Светотехнические характеристики
Для разработки источников первой и, особенно, второй группы важно знать параметры и характеристики серийно выпускаемых промышленностью первичных источников света, преобразующих электрическую энергию в световую. К таким параметрам относятся:
I. Электротехнические характеристики:
напряжение питающей сети U e, напряжение на лампе U л, сила тока в пусковой период I n , сила тока в рабочий период I p, мощность лампы Р л.
II. Светотехнические характеристики:
световой поток Ф, сила света I, световая отдача, лм/Вт, цветовая температура, КТ.
III. Геометрические характеристики:
габаритные размеры, высота светового центра, форма и размеры светящегося тела, его габаритная яркость.
Основными являются светотехнические характеристики.
Световая эффективность (светоотдача (е))
Световая эффективность - это отношение светового потока (F), излучаемого источником света, к потребляемой этим источником мощности (е = F/P). Единица измерения: лм/Вт. Фактически, эта величина выражает КПД лампы, т.е. то, насколько эффективно лампа способна преобразовать потребленную электроэнергию в видимый свет.
Цветовая температура (К)
Идеальный излучатель (абсолютно черное тело - АЧТ) излучает свет различной цветовой окраски при различных температурах нагрева. Цветовой температурой лампы считается температура, до которой необходимо нагреть АЧТ, чтобы оно излучало свет примерно того же спектрального состава и цветовой окраски, что и данная лампа. Единица измерения: К (кельвин). Кельвин - это единица измерения абсолютной температуры: Т = t + 273 (t = 273 (t = температура в ?С).
Световой поток - это количество света, т. е. световая энергия, излучаемая источником света в течение 1 сек в видимом диапазоне спектра. Единица измерения: люмен (лм);
Люмен - световой поток F, излучаемый абсолютно черным телом, с площади 0,5305 мм 2 при температуре затвердевания платины ( 2046,65 К при 101325 Па).( Аналогично: люмен - это световой поток, излучаемый в единичном телесном угле равнонаправленным точечным источником, расположенным в центре сферы единичного радиуса, и имеющий интенсивность, равную 1 канделе )
Интенсивность света (сила света) - это световой поток в единичном телесном угле в заданном направлении: I = dF/dH. Единица измерения: кд (кандела).
Освещенность (Е)
Освещенность - это количество света, падающего на данную поверхность. Единица измерения: люкс (= лм/м 2). Средняя освещенность поверхности: Е = F/S, где F - световой поток и S - площадь поверхности, на которую падает этот поток.
Яркость(L) - это яркость поверхности, испускающей силу света величиной в 1 канделу (свечу) с площади в 1 м 2 в перпендикулярном ей направлении, т.е. 1нт=1 кд/м 2.
Яркость выражает силу зрительного ощущения, вызываемого источником света. Яркость - это отношение интенсивности света, излучаемого объектом в заданном направлении к проекции поверхности этого объекта на плоскость, перпендикулярную к этому направлению. Единица измерения: кд/м 2 Примеры: свеча: 5000 кд/м 2, люминесцентная лампа: 8000 кд/м2, натриевая лампа низкого давления: 100000 кд/м 2, ртутные лампа высокого давления: 150000 кд/м 2, лампа накаливания: 6000000 кд/м 2, солнце: 1550 000 000 кд/м 2.
Коэффициента использования.
Поскольку не весь световой поток от лампы попадает на освещаемую поверхность (а меньшая его часть) то Fпол - "полезный световой поток", попадающее на поверхность S можно записать так:
F пол = ? * F
Величина ? называется "коэффициентом использования" (меньше, чем 1 и в формулу подставляется в относительных величинах, хотя в справочных материалах может быть в процентах).
Коэффициент использования ? можно определить экспериментально из
-- фотометрических и физических характеристик светильника
-- коэффициентов отражения окружающих поверхностей
-- коэффициента i- "коэффициент помещения"(коэффициент использования).
Индекс помещения определяет то, как величина ? зависит от геометрических характеристик комнаты и высоты светового центра светильника. Вычисляется по следующей формуле:
К= АВ/ Н(А+В)
где:
А и В - длина и ширина комнаты соответственно
Н - расстояние между световым центром светильника и рабочей плоскостью
Величина коэффициента использования ? берется из таблиц, полученных экспериментальным путем. Для этого необходимо знать коэффициенты отражения поверхностей.
При оценке условий зрительной работы используются следующие показатели: фон, контраст объекта с фоном, коэффициент пульсации освещенности, показатель ослеплённости, спектральный состав света.
Фон – это поверхность, на которой происходит различение объекта.
Характеристикой фона является его отражательная способность (коэффициент отражения ?) – отношение отраженного от поверхности светового потока Fотр к падающему на нее световому потоку Fпад; ? = Fотр /Fпад;; при ? >0,4 – фон светлый; при ? =0,2 …0,4 - средний и при ? <0,2 – темный.
Контраст объекта с фоном (k) – степень различения объекта и фона – соотношение яркостей объекта Lф ( риски, точки и др.) и фона Lо: k=(Lф-Lо)/ Lф. Контраст k считается большим при .k > 0,5 (объект и фон резко отличаются), средним при k=0,2…0,5 (объект и фон заметно отличаются по яркости) и малым при k<0,2 (объект слабо заметен на фоне).
Коэффициент пульсации освещенности (kе) – характеризует глубину колебаний освещенности при изменении во времени светового потока kе=100(Emax-Emin)/Eср,
где Emax, E min, Eср – максимальное, минимальное и среднее значения освещенности за период колебаний; для ламп накаливания kе ~=7 % , для галогенных ламп накаливания
k е= 1%, для газоразрядных ламп k е =25…65%.
Показатель ослеплённости (Р о) - характеризует слепящее действие, создаваемое осветительной установкой Р о = 1000 (V1/V2– 1),
где V1 и V2 - видимость объекта различения соответственно при экранировании и наличии ярких источников света в поле зрения.
Видимость V – способность глаза воспринимать объект. Видимость определяется числом пороговых контрастов в контрасте объекта с фоном, т.е. V=k/k пор,
Где: k пор - пороговый или наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект становится неразличим на этом фоне.
Требуемый уровень освещенности определяется степенью точности зрительных работ. Нормирование освещения для жилых, общественных и других помещений внутри и вне зданий, мест производства работ, наружного освещения городов и др. населенных пунктов производится по СНиП 23-05. Нормами все работы в производственных помещениях разделены на VIII разрядов зрительной работы от работ наивысшей точности (наименьший объект различия менее 0,15 мм) и до общего наблюдения за ходом производственного процесса. При этом в зависимости от контраста объекта различения (малый, средний, большой) и характеристики фона (светлый, средний, темный) устанавливаются подразряд зрительной работы и норма освещения с учетом коэффициента запаса К з.
Коэффициент запаса учитывает снижение освещенности вследствие загрязнения и старения светопрозрачных заполнений в световых проемах и светильниках. Нормы освещенности для жилых общественных и других помещений приведены в СНиП 23-05-95