Сравнительная характеристика ламп накаливания и люминесцентных ламп

При освещении производственных, общественных и бытовых зданий используют:

• естественное освещение, создаваемое прями солнечными лучами и рассеянным светом небосвода, меняющимися в зависимости от географической широты времени года и суток, степени облачности и прозрачности атмосферы;

• искусственное освещение, создается электрическими источниками света;

• совмещенное освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняют искусственным.

Задачей любого вида источника света является создание на рабочем месте, офисах, кабинетах, освещения, соответствующего характеру зрительной работы.

Здания ЧГПК относят к такому типу общественных зданий, где проводятся зрительные работы при фиксированном направлении осей зрения.

Основной объем работ в этих зданиях приходится на первую половину дня и время года, когда остро ощущается нехватка естественного света.

Это требует особой ответственности при выборе источников света дополняющих, а иногда и полностью заменяющих естественный свет.

В ЧГПК в настоящее время используют два вида источников искусственного света: газоразрядные лампы и лампы накаливания.

Причем в последнее время наблюдается тенденция по замене ламп накаливания на люминесцентные лампы. Каждое из этих технических устройств имеет свои плюсы и минусы. Которые могут меняться от условий применения.

Таким образом, целью данной работы является выявление положительных и отрицательных характеристик ламп в зависимости от конкретных условий применения, а также выработка рекомендаций по улучшению работы источников света.

Технические характеристики ламп накаливания

Лампы накаливания относятся к источникам света теплового излучения. Видимое излучение в них получается в результате нагрева электрическим током вольфрамовой нити.

Диапазон мощности 15-1500 Вт на напряжения 127 и 220В (некоторая часть ламп выпускается также для напряжений 127-135 В и 220-235 В, используется в сетях, где возможно повышенное напряжение или может иметь пониженные характеристики).

Маркировка ламп:

✓ В - вакуумные лампы,

✓ Г - газонаполненные лампы,

✓ К - лампы с криптоновым наполнением,

✓ Б - биспиральные лампы.

Лампы мощностью до 150 Вт могут изготовляться:

✓ в матированных колбах,

✓ молочных колбах

✓ опалиновых колбах;

Цоколь ламп:

✓ лампы до 200 Вт имеют резьбовой цоколь Е-27;

✓ лампы 500 Вт и более - цоколь Е-40;

✓ лампы 300 Вт могут иметь любой из этих цоколей.

К основной серии примыкают зеркальные лампы-светильники, имеющие концентрированное, глубокое или широкое светораспределение.

Кроме того широко распространены лампы местного освещения на напряжения 12-24-36 В мощностью до 100 Вт, в том числе лампы-светильники с диффузным или зеркальным покрытием на колбе.

Помимо этого, выпускаются лампы самых различных назначений:

✓ для прожекторов,

✓ автомобилей,

✓ судов,

✓ иллюминационных установок.

Эти лампы отличаются:

✓ номинальными значениями мощности и напряжения,

✓ габаритами, формой колбы,

✓ типом цоколя и др.

Световая отдача ламп основной серии лежит в пределах 7- 19 лм/Вт, при теоретическом пределе для источников белого света - около 240 лм/Вт (5%) и для светового излучения вообще - 683 лм/Вт. (2%)

Световая отдача ламп данного типа повышается с увеличением их единичной мощности и снижается с увеличением номинального напряжения.

Номинальный срок службы ламп 1000 –1500 часов.

По цветности излучение ламп значительно желтее естественного дневного света и при них не обеспечивается правильной цветопередачи.

Элементарная простота схемы включения делает лампы накаливания наиболее надежными источниками света.

Лампы практически некритичны к изменениям условий внешней среды, включая температуру, но очень чувствительны к отклонениям подводимого напряжения.

