Электрическими источниками света служат лампы накаливания, люминесцентные лампы низкого давления и ртутные лампы высокого давления.

Наиболее распространены электрические лампы накаливания. Принцип их действия основан на преобразовании электрической энергии, проходящей через ее нить, в энергию видимых излучений, воздействующих на органы зрения человека и создающих у него ощущение света, близкого к белому.

Этот процесс происходит при нагреве нити лампы до 2600—2700°С. Нить лампы не перегорает, так как температура плавления вольфрама, из которого сделана нить, значительно выше (3200—3400°С) температуры накала нити, а также вследствие того, что из колбы лампы удален воздух либо колба заполнена инертными газами (смесью азота, аргона, ксенона), в среде которых металл не окисляется.

Срок службы ламп накаливания колеблется в широких пределах, поскольку зависит от условий работы, в том числе от стабильности номинального напряжения, наличия или отсутствия механических воздействий на лампу (сотрясения, вибрации), температуры окружающей среды и др. Средний срок службы ламп накаливания общего назначения составляет 1000—1200 ч.

При продолжительной работе лампы накаливания ее нить под воздействием высокой температуры нагрева постепенно испаряется, уменьшается в диаметре и, наконец, перегорает.

Чем выше температура нагрева нити накала, тем больше света излучает лампа, но при этом интенсивнее протекает процесс испарения нити и сокращается срок службы лампы. В связи с этим для ламп накаливания устанавливается такая температура накала нити, при которой обеспечиваются необходимая светоотдача лампы и определенная продолжительность ее службы.

Вакуумными называют лампы накаливания, из внутреннего объема (колбы) которых удален воздух.

Лампы с колбами, заполненными инертными газами, называют газополными.

Газополные лампы при равных условиях имеют большую светоотдачу, чем вакуумные, так как газ, находящийся в колбе под давлением, препятствует испарению нити накала, что позволяет повысить ее рабочую температуру.

Недостатком газополных ламп является некоторая допол--нительная потеря в них тепла нити накала через конвекцию газа, заполняющего внутреннюю полость колбы.

С целью снижения тепловых потерь газополные лампы заполняют газами с низкой теплопроводностью. Другое направление сокращения тепловых потерь — это уменьшение размеров и изменение конструкции нити накала: ее выполняют в виде плотной винтообразной моноспирали или двойной спирали (биспирали).

Недостаток ламп накаливания — низкая светоотдача: только 2—4 % потребляемой ими электрической энергии превращается в энергию видимых излучений, воспринимаемых глазом человека; остальная часть энергии переходит преимущественно в тепло, излучаемое лампой.

Широкое применение в осветительных электроустановках предприятий, учреждений, учебных и лечебных заведений получили люминесцентные лампы, которые представляет собой герметически закрытую стеклянную трубку, внутренняя поверхность которой покрыта тонким слоем люминофора. Люминофорами называются химические вещества, в которых под действием внешних факторов (электрического разряда и др.) возникает свечение, или люминесценция. Из трубки удаляется воздух и вводится небольшое количество газа (аргона) и определенное количество ртути. Внутри трубки в ее стеклянных ножках укреплены биспиральные электроды из вольфрама, соединенные с двухштырьковыми цоколями, служащими для присоединения лампы к электрической сети. При подаче к лампе напряжения между ее электродами в парах ртути возникает электрический разряд, и лампа начинает излучать свет. Чтобы обеспечить более интенсивное излучение электронов, электроды люминесцентных ламп покрывают активирующими веществами (оксидами стронция, бария или кальция).

Световой поток, излучаемый люминесцентными лампами, не одинаков по цвету. В зависимости от цветности излучаемого лампой светового потока различают:

лампы дневного света (ЛД);

белого света (ЛБ);

холодно-белого света (ЛХБ);

тепло-белого света (ЛТБ) и др.

При выполнении работы, требующей точного определения цветовых оттенков, например в типографии при изготовлении цветных репродукций, в художественной мастерской, на текстильном или швейном предприятии и т.д., применяют лампы ЛД, предназначенные для правильной цветопередачи.

Люминесцентные лампы низкого давления являются газоразрядными электрическими источниками света.

