Практические работы по охране труда в учебных заведениях. Искусственные источники света и их эффективность — люминесцентные лампы

Люминесцентные лампы

Широкое применение в осветительных установках получили более экономичные источники света — трубчатые люминесцентные лампы низкого давления (ЛБ) и дуговые ртутные люминесцентные лампы высокого давления (ДРЛ).

Люминесцентные лампы низкого давления (рис. 11.2.2) представляют собой запаянную с обоих концов стеклянную трубку 1. Длина и диаметр трубки определяются мощностью лампы и напряжением, на которое она рассчитана. Внутренняя поверхность трубки покрыта тонким слоем люминофора (вольфраматом магния, цинкобериллиевым силикатом). В торцы трубки впаяны вольфрамовые электроды 4, покрытые активным слоем (оксиды щелочных металлов — стронция, бария, кальция) и присоединенных к штырькам цоколей лампы. После откачки воздуха трубку наполняют незначительным количеством чистого аргона и вводят капельку ртути. Давление аргона и паров ртути в трубке при температуре 40 °С равно 13,3 кПа.

Рис. 11.2.2. Схема люминесцентной лампы

Люминесцентная лампа снабжается стартером (зажигателем) 3 и дросселем 6. Стартер представляет собой неоновую лампочку с двумя электродами, один из которых является биметаллической пластинкой. При включении лампы в сеть между электродами стартера проходит тлеющий разряд. При этом биметаллическая пластинка нагревается и, изгибаясь, замыкается со вторым контактом. После этого сопротивление стартера становится меньше и ток нагревает электроды 4 лампы, а биметаллическая пластинка охлаждается и размыкает цепь.

При наличии дросселя в момент размыкания цепи между электродами лампы возникает электродвижущая сила (ЭДС) самоиндукции, создающая электрический разряд в аргоне и парах ртути. Дроссель, включенный последовательно в цепь, служит для создания ЭДС самоиндукции, а также Для сглаживания пульсации разряда и ограничения значения тока. Облучение люминесцирующего вещества на стенках трубки фиолетовыми и ультрафиолетовыми лучами при электрическом разряде в трубке вызывает его свечение. Подбор соответствующего состава люминесцирующего вещества дает возможность получить свечение, близкое к дневному свету. Для устранения помех радиоприему параллельно стартеру включается конденсатор 2 емкостью 0,006 микрофарад (мкФ). Конденсатор 5 емкостью 4—8 мкФ, включенный в цепь дросселя 6 параллельно источнику тока, повышает КПД лампы до 95%. Средний срок службы люминесцентной лампы составляет 3000 часов.

В практике нашли применение дуговые ртутные люминесцентные лампы высокого давления (ДРЛ). Эти лампы выпускаются промышленностью мощностью 80, 125, 250, 400, 700 и 1000 Вт, рассчитанные на напряжение 220 В со световой отдачей 40-55 лм/Вт и средним сроком службы 10000 часов.

Дуговые ртутные люминесцентные лампы (ДРЛ) устойчивы к атмосферным воздействиям, имеют большой световой поток, который не зависит от температуры окружающего воздуха. Лампы ДРЛ широко применяются для освещения улиц, автомобильных дорог, в цехах и других помещениях, в которых не предъявляется особых требований к цветопередаче.

Общим недостатком люминесцентных ламп и ламп ДРЛ является пульсация их светового потока с частой, равной удвоенной частоте тока сети (100 Гц). Пульсация светового потока является причиной стробоскопического эффекта, т. е. искажением восприятия движущихся предметов. Вращающиеся детали, освещенные люминесцентными лампами, могут показаться неподвижными или медленно вращающимися в противоположную сторону. Это нежелательное явление исправляется включением ламп в разные фазы трехфазной сети или с помощью специальных схем включения.

Для направленного и равномерного рассеивания светового потока ламп, защиты глаз от чрезмерной кости света, защиты лампы от механических повреждений и пыли применяются светильники. По способу установки принято различать подвесные, потолочные (плафоны), настенные (бра) и напольные (торшеры) светильники.

