Штучне освітлення має велике значення для сучасного суспільства. Довгий час основним штучним джерелом світла було полум'я. Багаття, скіпа, ґнотові і масляні лампи, воскові і стеаринові лампи, гасові лампи і газові ріжки - ось це застосовували для полум'яних джерел світла, що застосовувалися в різні епохи.
У минулому століття електричних джерел світла - дугових ламп і ламп розжарювання -
Дало сильний поштовх для розвитку штучних джерел світла.
Видає роль в справі розвитку і вдосконалення електричних джерел світла належить російським електротехнікам. У 1802р. видатний російський учений академік В.В. Петров відкрив вперше явище електричної дуги, що утворить між двома вугільними стрижнями при проходженні по них електричного струму, зазначив її світлові властивості, електричної енергії для цілей освітлення. У 1872р. видатний російський винахідник А.Н.Лодигін створив вперше в світі електричну лампу розжарювання, в якій в якості тіла напруження служив вугільний стрижень укладений в вакуумований скляний балон. Надалі зразки ламп А.П.Лодигіна потрапили в Америку до Едісона, який удосконалив їх конструкцію, розробив технологію їх виробництва.
Розвиток газорозрядних ламп йшло спочатку значно повільно. Лише через 70 років після відкриття дуги Петрова знаменитим російським винахідником П. Н. Яблочкова був створений перший практично придатний джерело світла, який представляв собою відкриту вугільну дугу, лише в 30 х роках минулого століття на основі поєднання газового розряду з розробленими на той час ефективним люминофорами був створений газорозрядне джерело світла, конкурентоспроможний з лампою розжарювання - люмінесцентна лампа
2.1 Електричні джерела світла.
Світловий потік більшості джерел світла розподіляється, а в просторі досить рівномірно.
Для раціонального освітлення приміщення або відкритого простору потрібно зазвичай розподілити світловий потік джерела світла цілком певним чином: направити його вниз, або вгору. Для такого перерозподілу світлового потоку застосовують освітлювальні прилади.
Світильники є освітлювальними приладами ближньої дії, що служать для освітлення об'єктів, що знаходяться на невеликій відстані.
Прожектор на відміну від світильників є освітлювальним приладом дальньої дії і використовується для освітлення віддалених об'єктів.
Світильник складається з джерела світла та освітлювальної арматури. Головним призначенням освітлювальної арматури є перерозподіл світлового потоку джерела світла. Ще вона охороняє зір робочих то надмірної яскравості джерел світла, захищає лампу від механічних пошкоджень, захищає порожнини розташування джерела світла і патрона то впливу навколишнього середовища, служить для кріплення джерела світла, проводів, пускорегулювальних апаратів.
Оптичні системи освітлювальних приладів призначені для перерозподілу світових потоків джерел світла. Елементами оптичних систем є: відбивачі, преломлятелі, Розсіювачі, захисні скла, екранують решітки та кільця.
Відбивачі - перерозподіляють світловий потік лампи. Залежно від відображення відбивачі можуть бути дифузними, матовими або дзеркальними.
Розсіювачі - перерозподіляють світловий потік лампи на основі розсіяного пропускання. Розрізняють дифузні, матові і матоване розсіювача. Два останніх володіють направлено-розсіяним пропусканням; у матованих рассеивающая здатність менше, ніж у матових.
Преломлятель - перерозподіляє світловий потік джерела світла, що відбилася від відбивача, перерозподіляється за допомогою розсіювача або преломлятеля. Окремі типи світильників можуть не мати відбивача або розсіювача.
Сучасними електричними джерелами світла є лампи розжарювання, люмінесцентні низького тиску та ртутні високого тиску.
Лампи розжарювання (рис.1) найбільш поширені в якості електричного джерела світла, мають вольфрамову нитку, найчастіше спіральну, що знаходиться в вакуумі або інертним газі.
1. цоколь 2. скляна ніжка. 3. нитка розжарення. 4. скляна колба.
Рис 1. Лампа розжарювання.