Разновидностью обычных ламп накаливания являются галогеновые лампы, происходящий галоидный цикл в которых обеспечивает возврат на нить накала испарившегося с нее вольфрама. Лампы имеют форму трубки из кварцевого стекла с цоколями или вводными проводниками по концам.

Эти лампы включаются в сеть непосредственно. Зависимость их характеристик от напряжения примерно такая же, как у обычных ламп накаливания.

Руководствуясь каталогом можно выбрать любую лампу.

Технические характеристики люминесцентные лампы

Люминесцентные лампы относятся к лампам газоразрядного типа, когда излучение оптического диапазона спектра возникает в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов и паров металлов, а также за счет явлений люминесценции, которое невидимое ультрафиолетовое излучение преобразует в видимый свет.

Для общего освещения общественных зданий наиболее широко применяются лампы мощностью 40 и 80 Вт. Такой же мощностью выпускаются рефлекторные лампы, на колбу которых в пределах двугранного угла 240° нанесен отражающий слой, придающий лампам преимущественно одностороннее светораспределение.

Лампы мощностью 80 Вт позволяют существенно уменьшить потребное число светильников по сравнению с лампами 40 Вт, но они менее экономичны, чем последние, а вследствие их большой длины обслуживание установок с этими лампами осуществляется двумя рабочими.

Специфическим преимуществом ламп 80 Вт является большее значение потока на единицу длины, что позволяет уменьшить число рядов светильников в помещении в случае, когда необходимое по расчету число светильников с лампами 40 Вт не вмещается в располагаемую длину ряда.

С этой точки зрения перспективности является применение ламп мощностью 150 Вт, у которых поток на единицу длины еще больше, но пока эти лампы имеют недостаточно хорошие технические характеристики.

Световая отдача ламп достигает 75 лм/Вт.

Она различна для ламп разной мощности (достигает максимального значения для ламп 40Вт) и разного спектрального типа (максимальное значение - для ламп ЛБ, минимальное - для ламп ЛДЦ).

Срок службы распространенных типов ламп 10 000 ч, но к концу этого срока световой поток снижается до 60% начального, что учитывается повышенным значением коэффициента запаса.

Маркировка:

✓ белого света (ЛБ),

✓ холодно-белого света (ЛХБ),

✓ дневного света (ЛД),

✓ дневного света улучшенной цветопередачи (ЛДЦ),

✓ тепло-белого света (ЛТБ), холодно-белого света улучшенной цветопередачи (ЛЕ или ЛХБЦ).

✓ Для рекламы и иллюминации выпускаются также цветные лампы.

Как и все газоразрядные лампы, люминесцентные лампы при питании переменным током дают световой поток, пульсирующий с удвоенной частотой тока. Этот существенный недостаток, однако, довольно легко устраняется.

Обычные типы ламп предназначены для работы при температуре окружающего воздуха 15 -25''С. При больших или меньших температурах световая отдача ламп снижается, при температурах же, меньших 10 °С, зажигание ламп не обеспечивается.

Хотя существуют специальные схемы включения ламп для работы при низких температурах, но их избегают применять в северных широтах, как для наружного освещения, так и для освещения не отапливаемых помещений. В жарких помещениях, а также в светильниках с тяжелым тепловым режимом применяются специальные амальгамные лампы (ЛБА), имеющие нормальную световую отдачу при высоких температурах.

Для зажигания и горения ламп необходимо включение последовательно с ними пускорегулирующих аппаратов (ПРА).

Схемы и конструкции ПРА чрезвычайно разнообразны и здесь не могут быть рассмотрены подробно.

В принципе различаются стартерные аппараты (УБ) и бес стартерных (АБ), причем; во-первых, начальный подогрев электродов обеспечивается кратковременным замыканием контактов стартера, включенного параллельно лампе, во вторых, подачей на электроды напряжения от специальных витков дроссельной катушки. Ранее имевшие место недостатки стартерных схем - повышенная пожарная опасность и относительно меньшая надежность - сейчас устранены, и они имеют преимущественное применение, так как при бес стартерных схемах наблюдаются большие потери мощности в ПРА, чем в стартерных (соответственно 35 и 25%).

