Источники искусственного света

В качестве источников искусственного света применяются лампы накаливания и газоразрядные лампы. В лампах накаливания источни­ком света является раскаленная проволока из тугоплавкого металла (вольфрама). Эти лампы дают непрерывный спектр излучения с пре­обладанием желто-красных лучей по сравнению с естественным светом.

По конструкции лампы накаливания бывают вакуумные (тип В мощностью от 15 до 25 Вт), газополные (типы Г, Б, БК мощностью от 40 до 1500 Вт). Газополные лампы типа Г (моноспиральные) и Б (би-спиральные) наполняются аргоном с добавлением 12—16% азота.

Конструктивно биспиральная лампа отличается от моноспи­ральной тем, что у нее нити имеют форму двойных спиралей, т.е. спирали, свитой из спирали.

Биспиральные лампы с криптоновым наполнением (лампы ти­па БК) имеют световую отдачу на 10—20% выше, чем лампы с аргоно­вым наполнением. Имеются также зеркальные лампы (3), являющие­ся лампами-светильниками. Выпускаются лампы накаливания с йодным циклом большой мощности (от 250 до 2200 Вт), они имеют по­вышенный срок службы (до 2000 ч).

Увеличение срока службы ламп накаливания связано с тем, что пары йода при температуре колбы в пределах 250...1200 °С образуют с осевшим на колбе вольфрамом йодистый вольфрам, который испа­ряется и, попадая в область нити накала, разлагается на йод и вольфрам, последний оседает на теле (нити) накала, если температу­ра в этой области превышает 1400 °С. Пары йода возвращаются к колбе лампы, образуется снова йодистый вольфрам и начинается но­вый цикл переноса вольфрама с колбы лампы на тело накала.

Разрабатываются новые лампы накаливания, например неоди-мовые, имеющие подкрашенную колбу, и антистоксовые, у которых колба покрыта люминофором.

Общим недостатком ламп накаливания является небольшой срок службы (около 1000 ч) и малый коэффициент полезного действия.

В настоящее время все большее применение в промышленности находят газоразрядные лампы, которые бывают низкого и высокого давления. Газоразрядные лампы низкого давления, называемые лю­минесцентными, представляют собой стеклянную трубку, внутренняя поверхность которой покрыта тонким слоем твердого кристаллическо­го вещества — люминофора. Колба лампы наполнена дозированным количеством ртути (30...80 мг) и инертным газом (обычно аргоном) при давлении около 400 Па (3 мм рт. ст.). По обоим концам трубки укреплены электроды. При включении лампы электрический ток, протекающий между электродами, вызывает в парах ртути электри­ческий разряд, сопровождающийся излучением (электролюминесцен­ция). Это излучение, воздействуя на люминофор, преобразуется в све­товое излучение (фотолюминесценция). В зависимости от состава люминофора люминесцентные лампы обладают различной цветно­стью. В настоящее время промышленность выпускает несколько ти­пов люминесцентных ламп, отличающихся по цветности: лампы дневного света (ЛД), лампы дневного света с улучшенной цветопере­дачей (ЛДЦ), лампы наиболее близкие к естественному свету (ЛЕ), лампы белого цвета (ЛБ), лампы тепло-белого цвета (ЛТБ), лампы холодно-белого цвета (ЛХБ) и др.

К газоразрядным лампам высокого (0,03...0,08 МПа) и сверхвы­сокого (> 0,8 МПа) давления относятся дуговые ртутные люминес­центные лампы (ДРЛ), рефлекторные дуговые ртутные лампы с от­ражающим слоем (ДРЛР) и др. В спектре излучения этих дамп преобладают зеленые и голубые тона. Наиболее экономичными яв­ляются ртутные лампы высокого давления с добавкой иодидов метал­ла (ДРИ), их часто называют металлогалогенными. Светоотдача этих ламп достигает 80 лм/Вт, в то время как у ламп ДРЛ — 40...60 лм/Вт.

Трубчатые ксеноновые газоразрядные лампы высокого давле­ния ДКсТ, имеющие мощность от 2 до 100 кВт, применяются в основном для наружного освещения в связи с опасностью ультрафиолето­вого облучения работающих в помещении.

Натриевые газоразрядные лампы высокого давления ДНаТ имеют другую цветность и используются только для наружного осве­щения и в декоративных целях.

Основным преимуществом газоразрядных ламп является их экономичность. Световая отдача этих ламп колеблется в пределах 30...80 лм/Вт, что в 3...4 раза превышает световую отдачу ламп нака­ливания. Срок их службы доходит до 10 000 ч. Люминесцентные лам­пы обладают также многими гигиеническими преимуществами. С их помощью легче создать равномерное освещение, спектр их излучения ближе к естественному свету (особенно у ламп ЛЕ и ЛДЦ). Преиму­щества люминесцентных ламп особенно сказываются при уровнях ос­вещенности выше 100...150 лк.

Лампы ДРЛ экономичнее люминесцентных (световая отдача 40...60 лм/Вт), позволяют создавать большие уровни освещенности и применимы в высоких цехах, при наличии в воздухе дыма, пыли и копоти. Однако по спектральному составу излучения они сильно от­личаются от ламп накаливания и люминесцентных. Их нельзя при­менять там, где недопустимо искажение цветовосприятия. Наиболь­шее преимущество они имеют при высоте помещения более 12...14 м, при высоте менее 6 м применять их нецелесообразно.

К недостаткам газоразрядных ламп можно отнести пульсацию светового потока, слепящее действие, сложность схемы включения, шум дросселей, зависимость от температуры внешней среды. Люми­несцентные лампы не могут использоваться при низких температу­рах. Все газоразрядные лампы чувствительны к снижению напряже­ния питающей сети. При снижении номинального напряжения на 10% и более лампы горят неустойчиво и при дальнейшем понижении напряжения могут погаснуть. Следует также иметь в виду нижнюю границу зрительного комфорта. Если для лампы накаливания эта граница З0...50лк, то, например, для лампы ЛД составляет 400...500 лк. Это можно объяснить привычкой человека к большой ос­вещенности при дневном свете и малой — при искусственном. Люми­несцентные лампы, спектрально приближаясь к естественному свету, должны приближаться к нему и по уровню освещенности. Слабое лю­минесцентное освещение воспринимается как дневное в сумерках или перед грозой. Этот «сумеречный» эффект является одной из причин повышения норм освещенности при газоразрядных лампах.

Особенно неприятным свойством газоразрядных ламп, питае­мых переменным током, является пульсация светового потока. Она может привести к возникновению стробоскопического эффекта, выражающегося в искажении восприятия вращающихся, движущихся или сменяющихся объектов в мелькающем свете. Вращающийся объект в этом случае может, например, казаться неподвижным или движущим­ся в обратном направлении. Для борьбы с пульсацией светового пото­ка применяют специальные схемы включения газоразрядных ламп.

Как уже отмечалось выше, для общего освещения производст­венных помещений, как правило, следует применять газоразрядные лампы. Рекомендуемые для различных характеристик зрительных работ газоразрядные лампы приведены в СНБ 2.04.05—98.