Принцип дії ламп розжарювання заснований на перетворенні електричної енергії, що підводиться до її нитки, в енергію видимих випромінювань, що впливають на органи зору людини і створюють у нього відчуття світла, близького до білого.
Лампи розжарювання, з внутрішнього обсягу (колби) яких викачане повітря, називають вакуумними, а заповнені інертними газами - газонаповненими.
Газонаповнені лампи при інших рівних умовах мають більшу, ніж вакуумні лампи, світлову віддачу, оскільки знаходиться в колбі під тиском газ перешкоджає випаровуванню вольфрамової нитки, що дозволяє підвищити її робочу температуру, а отже, і світлову віддачу.
Недоліком їх є деяка додаткова втрата тепла нитки напруження через конвекцію газу, що заповнює внутрішню порожнину колби. А основним недоліком ламп розжарювання є низька світлова віддача: тільки 2-4% споживаної ними електричної енергії перетворюється в енергію видимих випромінювань, що сприймаються оком людини, інша частина енергії перетворюється в тепло, що випромінюється лампою.
Для освітлення підприємств, установ і навчальних закладів в даний час застосовують переважно люмінесцентні лампи низького тиску (рис.2) представляють собою скляну герметично закриту трубку, внутрішня поверхня якої покрита тонким шаром люмінофора.
Рис.2 Люмінесцентна лампа низького тиску.
Люмінесцентні лампи низького тиску виготовляють на напругу 127В потужністю 15 і 20 Вт, на напругу 220В - потужністю 30, 40, 65 і 80Вт. Термін служби ламп при нормальному режимі роботи 10 000 годин. Светоотдача люмінесцентних ламп приблизно в 4-5 разів вище, ніж у ламп розжарювання.
Однією з різновидів люмінесцентних ламп є дугові ртутні лампи (ДРЛ) високого тиску, (рис.3) які служать для освітлення міських вулиць, площ, а так же території і виробничих приміщень підприємств і випускаються двохелектродні і четирёхелектродние.
1. кварцова трубка 2. шар люмінофора
Рис.3 Дуговая ртутна лампа високого тиску (ДРЛ).
Двохелектродні лампи ДРЛ випускають потужністю 80, 125,250,400,700 і 1000 Вт.
Світильник (рис. 4, а-ж) складається з лампи і освітлювальної арматури. Арматура служить для перерозподілу світлового потоку лампи (або ламп), запобігання зору від надмірної яскравості, кріплення і підключення лампи до системи живлення, захисту її від механічних пошкоджень та ізоляції від навколишнього середовища. Осве-тітельная арматура газорозрядних ламп може мати пристрій для запалювання і стабілізації їх роботи.
Запобігання зору від надмірної яскравості лампи перераспр-розподілом потоку в потрібному напрямку здійснюють відбивачами і розсіювачами, якими забезпечені світильники.
Освітлювальна арматура складається з корпусу (металевого або пластмасового), відбивача, патрона (лампотримачі), розсіювача або захисного скла, пускорегулюючий апарату ПРА (для газо-розрядних ламп), вузлів підвіски і підключення до системи живлення.
Основними параметрами, що характеризують світильник, явля-ються: клас світлорозподілу, крива сили світла, ккд, захисний кут, конструкція. Ставлення світлового потоку, що виходить з світильника, до світлового потоку лампи називають ккд світильника. Він коливається в межах 60-90%.
Ступінь захисту очей від блесткости залежить від розміру захисно-го кута.
За характером світлорозподілу світильники підрозділяють на сле-дмуть групи:
прямого світла - світловий потік не менше 80% випромінюється в ниж нюю півсферу; переважно прямого світла - випромінюється 60-80%; розсіяного світла - випромінюється 40-60%; переважно відбитого світла - випромінюється 20-40%; відбитого світла - в нижню півсферу випромінюється менше 20% світлового потоку.
