Электрическое освещение

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОСВЕЩЕНИЕ

Электрическое освещениеОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЕДИНИЦЫ

Свет — необходимое условие для работы. Хорошее освещение является одним из условий повышения производительности труда, уменьшения брака, улучшения качества продукции и снижения производственного травматизма.

Для электрического освещения в большинстве случаев используется лучистая энергия накаленной до температуры около 3 000° вольфрамовой нити лампы накаливания.

Отношение той части лучистой энергии, которая воспринимается человеческим глазом как световое ощущение, к времени, в течение которого она излучается, называется световым потоко м (F)Таким образом, световой поток представляет собой мощность лучистой энергии, воспринимаемой человеческим глазом.

Так как световой поток источников света распределяется в пространстве неравномерно, то их характеризуют еще величиной пространственной плотности потока в различных направлениях. Пространственная плотность потока определяется световым потоком, отнесенным к единице телесного угла, носящим название силы света (I).

Рис. 18-1. Продольные кривые распределения силы света.

Следовательно, сила света

I = F

Телесным углом (ω) называется часть пространства, ограниченная конической поверхностью. Отношение части площади сферы S, на которую опирается телесный угол, к квадрату радиуса сферы определяет величину телесного угла

ω = S/R2

При S = R2 ω = 1. Таким образом, за единицу телесного угла принят угол, вырезающий на поверхности сферы площадь, равную квадрату радиуса сферы. Эта единица называется стерадиан (стер).

Согласно ГОСТ 9867-61 основной световой единицей системы СИ является единица силы света — свеча (св). Свеча равна силе света в перпендикулярном направлении плоской поверхности абсолютно черного тела площадью 1,6667 мм2 при температуре затвердевания платины Т = 2 046° К.

Единицей светового потока служит люмен (лм) — световой поток, излучаемый источником силой света в 1 св в телесный угол, равный 1 стер. Таким образом,

лм = 1 св  1стер

Например, лампа накаливания с номинальным напряжением 127 в, мощностью 100 вт дает световой поток F = 1 320 лм.

Как уже отмечалось, сила света ламп и осветительных приборов неодинакова в различных направлениях. Распределение силы света источником в различных направлениях обычно дается кривыми, построенными в полярных координатах.

Пунктирная кривая (рис. 18-1) дает продольное распределение силы света лампы накаливания мощностью 100 вт с номинальным напряжением 220 в. Длина отрезка радиуса от полюса 0 до точки пересечения с кривой в определенном масштабе дает значение силы света в направлении радиуса. Например, сила света в направлении радиуса, расположенного под углом 45°, равна 100 св. Так как лампа обладает осью симметрии, то для нахождения силы света под углом больше 180° надо построить вторую половину кривой, представляющую зеркальное изображение первой. Сплошная кривая (рис. 18-1) дает распределение силы света для той же лампы с арматурой «Универсаль».

Так как сила света источника различна в разных направлениях, то часто источник характеризуют средней сферической силой света, представляющей собой отношение полного светового потока источника к телесному углу сферы (4π), т. е.

I0 = F/4π

Таким образом, средняя сферическая сила света источника представляет собой среднюю плотность светового потока, показывая, какой будет сила света, если световой поток источника распределить равномерно во всех направлениях. Так, для лампы, рассмотренной в предыдущем примере, средняя сферическая сила света

I0 = F/4π = 1320/(4•3,14) ≈ 100св

Световой поток, падая на поверхность, освещает ее. Интенсивность освещения оценивается отношением светового потока к площади равномерно освещаемой им поверхности, которое называется освещенностью (Е) :

= F/S

Полагая F — лм и S = м2получим единицу измерения освещенности, называемую люксом (лк):

1 лк = 1лм/1м2

При использовании ламп накаливания наименьшая допустимая освещенность помещений для выполнения работы в зависимости от ее характера и ряда условий устанавливается нормами освещенности в пределах 50 — 500 лк. Видимость предмета характеризуется яркостью (В), представляющей отношение силы света, излучаемого поверхностью, к величине этой поверхности. Таким обра-

зом, яркость в направлении, перпендикулярном к поверхности (рис. 18-2):

Вн = Iн/S

Яркость в направлении прямой, проведенной под углом α к нормали (рис. 18-2):

Bα = Iα/Scosα

Выражая силу света в свечах, а площадь в квадратных метрах, получим яркость в свечах на квадратный метр. Эта единица яркости носит название нит (нт):

нт = 1св/1м2

Яркость светящейся поверхностиНит — это яркость равномерно светящейся плоской поверхности, создающей, в перпендикулярном к ней направлении, силу света в 1 св с м2.

Зрительное восприятие, вызванное изображением предмета на светочувствительной оболочке глаза, будет тем сильнее, чем больший световой поток попадает в глаз от каждого элемента освещенной или светящейся поверхности. Следователь большей силе света, излучаемой каждой единицей поверхности тела, соответствует Лучшая видимость предмета.

Световой поток, падающий на тело, делится на три части. Одна часть светового потока (F0) отражается от поверхности тела. Вторая часть проходит через тело и распространяется по другую сторону его. Наконец, третья часть потока поглощается телом. В зависимости от физических свойств тел, а также от характера и состояния поверхности указанные слагающие могут иметь различные значения.

Отношение отраженного потока F0 к падающему на это тело потоку Fп носит название коэффициента отражения

ρ = F0/Fп

Рис. 18-2. Яркость светящейся поверхности.

По значению коэффициента отражения поверхности можно разделить: на светлые (ρ = 0,5 ÷ 0,8), на средние ( ρ = 0,2÷0,5) и на темные (ρ = 0,06 ÷ 0,2).

Статья на тему Электрическое освещение