Световая система величин. Единицы измерения

Энергетическая система величин построена в предположении, что приемник излучения неселективен, т.е. воспринимает и перерабатывет энергию излучения независимо от длины волны. Такая система величин позволяет объективно оценить энергетические характеристики излучателя. Однако глаз обладает разной чувствительностью к излучению разной длины волны. Например, излучение мощностью 10 Вт с длиной волны 500 нм мы воспринимаем как голубой свет, а излучение той же мощности с длиной волны 3000 нм не воспринимается как свет. Таким образом, энергетическая система величин, характеризующих излучение, не отражает субъективного восприятия излучения глазом , т.е. света.

Световая система величин учитывает только ту долю энергии излучения, которая может вызвать световые ощущения в стандартном человеческом глазе. Эта система позволяет оценивать световой поток с учетом спектральной чувствительности глаза.

Световой поток (Ф)– часть эффективного потока излучения, которая вызывает зрительное ощущение с учетом спектральной чувствительности глаза. Единица измерения светового потока – люмен , лм:

Ф = Ф_Э = Ф_{е l} • К_l = К_lmax •V_l • Ф_{е l} = 683 • V_l • Ф_{е l} ,

где Ф_{е l} – поток излучения, Вт;

К_l – спектральная световая чувствительность глаза, лм/Вт;

V_l – относительная спектральная световая чувствительность;

К_lmax – максимальная спектральная световая чувствительность органа зрения, соответствующая длине волны 555нм (К_lmax = 683 лм/Вт).

Таким образом, 1 люмен – это световой поток однородного источника света длиной волны l =555 нм, мощностью 1 / 683 Вт (0,00146 Вт).

В табл. 1 показаны цифры, иллюстрирующие соотношение энергетической системы величин и световой системы величин.

Здесь приведены значения светового потока, создаваемого монохромными источниками излучения с одинаковой мощностью потока излучения (Ф_е = 20 Вт), но разной частоты (длины волны).

 

 

Таблица 1

Источник излучения	Мощность потока излучения Феl , Вт	Частота n, Гц	Длина волны l, нм	Относительная спектральная чувствительность Vl	Световой поток Ф , лм	Цвет
	20 Вт	625•1012	480 нм	0,14		зелено–синий
	20 Вт	540•1012	555 нм	1,00		желто–зеленый
	20 Вт	500 •1012	600 нм	0,631		оранжевый
	20 Вт	385 •1012	780 нм	0,01		инфракрасное излучение

 

Как видно, одинаковый поток излучения (мощность источника) может создавать разный световой поток в зависимости от спектрального состава излучения.

Поэтому световой поток является одной из основных характеристик светового излучения.

Примеры некоторых искусственных источников света и величины светового потока Ф:

Миниатюрная лампа МН2,5–0,5 – 8 лм

Лампа накаливания обычная 40 Вт, 220 В – 415 лм

Лампа накаливания биспиральная

с криптоновым наполнением 40 Вт, 220 В – 460 лм

Лампа накаливания обычная Б215–225–100 – 1350 лм

Люминесцентная лампа ЛБ 40 Вт, 220 В – 3000 лм

Трубчатая ксеноновая лампа «Сириус» 100квт, 380 В – 5 000 000 лм.

 

Другие величины, характеризующие световое излучение, являются производными от светового потока и определяют его распределение в пространстве.

Сила света (I)– пространственная плотность светового потока. Определяется отношением светового потока к телесному (пространственному) углу, в котором он распространяется:

I = dФ / dw .

Рис. 5. Телесный угол

 

Телесный угол (w) (рис. 5 ) – часть пространства, заключенная внутри конической поверхности. Измеряется отношением площади участка сферы к квадрату радиуса этой сферы. Единица измерения– стерадиан (ср). Полный телесный угол w_max = 4 p , ср.

Единица силы света – кандела (кд). 1 кандела – это сила света источника, создающего световой поток 1 лм внутри телесного угла 1 ср (стерадиан) ( 1 кд = 1 лм / 1 ср). Чтобы определить силу света точечного источника, необходимо разделить световой поток, создаваемый этим источником света, на пространственный угол, в пределах которого этот поток распространяется.

Например, лампа накаливания мощностью 100 Вт создает световой поток 1300 лм, распределенный в пространстве равномерно по всем направлениям. Полный телесный угол w_max = 4 p, ср. При этом сила света I = 1300 / 4 p = =103,5 кд.

