Искусственное освещение

По конструкции различают светильники  прямого света, концентрирующие  световой поток в нижнюю полусферу  с помощью белого или зеркального  отражателя; рассеянного света (при равномерном распределении света в пространстве) и отраженного света (световой поток направлен в верхнюю полусферу).

Светлая окраска потолка, стен, мебели и оборудования способствует улучшению  освещенности на рабочих местах за счет лучшего отражения и создания более равномерного распределения яркостей в поле зрения. В этом случае увеличивается коэффициент использования осветительной установки h. Этот коэффициент зависит от типа источника света и светильника, геометрии помещения и коэффициента отражения потолка и стен. Коэффициент использования осветительной установки приближенно может быть рассчитан как

h=F_пол / F_л   (11)

где F_пол- световой поток в люменах, обеспечивающий горизонтальную освещенность по внешней площади помещения, равный произведению средней освещенности Е_ср в лк на площадь помещения S_п в м²; F_л- суммарный стандартный световой поток примененных ламп.

Измерение освещенности.

Применяемые в настоящее время  приборы для измерения освещенности – люксметры имеют фотоэлементы со спектральной чувствительностью, совмещенной со спектром ламп накаливания (ЛН), поэтому при измерении освещенности ЛН осуществляется прямой отсчет по шкале прибора. При измерениях естественной освещенности вводится поправочный множитель К₁ =0,8; для ламп ДРЛ- 1,09; дневного света ЛД, ЛДЦ – 0,99; люминесцентных ламп белого света ЛБ, ЛХБ – 1,17; натриевых ламп ДНаТ – 1,23.

Отсчет показаний люксметра  можно вести по двум шкалам до 30лк и до 100 лк в зависимости от положения  переключателя «диапазон измерения». Для расширения диапазона измерений фотоэлемент снабжен насадками, перекрывающими часть падающего светового потока: основной полусферической матовой насадкой с резьбовым соединением с фотоэлементом (маркировка К) и тремя дополнительными плоскими насадками (маркировки М, Р, Т), располагаемыми внутри полусферической.

При наличии на фотоэлементе насадок К и М показания умножаются на коэффициент К₂=10, насадок К и Р – на 100; насадок К и Т – на 1000.

Освещенность, создаваемая электрическими лампами, в большой степени зависит от величины питающего напряжения U в В. В процессе аттестации осветительной установки может оказаться, что дефицит освещенности обусловлен не малой мощностью и количеством источников света, а низким напряжением в питающей сети. В связи с изложенным необходимо параллельно измерять напряжение и производить пересчет освещенности на номинальное напряжение – 220 В с учетом коэффициента К₃ .

К₃=220 / [220-К_н´(220-U_изм)]       (12)

где U_изм – напряжение в сети в момент измерения освещенности; К_н – коэффициент, определяемый по табл. 3.

Таблица 3.

Значения коэффициента влияния  напряжения на освещенность.

Источник света	Кн
Лампы накаливания	4
Люминесцентные лампы  при использовании индуктивного балластного сопротивления	3
Люминесцентные лампы  при использовании емкостного балластного сопротивления	1
Лампы ДРЛ, ДРИ, ДНаТ	3

Окончательно фактическая освещенность будет равна

Е_факт= Е_изм´К₁´К₂´К₃      (13)

где Е_изм – измеренная освещенность по показанию прибора, лк.

Описание лабораторной установки.

Установка выполнена в виде модели помещения с прозрачной стационарной передней и съемными боковыми и задней стенками на магнитных креплениях. Съёмные стены с одной стороны окрашены в светлые тона, с другой – в более темные, что позволяет моделировать два типа помещений. В верхней части передней стенки располагаются органы управления вентилятором, расположенным внутри модели помещения, и выключатели ламп. Вентилятор с регулируемой частотой вращения крыльчатки служит для демонстрации стробоскопического эффекта и регулирования температуры внутри установки.

На потолке модели помещения  смонтировано шесть ламп различных  конструкций:

-лампа накаливания прозрачная(Б  215-225-40) грибовидной формы мощностью  40 Вт со световым потоком  F_л =415 лм;

-лампа накаливания синяя грибовидной  формы мощностью 40 Вт со световым потоком 200 лм;

-люминесцентная лампа в виде  спирали (ESSIYSUCTL 11W) c повышенной светоотдачей мощностью 11Вт и световым потоком 900 лм.

-три дуговые лампы (ДРЛ80), включенные  в разные фазы трехфазной сети, мощностью 80 Вт и световым потоком 3400 лм.

Порядок выполнения работы.

ЗаданиеI. Нормирование количественного параметра освещения.

