Справочная книга по светотехнике
Справочная книга по светотехнике
Пол ред. Ю. Б. Айзенберга.
Перпос издание Справочной книга вышло п 1983 году тиражом 65 тыс. экземпляров, второе — исправленное и дополненное — в 1995 году тиражом 5 тыс. экземпляров. За 20 лег с момента первою издания «Справочная книга но светотехнике» стала без преувеличения настольной книгой всех специалистов, работающих в нашей области. За этот же период темпы на- учно-техпического прогресса сильно возросли, появилось много нового в номенклатуре и характеристиках изделий, нормативной документации, методах проектирования светотехнических установок, сильно изменилась значимость проблем «Свет и здоровье», «Энергосбережение в освещении», «Световой дизайн», «Фо- тобиологическое воздействие ультрафиолетовою излучения» и др.
Наряду с этим произошли кардинальные изменения в организации светотехнического производства, в структуре и функционировании светотехнического рынка, связанные с переходом от социалистической системы планирования и распределения к свободному рынку и капиталистической системе хозяйства.
На российский рынок получили широкий доступ зарубежные, как ведущие светотехнические фирмы (Philips, Osram, General Electric, Zumtobel. Trilux, Thorn, Silcco, SLI и др.), так и сотни средних и мелких производителей из стран Европы и Азии.
Важным фактором современной светотехники стал фронтальный переход от ручных, инженерных методов расчета осветительных установок и приборов к компьютерным методам расчета не только светотехнической, но и электротехнической частей проектов.
Все это приводит к необходимости переиздания «Справочной книги по светотехнике», приведения се структуры и содержания к новым реалиям. К их числу относится исключение из Справочной книги многочисленных таблиц с номенклатурой и техническими характеристиками отечественных изделий, которые длительное время выпускались оіраниченньїм числом специализированных отечественных предприятий.
В новом. 3-м издании, которое готовилось коллективом авторов в 2004-2006 голах, сильно расширены разделы «Источники света» (за счет введения материалов об энергоэффективных люминесцентных лампах, включая компактные и тонкие, ме галлогалогенных лампах, светодиодах, о высоко - и сверхвысокочастотных безэлектродных лампах, лазерах), «Пускореіули- руюшие устройства» (за счет материалов но электронным аппаратам и системам автоматического управления освещением), «Нормирование» (за счет использования новых редакций СНиП. МГСН, СанПиН и
ПУЭ). Пересмотрены методы расчета и проектирования на основе широкого использования компьютерной техники (в частности, методов компьютерного моделирования и визуализации).
В связи с расширяющейся интеграцией нашей страны в мировое сообщество в Справочной книге по светотехнике широко отражены современные документы МКО, МЭК. ЕЭС, нормы и стандарты технически передовых стран и фирм, наиболее важные публикации в отечественной и зарубежной светотехнической литературе.
Важным является также введение новых разделов «Световой дизайн», «Свет и здоровье», «Энергосбережение и экология в осветительных установках». «Подводное освещение», «История светотехники».
«Справочная книга по светотехнике» предназначена для широкого круга спсциалистов-светотехпиков. электриков, архитекторов, гигиенистов, врачей, работников охраны груда, связанных с применением естественного и искусственного освещения, разработкой и производством светотехнических изделий, проектированием, монтажом и эксплуатацией светотехнических установок, работников коммерческих фирм, действующих на светотехническом рынке.
Книга дает достаточно полное представление о современном состоянии светотехнической пауки, техники и производства: излагает физические основы работы светотехнических изделий; содержит сведения о прип - пипах нормирования, расчета, проектирования, измерений и эксплуатации светотехнических установок: в пей приведены рекомендации по освещению промышленных предприятий, общественных зданий, улиц и площадей городов и поселков, трапспортпых средств, по созданию облучательных установок. Книга содержит большой объем справочного материала, необходимого для повседневной работы специалистов. «Справочная книга по светотехнике» (3-є издание) во многих случаях может быть использована в качестве учебного пособия в связи с отсутствием современной специальной литературы по ряду вопросов.
Третье издание «Справочной книги по светотехнике» имеет значительно увеличенный объем и современное полноцветное исполнение.
Для удобства пользования Справочной книгой она снабжена тремя приложениями:
1) П1 Публикации МКО
2) П2 Список стандартов
3) ПЗ Международная система обозначений типов и модификаций источников света (ILCOS).
