Czynniki do rozważenia w projektowaniu oświetlenia wnętrz
Ogólne oświetlenie wnętrz w przeszłości i teraźniejszości
Pamiętamy elektryczne oświetlenie z początków, kiedy sale szkolne, biura i inne ogólne obszary robocze były oświetlane przez pryzmatyczne lub półprzezroczyste globy. Były one zawieszone na suficie i mieściły żarówki w taki sposób, że takie jednostki dostarczały lumeny zarówno bezpośrednio, jak i pośrednio do płaszczyzny roboczej. To działo się poprzez odbicia od powierzchni pomieszczenia. Znowu, szklane globy były szeroko stosowane, aby uzyskać wysoką jasność. W ten sposób schemat oświetlenia powodował znaczny blask w oczach pracowników.
W latach 30. pojawiło się całkowicie pośrednie oświetlenie żarowe, które korzystało z luminaire w kształcie miski lub koncentrycznych pierścieni. Nawet z częściowo srebrzoną podstawą żarówki zamontowaną od góry w otworze w środku urządzenia. W tym systemie kierowało ono lumeny żarówki na sufit. W ten sposób sufit stawał się źródłem światła. Prawdą jest, że te pośrednie jednostki generowały wysokiej jakości, bezblaskowe oświetlenie. Ale ten schemat oświetlenia był z natury bardzo nieefektywny. W tym schemacie oświetlenia pośredniego żaden lumen nie docierał bezpośrednio do płaszczyzny roboczej. Znowu, wiele żarówek było wymaganych w danym obszarze, aby zapewnić wystarczającą oświetleność płaszczyzny roboczej. W rezultacie produkowano dużo ciepła (infra-czerwone), co często powodowało termicznie niewygodną sytuację.
Pod koniec lat 30. pojawienie się żarówek fluorescencyjnych spowodowało zmianę w oświetleniu wnętrz. Te żarówki miały znacznie niższą jasność niż żarówki. Dlatego nie było już konieczności skierowania wszystkich lumenów żarówki na sufit, aby je przekierować w dół. Z odpowiednim ułożeniem zasłon i soczewek, większość lumenów mogła być skierowana bezpośrednio w dół. Oczywiście, żarówka fluorescencyjna miała około pięciokrotną efektywność żarówki. W konsekwencji, 70 foot-candela oświetlenia fluorescencyjnego mogło być dostarczone bardziej efektywnie niż 30 foot-candela oświetlenia żarowego.
Pojawienie się lamp halogenowych metali i lamp sodowych wysokiego ciśnienia spowodowało kilka dodatkowych zmian w oświetleniu wnętrz w latach 60. Uspokoiły one kryzys energetyczny na początku lat 70. Te lampy są skoncentrowane i mają wysoką jasność, podobnie jak żarówki. Miały one efektywność siedmiokrotnie większą. W związku z tym całkowicie pośrednie oświetlenie w wnętrzach stało się ponownie ekonomicznie wykonalne do projektowania z użyciem tych lamp. W rezultacie, redukcja zużycia energii była możliwa. W tym oświetleniu pośrednim z tymi lampami poziom oświetlenia został obniżony. Ten system oświetlenia, mimo zapewnienia rozsądnie równomiernego oświetlenia na całym obszarze płaszczyzny roboczej, wymagał dodatkowego oświetlenia w miejscach zadaniowych.
Zauważamy, że oświetlenie żarowe nie jest zalecane do ogólnego oświetlenia wnętrz, gdzie oświetlenie fluorescencyjne nadal dominuje schemat oświetlenia żarowego. Ponadto, w oświetleniu wnętrz, szczególnie popularna jest 4-foot-candela, 40 W żarówka fluorescencyjna typu rapid start. Lampy halogenowe metali pojawiają się coraz częściej w oświetleniu pośrednim, zarówno w luminaire zawieszonych na suficie, jak i w urządzeniach wbudowanych w meble biurowe. Najpopularniejszą lampą do tych celów jest 400 W lampa halogenowa metali pokryta fosforem. Lampy sodowe wysokiego ciśnienia w starannie zaprojektowanych luminaires zdobywają pewne przyjęcie w oświetleniu wnętrz, ale są ogólnie zalecane tylko dla pomieszczeń o wysokim suficie, gdzie dobre oddziaływanie kolorów nie jest ważne, takich jak sale gimnastyczne.
