, 7 – термо-

биметаллическое реле, отключающее  ЗЭ после включения лампы.

По внешнему виду металлогалогенные лампы очень похожи на ртутную лампу. Кварцевая горелка с двумя основными электродами и поджигающим электродом помещена в колбу из тугоплавкого стекла, имеющую размеры и внешний вид, подобные ртутной лампе той же мощности. Сама кварцевая горелка содержит инертный газ для зажигания, некоторое количество ртути и один или более галоидных соединений металлов (обычно иодиды). В процессе работы вся ртуть испаряется и образуется стабилизированная стенками колбы дуга, горящая в газовой среде высокого давления, состоящей в основном из паров ртути, при давлении в несколько атмосфер. При достаточной температуре стенок иодиды также испаряются с последних и молекулы иодидов диффундируют в зону высокотемпературного дугового разряда, где они разлагаются. Атомы металла ионизируются, возбуждаются и создают присущие им спектральные линии излучения. Диффундируя за пределы разряда обратно к стенкам, атомы металлов соударяются с атомами иода в более холодном газе около стенок и вновь воссоединяются, образуя молекулы иодида.

В МГЛ для общего освещения  в качестве излучающих добавок наиболее широкое применение получили две  композиции (кроме ртути и Ar ): иодиды Na , Tl и In (так называемая тройная  смесь) и иодиды Na , Sc ( и Th ). Лампы  с этими наполнениями имеют высокую  световую отдачу, достаточно большой  срок службы и обеспечивают приемлемое качество цветопередачи ( Ra =55-65).

 

HMI-лампы 

Короткодуговые лампы HTI - металлогалогенные лампы с повышенной нагрузкой на стенку и очень коротким межэлектродным расстоянием имеют  ещe более высокую световую отдачу и цветопередачу, что, однако, ограничивает срок службы. Главной областью применения ламп НМI является сценическое освещение, эндоскопия, кино- и видеосъемка  при дневном освещении (цветовая температура = 6000 K). Мощность этих ламп лежит в диапазоне от 200 Вт до 18 кВт.

Для оптических целей были разработаны короткодуговые металлогалогенные  лампы HTI с малыми межэлектродными  расстояниями. Они отличаются очень  высокой яркостью. Поэтому они  используются прежде всего для световых эффектов, как позиционные источники  света и в эндоскопии.

Натриевые лампы  высокого давления (ДНаТ)

Маркировка: Д - дуговая; На - натриевая; Т -трубчатая.

Натриевые лампы высокого давления (ДНаТ) являются одной из самых  эффективных групп источников видимого излучения: они обладают самой высокой  световой отдачей среди всех известных  газоразрядных ламп (100 - 130 лм/Вт) и  незначительным снижением светового  потока при длительном сроке службы.

У этих ламп внутри стеклянной цилиндрической колбы помещается разрядная  трубка из поликристаллического алюминия, инертная к парам натрия и хорошо пропускающая его излучение. Давление в трубке порядка 200 кПа. Продолжительность  работы – 10 -15 тыс. часов. Однако чрезвычайно  желтый свет и соответственно низкий индекс цветопередачи (Ra=25) позволяют  использовать их в помещениях, где  находятся люди, лишь в комбинации с лампами других типов.

Ксеноновые  лампы (ДКсТ)

Дуговые ксеноновые трубчатые  лампы ДКсТ при низкой световой отдаче и ограниченном сроке службы отличаются наиболее близким к естественному  дневному спектральным составом света  и наибольшей из всех источников света  единичной мощностью. Первое достоинство  практически не используется, так  как лампы внутри зданий не применяются, второе обусловливает их широкое  применение для освещения больших  открытых пространств при установке  на высоких мачтах. Недостатки ламп являются очень большие пульсации  светового потока, избыток в спектре  ультрафиолетовых лучей и сложность  схемы зажигания.

Светодиоды

Светодио́д или светоизлучающий диод (СД, СИД, LED англ. Light-emitting diode) — полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении. Излучаемый свет лежит в узком диапазоне спектра. Его спектральные характеристики зависят во многом от химического состава использованных в нём полупроводников. Иными словами, кристалл светодиода излучает конкретный цвет (если речь идёт об СД видимого диапазона), в отличие от лампы, излучающей более широкий спектр и где конкретный цвет отсеивается внешним светофильтром.Чтобы правильно определить вывода анода и катода, нужно оценить длину их ножек. Общепринято, что ножка анода должна быть несколько длиннее ножки катода. Если вы имеете опыт пайки светодиодов, вероятность их повреждения сводится к минимуму, а вот у начинающих электриков они могут перегреваться. Первые диоды можно припаять, удерживая одну его ножку пинцетом — это обеспечит эффективный отвод излишнего тепла.

