Факторы, которые следует учитывать при проектировании внутреннего освещения
Общее внутреннее освещение в прошлом и настоящем
Мы знаем, что электрическое освещение в ранние дни, когда классные комнаты, офисы и другие общие рабочие помещения освещались призматическими или полупрозрачными шарами. Эти шары подвешивались к потолку и содержали лампы накаливания таким образом, что эти устройства обеспечивали люмены как напрямую, так и косвенно на рабочую плоскость. Это происходило через отражения от поверхностей помещения. Стеклянные закрывающие шары широко использовались для получения высокой яркости. Таким образом, эта схема освещения создавала значительное ослепление в глазах работников.
В 1930-х годах появилось полностью косвенное ламповое освещение, которое использовало пан-образные или концентрические кольцевые светильники. Даже с половинчатым серебрением лампы, установленной основанием вверх в отверстии в центре устройства, в этой системе люмены лампы перенаправлялись на потолок. Таким образом, потолок фактически становился источником света. Это было верно, что эти косвенные устройства производили высококачественное освещение без ослепления. Но эта схема освещения была очень неэффективной. В этой косвенной схеме освещения ни один люмен не направлялся напрямую на рабочую плоскость. Снова, многие лампы были необходимы в данном пространстве, чтобы обеспечить достаточную освещенность рабочей плоскости. Таким образом, выделялось много тепла (инфракрасного), что часто приводило к термически некомфортной ситуации.
В конце 1930-х годов появление люминесцентных ламп вызвало изменения во внутреннем освещении. Эти лампы имели гораздо меньшую яркость, чем лампы накаливания. Таким образом, больше не требовалось направлять все люмены лампы на потолок для их последующего перенаправления вниз. С подходящим расположением жалюзи и линз большая часть люменов могла быть направлена прямо вниз. Конечно, эффективность люминесцентных ламп была примерно в пять раз выше, чем у ламп накаливания. Следовательно, 70 фут-кандел люминесцентного освещения можно было обеспечить более эффективно, чем 30 фут-кандел лампового освещения.
Появление металлогалогенных и натриевых ламп высокого давления вызвало несколько дополнительных изменений во внутреннем освещении в 1960-х годах. Они удовлетворили энергетический кризис в начале 1970-х годов. Эти лампы были концентрированными и высокой яркости, как и лампы накаливания. Их эффективность была в семь или более раз выше. Таким образом, полностью косвенное освещение в интерьерах снова стало экономически целесообразным для проектирования с использованием этих ламп. В результате стало возможным некоторое снижение потребления энергии. При этом косвенном освещении с этими лампами уровни освещенности были снижены. Эта система освещения, несмотря на обеспечение достаточно равномерной освещенности по всей рабочей площади, требовала дополнительного освещения в местах выполнения задач.
Таким образом, мы отмечаем, что ламповое освещение не рекомендуется для общего освещения внутренних помещений, где люминесцентное освещение продолжает доминировать над схемой освещения лампами накаливания. Кроме того, в интерьере, особенно 4-футовая, 40-ваттная быстрозапускаемая лампа является наиболее часто используемой люминесцентной лампой. Металлогалогенные лампы все чаще используются в косвенном освещении, как в светильниках, подвешенных к потолку, так и в устройствах, встроенных в офисную мебель. Самая популярная лампа для этих целей - это 400-ваттная металлогалогенная лампа с фосфорным покрытием. Лампы высокого давления натрия в тщательно спроектированных светильниках также набирают некоторое признание во внутреннем освещении, но обычно рекомендуются только для помещений с высокими потолками, где хорошая цветопередача не важна, таких как спортивные залы.
Лампы для внутреннего освещения
Проектировщик внутреннего освещения обычно выбирает лампы из следующих типов:
Натриевые лампы высокого давления
Каждый из вышеуказанных типов имеет свои особые преимущества и недостатки. Факторы, которые дизайнер должен учитывать при выборе лампы, следующие:
Учет световой эффективности. Световая эффективность - это отношение выхода люменов от лампы к электрической мощности (в ваттах) на входе в лампу. Требуемая освещенность должна быть обеспечена лампой в сочетании с экономичным освещением.
Необходимо учитывать срок службы лампы. Дизайнеры должны задуматься, какие могут возникнуть трудности при замене сгоревших ламп и является ли групповая замена ламп экономически выгодным решением.
Сохранение светового потока лампы - важный фактор. Может возникнуть вопрос, важно ли всегда поддерживать определенный минимальный уровень освещенности.
Еще одним важным аспектом является цвет, фактор внешнего вида. Хотя все перечисленные лампы производят "белый" свет, их CCT и CRI различаются. Дизайнеры должны учитывать важность точного воспроизведения цветов видимых объектов и их окружения.
Вопрос об вспомогательном оборудовании, необходимом вместе с лампами, является важным. Как мы видели, все газоразрядные источники света требуют балластов, тогда как лампы накаливания этого не требуют. Типы используемых балластов могут влиять на выход лампы, срок службы, надежность запуска, эффективность системы и комфорт пользователей.
Дизайнеры должны учитывать и другие различные факторы, такие как температура, наличие стробоскопического эффекта, электромагнитные помехи, присутствие паров, которые могут вызвать коррозию или взрывоопасную атмосферу и т.д.
