Лекция: «Бытовые электроосветительные приборы – светильники»

Лекция: «Бытовые электроосветительные приборы – светильники»

1. Источники света. Классификация. Ассортимент.

2. Светильники. Конструкция. Арматура.

3. Требования, предъявляемые к качеству светильников.

Электроосветительные приборы ближнего освещения называются светильниками, дальнего – прожекторами.

Светильник – осветительный прибор ближнего освещения, основным назначением которого является получение светового потока от источника света и перераспределение его в заданном направлении.

Светильник состоит из двух основных частей: источника света (преобразующего электрическую энергию в световую) и светотехнической арматуры (для подвода электрической энергии, крепления источника света, перераспределения светового потока).

Источники света по принципу преобразования электрической энергии в световую делят на две группы: лампы накаливания и газоразрядные.

Лампы накаливанияявляются тепловым источником света, т.к. световая энергия в них образуется за счет тепла, выделяемого при прохождении электрического тока через вольфрамовую нить, служащую телом накала. Основной частью лампы является тело накала, остальные детали предназначены для обеспечения необходимых условий работы тела накала. Это стеклянная колба (баллон), металлический цоколь, ножка с крючками для укрепления тела накала, два электрода, один из которых подсоединен к цокольной резьбе, второй – к центральному контакту, Температура тела накала может достигать нескольких тысяч градусов, преобладающая часть излучения – ИКС. Тело накала может быть в виде зигзагообразной нити, спирали и биспирали (спираль небольшого диаметра свивают в спираль большего диаметра). Материал тела накала должен иметь большое удельное сопротивление, в этом качестве применяют W с присадками оксидов Th, Al, Si для улучшения механических свойств нити.

По условиям работы тела накала лампы бывают вакуумные и газополные.

Из внутреннего объема вакуумных ламп откачан воздух (до разрежения 10^{-4 мм рт.ст.) для уменьшения тепловых потерь тела накала и для того, чтобы} W не окислялся (но в них W распыляется и нить разрушается).

Лампы, заполненные инертными газами(N₂ с аргоном, криптоном, ксеноном), называются газополными. Их основное преимущество: в присутствии инертного газа можно повысить температуру накала, а, следовательно, увеличить световой поток и светоотдачу при равном сроке службы.

Лампы накаливания характеризуются следующими параметрами.

Электрическими:

· номинальное напряжение, В; (1Вт = 1В х 1А);

· мощность, Вт (при номинальном напряжении);

· иногда (для миниатюрных ламп) вместо мощности нормируют силу тока, А.

Светотехническими:

· световой поток, лм (люмены);

· сила света, кд (канделлы);

· световая отдача, лм/Вт (1лм=1свеча х 1стерадиан или произведение силы света на угол телесный – угловой плоский радиан в системе СИ).

Геометрическими:

· наибольший диаметр колбы, мм;

· полная длина лампы, мм;

· высота светового центра, мм;

· диаметр цоколя, мм.

Дополнительными: тип цоколя (резьбовой, штифтовой), средний срок службы (ч) и др.

По назначению лампы накаливания классифицируют на:

· осветительные общего назначения;

· осветительные для местного освещения (МО), например, МО 12-25 Е 27;

· медицинские (например, МС – синие); (В-Вт)

· автомобильные (А), например, А12-45(Вт), А24-2, Р45/41(фарные), В9/14(для приборной доски);

· декоративные,

· иллюминационные, для гирлянд;

· декоративные;

· для портативных фонарей, радио- и электроприборов, кино- и фотоаппаратуры;

· специальные (для швейных машин, бытовых холодильников и т.п., например, РН-215-225(В)-15(Вт), Е14);

· для подсобных помещений (П).

Лампы осветительные общего назначения выпускают мощностью от 15 до 1500 Вт на U = 220В переменного тока или на интервал напряжений 220-235В.

