СВЕТОТЕХНИКА

Параметры сравнения источников света

Все параметры источников света можно разбить на две группы: технические и эксплуатационные.

Технические параметры — это те, которые характеризуют сам источник света безотносительно к условиям его применения. К тех­ническим относятся все электрические, световые и механические параметры ламп.

Основные электрические параметры источников света:

1. Номинальное напряжение (UH) — напряжение, на кото­рое рассчитана конкретная лампа или на которое она может вклю­чаться с предназначенной для этого специальной аппаратурой. Для ламп накаливания все остальные параметры снимаются именно при номинальном напряжении. Номинальное напряжение (впрочем, как и любое другое) измеряется в вольтах (сокращенное обозна­чение — В, V).

2. Номинальная мощность лампы (Рн) — расчетная мощность, потребляемая лампой накаливания при ее включении на номиналь­ное напряжение. Для газоразрядных ламп номинальная мощность — это расчетная мощность, которую потребляет лампа при ее включе­нии со специально предназначенной для этого аппаратурой. Мощ­ность измеряется в ваттах (сокращенное обозначение — Вт, W).

3. Для газоразрядных ламп иногда оговаривается род питающе­го тока — переменный или постоянный, так как отдельные типы ламп
могут работать только на постоянном токе (например, шаровые ксе - ноновые или ртутные). Если такой оговорки в документации на лампу нет, то лампы должны включаться только на переменное напряжение. При работе на постоянном токе обязательно указывается полярность включения: к какому выводу лампы должен подключаться положи­тельный полюс сети (+), к какому — отрицательный (-). Электрод лам­пы, к которому подключается положительный полюс напряжения, на­зывается анодом, отрицательный — катодом.

4. Для некоторых типов ламп (например, для эталонных или об­разцовых ламп накаливания) вместо номинальной мощности указы­вается номинальный ток(/н), который измеряется в амперах (А) или миллиамперах (мА, mA; 1 А = 1000 мА).

Из световых параметров в каталогах и справочниках чаще всего указывается номинальный световой поток Ф, то есть поток, который создает лампа при ее номинальной мощности. Единица измерения светового потока, как уже было сказано, — люмен (лм, lm).

Для кинопроекционных и прожекторных ламп часто вместо све­тового потока указывается габаритная яркость тела накала (для ламп накаливания) или яркость разрядного промежутка (для ксе - ноновых ламп). Габаритная яркость тела накала равна силе света лам­пы в направлении, перпендикулярном телу накала, поделенной на площадь прямоугольника, в который вписывается тело накала. Поскольку яркости таких ламп очень велики, их измеряют не в кд/м2, а в кило - или мегаканделах на квадратный метр (ккд/м2 или Мкд/м2; 1 ккд/м2 = 1000 кд/м2; 1 Мкд/м2 = 1 000 000 кд/м2).

Для зеркальных ламп разных типов в техничес­кой документации указываются осевые силы света и приводятся кривые распределения сил света по углам (обычно в виде графиков в прямоугольной или полярной системе координат). В зарубежных катало­гах для зеркальных ламп часто приводятся номограм­мы освещенности, то есть значения освещенности на плоскости, перпендикулярной оси лампы, при раз­личных расстояниях от лампы до освещаемой плоско­сти (рис. 6).

Важнейшим световым показателем ламп, харак­теризующим их экономичность, является световая отдача — это отношение светового потока лампы к потребляемой ею мощности. Световая отдача изме­ряется в люменах на ватт (лм/Вт, lm/W). По существу, световая отдача — это коэффициент полезного дей­ствия лампы, выраженный в световых величинах. При
равенстве остальных показателей световая отдача является решаю­щим фактором для выбора источника света.

К световым параметрам источников света относится цветовая температура (Тцв). Это условная величина, приблизительно характе­ризующая цвет излучения лампы и определяемая путем сравнения этого цвета с цветом теплового излучения так называемого «абсо­лютно черного тела». Измеряется Тцв в кельвинах (К). Для ламп на­каливания цветовая температура довольно близка к истинной темпе­ратуре тела накала; для стандартных осветительных ламп мощнос­тью 40- 100 Вт Тцв = 2700 - 2900 К, для галогенных ламп накалива­ния 2900-3100 К.

Для газоразрядных ламп цветовая температура указывается при­близительно. Следует отметить, что глаз человека воспринимает свет источников с различной цветовой температурой своеобразно: чем выше Тцв, тем «холоднее» кажется нам свет. Так, для люминесцентных ламп понятие «тепло-белый цвет» соответствует Тцв = 2700 - 3000 К, «нейтрально-белый» — Тцв = 4000 - 4500 К, «холодно-белый» — Тцв = 5000 - 6000 К.