Кривая силы света

Однако распределение светового потока в пространстве обычно неравномерно. Разные источники могут создавать разный характер распределения светового потока в пространстве. Поэтому световой поток не может являться исчерпывающей характеристикой источника света. Неравномерность распределения светового потока в пространстве можно характеризовать распределением плотности светового потока, т.е. распределением силы света.

Распределение силы света в различных направлениях пространства невозможно выразить аналитически, поэтому его представляют в виде таблиц или графиков. Таким графическим изображением является фотометрическое тело – это поверхность, которая объединяет концы векторов, изображающих силу света в разных направлениях от источника. Длина вектора соответствует в масштабе силе света в этом направлении.

Рис. 6. Кривая силы света

 

Сечение фотометрического тела меридиональной плоскостью дает кривую, которую называют меридиональной кривой силы света (КСС). Изображается, как правило, в полярной системе координат (рис. 6).

КСС может быть симметричной и несимметричной в зависимости от особенностей источника и светильника.

Кривая силы света является одной из основных характеристик светильников. Сведения, характеризующие КСС, приводятся в паспортных и каталожных данных светильников.

На рис. 7 показаны для примера КСС различных светильников.

Рис. 7. Кривые силы света различных светильников

Освещенность (Е) – отношение светового потока к площади поверхности , на которую он падает: Е = Ф / S . Единица измерения – Люкс (лк).

Освещенность – характеристика светового потока, падающего на поверхность. Освещенность величиной 1 люкс создается световым потоком 1 Люмен на освещаемой поверхности площадью 1 м² ( рис. 8 ): 1 лк = 1 лм / 1 кв.м.

 

Рис. 8. Освещенность

 

Уровень освещенности в поле зрения влияет на восприятие объектов, регламентируется нормами и определяет исходные данные при проектировании и создании систем освещения.

Освещенность не зависит от оптических свойств поверхности (поглощение, отражение, рассеяние ) и от направления, в котором поверхность рассматривается.

Для примера в табл. 2 приведены некоторые значения освещенности в разных условиях.

Таблица 2

Условия освещения	Освещенность, лк
Горизонтальная освещенность в летний полдень	60 000 – 100 000
На столе в аудитории с люминесцентными лампами
Горизонтальная освещенность в полнолуние	0,25
Горизонтальная освещенность от ночного неба, когда нет луны	0,0003
Горизонтальная освещенность в зимний пасмурный полдень
Пешеходная зона	5 – 100

 

Освещенность в рассматриваемой точке может быть рассчитана исходя из заданной силы света источника и расстояния до него. В частном случае освещенность горизонтальной поверхности, создаваемая источником, ось симметрии которого совпадает с вертикалью (рис. 9 ), определяется соотношением:

Е = dФ/dS₂ = ( I • dw )/ dS₂ , где dw = (dS₂ • cosa)/l² ;

Е = (I • cosa)/ l² = (I • cos³a)/h² .

 

Рис. 9. Расчет освещенности горизонтальной поверхности

точечным источником света

 

Например, лампа накаливания мощностью 100 Вт, создающая световой поток 1300 лм с силой света 103,5 кд, расположенная на высоте 1,5 м над рабочей поверхностью, создает в точке на расстоянии 1,0 м от вертикали освещенность, лк:

Е = (I • cos³a)/h² = ( 103,5 • 0,83³ ) / 1,5² = 26,5 ,

где cosa = cos 33,6⁰ = 0,83.

При d = 0 (a =0, cosa = 1,0 ), т.е. прямо под лампой освещенность

Е = 45,9 лк.

 

Яркость (L) – величина, характеризующая интенсивность источника света. Она определяется отношением силы света в данном направлении к площади проекции излучающей поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению. Единица яркости – кандела на квадратный метр (кд/кв.м). Яркость определяет зрительное ощущение. Зрительное ощущение зависит от яркости и параметров глаза и не зависит от расстояния до источника света. Например, как показано на рис. 10, две лампы одинаковой мощности, создающие одинаковый световой поток и силу света, обладают разной яркостью.

 

 

Рис. 10. Яркость источника света

 

Значения яркости различных источников приведены в табл. 3.