В зависимости от формы тела накала и заполнения колбы они бывают следующих типов:

· В – вакуумные, тело накала в виде спирали; мощность 15, 25 Вт;

· Г – газополные, моноспиральные, наполнены Ar; мощность 150, 200, 300, 500, 1500Вт;

· Б – биспиральные, наполнены Ar; мощность 40, 60, 100, 150, 200Вт;

· БК – биспиральные, наполнены Kr; мощность 40, 60, 100Вт (имеют наибольший световой поток, более совершенны).

Галогенные лампы – лампы накаливания, заполненные инертным газом, в котором содержатся галогены или их соединения. Срок службы галогенных ламп достигает 4000 часов (обычных ЛН – до 1000 ч.).

Лампы выпускают в колбах разной формы (груши, цилиндра, шара, капли, пламени свечи, свечи на ветру и др.) и из различной стекломассы: бесцветной, матированной (МТ), молочной (МЛ), опаловой (О), окрашенной, с диффузионным и зеркальным отражателями, с разными типами цоколя (резьбовые, штырьковые, штифтовые – байонетные), разных размеров (миниатюрные, миньон, голиаф и др.).

Лампы медицинские (типа МС – синие) – баллон из синего стекла, пропускающего ультрафиолетовые лучи, применяются для лечебных целей.

Лампы для автомобилей и мотоциклов характеризуются небольшими размерами, высокой механической прочностью, выпускаются со штифтовыми цоколями (Ш9, Ш15) на U = 6,12, 24В (фарные на 45-55Вт, для габаритных фар меньшей мощности 5-25 Вт, для салона Ас 12(В)-5(Вт), для приборной доски 24В-2Вт).

Лампы для карманных и портативных фонарей, радио-, электроприборов, велосипедов являются миниатюрными (МН), например, МН 2,5В–0,15А (вместо напряжения указывается сила тока), максимальный диаметр баллона равен 11–16мм; полная длина 24-31мм, цоколи Р10(резьбовой) и Ш9(штифтовой), напряжение 1,5-18В, средний срок службы 45 – 1000 часов.

Лампы накаливания отвечают функциональному назначению, имеют устойчивый световой поток, небольшие габариты, гигиеничны, легко включается в сеть, но имеют низкий КПД (около 3%) (много энергии расходуется на тепловые потери и невидимые излучения), малый срок службы (до 1000 часов), их спектр содержит много желтых лучей, что не обеспечивает правильную цветопередачу.

Газоразрядные лампы:

· люминесцентные;

· натриевые (например, ДНат 150Вт);

· дуговые ртутные (ДРЛ 125Вт для освещения производственных помещений и улиц - светильник типа «Кобра»);

· кварцево-галогенные (КГ 220В-500Вт, колба из кварцевого стекла);

· неоновые (колба наполнена неоном).

Люминесцентные лампы (ЛЛ) относят к газоразрядным источникам света, у которых световой поток создается за счет свечения специальных веществ - люминофоров (от латинского lumen – свет и от греческого Phoros - несущий), возбуждаемых ультрафиолетовым излучением, возникающим вследствие электрического разряда в Ar и парах Hg. ЛЛ относятся к нетепловым источникам света, их называют лампами холодного свечения.

Люминесцентные лампы состоят из стеклянной трубки (колбы), заполненной Ar и парами Hg, внутренняя поверхность колбы покрыта тонким слоем люминофора (галофосфат, хлорфтораппатит кальция и др.). На концах трубки крепятся цоколи с двумя контактными штифтами. В оба конца впаяны стеклянные ножки с электродами, к которым приварены вольфрамовые биспирали.

Процесс преобразования электрической энергии в световую в ЛЛ заключается в следующем: сначала нагреваются два электрода, помещенные в трубчатой части лампы, вокруг каждого из них образуется облако свободных электронов. При возникновении электрического разряда в лампе свободные электроны, перемещаясь к аноду, сталкиваются с атомами аргона и ртути, возбуждают их. Возбужденные частицы становятся источником излучений в ультрафиолетовой части спектра. Невидимое ультрафиолетовое излучение воздействует на молекулы люминофора, который флюоресцирует. В зависимости от химического состава люминофора его молекулы будут излучать видимый свет различного спектрального состава. В качестве люминофоров применяют вольфрамат магния MgWO₄, сульфиды цинка и бериллия ZnS и BeS, фосфаты, хлориды и фториды кальция Ca₃(PO₄)₂, CaCl₂, CaF₂. Пусковое электрическое напряжение на 20% больше рабочего.