Спрапочпая книга по спстотехпике (3-є издание) — результат тнорческого труда большою числа высококвалифицированных спсниалистон, среди которых 10 докторон и 16 кандидатов наук.
В книге бережно сохранен (хотя и осовременен) материал авторов второго издания Книги, которых, к сожалению, уже нет с нами: М. М. Гуторова и Е. А. Никитиной (раздел 1), И. И. Кроль и Е. И. Мясоедовой (разделы 7 и 11), С. А. Клюева и J1.A. Ципсрмана (разделы 9, 10, 12, 14), Н. Л. Брянского (§ 12.3.5) и др. В конце работы над этим изданием Книги скончался нроф. Рохлин Г. Н., много сделавший ;иія подготовки раздела 3 «Источники оптическою излучения» всех трех изданий. Нельзя не отмстить большой вклад в подготовку предыдущего издания (часті, материалов которого перешла в настоящую Книіу) М. А. Фасрмарк, Г. Д. Варса - нофьсвой, Н. І1. Дмитриевской, Ю. Б. Оболснцева.
Активное участие в подготовке раздела 4 приняли проф. А. Е. Краснопольский (§4.1.2.10), Т. Н. Никифорова (§ 4.1.7) и J1.H. Ольшанская (§ 4.1.8).
В Редколлегию Справочной книги, оказавшую большую помощь при подготовке издания, входили известные специалисты, кандидаты технических наук Л. П. Варфоломеев, А. А. Коробко, Н. В. Рожкова,
В. Н. Степанов и Г. В. Федюкина.
Большой вклад в научно-техническое редактирование издания внесли редакторы, кандидаты технических паук Л. П. Варфоломеев и В. Н. Степанов.
Рецензирование книги осуществляли в основном члены редколлегии Справочной книги и ее редакторы, а также проф. В. П. Будак и проф. И. А. Зелепков. Общий просмотр рукописи осуществил директор ВНИСИ Г. Р. Шахпарупяпп.
Впервые к участию в работе был привлечен иностранный автор — М. Раймонди (Италия, фирма
Slucci), подготовивший пятый раздел «Светотехнические электроустаповочные устройства».
Отдельно необходимо остановиться на тех фирмах и лицах, которые своей спонсорской помощью обеспечили возможность появления на свет настоящего издания. Они указаны в начале книги, а реклама фирм - спонсоров приведена в конце книги.
Всем спонсорам выражается искренняя благодарность за поддержку третьего издания Справочной книги по светотехнике, за понимание потенциальной роли этого издания в развитии отечественной науки, техники и образования, за проявленную высокую благотворительность. Особо важно подчеркнуть роль представительств зарубежных фирм — ведущих мировых концернов Philips, Osram, General Electric Lighting, Thorn, действующих на российском светотехническом рынке.
Справочная книга (3-є издание) опубликована при исключительно важной партнерской поддержке НГ1СП «Светосервис» (руководитель Е. В. Лирина), приобретшим права па переиздание этой книги.
Отдельная благодарность всем, кто помогал при подготовке третьего издания книги: редакции журнала «Светотехника» (заведующая редакцией А. Н. Вердерен - ская), редакции «Техника» «Большой российской энциклопедии».
Исключительно велика ролі. М. И. Титаренко (Дом Света) в подготовке рукописи к печати и И. И. Шиль - штейна, осуществившего огромную работу по компьютерной верстке книги, выполненную на высоком уровне.
Большая работа по изданию Справочной книги была выполнена издательством «Знак» под руководством Л. С. Слупкина.
Всем этим лицам выражается огромная благодарность.
Светотехника — область науки и техники, предметом которой являются исследование принципов и разработка способов генерирования, пространственного перераспределения и измерения характеристик оптического излучения, а также преобразование его энергии в другие виды энергии и использование в различных целях. Светотехника включает в себя также копегруктор- скую и технологическую разработку источников излучения и систем управления ими. осветительных, облучательных и светосишальных приборов, устройств и установок, нормирование, проектирование, монтаж и эксплуатацию светотехнических установок.
«Если 20-й век прошел под знаком электрона, то сегодня мы стоим перед эпохой фотона» (книга «Оптические технологии 21-го века»). Новые технические возможности позволяют создавать принципиально новые условия жизненной среды человека.