Рассмотрение световой эффективности
В приведенной выше таблице показано сравнение первых трех факторов для четырех распространенных типов ламп. Рассмотрим сначала эффективность ламп. Для ламп накаливания эффективность варьируется от 12 лм/Вт для стандартной лампы 40 Вт до 22 лм/Вт для стандартной лампы 500 Вт. Для ламп накаливания, если конструкция остается неизменной, эффективность лампы увеличивается с увеличением мощности лампы. Это происходит в основном потому, что более толстые нити накаливания в лампах с большей мощностью могут работать при более высоких температурах, сохраняя тот же срок службы. Лампы PAR (параболические алюминированные отражатели) и R (отражатели) обычно имеют меньшую эффективность, чем стандартные лампы той же мощности. Это связано с тем, что лампы PAR и R предназначены для более длительного срока службы.
Люминесцентные лампы обеспечивают гораздо большую эффективность, чем лампы накаливания, несмотря на потери в балластах. Например, стандартная люминесцентная лампа 40 Вт белого холодного свечения излучает 3150 люменов вначале, а ее балласт потребляет 12 Вт. Таким образом, эффективность составляет 3150/40 = 79 люмен/ватт вначале, а с учетом потерь в балласте общая мощность составляет 52 Вт, и, следовательно, 3150/52 = 61 люмен/ватт в общем. Этот общий рейтинг эффективности используется на рынке. В схеме освещения люминесцентные лампы обычно используются парами с одним балластом для повышения общей эффективности. Например, каждая из двух люминесцентных ламп потребляет 40 Вт, а их общий балласт потребляет 12 Вт, что дает начальную эффективность 68 люмен/ватт в общем. В случае предварительно нагреваемых люминесцентных ламп эффективность ламп очень низкая. В современном мире балласты люминесцентных ламп так спроектированы, что они считаются энергосберегающими лампами с самой высокой световой эффективностью.
Металлогалогенные лампы имеют большую эффективность, чем ртутные лампы. Это связано с добавлением галогенных солей в металлогалогенные лампы. Например, металлогалогенная лампа 400 Вт излучает 34000 люменов вначале, а ее балласт потребляет 460 Вт. Это дает начальную общую эффективность 745 люмен/ватт. Так что лампы меньшей мощности дают меньшую эффективность.
В случае натриевых ламп высокого давления, они обеспечивают высокую эффективность. Однако натриевые лампы низкого давления, имеющие еще большую эффективность, не подходят для внутреннего освещения из-за плохих характеристик цветопередачи. Например, 400-ваттная натриевая лампа излучает 50000 начальных люменов, а ее балласт потребляет 75 Вт. Таким образом, вся установка потребляет 475 Вт. Начальная световая эффективность составляет 105 люмен/ватт. По составу 100-ваттная натриевая лампа излучает 9500 люменов, потребляет 135 Вт и имеет начальную эффективность 70 люмен/ватт.
Рассмотрение срока службы ламп
Вторая колонка приведенной выше таблицы показывает срок службы ламп в часах. Мы всегда предполагаем, что лампы эксплуатируются при их номинальном напряжении и нормальной температуре. Срок службы ламп зависит от типа лампы. Стандартные лампы накаливания имеют срок службы 750 или 1000 часов. Лампы PAR и R имеют срок службы 2000 часов. Для люминесцентных ламп их срок службы основан на 3-часовом режиме работы, в то время как предварительно нагреваемые люминесцентные лампы имеют срок службы на нижней границе диапазона, то есть 7500 или 9000 часов. Лампы с моментальным запуском имеют срок службы 12000 часов. Лампы с быстрым запуском служат 18000 или 20000 часов.
Срок службы металлогалогенных ламп зависит от числа часов работы на каждый запуск. Их срок службы рассчитан на 10 часов на каждый запуск. Например, 400-ваттная металлогалогенная лампа имеет самый долгий срок службы, то есть 20000 часов. 1500-ваттная лампа имеет самый короткий срок службы, то есть 3000 часов. Все натриевые лампы высокого давления имеют срок службы 24000 часов, если они используются со специально разработанными балластами. Натриевые лампы высокого давления используются вместо ртутных ламп из-за меньшей мощности и более длительного срока службы. Ртутные лампы имеют срок службы 12000 часов.
Рассмотрение процента снижения светового потока
Процент снижения светового потока ламп показан в таблице.
В случае стандартных ламп накаливания, их световой поток уменьшается на 10-22% за срок службы лампы.
В случае люминесцентных ламп, значение люменов за 100 часов называется начальным люменами, и снижение светового потока рассчитывается с этого момента, основываясь на 3-часовом режиме работы.
Фактор среднего светового потока - это процент начального светового потока, который следует ожидать на 40% от номинального срока службы. Фактор снижения светового потока лампы - это процент начального светового потока, который следует ожидать на 70% от номинального срока службы.
Например, стандартная люминесцентная лампа 40 Вт белого холодного свечения дает 3150 начальных люменов за 100 часов и 2650 лм на 70% от номинального срока службы (14000 часов). Таким образом, ее фактор снижения свет