По форме колбы люминесцентные лампы делят на:

· прямые цилиндрические (диаметр трубки 27, 40мм, длина 437-1500мм, самые распространенные);

· кольцевые и секционно – кольцевые;

· U и W – образные (например ЛБУ – 30 Вт).

По спектру излучаемого света ЛЛ делят на несколько типов:

· ЛД – дневного света, световой поток которой близок по спектру к свету полуденного солнца;

· ЛБ – белого цвета, имеют спектр, близкий к спектру ламп накаливания, характеризуются самой высокой светоотдачей, поэтому их применяют в местах, где требуется большая освещенность (кабинеты врачей, конструкторские бюро и т.п., например, ЛБ-18);

· ЛХБ – холодного белого цвета, дают спектр с преобладанием голубых оттенков;

· ЛТБ – теплого белого цвета, спектр с розоватыми оттенками, хорошо передают черты человеческого лица, подходят для освещения жилых помещений;

· ЛДЦ – правильной цветопередачи, близкой к цвету пасмурного неба, применяют при необходимости отличать оттенки цветов;

· ЛЕЦ – естественной цветопередачи.

Выпускают компактные ЛЛ с резьбовым цоколем, которые можно вкручивать в патроны для ЛН. Их называют энергосберегающими.

Люминесцентные лампы каждого типа выпускают мощностью от 4 до 125 Вт.

Люминесцентные лампы в отличие от ламп накаливания имеют спектр, близкий к дневному свету, более экономичны (светоотдача в 4 – 6 раз больше ламп накаливания), имеют больший срок службы (15000 часов, т.е. в 10 – 15 раз больше ламп накаливания), но эргономические свойства ниже (сложная схема включения, шум, сложная арматура, большие габариты). Понижение температуры затрудняет зажигание лампы вследствие падения давления паров Hg. Вследствие прерывистого светового потока ЛЛ создают стробоскопический эффект, при котором вращающиеся предметы кажутся неподвижными, что опасно на производстве.

Осветительная арматура необходима для крепления источника света, предохранения его от механических повреждений и воздействия внешней среды, подводки электрического тока, перераспределения светового потока источника света и защиты глаз от его слепящего действия. Это рассеиватели (абажуры), отражатели, опорные и несущие детали и др.(корпус, патрон, шнур). Рассеиватели изготавливают из рассеивающего материала, а отражатели – из непрозрачного.

Классификация и ассортимент светильников

По типу ламп:

- светильники для ЛН;

- светильники для ЛЛ.

По назначению:

- для общего освещения (общего назначения);

- для местного освещения;

- комбинированного освещения;

- ночники;

- сигнальные;

- для бытовых, вспомогательных, производственных, административных помещений и офисов;

- декоративные, сувенирные и др.

По числу ламп;

- одно, двух и многоламповые.

По конструкции:

- с симметричным и несимметричным световым центром;

- с постоянным и переменным световым центром.

Кроме обычного могут быть пылевлагозащищенные и взрывозащищенные виды исполнения.

По характеру светораспределения согласно ГОСТ 17677-72 «Светильники.ОТУ» светильники разделяют на 5 классов:

- П – прямого света (свыше 80% светового потока направляется в нижнюю полусферу);

- Н – нормального света, преимущественно прямого (60 – 80%);

- Р – рассеянного (40 - 60%);

- В – преимущественно отраженного (20 – 40%);

- О – отраженного (до 20%).

По способу эксплуатации:

- подвесные (люстры и подвесы);

- потолочные (плафоны);

- настенные (бра);

- настольные (лампы, ночники);

- напольные (торшеры);

- переносные (фонари), имеют автономное питание;

- встраиваемые;

- для подвесных потолков и др.