Современное человеческое общество немыслимо без повсеместного использования света. Осветительные установки создают необходимые условия освещения, которые обеспечивают зрительное восприятие (видение), дающее около 90% информации, получаемой человеком ог окружающего его мира. Свет создает нормальные условия для работы и учебы, улучшает наш быт. Вез современных средств освещения невозможна работа шахт и рудников, предприятий в бссфонарпых и безоконных зданиях, метрополитена. многих взрыво - и пожароопасных производств. Без искусственного света не может обойтись современный город, невозможны строительство, сельскохозяйственные работы, а также работа транспорта в темное время суток. Свет обеспечивает возможность космических полетов, освоения мирового океана. Оптическое излучение все в большей степени используется в современных технологических процессах в промышленности и сельском хозяйстве для обеззараживания помещений и волы, становится неотъемлемой частью фотохимических производств, играет все возрастающую роль в повышении продуктивности животноводства и птицеводства, урожайности растительных культур. Световая сигнализация является одним из распространенных средств связи, особенно па всевозможных видах транспорта.
Эффективное использование света с помощью достижений современной светотехники — важнейший резерв повышения производительности труда и качества продукции, снижения травматизма и сохранения здоровья людей.
О масштабах современной светотехники можно сулить по следующим цифрам. В нашей стране в настоящее время только в промышленности и сельском хозяйстве, в общественных и жилых зданиях и па улицах городов установлено более 1,0 млрд. световых точек суммарной мощностью около 100 млн. к Вт. На освещение ежегодно расходуется свыше 110 млрд. кВт ч электроэнергии, т. е. примерно 13% вырабатываемой в стране электроэнергии (поданным 2000 г.).
Светотехническими исследованиями и разработками в России систематически занимались многие научные и учебные центры. Среди них Всероссийский на - учпо-исследовательский светотехнический институт им. С. И. Вавилова (ВНИСИ, Москва), Всероссийский научно-исследовательский институт источников света им. А. Н. Лодыгина (ВНИИИС. Саранск), светотехнические лаборатории научно-исследовательских институтов охраны и гигиены труда, кафедры светотехники ряда учебных институтов (Московского энергетического института, Мордовского государствен і юго университета им. Н. ГІ. Огарева, Томского политехнического университета), НПО ЛИТ, светотехнические лаборатории институтов Госстроя СССР и Госкомархитсюуры СССР (НИИСтройфизики, ЦНИИЭП инженерного оборудования, жилых зданий, учебных и лечебных зданий и др.). Работы по светотехническому проектированию возглавлялись ВНИІ1И «Тяжпромэлектропроект», НПСП «Светоссрвис». ГПИ «Электропроект» и их отделениями, управлениями Моспроскт-1, 2, 3 и 4.
Становление и развитие светотехники неразрывно связано с прогрессом в области физиологии зрения, оптики, учения об электричестве. Большое значение для формирования светотехники имели работы И. Ньютона, И. Ламберта, М. В. Ломоносова, П. Бугера, В. В. Петрова. Я. Пуркинс, Г. Гельмгольца. Новая эра в истории развития светотехники от крылась с переходом па использование электрических источников света. Работы А. Н. Лодыгина. Т. А. Эдисона, П. Н. Яблочкова, приведшие к созданию электрических ламп, послужили основой прогресса светотехники. Важными вехами на этом пути явились разработка и внедрение люминесцентных ламп, разрядных ламп высокого давления, галогенных ламп накаливания.
В последние годы особое значение имели работы по созданию и освоению производства мсталдогалогепных ламп, натриевых ламп высокого давления и компактных люминесцентных ламп, безэлсктродных ВЧ и СВЧ-ламп, светодиодов, открывших новые перспективы высококачественного освещения и эффективного использования электроэнергии.
Российская светотехническая школа внесла значительный вклад в прогресс мировой светотехники. Работы С. И. Вавилова (люминесценция, действие света).
М. А. Шатслена (фотометрия. нормирование),
С. О. Майзеля (физические основы процесса зрения).
A. А. Гершуна (теоретическая фотометрия), П. М.Тихо - деева (нормирование, световые эталоны и измерения),
B. В. Мешкова (принципы нормирования и проектирования). В. А. Фабриканта (теория и создание люминесцентных ламп, открытие принципа действия квантовых генераторов), Г. М. Кнорринга (принципы светотехнических расчетов и проектирования осветительных установок) сыграли большую роль в развитии отечественной и мировой светотехники.
Главной задачей современной светотехники является создание комфортной световой среды для труда и отдыха человека, сохранения здоровья, а также эффективное применение оптического излучения в технологических процессах при рациональном использовании электрической энергии.