Строго не рекомендуется  подключать несколько светодиодов  параллельно, используя один резистор, поскольку в силу определенных особенностей это может привести к уменьшению их срока службы.

Характеристики

Вольт-амперная характеристика светодиодов в прямом направлении  нелинейна. Диод начинает проводить  ток начиная с некоторого порогового напряжения. Это напряжение позволяет  достаточно точно определить материал полупроводника.

Современные сверхъяркие  светодиоды обладают менее выраженной полупроводимостью, чем обычные  диоды. Высокочастотные пульсации  в питающей цепи (т. н. «иголки») и выбросы обратного напряжения приводят к ускоренному деградированию кристалла. Скорость деградирования также зависит от питающего тока (нелинейно) и температуры кристалла (нелинейно).

Преимущества

По сравнению с другими  электрическими источниками света (преобразователями электроэнергии в электромагнитное излучение видимого диапазона), светодиоды имеют следующие  отличия:

Высокя световая отдача.

Высокая механическая прочность, вибростойкость

Длительный срок службы — от 30000 до 100000 часов (при работе 8 часов в день — 34 года

Малая инерционность — включаются сразу на полную яркость, в то время как у ртутно-фосфорных (люминесцентных-экономичных) ламп время включения от 1 сек до 1 мин, а яркость увеличивается от 30 % до 100 % за 3-10 минут, в зависимости от температуры окружающей среды.

Различный угол излучения — от 15 до 180 градусов.

Низкая стоимость индикаторных светодиодов.

Безопасность — не требуются высокие напряжения, низкая температура светодиода или арматуры, обычно не выше 60 градусов Цельсия.

Нечувствительность к  низким и очень низким температурам. Однако, высокие температуры противопоказаны  светодиоду, как и любым полупроводникам.

Экологичность — отсутствие ртути, фосфора и ультрафиолетового излучения в отличие от люминесцентных ламп.

 

 

 

 

 

 

Выбор светильников для освещения  производственных помещений

Факторы, определяющие выбор  светильников

Выбранные светильники должны быть расположены и установлены таким  образом, чтобы обеспечивалось:

а) безопасность и удобный доступ к светильникам для обслуживания;

б) создание нормированной освещенности наиболее экономичным путем;

в) соблюдение требований к качеству освещения (равномерность освещения, направление света, ограничение  вредных факторов: теней, пульсаций  освещенности, прямой и отраженной блескости;

г) наименьшая протяженность и удобство монтажа групповой сети;

д) надежность крепления светильников.

Основными факторами, определяющими  выбор светильников являются:

а) условия окружающей среды (наличие  пыли, влаги, химической агрессивности, пожароопасных и взрывоопасных  зон);

б) строительная характеристика помещения (перепланировка жилых помещений, в том числе высота, наличие ферм, технологических мостиков, размеры строительного модуля, отражающие свойства стен, потолка, пола и рабочих поверхностей);

в) требования к качеству освещения.

Выбор конкретного типа светильника  осуществляется по конструктивному  исполнению, светораспределению и ограничению  слепящего действия, экономическим  соображениям.

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1. В.П.Кирпичников, М.И.Ботов «Оборудование предприятий общественного питания. Ч.2.Тепловое оборудование»  –  М.: Издательский центр «Академия», 2010г.
2. Д.М.Давыдов, М.И. Ботов, В.П.Кирпичников «Электротепловое оборудование предприятий индустрии питания» – Москва: ФГБОУ ВПО «РЭУ им. Г.В.Плеханова», 2012г.
3. С.В.Некрутман, В.П.Кирпичников «Электротепловое оборудование предприятий общественного питания» - М.:Экономика, 1981г.

 

4. http://www.twirpx.com/file/1061845/

 

5. «Практикум по электрическому освещению и облучению», В.И. Баев, , изд-во КолосС, 2008 г.
6. http://www.elektrostandard.ru/lamps.html
7. «Энергосбережение в освещении», Под ред. проф. Ю.Б.Айзенберга, изд-во Знак, 1999 г.
8. «Справочная книга по светотехнике», под ред. Ю.Б. Айзенберга, изд-во Знак, 2006 г.
9. http://electricalschool.info/