Люминесцентные.лампы низкого давления изготовляют на напряжение 127 В мощностью 15 и 20 Вт; на напряжение 220 В мощностью 30, 40, 80 и 125 Вт. Срок службы и нормальной работы люминесцентных ламп — около 5000 ч при условии нечастых включений, стабильности номинального напряжения и обеспечения оптимальной окружающей температуры (15—25°С).

Широкое применение в современных осветительных электроустановках промышленных предприятий находят дуговые ртутные лампы (ДРЛ) высокого давления. Эти лампы выпускаются с двумя и четырьмя электродами.

Четырехэлектродная ДРЛ состоит из резьбового цоколя, колбы (баллона) и кварцевой горелки. Внутри горелки находится определенное количество ртути и газ аргон. В концы горелки впаяны активированные основные и дополнительные электроды из вольфрама, а внутренняя поверхность колбы покрыта тонким слоем люминофора.

При подаче напряжения к электродам лампы в парах ртути высокого давления происходит электрический разряд, сопровождаемый интенсивным излучением света, в спектре которого отсутствуют оранжево-красные лучи, что делает лампу непригодной для освещения, поэтому состав люминофора, покрывающего внутреннюю поверхность колбы, подобран так, что под воздействием ультрафиолетовых лучей спектра он излучает оранжево-красный свет, который, смешиваясь с основным световым потоком лампы, образует свет, воспринимаемый человеческим глазом как белый с легким зеленоватым оттенком.

Четырехэлектродные ДРЛ отличаются от двухэлектрод-ных наличием двух дополнительных электродов, подключенных к основным электродам через добавочные сопротивления. Это облегчает зажигание лампы: при подаче напряжения к лампе между основным и ближайшим дополнительным электродами возникает тлеющий разряд, под действием которого пары ртути ионизируются, способствуя разряду между основными электродами. ДРЛ с цоколем диаметром 40 мм выпускают мощностью 250—1ООО Вт.

Значительно экономичнее ламп накаливания газоразрядные источники света (люминесцентные лампы и ДРЛ) — их светоотдача и срок службы в несколько раз превосходят светоотдачу и срок службы ламп накаливания.

Основными световыми величинами являются световой поток, освещенность и сила света.

Окружающие нас предметы излучают лучистую энергию, представляющую собой распространяющиеся в пространстве электромагнитные колебания. Одной из основных характеристик электромагнитных колебаний является длина волны, которая может быть от долей миллиметра до нескольких сотен и даже тысяч метров. Человеческий глаз воспринимает сравнительно небольшой диапазон этих волн. Излучения в диапазоне волн, воспринимаемые человеческим глазом в виде цветных пятен света, называются оптической областью спектра электромагнитных колебаний. Излучения с длиной волн, находящихся за пределами оптической области спектра электромагнитных колебаний, не воспринимаются зрением человека. Каждой длине волн соответствует определенный цвет, вследствие чего с изменением длины волн меняются и цвета, которые воспринимает глаз человека.

Световой поток — это мощность излучения, которая оценивается по световому ощущению, производимому на глаз человека! Единицей измерения светового потока F служит люмен (лм).

Освещенность — это величина светового потока, приходящаяся на единицу поверхности. Об интенсивности освещения судят по плотности, с которой световой поток распределяется по освещаемой поверхности. Единицей освещенности является люкс (лк). Освещенность Е определяется отношением величины светового потока F, упавшего на поверхность, к ее площади S:

E = F/S.

Освещенность поверхности будет равна 1 лк, если на каждый 1 м2 ее площади упадет световой поток в 1 лм, т.е. 1 лк = 1 лм/1м2.

Сила света — термин, служащий для характеристики распределения светового потока источника, определяет плотность светового потока в заданном направлении. Некоторые источники света излучают световой поток неравномерно, т.е. с различной интенсивностью в разных направлениях.

За единицу силы света принята кандела (кд), которая является основной светотехнической единицей, устанавливаемой по специальному эталону.

Осветительной электроустановкой называют электротехническое устройство, предназначенное для освещения помещений, территорий, зданий и сооружений.