 

 

Таблица 3

Источник света	Яркость, кд/кв.м
Поверхность вольфрамовой нити лампы накаливания	5,5 • 106
Солнце в зените	1 • 109
Ртутная лампа сверхвысокого давления	1,8 • 109
Люминесцентная лампа	7 • 103
Снег в полнолуние	5 • 10–2
Металлогалогенная лампа	2 • 107
Предпочтительные значения для внутреннего освещения	50 – 500
Белая бумага при освещенности 500 лк
Свеча

 

Спектральные и цветовые параметры излучения

Световое излучение разной длины волны вызывает разное цветовое ощущение в человеческом глазе. В табл. 4 показано соответствие цветового ощущения длине волны излучения.

Таблица 4

Диапазон длины волн, нм	Цвет излучения
380 – 450	фиолетовый
450 – 480	синий
480 – 500	голубой
500 – 560	зеленый
560 – 590	желтый
590 – 620	оранжевый
620 – 780	красный

 

Это влияет на цветовосприятие объектов наблюдения. Поэтому спектральный состав источника света должен учитываться при построении системы освещения.

Спектральный состав излучения принято характеризовать цветовой температурой. Цветовая температура – температура черного тела, при которой оно вызывает такое же цветовое ощущение, как данное излучение.

При увеличении температуры нагрева тела распределение плотности излучения смещается в сторону более коротких длин волн, что соответствует изменению цветового ощущения в сторону синего цвета.

По международному стандарту условно–белый свет воспроизводит «Источник А» – специальная лампа накаливания с цветовой температурой 2854 К.

Дневной свет имеет цветовую температуру 6000 К .

 

 

ИСТОЧНИКИ СВЕТА

 

Основные понятия, классификация

В качестве источников света в системах искусственного освещения используются электрические лампы, в которых электрическая энергия преобразуется в энергию светового излучения. Эффективность источника света определяет эффективность всей системы искусственного освещения и характеризуется световой отдачей.

Световая отдача является характеристикой, определяющей экономичность источника света, и равна отношению светового потока, создаваемого лампой, к потребляемой электрической мощности:

H = Ф/P,

где Ф – световой поток, лм; Р – мощность лампы, Вт.

Световая отдача зависит от типа лампы и ее особенностей.

По принципу генерации света (преобразованию электрической энергии в световую) источники света принято делить на два типа:

тепловые (лампы накаливания), в которых излучение происходит в результате нагрева тела накала;

разрядные, в которых излучение создается в результате электрического разряда в газах или парах металлов.

 

Лампы накаливания

Лампы накаливания общего назначения являются наиболее массовым источником света, применяемым для общего, местного и наружного освещения в быту и в промышленности в сетях переменного тока напряжением 127 и 220 В частотой 50 Гц. Принцип действия лампы накаливания основан на нагревании нити накала, обычно вольфрамовой, при прохождении через нее электрического тока. Лампы выпускаются вакуумные с аргоновым и криптоновым наполнениями.

Тепловое излучение

Под тепловым излучением принято понимать всякое излучение, возникающее при тепловом движении молекул и атомов в результате нагревания тел. Количество излучаемой энергии меняется соответственно подводимой энергии (тепла). Повышение температуры тела ведет к увеличению энергии движущихся заряженных частиц, а значит ведет к росту интенсивности излучения и к изменению его спектрального состава.

Излучение в видимой области спектра возникает только при большой энергии движущихся частиц, т.е. при высокой температуре излучающего тела.

Особенности и законы теплового излучения изучены применительно к идеальному черному телу, обладающему способностью поглощать любые излучения независимо от частоты (длины волны).

Зависимость спектральной плотности энергии излучения черного тела от температуры показана на рис. 11.

Рис. 11. Спектр излучения черного тела с выделенным диапазоном видимого излучения	Рис. 12. Зависимость световой эффек– тивности черного тела от температуры нагрева

 

Как видно, с увеличением температуры:

· поток излучения полного излучателя возрастает (увеличивается площадь кривой);

· максимум кривой спектральной плотности потока излучения смещается в сторону коротковолновой части спектра;

· максимум кривой лежит в диапазоне видимых излучений при

Т = 4700 – 10000 К.

Соотношение между температурой и длиной волны, соответствующей максимальной спектральной плотности излучения, может быть выражено уравнением l_max • Т = 2896 (мкм• ^оК). Это соотношение называют законом смещения Вина.