Lampy do oświetlenia wnętrz
Projektant oświetlenia wnętrz wybiera zwykle lampy spośród następujących typów:
Sód wysokiego ciśnienia
Każdy z powyższych typów ma swoje własne zestawy mocnych i słabych stron. Czynniki, które projektant powinien wziąć pod uwagę przy wyborze lampy to:
Rozważenie efektywności świetlnej. Efektywność świetlna to stosunek wyjściowej wartości lumenów z lampy do energii elektrycznej (w watcie) wprowadzanej do lampy. Wymagana oświetleność musi być dostarczana przez lampę wraz z oświetleniem ekonomicznym.
Projektanci powinni rozważyć żywotność lampy. Powinni pomyśleć, jakie mogą być trudności z wymianą wypalonych lamp i czy grupowa wymiana lamp jest lepszym wyborem ekonomicznym, czy nie.
Utrzymanie lumenów lampy to ważny czynnik. Może powstać pytanie, czy jest ważne, aby mieć pewien minimalny poziom oświetlenności w każdym momencie.
Jeszcze jednym ważnym rozważaniem jest kolor, czynnik estetyczny. Chociaż wszystkie wymienione lampy emitują "białe" światło, ich CCT i CRI różnią się. Projektanci powinni rozważyć, jak ważne jest wiernie oddać kolory widzianego zadania i jego otoczenia.
Dodatkowe urządzenia wymagane wraz z lampami stanowią duże pytanie. Jak widzieliśmy, wszystkie źródła światła gazowe wymagają balastu, podczas gdy żarówki nie. Typy używanych balastów mogą wpływać na wydajność lamp, jej żywotność, niezawodność uruchamiania, efektywność systemu i komfort użytkowników.
Projektanci powinni pomyśleć, czy istnieją jakieś inne różne, czyli czy w danej środowisku występują jakieś inne czynniki, czy temperatura jest problemem, czy obszar musi być wolny od efektów stroboskopowych, czy zakłócenia elektromagnetyczne zaburzają działania w przestrzeni, czy obecne są opary, które mogą powodować korozję lub atmosferę wybuchową itp.
Rozważanie efektywności świetlnej
Porównanie pierwszych trzech czynników dla czterech powszechnych typów lamp przedstawiono w powyższej tabeli. Przeanalizujmy najpierw efektywność lamp. Dla żarówek efektywność oscyluje od 12 lm/W dla standardowej 40 W żarówki do 22 lm/W dla standardowej 500 W żarówki. Dla żarówek z niezmienionym projektem, efektywność lampy wzrasta wraz ze wzrostem mocy lampy. Dzieje się to głównie dlatego, że grubsze nitki w lampach o wyższej mocy mogą być pracować przy wyższych temperaturach dla tego samego okresu użytkowania. Lustrzanki paraboliczne (PAR) i reflektorowe (R) mają ogólnie niższą efektywność niż standardowe lampy o tej samej mocy. Jest to spowodowane tym, że PAR i R lampy są zaprojektowane do dłuższego okresu użytkowania. Lustrzanki fluorescencyjne zapewniają znacznie wyższą efektywność niż żarówki, pomimo strat balastu. Na przykład, standardowa 40 W biała chłodna lampa fluorescencyjna emituje początkowo 3150 lumenów, a jej balast zużywa 12 W. W związku z tym efektywność wynosi 3150/40 = 79 lumenów /wat początkowo, a wliczając straty balastu, całkowita moc wynosi 52 W, a więc 3150/52 = 61 lumenów /wat ogólnie. Ta ogólna ocena efektywności jest używana w handlu. W schemacie projektu oświetleniowego lampy fluorescencyjne są używane parami z pojedynczym balastem, aby poprawić ogólną efektywność. Na