Подвесы имеют простую конструкцию, обычно одноламповые с подвесным шнуром, часто с меняющейся длиной шнура.

Люстры имеют более сложную конструкцию, металлическую штангу с рожками, рассчитаны на несколько ламп (3 и более). Источники света – лампы накаливания (ЛН).

Плафоныкрепят непосредственно к потолку. Источник света – ЛН и ЛЛ.

Бра – настенный светильник для местного освещения, крепят к стене непосредственно на кронштейне, гибком или поворотном, на одну – две лампы ЛН или ЛЛ.

Лампы настольные– для местного освещения, обычно на одну лампу ЛН или ЛЛ, имеют узконаправленный поток света, положения источника света можно менять с помощью гибкой стойки или шарнирного крепления отражателя.

Ночники – имеют меньшие размеры, маломощные лампы и рассеиватели из материалов с большим светопоглощением. Бывают не только настольные, но и настенные, подвесные, комбинированные, а также с декоративными рассеивателями (тюльпан).

Торшеры – напольные светильники на 1 – 3 лампы, могут иметь столик, полочку, изменять положение рассеивателя.

Фонари имеют автономное питание от батарей, аккумуляторов, генераторов, источники света – миниатюрная ЛН, выпускают в металлическом или пластмассовом корпусе различной формы (цилиндрическая или прямоугольная).

Ассортимент светильников формируется также за счет второстепенных факторов: с решеткой, с козырьком, поворотный, типа «таблетка», «шар», «полусфера» и др. Он постоянно расширяется и изменяется, подвержен влиянию моды.

Маркировка и упаковка светильников

Нанесение маркировки на светильники для жилых помещений производят любым способом. Допускается нанесение маркировки на бирке или этикетке, прикрепляемых к светильнику.

Маркировка должна содержать:

- товарный знак предприятия-изготовителя;

- условное обозначение светильника;

- номинальное напряжение, В;

- номинальная мощность ламп, Вт;

- символ для светильников второго класса защиты от поражения электрическим током;

- месяц и год изготовления;

- обозначение стандарта или ТУ.

Светильники для жилых помещений должны сопровождаться художественно оформленным руководством по эксплуатации, в котором должен быть указан размер расчетной площади, для освещения которой светильник предназначен, а также адрес предприятия-изготовителя и рекомендации по применению светорегуляторов.

Светильники для жилых помещений должны быть обернуты в упаковочную бумагу и уложены в потребительскую тару – индивидуальные коробки из коробочного картона или картона других марок, имеющих аналогичные характеристики, из гофрированного картона или гофропласта.

Требования к качеству светильников.

Функциональные:

1) способность освещать поверхность или пространство;

2) способность перераспределять и преобразовывать световой поток;

3) защищать глаза от излишне яркого света.

Способность освещать характеризуется светотехническими параметрами источника света, кривыми распределения освещенности (кривые распределения силы света), КПД светильника (отношение светового потока светильника к световому потоку лампы, выраженное в процентах). КПД светильников с ЛН составляет 40-65%, с ЛЛ – 50-80%.

Способность перераспределять световой поток зависит от оптических характеристик светильника (тип отражателя и рассеивателя, цвет рассеивателя).

Способность защищать глаза характеризуется величиной защитного угла и яркости светильника. Защитным называется угол между горизонталью, на которой лежит световой центр светильника, и прямой, проходящей через край абажура и световой центр. Он характеризует зону, в пределах которой глаза защищены от прямого действия светового потока.

Надежности:

- срок службы более 5 лет;

- надежность источника света (электроды ламп должны быть прочно припаяны или приварены к контактам цоколя, сварка или пайка не должны мешать вворачиванию лампы в патрон, не должны нарушать противокоррозионного покрытия цоколя, крепление цоколей должно быть теплостойкое и прочное, с антикоррозионным покрытием и др.);

- теплостойкость материала рассеивателя (ПВХ, ПЭ и светотехническая бумага обладают невысокой надежностью);

- прочность соединения отдельных узлов светильника, качество шарнирных соединений и др.