Для оценки излучения с точки зрения светового ощущения необходимо учесть спектральную чувствительность глаза. Для этого пользуются понятием световой эффективности, которая определяет долю светового потока в общем потоке излучения с учетом спектральной чувствительности К = (Ф /Ф_е ) • 100%.

Световая эффективность графически определяется площадью кривой (см. рис.11), ограниченной световым диапазоном длин волн, с учетом спектральной чувствительности глаза.

Очевидно:

· световая эффективность зависит от температуры нагрева и имеет максимальное значение, когда максимум кривой попадает в световой диапазон;

· доля площади кривой в световом диапазоне невелика по сравнению с площадью всей кривой, что говорит о невысокой световой эффективности нагретого тела.

Зависимость световой эффективности от температуры черного тела показана на рис. 12.

При повышении температуры до определенного значения происходит рост световой эффективности. Это объясняется смещением максимума кривой спектральной плотности потока излучения в область видимых излучений. При дальнейшем увеличении температуры максимум смещается дальше в сторону коротковолновой части спектра и световая эффективность уменьшается. Максимум световой эффективности соответствует температуре около 6500 К, и ее величина составляет 14,5 %.

Реальные излучатели (тела накала современных ламп) имеют несколько другое распределение спектральной плотности энергетической светимости (потока излучения), а рабочая температура существенно меньше (2400 – 2700 К). Из–за этого их световая эффективность ограничена значениями , не превышающими 2 – 2,5 %, а световая отдача 13 – 15 лм/Вт. Как видно, при таких температурах повысить световую отдачу можно лишь за счет большего нагрева нити накала. Вольфрам – самый тугоплавкий, пластичный металл, из которого путем протяжки можно получать нити любого диаметра. Однако температура плавления вольфрама (3650 К) ограничивает возможности повышения световой отдачи лампы накаливания.

Особенность работы вольфрамовой нити накала в том, что при рабочей температуре происходит испарение металла. Интенсивность этого процесса больше при большей температуре. Более нагретые места нити накала в большей степени подвержены такому процессу. При этом сопротивление нити в этих местах увеличивается, а неравномерность температуры становится еще больше. В наиболее нагретых местах температура превышает температуру плавления вольфрама, и нить разрушается. Этот процесс в основном определяет старение лампы и небольшой срок службы. Кроме того, испарившийся вольфрам оседает на стенках колбы, снижая ее прозрачность и уменьшая эффективность лампы.

Во время работы лампы происходят также химические процессы. Несмотря на глубокий вакуум, в лампе остаются газы и пары, которые, вступая в химическую реакцию с вольфрамом, образуют окислы и тем самым разрушают тело накала. Чтобы уменьшить интенсивность этих неблагоприятных процессов в колбу лампы вводят инертный газ. В среде инертного газа скорость испарения нити уменьшается:

в азоте скорость испарения от 2 до 5% по отношению к вакууму;

в аргоне – от 1,3 до 3%;

в криптоне – до 1,5 %.

С увеличением давления газа скорость испарения уменьшается. Давление в лампе накаливания в холодном состоянии около 80000 Па ( 0,8 атм). Это позволяет поднять температуру нити накала и увеличить световую отдачу лампы накаливания.

Зависимость световой отдачи ЛН от температуры тела накала приведена на рис. 13. Температура нити накала обычной вакуумной лампы около 2700 ⁰К, а ее световая отдача около 13 лм/Вт.

Рис. 13. Зависимость световой отдачи ЛН от температуры нити накала

 

Энергетический баланс осветительной лампы накаливания мощностью 100 Вт показан в табл. 5. Как видно, газополная лампа с криптоновой смесью почти в два раза эффективней вакуумной лампы. Тем не менее, световая отдача этих ламп невысока и может принимать значения 13 – 20 Лм/Вт.

Таблица 5

Распределение энергии	Тип лампы
вакуумная	газополная со спиральной нитью	биспиральная газополная	биспиральная с криптоновой смесью
Излучение в видимой части спектра
Невидимое излучение
Потери теплопроводностью
Потери конвекцией	–

 

В обозначении типов ламп буквы и цифры означают:
В – вакуумная,
Б – биспиральная с аргоновым наполнением,
Г – газополная с аргоновым наполнением,
БК – биспиральная с криптоновым наполнением,
220–230 В (или иной) – диапазон напряжения, в котором рекомендуется эксплуатировать лампу .

 

Галогенная лампа

Галогенные лампы изобретены компанией GE Lighting в 1958 году.