На современном этапе развития светотехнической науки и техники становится возможным создание такой жизненной среды обитания, которая обладает практически всей совокупностью параметров, необходимых для человека. Световая среда (СС) является одной из важнейших составных частей жизненной среды.
Комплексный подход к СС был сформулирован в 70-80-х годах при изучении проблем «Свет как элемент жизненной среды человека» (С. Г. Юров. Н. С. Иванова, ВНИИТЭ). «Человек и свет» (МГУ им. Н. П. Огарева). «Бытовые многофункциональные световые комплексы» (ВНИСИ). Было предложено использование многофункциональной природы света, который призван обеспечивать не только условия видения предметной среды, но и выполнять многие другие функции: психологические, биологические, эстетические и лр. Именно тої да была высказана идея комплексного проектирования СС управляемыми установками осветительного, облучательного и декоративного действия и их комбинацией. Однако технические возможности светотехники тогда были ограничены, и теоретические исследования пе всегда могли быть подкреплены практикой. Дальнейшее совершенствование светотехнических средств привело в 90-х гг. к широким возможностям создания комфортной динамичной СС. Так были разработаны многофункциональные осветителыю-облуча - гельные лампы, спектр излучения которых приближен к солнечному и насыщен строго дозированным ближним УФ. Созданы «интеллектуальные» инженерные системы освещения, которые обеспечивают широкие возможности управления СС, где человек вступает с пей в диалоговое взаимодействие. Новые способы перераспределения светового потока в ОУ — полые протяженные световоды для общего освещения и волоконные световоды для архитектурного и местного освещения. приборы со светодиодами (СД), модульные системы с трубчатыми ЛЛ и шинопроводы с ГЛН, точечные светильники с зеркальными отражателями с ГЛН и КЛЛ. светильники отраженного света — позволили широко варьировать количественные и качественные характеристики освещения, полностью воссоздавая требуемые комфортные условия.
Изменились наши представления о функциональном освещении, широко внедрились в практику методы и приемы, ранее использовавшиеся только в таких специальных видах «художественного» освещения, как в театре, кино, телевидении. Стали обычными смелые в прошлом эксперименты с цветом, изменилось соотношение обшего и местного освещения, широко используются тенеобразуюшие свойства в установках и другие. В результате появились установки, которые по праву можно назвать произведениями искусства. Дизайн в освещении как самостоятельное направление связан с комплексным решением эстетических, функциональных и технико-экономических задач. И если раньше эго проявлялось в основном по отношению к наружному архитектурному освещению, то сейчас всем объектам требуется придавать неповторимый облик с помощью света. Нет сомнений в дальнейшем развитии дизайна в освещении, как важнейшего компонента создания оптимальной световой среды для современного человека.
Развитие светотехники базируется па компьютеризации процессов исследований, конструирования изделий и проектирования установок, электронизации самих изделий и систем управления ими, а также использовании новых конструкционных и светотехнических материалов и технологий их переработки.
Столь значительные успехи светотехники последнего десятилетия XX века не могут не привести в будущем к качественным изменениям — возрастанию роли светотехники в жизни общества, неизбежному ее влиянию на его развитие.
Проявление этого процесса следует ожидать в следующих направлениях. Во-первых, это дальнейшее развитие проблемы световой среды, когда свет становится одним из эликсиров для человека, занимая важное, заново осмысленное место в профилактике и охране здоровья, улучшении условий труда. Здесь следует отметить выявленные в недавних исследованиях незрительные влияния света на настроение и поведение человека, стимуляцию его жизнедеятельности на совершенно новом уровне. Результаты подобных работ по исследованию незри - тельных функций света могут изменить подходы к нормированию освещения, а их реализация — привести к более совершенному развитию отдельной личности человека и общества в целом. Успехи технологии, а особенно электронизации, позволят создать гибкую управляемую световую среду, где вместо того, чтобы человек приспосабливался к освещению, становится возможным освещение подчинить человеку.
Можно предполагать, что ближайшее десятилетие,
i. e. годы активного использования настоящей Справочной книги, станет периодом революционных изменений: светодиоды и светящие материалы вступают в светотехнику. Постепенно будут стираться границы между освещением, информацией и развлечением. Осветительные установки па базе СД могут служить основой для Интернета, телевидения, видеотелефона.