За ступенем захисту від впливу зовнішнього середовища світильники класифікують на:
відкриті пиленезащіщенние - струмопровідні частини і лампа не захищені від попадання пилу;
перекриті пиленезащіщенние - потрапляння пилу обмежується неущільнений світлопропускаючих оболонками;
повністю пилозахищені - струмопровідні частини і лампа защи-щени від попадання пилу в кількостях, які могли б Повло-ять на роботу світильника;
частково пилозахищені - струмопровідні частини захищені від по-падання пилу;
повністю пилонепроникні - струмопровідні частини і колба лам-пи повністю захищені від попадання пилу;
частково пилонепроникні - струмопровідні частини повністю за-щіщени від попадання пилу.
Залежно від ступеня захисту від проникнення води све-тільнікі поділяють на водонезащіщенние, бризгозахищеність, струезащіщенние, водонепроникні, герметичні.
Залежно від способу установки і призначення світильники класифікують наступним чином: для промислових будівель при нормальному середовищі використовують світильники загального застосований-ня з лампами розжарювання, ДРЛ та люмінесцентні (ГС, УЗ, ЛД, ЛОУ і ін.); при важких умовах середовища - спеціальні світильники УПН, УПД, ПВАМ, у вибухонебезпечних зонах примушує-них підприємств - світильники з лампами розжарювання НОВ; НЧБ; РВЛ; ВЧА; ВЗГ та ін .; для громадських будівель загального при-трансформаційних змін при нормальному середовищі широко використовують світильники з лампами розжарювання і люмінесцентними типу УСП; ПКР; ЛПР і ін .; для зовнішнього освітлення - світильники всіх джерел світла типу СКЗЛ; СПО; СКЗПР і ін .; для побутових приміщень при нормальному середовищі - світильники з люмінесцентними лампа-ми УСП; БЛ; Шод; ЛПР.
Мал. 4. Приклади світильників заводського виготовлення:
а - альфа; б - плафон; в - люцетга; г - куля молочного скла;
д - рудничний; е - кососвет; ж - люмінесцентний Л201Б
Класифікація освітлювальних електроустановок.
Установки електроосвітлення різних видів виконують у всіх виробничих і побутових приміщеннях, в громадських, житлових та інших будівлях, на вулицях, площах, дорогах, проїздах. Крім установок загального застосування є спеціальні, наприклад, для опромінення рослин в сільському господарстві, лікувальних цілей в медичних установах, регулювання і управління рухом на транспорті і технологічними процесами на виробництві і т.д.
Спеціальні пристрої електроосвітлення називають освітлювальними установками. До складу освітлювальної електроустановки входять джерела світла, освітлювальні арматури, пускорегулюючі пристрої, електропроводки, електроустановочні вироби та прилади, щити, щитки й розподільні пристрої. Відповідно до правил улаштування електроустановок (ПУЕ) розрізняють освітлення загальне, місцеве, аварійне та охоронне.
Загальним - називають освітлення всього або частини приміщення;
місцевим - освітлення робочих місць, предметів, поверхонь;
комбінованим - поєднання загального освітлення з місцевим, що створює підвищену освітленість безпосередньо на робочих місцях.
Загальне освітлення може бути рівномірним і локалізованим, коли світильники розміщують так, щоб на основних робочих місцях створювалося підвищена освітленість.
Основним видом освітлення для забезпечення нормальної діяльності в усіх приміщеннях і на відкритих ділянках, де в темний час доби проводяться роботи або відбувається рух транспорту і людей, є робоче.
При його порушенні використовується аварійне освітлення, що забезпечує тимчасово продовження роботи або евакуацію людей. Охоронне освітлення є складовою частиною робочого і встановлюється вздовж кордонів території, що охороняється. До робочого висвітлення відносять ремонтне (переносне) і світло-огороджувальної для димових труб та інших особливо високих споруд.
Приєднання до мережі двох ламп розжарювання, керованих одним однополюсним вимикачем показано на рис.5а. Число ламп може бути більше двох.
Управління п'ятьма лампами здійснюється двома, розташованими поруч однополюсними вимикачами (ріс5б).