Для предотвращения испарения вольфрама и оседания его на стенках колбы в этих лампах используется вольфрамогалогенный цикл. В колбу добавляются соединения галогенов (йод, бром, фтор, хлор). При температуре 400 < T < 1200 ⁰К образуется йодистый вольфрам ( WJ₂ ), который испаряется. Если температура тела меньше 400 ⁰К , йодистый вольфрам оседает на теле. Если температура больше 1200 ⁰К , он разлагается снова на йод и вольфрам. Таким образом, если температура колбы не менее 400 и не более 1200 ⁰К (оптимально 500 – 600 ⁰К ), йод взаимодействует с вольфрамом , образуя йодистый вольфрам, перемещается к телу накала, вокруг которого температура 1600 К, и разлагается на J и W. Вольфрам оседает обратно на тело накала, восстанавливая его, а йод вновь обеспечивает вольфрамогалогенный цикл. Этот цикл компенсирует разрушение тела накала, что позволяет увеличить его температуру до 3000 – 3200 ⁰К и повысить световую отдачу до 25 – 28 лм/Вт. Кроме того, исключается затемнение колбы осевшим вольфрамом, увеличивается срок службы лампы (продолжительность горения 1500 – 2000 ч), улучшается цветопередача.

В табл. 6 приведены сравнительные характеристики лампы накаливания и галогенных ламп.

Таблица 6

Тип лампы	Напряжение, В	Мощность, Вт	Световой поток, лм	Продолжительность горения, ч	Габариты, мм	Тип цоколя
L	D
Накаливания БН 215–225–100							E27
Галогенная КГВ 220–230–100							E27
Галогенная КГ 220–230–10000							K27S/9

 

Галогенные лампы с инфракрасным покрытием

Такие лампы имеют на внутренней поверхности колбы покрытие с селективными свойствами. Это покрытие способно пропускать световое излучение видимого диапазона длины волны и отражать инфракрасное излучение. При этом инфракрасное излучение (тепловое излучение), отраженное от колбы в сторону тела накала, дополнительно нагревает его. Это позволяет снизить затраты электроэнергии на нагревание тела накала до необходимой температуры и тем самым увеличить световую отдачу лампы.

 

Разрядные лампы

Газовый разряд обладает большей эффективностью по сравнению с тепловым излучением. Кроме того, позволяет создавать разнообразный линейчатый спектр в зависимости от состава газа или паров металла.

Сущность процесса электрического разряда

В газе или парах металла, заполняющих герметичную трубку, существуют электроны и ионы. Если к двум электродам на концах трубки приложить напряжение, то под действием электрического поля электроны и ионы движутся, т.е. появляется электрический ток. С увеличением напряжения ток увеличивается ( возрастает скорость движения частиц ), энергия движущихся частиц возрастает. Электроны получают достаточную энергию для возбуждения и ионизации атомов газа. Появляются новые ионы и электроны, ток увеличивается. Энергия частиц увеличивается, и происходящий процесс сопровождается свечением. Такой разряд называется тлеющим разрядом. Напряжение, необходимое для возбуждения такого разряда, называется напряжением зажигания (150 – 550 В).

При дальнейшем увеличении тока возникает термоэлектронная эмиссия катода, резко увеличивается количество электронов (дополнительных носителей заряда), процесс ионизации становится значительно интенсивней, возникает дуговой разряд, излучение становится более интенсивным. При этом падение потенциала резко снижается (до 10 В).

Движущиеся под действием электрического поля свободные электроны сталкиваются с атомами и сообщают им определенный запас кинетической энергии. Происходит возбуждение атома, т.е. переход из базисного энергетического уровня на более высокий уровень. Переход атомов с одного уровня на другой и обратно сопровождается излучением.

Характер и интенсивность излучения зависят от давления в лампе. При низком давлении ( 1 Па или 0,01 мм рт. ст.) излучение определяется низшими энергетическими уровнями атома и малым их дискретным количеством. Поэтому спектр носит линейчатый характер (рис. 14,а ). С увеличением давления ( 0,1 МПа или 800 мм рт. ст. ) линии спектра расширяются, спектр становится полосовым и появляется сплошной фон излучения (рис. 14,б ). При дальнейшем увеличении давления ( до 5 МПа или 50 атм ) спектр смещается в длинноволновую часть (рис. 14,в).