Для характеристики газоразрядных источников света в катало­гах и другой технической литературе приводится еще один световой параметр — общий индекс цветопередачи Ra. Как было сказано в предыдущем разделе, все тепловые источники света имеют Ra = 100. У всех газоразрядных ламп Ra < 100. Очевидно — чем выше значение Ra, тем лучше качество цветопередачи, то есть тем лучше лампа. Но на практике чем больше Ra, тем лампа дороже, и иногда разница в цене весьма значительна (в 4 - 6 раз). При этом лампы с лучшей цве­топередачей имеют, как правило, меньшую световую отдачу. Поэто­му применять лампы с очень высоким значением Ra (>90) целесооб­разно только там, где это действительно необходимо (например, в цветной полиграфии).

К механическим параметрам ламп относятся их габаритные и установочные размеры; масса (если она приводится в каталогах); тип цоколя; для некоторых типов ламп — положение тела накала или разрядного промежутка относительно цоколя. Сюда же можно отнести рабочее положение ламп, так как некоторые их типы (как ламп накаливания, так и газоразрядных) допускают работу только в одном определенном положении — строго горизонтальном, верти­кальном или в пределах некоторого угла. Необходимость соблюде­ния определенного положения лампы при работе всегда указывается в технической документации.

Важнейшим из эксплуатационных параметров ламп является срок службы. Строго говоря, понятие «срок службы» далеко не однознач­но: имеются полный, средний, минимальный, полезный и другие сроки службы.

Полный или физический срок службы — это время от начала эксплуатации источника света до его выхода из строя. Поскольку эта величина неопределенная (одна лампа какого-то конкретного типа может выйти из строя через несколько часов, а другая лампа этого же типа — через несколько тысяч часов), этот параметр в документа­ции никогда не указывается.

В российских ГОСТах на лампы накаливания указан средний срок службы при номинальном напряжении, то есть время рабо­ты достаточно большой группы ламп, в течение которого 50 % от их количества может выйти из строя. В соответствии с ГОСТ 2239 для нормальных осветительныхламп этот срок равен 1000 часам, причем средний спад светового потока группы ламп не должен превышать 30 %. Для других типов ламп средний срок службы ус­танавливается в технических условиях и может составлять от не­скольких часов (некоторые типы ламп для оптических и светосиг­нальных приборов) до 5000 часов (кварцевые галогенные лампы большой мощности для инфракрасной сушки лакокрасочных по­крытий).

Для люминесцентных ламп и других газоразрядных источников света в российских ГОСТах установлен полезный срок службы — среднее время работы ламп в номинальных условиях, в течение кото­рого их эксплуатация экономически оправдана. Это время определя­ется тем, что в процессе работы ламп постепенно снижается их све­товой поток за счет «отравления» люминофоров парами ртути и воль­фрама, потемнения стенок колбы и других факторов. Через какое-то время световой поток снижается настолько, что осветительная уста­новка перестает обеспечивать необходимый (нормируемый) уровень освещенности, хотя лампы остаются работоспособными. Для отече­ственных люминесцентных ламп в соответствии с ГОСТ 23583 допус­тимый спад светового потока составляет 40 %, а полезный срок службы 12000 часов.

Минимальный срок службы — это время работы группы ламп до первого отказа, то есть до выхода из строя первой лампы из груп­пы. Этот параметр устанавливается в технической документации не­которых особо надежных ламп специального назначения и встреча­ется достаточно редко. Чаще встречается гарантированный срок службы, определяемый временем, в течение которого вероятность отказа ламп не превышает установленного значения. Например, для отечественных люминесцентных ламп типа ЛБ8-6 установлен гаран­тированный срок службы 5000 часов при вероятности безотказной работы лампы в течение этого срока не ниже 0,95.

Кроме срока службы, к эксплуатационным параметрам относят­ся: устойчивость к внешним климатическим факторам (темпера­тура, давление и влажность окружающего воздуха); устойчивость к механическим воздействиям (удары, вибрации, линейные ускоре­ния, звук); устойчивость к колебаниям напряжения питающей электросети.

Следует сказать, что в иностранных каталогах источников света крайне редко указывается срок службы и практически никогда не ука­зывается устойчивость к механическим воздействиям. У ламп нака­ливания общего назначения зарубежного производства реальный средний срок службы совпадает с требованиями ГОСТ 2239 (1000 часов); полезный срок службы импортных люминесцентных ламп, как правило, выше, чем у российских (15000 часов вместо 12000) и отно­сится он к спаду светового потока не на 40, а на 30 %.