przykład, każda z dwóch lamp fluorescencyjnych zużywa 40 W, a ich wspólny balast zużywa 12 W, co daje początkową efektywność 68 lumenów /wat ogólnie. W przypadku lamp fluorescencyjnych typu pregrzewanie, efektywność lamp jest bardzo niska. W tej nowoczesnej epoce, balasty lamp fluorescencyjnych są tak zaprojektowane, że są uważane za oszczędzające energię lampy o najwyższej efektywności świetlnej. Lampy halogenowe metali mają wyższą efektywność niż lampy rtęciowe. Wynika to z dodania soli halogenowych do lamp halogenowych metali. Na przykład, 400 W lampa halogenowa metali emituje początkowo 34000 lumenów, a jej balast zużywa 460 W, co daje początkową ogólną efektywność 745 lumenów /wat. Niższe mocy dają niższą efektywność. W przypadku lamp sodowych wysokiego ciśnienia, zapewniają one wysoką efektywność. Jednak lampa sodowa niskiego ciśnienia o wyższej efektywności nie jest odpowiednia do oświetlenia wnętrz ze względu na słabe właściwości oddziaływania kolorów. Na przykład, 400 W lampa sodowa emituje początkowo 50000 lumenów, a jej balast zużywa 75 W, co daje całkowitą moc 475 W. Jej początkowa efektywność świetlina wynosi 105 lumenów /wat. Zgodnie z składem, 100 W lampa sodowa emituje 9500 lumenów, zużywa 135 W, i ma początkową efektywność 70 lumenów /wat.
Rozważanie żywotności lamp
Druga kolumna powyższej tabeli pokazuje żywotność lamp w godzinach. Zawsze zakładamy, że operacje lamp są prowadzone przy ich nominalnym napięciu i normalnej temperaturze. Żywotność lamp zależy od typu lamp. Żywotność standardowych żarówek wynosi 750 lub 1000 godzin. Znowu, lustrzanki PAR i R są klasyfikowane na 2000 godzin. W przypadku lamp fluorescencyjnych, ich zakres żywotności jest oparty na 3 godzinach pracy od momentu uruchomienia, podczas gdy lampy fluorescencyjne typu pregrzewanie mają klasyfikację żywotności na dolnym końcu zakresu, tj. 7500 lub 9000 godzin. Lampy typu instant start są trwałe przez 12000 godzin. Znowu, żywotność lamp typu rapid start trwa 18000 lub 20000 godzin. Żywotność lamp halogenowych metali zależy od liczby godzin pracy na jedno uruchomienie. Ich klasyfikacja żywotności jest dla 10 godzin na jedno uruchomienie. Na przykład, 400 W lampa halogenowa metali ma najdłuższą żywotność, tj. 20000 godzin. 1500 W lampa ma najkrótszą żywotność, tj. 3000 h. Znowu, wszystkie lampy sodowe wysokiego ciśnienia mają żywotność 24000 godzin, gdy są używane z specjalnie zaprojektowanymi balastami. Lampy sodowe wysokiego ciśnienia są używane zamiast lamp rtęciowych ze względu na mniejszą moc i dłuższą żywotność. Lampy rtęciowe mają 12000 godzin żywotności.
Rozważanie procentowej deprecjacji lumenów
Procentowa deprecjacja lumenów lamp jest przedstawiona w tabeli. W przypadku standardowych żarówek, deprecjacja wytwarzania lumenów wynosi 10 do 22% w ciągu życia lampy. W przypadku lamp fluorescencyjnych, wartość lumenów po 100 godzinach jest nazywana początkowymi lumenami, a deprecjacja lumenów jest obliczana od tego punktu i oparta jest na 3 godzinach pracy od jednego uruchomienia. Średni współczynnik lumenów to procent początkowych lumenów, który można oczekiwać po 40% okres