 

 

а б в

Рис. 14. Спектр излучения электрического разряда в газах

 

Описанные свойства электрического разряда лежат в основе работы разрядных источников света.

 

Люминесцентные лампы

Преобразование электрической энергии в световое излучение в люминесцентной лампе (ЛЛ) происходит в 2 этапа. Во–первых, в электрическом разряде возникает излучение, характеризующееся линейчатым спектром в ультрафиолетовой части диапазона длин волн (рис. 14 а, б). На втором этапе это излучение преобразуется с помощью люминофора в световое излучение (рис. 15).

Рис. 15. Преобразование ультрафиолетового излучения в свет

 

Рис. 16. Энергетический баланс люминесцентной лампы

 

Энергетический баланс люминесцентной лампы показан на рис. 16. Как видно, энергия ультрафиолетового излучения составляет 64%. Лишь 2% – энергия излучения электрического разряда в световом диапазоне длины волны. Ультрафиолетовое излучение за вычетом тепловых потерь преобразуется люминофором в видимое излучение. С учетом этого можно считать , что на долю видимых излучений приходится 20–21 % подводимой энергии.

Световая отдача люминесцентной лампы 60 – 80 лм / Вт, что значительно больше световой отдачи лампы накаливания.

Колба люминесцентной лампы выполнена в виде цилиндрической стеклянной трубки (рис. 17). На внутренней поверхности трубки нанесен люминофор – твердое кристаллическое белое порошкообразное вещество. На концах колбы впаяны электроды. В колбу вводятся дозированное количество ртути и инертный газ (аргон) при давлении около 400 Па. Аргон уменьшает распыление электрода и облегчает зажигание лампы.

Характеристики некоторых люминесцентных ламп приведены в табл. 7.

 

Рис. 17. Люминесцентная лампа

Таблица 7

Тип лампы	Мощность, Вт	Световой поток, лм	Средняя продолжительность горения, ч	Габариты, мм	Тип цоколя
L	D
ЛБ 20–2				589,0	32,0	G13d
ЛБ 40–М				1199,4	38,5	G13d
ЛБ 65–7				1514,2	40,5	G13d
ЛД 80–7				1514,2	40,5	G13d
ЛТБЦЦ 40–2				1213,6	38,5	G13d

 

Компактные люминесцентные лампы

Компактная люминесцентная лампа (КЛЛ) имеет уменьшенные габариты и цоколь Е–27. Это позволяет использовать ее для прямой замены ЛН. При этом экономия электроэнергии составляет 75%.

На рис. 18. показан общий вид и габариты КЛЛ. Характеристики некоторых КЛЛ представлены в табл. 8.

Рис. 18. Компактная люминесцентная лампа

Таблица 8

Тип лампы	Мощность, Вт	Световой поток, лм	Средняя продолжительность горения, ч	Габариты, мм	Тип цоколя
L	D
СКЛЭН–7А			>8000			Е27
СКЛЭН–11А			>8000			Е27
СКЛЭН–15А			>8000			Е27
СКЛЭН–20А			>8000			Е27

 

Ртутные лампы высокого давления

В ртутных лампах высокого давления (РЛВД) электрический разряд происходит в атмосфере газов и паров ртути при давлении 0,3–1,5 Мпа (3–15 атм). При этом они обладают большой единичной мощностью и высокой световой отдачей (50 – 60 лм/Вт). Эти лампы обладают компактностью и имеют большую продолжительность горения (10 – 16 тыс. ч).

Колба РЛВД имеет грушевидную форму. На внутренней поверхности колбы нанесен люминофор. Электрический разряд создается в разрядной трубке, находящейся внутри колбы.

Основные характеристики некоторых ламп приведены в табл. 9. Общий вид показан на рис. 19.

Рис. 19. Лампа ДРЛ

 

Таблица 9

Тип лампы	Напряжение, В	Мощность, Вт	Световой поток, лм	Продолжительность горения, ч	Габариты, мм	Тип цоколя
L	D
ДРЛ 50(15)							E27
ДРЛ 80(15)							E27
ДРЛ 125(6)							E27
ДРЛ 250(6)–4							E40
ДРЛ 400(6)–4							E40
ДРЛ 700(6)–3							E40
ДРЛ 1000(6)–3							E40

 

 

Металлогалогенные лампы – разновидность ламп ДРЛ. Их конструкция та же, но в разрядную трубку добавлены соединения галогенов, которые заполняют промежутки линейчатого спектра излучения в парах ртути, особенно в длинноволновой части (рис. 20). Это не только улучшает цветопередачу, но и повышает световую отдачу в 1,5 – 2,0 раза. Световая эффективность металлогалогенных ламп до 100 лм / Вт.