Для бесстартерных схем изготовляются лампы со специальной конструкцией электродов, однако могут использоваться лампы стартерного зажигания, но срок их службы сокращается.

Использование бесстартерных схем целесообразно в случаях, когда необходимо более быстрое, чем в стартерных схемах, зажигание ламп, а также при затрудненности доступа к лампам для обслуживания.

Кроме того, ПРА разделяются:

✓ на индуктивные (И),

✓ емкостные (Е) и компенсированные (К),

✓ на аппараты с нормальным, или пониженным (П)

✓ особо низким (ПП) уровнем шума,

✓ а также классифицируются по некоторым другим признакам.

✓ применяются также некоторые специальные типы ПРА.

В одноламповых светильниках чаще всего устанавливаются аппараты УБИ и АБИ, в светильниках с четным числом ламп - равное число аппаратов УБИ (АБИ) и УБЕ (АБЕ) или двухламповые компенсированные аппараты 2УБК (2АБК), при которых одна из ламп питается током, отстающим, другая - опережающим напряжение по фазе.

При работе люминесцентных ламп с некомпенсированным ПРА коэффициент мощности комплекта лампа - ПРА в зависимости от мощности ламп находится в пределах 0,5-0,35, при двухламповых компенсированных ПРА - не ниже 0,92, при одноламповых компенсированных - не ниже 0,85.

Влияние отклонений напряжения на работу люминесцентных ламп сказывается меньше, чем на работу ламп накаливания, но при напряжении, меньшем 90% номинального, зажигания ламп не обеспечивается.

Работа ламп создает, хотя и незначительные, радиопомехи, распространяемые как по эфиру, так и по сети.

Для их снижения в конструкцию стартера входит конденсатор, являющийся в большинстве случаев достаточной мерой защиты.

Сортамент люминесцентных ламп включает прямые лампы мощностью 4, 6, 8, 15, 20, 30, 40, 65, 80 и 150 Вт, а также U-образные лампы 8-80 Вт, \У-образные лампы 30 Вт и кольцевые лампы 20-40 Вт.

Внедрение люминесцентных ламп происходило в нашей стране с известной осторожностью и обосновывалось серьезными гигиеническими исследованиями. Это было тем более необходимо, что упорно распространялись слухи о вреде люминесцентного освещения.

К настоящему времени эти слухи полностью опровергнуты и безусловно доказана не только безвредность, но и полезность люминесцентного освещения. Количество ультрафиолетовых лучей (избыток которых мог бы быть опасным) в излучении ламп ничтожно мало, и хотя эти лучи учитываются как разрушающий фактор, например при освещении картин, с биологической точки зрения хотелось бы, чтобы лампы излучали их больше.

Можно сделать вывод, что люминесцентные лампы по своим техническим характеристикам резко отличаются от ламп накаливания.

Сравнительная характеристика ламп накаливания и люминесцентных ламп

Исследование искусственных источников света, применяемых в колледже

Таблица 1. Сравнительная характеристика ламп накаливания и люминесцентных ламп

Лампа Мощность (Вт) Напряжение (В) Принцип работы Срок службы КПД

(для общего освещения) (ч) %

Нагрев электрическим током

Накаливания 100-250 127-235 вольфрамовой нити 2000 5-7

Возникновение электрического разряда

Люминесцентные 40-150 57-140 в атмосфере инертных газов и паров металлов, преобразование У/Ф в 10 000 15-20

видимый свет

Характеристика зданий колледжа:

Колледж имеет три корпуса:

✓ основной (три этажа)

✓ общежитие, имеющее учебные кабинеты (пять этажей)

✓ мастерские (один этаж)

Все здания типовые, построены в середине прошлого века.

Колледж электрифицирован.