1. Включить прозрачную лампу накаливания.
2. Измерить освещенность в трех точках на уровне пола модели помещения.
3. Определить среднее значение фактической освещенности в лк, используя формулу (13). Напряжение в питающей сети определить с помощью лабораторного стенда по электробезопасности.
4. Визуально оценить характеристику фона (светлый, средний или темный), определить по формуле (9) контраст объекта с фоном (большой, средний или малый). Определить к какому разряду зрительных работ относится данное измерение, если учесть, что величина наименьшего объекта различения составляет 2 мм, а по характеристике фона определить подразряд (а, б, в или г). так как в модели помещения лампы располагаются на потолке, считать освещение общим. Определить освещенность, необходимую для создания комфортных условий.
5. Повторить пункты 2,3 и 4, изменив окраску боковых и задней стенок.
6. Выключить лампу.
7. Повторить пункты 1-6 для люминесцентной и одной из дуговых ламп.
8. Результаты лабораторной работы занести в отчет (табл. 4).
9. Сделать вывод о соответствии нормам измеренных значений освещенности. Внести предложения.

Таблица 4.

Зрительная работа	Характерис тика фона	Контраст объекта с  фоном	Размер объекта, мм	Разряд и подразряд  зрительной работы	Норма освещенности ламп,лк	Измеренная освещенность для ламп, лк
Лампа накаливания (прозрачная)
Темный фон						619	461	91
Светлый фон						615	660	167
Люминесцентная лампа
Темный фон						431	569	527
Светлый фон						672	654	432
Дуговая лампа (ДРЛ)
Темный фон						1133	1788	2910
Светлый фон						2396	2686	2235

Задание II. Нормирование качественного параметра.

1. Для найденных в первом задании  значений освещенности определить  коэффициент пульсации КП в %. Занести в отчет (табл. 5). Для чего на приборе люксметр-пульсометр нажать клавишу «сеть» и левую клавишу в положение КП. Определить последовательно коэффициент пульсации для каждой лампы накаливания, для люминесцентной лампы и для дуговой лампы. Занести в табл. 5.

2. Включить вентилятор и одну  из дуговых ламп. Регулятором  частоты вращения крыльчатки  вентилятора добиться возникновения  иллюзии вращения периферийной  части вентилятора в одну сторону,  а центральной в противоположную.  Это и есть стробоскопический эффект.

3. Добавочно включать последовательно  дуговые лампы, убедившись визуально  в изменении стробоскопического  эффекта, измерить коэффициент  пульсации при работе одной,  двух и трех дуговых ламп. Объяснить  причину изменения пульсации.

Таблица 5.

Коэффициент пульсации, измеренный для  ламп, %
Накаливания		Люминесцентная	Газоразрядные
Прозрачная	Синяя		Для одной	Для двух	Для трех
Светлый фон стенок
14,0	-	4,7	98	49	-
Темный фон стенок
13,8	-	8,4	102	52	-

Задание III. Оценка энергетической эффективности источников света.

1. Отдельно для каждой лампы  измерить создаваемую на уровне  пола освещенность Е_факт. Светочувствительный элемент люксметра каждый раз располагать под лампой. Условия работы различных ламп в модели помещения считать практически одинаковыми.

2. Определить для каждой лампы  величину удельной освещенности Е_уд= Е_факт /W_л лк/Вт, то есть количество люкс в условиях эксперимента, приходящихся на 1 Вт электрической мощности. Оценить во сколько раз одни лампы превосходят другие. Результаты занести в отчет (табл.6).

3. Повторить пункты 1 и 2 изменив цвет стенок.

4. Сделать вывод.

Таблица 6.

Тип лампы	Накаливания		Люминесцентная	Дуговая
	Прозрачная	Синяя
Светлый фон стенок
Освещенность, лк	913	-	1002	4337
Удельная освещенность, лк/Вт		-
Темный фон стенок
Освещенность, лк	620	-	825	3020
Удельная освещенность, лк/Вт		-

Задание 4. Оценка коэффициента использования осветительной  установки.

1.Включить одну из ламп.

2.Измерить освещенность в пяти  точках на уровне пола, определить среднее значение фактической освещенности по формуле Е_факт (13). Выключить лампу.

3.Принимая во внимание, что площадь  пола в модели помещения S_п=0,42 м², используя выражение (11), определить коэффициент использования осветительной установки.

4.Перемонтировать боковые и заднюю стенки модели помещения обратной стороной, повторить действия по пунктам 1,2, и 3. Результаты занести в отчет (табл. 7).

5.Повторить пункты 1,2,3,4 для всех  остальных ламп.

6.Сделать выводы.

 

Таблица 7.

Тип лампы	Окраска стен	Освещенность, лк						Коэффициент использования  осветительной установки
		Точка 1	Точка 2	Точка  3	Точка  4	Точка 5	Среднее значение
ДРЛ	темная	1330	1133	1788	1822	1910	1654,9
	сетлая	2396	2235	2686	2844	3112	2768,9
Люминесц.	темная	772	569	527	389	431	660,2
	светлая	643	672	654	432	537	702,3
Накалив.	темная	461	619	492	118	91	422,5
	светлая	615	849	660	275	167	599,8

Контрольные вопросы.

1. Назовите основные параметры,  используемые для характеристики  светотехнических устройств?

2. Что такое освещенность, от каких факторов она зависит и в каких единицах измеряется?