Рис. 20. Спектр излучения лампы ДРИ

 

 

В табл. 10 приведены основные характеристики некоторых металлогалогенных ламп. Общий вид показан на рис. 21.

Таблица 10

Тип лампы	Напряжение, В	Мощность, Вт	Световой поток, лм	Продолжительность горения, ч	Габариты, мм	Тип цоколя
L	D
ДРИ 175							E40
ДРИ 400–5							E40
ДРИ 700–5							E40
ДРИ 700–6							E40
ДРИ 1000–5							E40
ДРИ 1000–6							E40
ДРИ 3000–12							E40
ДРИ 3500–6							E40

 

 

 

Рис. 21. Металлогалогенные лампы

 

 

Натриевые лампы– еще одна разновидность разрядных ламп. Электрический разряд происходит в среде паров натрия при низком давлении (0,5–1,2 Па). Спектр излучения такого разряда содержит узкий диапазон длины волны 589,0 – 589,6 нм (монохромный желтый цвет). Это ограничивает их применение там, где необходима хорошая цветопередача. Световая отдача 95 – 110 лм/Вт. Поэтому сфера их применения – освещение больших территорий, стадионов, аэропортов, улиц, площадей, скоростных магистралей, строительных площадок и т.п.

Основные характеристики некоторых ламп приведены в табл. 11. Общий вид показан на рис. 22.

 

 

 

Рис. 22. Натриевая лампа

Таблица 11

Тип лампы	Напряжение, В	Мощность, Вт	Световой поток, лм	Продолжительность горения, ч	Габариты, мм	Тип цоколя
L	D
ДНаТБР 35							E27
ДНаТБР 50							E27
ДНаТБР 70							E27
ДНаТБР 100							E27
ДНаТ 150–1	80–100						E40
ДНаТ 250–5	85–100						E40
ДНаТ 400–5	85–120						E40
ДНаМТ 210							E40
ДНаМТ 340							E40

 

Ксеноновые лампы обладают большой единичной мощностью (до 20 кВт ) и имеют непрерывный спектр излучения, близкий к солнечному (цветовая температура 6100 – 6300 К). Для их зажигания необходим импульс высокого напряжения, который создается пусковым устройством. Световая отдача до 45 лм/Вт. Мощные ксеноновые лампы могут иметь водяное охлаждение.

Таким образом, электрические лампы разных типов имеют разные свойства и характеристики и обладают разной энергетической эффективностью.

На рис. 23 показана сравнительная диаграмма световой отдачи различных источников света. В табл. 12 приведены параметры источников света.

Как видно, ЛН обладают наименьшей световой отдачей и значительно уступают эффективным разрядным источникам света. При реконструкции осветительных устройств замена ЛН на разрядные источники позволит существенно повысить энергетическую эффективность систем освещения.

 

 

Рис. 23. Сравнительная диаграмма световой отдачи источников света

 

 

Таблица 12

Сравнительные параметры источников света широкого применения
Тип лампы	Мощность, Вт	Световая отдача, лм/Вт	Средний срок службы, ч
	накаливания общего назначения	15–1000	10–15
	линейные галогенные	150–2000	18–22
	галогенные осветительные	75–200	15–25	1500–2000
	зеркальные галогенные	20–150	25–30	2000–3000
	линейные люминесцентные	15–150	60–80	10000–15000
	омпактные люминесцентные	5–50	50–60	8000–15000
	ртутные высокого давления с люминофором (ДРЛ)	80–1000	45–55	12000–15000
	металлогалогенные	35–3000	70–100	5000–12000
	натриевые высокого давления	70–500	90–130	10000–20000

Энергетическая эффективность источников света обозначается маркировкой энергетической эффективности на их упаковке (рис. 24). Эта маркировка подразделяет источники света на 7 групп от А (наибольшая эффективность) до G (наименьшая эффективность).

Рис. 24. Маркировка энергетической эффективности источников света

 

Высокая световая отдача разрядных источников света определяет их преимущества по сравнению с лампами накаливания. Однако они обладают некоторыми недостатками.

Излучение электриче