Будущие ОУ — эго lie только комфортные многофункциональные световые комплексы, но и энергоэкономичные, эффективные и экологичные ОУ, производящие высококачественный свет только в таком количестве и в то время, сколько, где и когда это требуется. Это
главное направление светотехники, подчеркивающее ее важное значение.
Проблема энергосбережения в ОУ всех стран мира, не только персловых, но и развиваюшихся. приобрела за последние годы исключительное значение. При этом от успехов в решении этой проблемы во многом зависит будущее человеческой цивилизации не только в связи с постепенным исчернывапием горючих ископаемых, идущих на выработку электроэнергии, но и из-за быстро происходящего заірязнения окружающей среды выбросами в атмосферу вредных веществ (диоксидов углерода и серы, а также ртути), образуемых в результате сжигания топлива нри производстве электроэнергии.
В этой связи во многих государствах мира приняты и реализуются специальные программы энергосбережения, включающие самостоятельные разделы применительно к ОУ. Задачей этих программ является резкое снижение расхода ЭЭ в ОУ (на 20—50%) и выброса вредных веществ в атмосферу. Снижение энергопотребления при реализации этих проірамм является результатом разностороннего воздействия как на структуру производства светотехнических изделий, так и на качество выпускаемой техники и эффективность ее использования. Основная ставка при этом делается на компактные люминесцентные лампы (KJ1J1) и тонкие J1J1 типа Т5. а также электронные ПРА (ЭПРА) и их внедрение в наиболее важных и «отзывчивых» сферах применения — в жилом секторе, а также в коммерческих и общественно-административных зданиях, прежде всего государственного подчинения. В ближайшем будущем в решении этой проблемы все большую роль будут играть светодиоды.
Общая программа энергосбережения принята и в России, а также в некоторых регионах страны. Ее реализация осуществляется недостаточными темпами. Отдельной программы в области освещения в стране до сих пор нет. хотя се необходимость совершенно очевидна.
Проіресс в области светотехники за последние годы в нашей стране выражается не только в темпах роста светотехнической продукции, но и в появлении новых производителей и в разработке и внедрении новых из-
делий, многие из которых соответствуют всем современным требованиям, и в появлении осветительных установок различного назначения, выполненных па самом высоком мировом уровне, а также и в других проявлениях, папример, в лучшей организации светотехнического рынка, большей его цивилизованности.
Российская светотехника всегда была интегрирована в мировую. Участие отечественных специалистов в деятельности Международной комиссии по освещению (МКО), Международной электротехнической комиссии (МЭК), Люкс-Европа, Люкс-Пасифика и в др. международных организациях, позволяет, с учетом особенностей нашей страны, выбирать наиболее правильные направления развития, лежащие в русле прогресса мировой светотехники. Это, в свою очередь, позволяет создать более благоприятный инвестиционный климат как важный фактор дальнейшего развития.
Одним из важных и, как правило, недоучитываемых направлений энергосбережения в ОУ, является всемерное расширение использования естественного света и, прежде всего, прямого солнечного излучения.
В заключение нельзя пе упомянуть необходимость и полную возможность в XXI веке комплексного решения всех инженерных систем зданий: ограждающих конструкций, освещения (естественного и искусственного), отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха. Только комплексное, взаимосвязанное рассмотрение и решение этих проблем в процессе проектирования и строительства зданий и сооружений может позволить выйти на качественно новый уровень гехни - ко-экопомических характеристик и комфорта окружающей человека среды.
Новое (третье) издание Справочной книги по светотехнике ставит перед собой задачу представления различных граней пашей отрасли науки и техники с современных позиций и в тесной связи с уровнем ее международного развития.
Содействие наиболее полному и квалифицированному использованию современных достижений светотехнической науки и промышленности для решения указанных задач — цель «Справочной книги по светотехнике».
Ю. Б. Айзенберг
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ВЕЛИЧИНЫ
Развитие светотехники, как самостоятельной области пауки и техники, неразрывно связано с фундаментальными достижениями оптики, электротехники, физиологии зрения. Как хорошо видно из раздела «История светотехники», вклад И. Ньютона, И. Ламберта, М. В. Ломоносова, П. Бугера, Я. Пуркине, Г. Гельмгольца в развитие основ светотехники трудно переоценить. Российские ученые С. И. Вавилов, М. А. Мешков,
В. А. Фабрикант, С. В. Кравков и др. |1-11| сыграли большую роль в формировании существующей системы основных понятий и величин, в развитии отечественной и мировой светотехники.