Таблица 2. Сравнительная характеристика ламп накаливания и люминесцентных ламп

Помещение Лампы накаливания Люминесцентные Оба вида ламп лампы

Кабинеты №: 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15,

16, 17, 18, 21, 22, 23, 25, 26 +

Кабинеты №:

2, 20, 24 +

Сварочный цех, актовый зал +

Электроцех, слесарный цех, спортзал +

Коридоры главного корпуса +

Коридоры мастерских +

Коридор 3-го этажа общежития +

Занятия в колледже проводятся в основном с 8:30 до 17:00 часов (первая смена), однако часто учебными планами предусмотрены занятия и в вечернее время (кружки, факультативы, секции, дополнительные и самостоятельные занятия).

Характер труда студентов и преподавателей преимущественно умственный, требующий большого зрительного напряжения, поэтому применение обоих видов ламп технически и экономически обосновано.

Техническое обоснование применения ламп накаливания:

✓ легко заменяются при выходе из строя,

✓ бесшумны,

✓ удобны при эксплуатации (включаются сразу),

✓ светильники с этими лампами легко чистятся при загрязнении.

Экономическое обоснование применения ламп накаливания: малая цена. Техническое обоснование применения люминесцентных ламп:

✓ при монтаже электрической проводки часто её схема более простая по сравнению с электромонтажной схемой ламп накаливания.

✓ большой световой поток.

Экономическое обоснование применения люминесцентных ламп:

✓ сравнительно большой срок эксплуатации;

✓ малое потребление электроэнергии.

Техническое не совершенство обоих видов ламп и экономическая нецелесообразность применения уже рассмотрены выше.

Анализ применяемых источников света в колледже показал, что замена ламп накаливания люминесцентными обоснована, так как они имеют большую световую отдачу большой срок службы и световой поток спектра, приближенный к естественному.

Рекомендации по анализам исследования

В большинстве аудиторий, оснащенных лампами накаливания световой поток слабый, однако его можно увеличить не прибегая к демонтажу имеющихся ламп. В последние годы все большее распространение получают галогеновые лампы.

Галогеновые лампы – лампы накаливания с йодным циклом. Наличие в колбе паров йода позволяет повысить температуру накала нити, т. е. световую отдачу лампы (до 40 лм/Вт).

Пары вольфрама, испаряющиеся с нити накаливания соединяются с йодом и вновь оседают на вольфрамовую спираль, препятствуя распылению вольфрамовой нити и увеличивая срок службы до 3000 часов.

Спектр излучения галогеновой лампы более близок к естественному, чем у обычных ламп накаливания.

КПД светового потока около 15% что значительно выше чем у обычных ламп накаливания, но ниже чем у люминесцентных

В последнее время аудитории колледжа оснащаются компьютерами, это предъявляет особые требования к выбору источников света т. к. увеличивается нагрузка на зрительные анализаторы. Для ее снижения целесообразно применять оба вида ламп (накаливания и люминесцентные).

Наибольший эффект эта комбинация даст если монтировать светильники на разной высоте и в разных положениях.

Можно сделать вывод, что в целом выбор источников света в колледже делается рационально, но работа в этом направлении должна продолжаться т. к. искусственные источники света непрерывно совершенствуются.

Заключение

Правильный подбор необходимого светового спектра:

✓ создает оптимальные условия зрительной работы;

✓ способствует повышению работоспособности;

✓ является средством информации, ориентации, и сигнализации для обеспечения безопасности труда.

Источники света должны обеспечивать:

✓ нормальную яркость;

✓ равномерность.

Верно выбранный спектральный состав светового потока обеспечивает правильную цветопередачу.

Оптимальный спектральный состав обеспечивает естественное освещение.

Рациональный подбор источников света позволяет хорошо и правильно организовать освещение аудиторий, учебных кабинетов и в конечном итоге способствует сохранению здоровью человека, прежде всего, зрения.