С лампами накаливания применяются следующие светильники (рис. 11.2.3):

1. светильник «Универсаль»;

2. глубокоизлучатель эмалированный;

3. светильник «Люцетта»;

4. шар из молочного стекла;

5. кольцевой светильник;

6. водопыленепроницаемый светильник;

7. светильник «Альфа»;

8. светильник «Бета» с зеркальным отражателем.

Рис. 11.2.3. Виды светильников

С люминесцентными лампами применяются светильники 9, основными конструктивными элементами которых являются металлический корпус с узлами установки; панель металлическая, на которой находятся пускорегулирующий аппарат (ПРА); ламподержатель и стартеродержатель; отражатель света; рассеиватель, или экранирующая решетка.

Люминесцентные светильники бывают:

1. с открытой лампой для помещений;
2. с лампой, закрытой прозрачным или матовым ударопрочным рассеивателем для освещения подходов к зданию, подъездов, вспомогательных помещений. Именно такие светильники наиболее полно отвечают требованиям энергосбережения (рис. 11.2.4).

Рис. 11.2.4. Люминесцентные светильники

Различают люминесцентные светильники (рис.11.2.5):

1. с зеркальной решеткой;
2. светильники отраженного света.

Рис. 11.2.5. Люминесцентные светильники: а) с зеркальной решеткой, б) отраженного света

Наиболее экономически эффективными для освещения жилых и общественных зданий является использование люминесцентных ламп (ЛЛ) и компактных люминесцентных ламп (КЛЛ) с электронными пускорегулирующимй аппаратами (ЭПРА) вместо обычных с индуктивными (ПРА) (рис. 11.2.6).

Современные компактные люминесцентные лампы производятся с индивидуальным встроенным ЭПРА (электронно-пускорегулирующий аппарат) и цоколем Е26 для ламп накаливания, что удобно для прямой замены ламп накапливания на люминесцентные (рис. 11.2.6).

Рис. 11.2.6. Современные компактные люминесцентные лампы

Использование люминесцентных ламп с ЭПРА дает следующие преимущества:

1. увеличивается эффективность освещения, обеспечивая светоотдачу 115—120% по сравнению с индуктивным ПРА:
2. обеспечивает относительное постоянство светового потока во времени (рис. 11.2.7);
3. устраняет стробоскопический эффект и мерцание, что является недостатком индуктивного ПРА;
4. на 15—20% увеличивается срок службы ламп;
5. обеспечивается до 30% экономии электроэнергии;
6. обеспечивается широкий диапазон рабочей температуры: от —20 до 50 С;
7. обеспечивается автоматическое отключение лампы в конце срока службы (рис. 11.2.7).

Рис. 11.2.7. Внешний вид различных ЭПРА; зависимость светового потока ЛЛ от времени работы

Таблица 11.2.1. Технические характеристики люминесцентных ламп

Примечание: ЛБ — люминесцентная лампа, белого цвета.

Сравнение эффективности ламп накаливания и люминесцентных ламп

В странах СНГ не менее 10% вырабатываемой электроэнергии потребляется при освещении жилых и непроизводственных служебных помещений лампами накаливания. Если их повсеместно заменить люминесцентными лампами, то это позволит снизить требуемое количество вырабатываемой электроэнергии на 7%. В частности, для Республики Беларусь при этом ежегодная экономия электроэнергии будет составлять не менее 4 млрд.кВт*ч.

Экспериментальная установка (рис. 11.2.8) включает в себя: 1— лампу накаливания мощности, 60 Вт; 2 — люминесцентную лампу, такой же мощности, 60 Вт; 3 — выключатели; 4 — прибор для измерения освещенности — люксметр Ю—116. Лампы расположены на одинаковой высоте над рабочим столом.

Рис. 11.2.8. Схема экспериментальной установки