Безопасности: светильники должны иметь класс защиты от поражения электрическим током 01, 1 или 11, климатическое исполнение УХЛ или О категории размещения 4. Конструкция светильников класса защиты 11 должна обеспечивать невозможность прикосновения к металлическим частям, которые изолированы от находящихся под напряжением деталей только рабочей изоляцией. Детали, обеспечивающие защиту от случайного прикосновения, должны сниматься только при помощи инструмента. Пожарная безопасность обеспечивается применением негорючих материалов со специальными пропитками.

Конструкция светильника должна обеспечивать:

- надежное крепление съемных частей, исключающее возможность их самопроизвольного ослабления и выпадения при эксплуатации;

- узлы крепления подвесных светильников должны выдерживать в течение 1ч статическую нагрузку, равную пятикратной массе светильника.

Эргономические:

- удобство монтажа;

- удобство эксплуатации (простота замены ламп, включения и отключения и т.п.);

- удобство очистки (гигиеничность) определяется материалом и габаритами оптической системы, например, легко очищать стекло, металл, керамику, трудно – ткани, бумагу, соломку, лозу.

Эстетические свойства очень важны для светильников, т.к. светильники составляют часть интерьера и эстетические свойства определяют покупательский спрос. Определяются в основном, формой, отделкой, цветовым решением опорной или несущей частей и светорассеивателя. Светильники, в отличие от большинства электротоваров, подвержены влиянию моды.

Контроль качества ламп

Качество ламп должно соответствовать требованиям стандартов (ГОСТ 28711 – 90; 15049 – 81; 6825 – 91 и др.). Внешним осмотром устанавливают:

- целостность тела накала для ЛН;

- стекло баллонов и трубок не должно иметь дефектов стекломассы (пузыри, камни, свили), сколов и других повреждений;

- антикоррозионные покрытия не должны иметь трещин и других дефектов;

- крепление цоколей к колбе должно быть прочным и обеспечивать вворачивание и выворачивание лампы из патрона;

- цоколь и колба лампы должны находиться на одной оси, допустимая несоосность не должна превышать 5% наибольшего диаметра колбы ламп диаметром более 61мм включительно;

- электроды лампы должны быть прочно припаяны или приварены к контактам цоколя;

- габариты ламп должны соответствовать стандартам;

- ЛЛ должны зажигаться при номинальном напряжении сети в течение времени, не превышающем 10 секунд; при снижении напряжения на 10% - 1 мин.;

- лампы должны выдерживать без перегораний включение на расчетное напряжение и кратковременное включение в течение 10 секунд на напряжение, равное 115% расчетного, но не более 270 В;

- миниатюрные лампы не должны перегорать при кратковременном (не более 1 мин.) включении их на напряжение, превышающее номинальное на 10%.

Внешний вид ламп должен соответствовать контрольным образцам. Внутри лампы не должно быть посторонних частиц, способных вызвать нарушение работоспособности ламп.

Недопустимые дефекты ЛН:

- размер цоколя менее минимально допустимого по ГОСТУ;

- непрозрачные участки на прозрачных колбах;

- трещины и сколы на изоляционном материале;

- держатель волоска отклонен от оси.

Электрические, светотехнические параметры и срок службы должны также соответствовать требованиям стандартов.

Для проверки партии ЛН общего назначения в 1000 ламп и менее отбор образцов производят из каждой упаковки, если их не более 10; если их более 10, то из половины количества упаковок, но не менее 10. Из партии более 1000 ламп для проверки отбирают образцы из трети упаковок, но не менее 70 единиц.

Гарантийный срок эксплуатации:

- 24 мес. со дня продажи через розничную торговую сеть светильников для освещения жилых помещений с рассеивателями из пленочных материалов;

- 30 мес. со дня продажи через розничную торговую сеть прочих светильников для освещения жилых помещений.

Для светильников, поставляемых на экспорт, гарантийный срок эксплуатации 18 мес. со дня ввода в эксплуатацию, но не более 30 мес. с момента их проследования через государственную границу.

Источники света подлежат обязательной сертификации.

Дата добавления: 2015-10-21