Осветительная электроустановка современного жилого дома или промышленного предприятия представляет собой сложный комплекс, который состоит из распределительных устройств, магистральных и групповых электрических сетей, различных электроустановочных приборов, осветительной арматуры и источников света, поддерживающих конструкций и крепежных деталей. Особенностью осветительных электроустановок является многообразие схем и способов исполнения электропроводок, конструкций светильников и источников света. В современных электроустановках применяются сложные устройства автоматики и телеуправления.

Существует общее, местное, комбинированное, рабочее и аварийное освещение.

Общим называют освещение всего помещения или его части.

Местным называют освещение рабочих мест, предметов или поверхностей (например, настольная лампа).

Рабочим называется освещение, служащее для обеспечения деятельности производственных и вспомогательных подразделений предприятия.

Аварийным называется освещение, которое при нарушении рабочего освещения временно обеспечивает возможность продолжать работу. Аварийное освещение устраивают в производственных помещениях, коридорах, проходах и проездах, на лестничных клетках. Светильники аварийного освещения отличаются от прочих светильников окраской и конструкцией; их присоединяют к электрической сети, не связанной с сетью рабочего освещения.

Комбинированное освещение сочетает общее и местное освещение.

В обычных помещениях питание светильников общего, местного, рабочего и аварийного освещений осуществляется переменным током с напряжением 127 или 220 В, а в помещениях с повышенной опасностью и в особо опасных помещениях — с напряжением 12,24 или 36 В.

Также выделяют освещение переносное, охранное и светооградительное.

Охранное освещение устанавливается вдоль ограды охраняемой территории с таким расчетом, чтобы одновременно освещались внешняя и внутренняя зоны, примыкающие к ограде.

Переносное освещение осуществляется переносными лампами, присоединяемыми к сети напряжением 127 или 220 В в обычных помещениях и 12 В в помещениях повышенной опасности и на открытых участках территории предприятия.

Светооградительное освещение устанавливается на телеантеннах, высоких зданиях, дымовых трубах и других высоких сооружениях для обеспечения безопасности полетов самолетов в темное время суток.

Основное требование, предъявляемое к освещению, — обеспечение нормируемых значений освещенности, которые определяются условиями зрительной работы, в том числе:

1) размерами предметов различения, их контрастом с фоном и коэффициентом отражения фона;

2) наличием доступных опасных для прикосновения предметов (открытых токопроводящих частей, неогражденных вращающихся частей машин и т.д.);

3) наличием в поле зрения светящихся поверхностей большой яркости (электро- или газосварка, расплав металла, излучающие свет раскаленные обрабатываемые детали, производственные огни и т.д.).

Освещенность на отдельных участках помещения или рабочих местах увеличивают путем локализованного расположения светильников общего освещения, устройства местного освещения, применения конструктивно более совершенных светильников или повышения мощности ламп.

Соблюдение на стадии проектирования, а затем и при монтаже осветительных электроустановок нормируемых параметров освещенности способствует:

1) улучшению условий и повышению производительности труда;

2) снижению утомляемости зрения работников;

3) повышению качества изготовляемой продукции;

4) экономии электрической энергии, расходуемой на освещение.

Монтаж осветительных электроустановок производят по проекту, в котором приводятся светотехнические расчеты, дается расчет осветительной сети, при этом учитываются характер технологического процесса, условия эксплуатации и состояние окружающей среды. Расчет по потере напряжения ведется на основании наименьших затрат проводниковых материалов (проводов, кабелей, шин и тл.). Напряжение у наиболее удаленных ламп должно быть не менее 95 % номинального для сети аварийного и наружного освещения и 97,5 % номинального для сети рабочего освещения внутри помещений промышленных предприятий и прожекторных установок наружного освещения. Напряжение при нормальном режиме должно быть не более 102,5 % номинального.

Расчетная нагрузка питающей осветительной сети определяется умножением установленной мощности ламп, выявленной в результате светотехнического расчета, на коэффициент спроса, равный 0,6 для распределительных устройств, подстанций, складских и вспомогательных помещений предприятий; 0,8 — для лабораторий и лечебных учреждений; 1 — для производственных помещений.

Питание осветительных электроустановок, к которым одновременно присоединены и силовые потребители (электродвигатели, электросварочные аппараты и др.), осуществляется от отдельных осветительных трансформаторов или от трансформаторов.