Расчёт освещения точечным методом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчёт освещения точечным методом

Рассчитать освещение помещения точечным методом. Учебная лаборатория, размеры 8х 6х 3,5 м. В лаборатории расположено два ряда столов параллельно оси помещения. Коэффициент добавочной освещённости принять µ=1,1

Из справочной литературы [1] принимаем нормированную освещённость

Е = 75лк, коэффициент запаса kз=1,5

Решение: Принимаем расстояние между светильниками L=3м. и размещаем их по вершинам квадрата 3х 3 м 2.

Расчётная высота: hр=3,5-0,3=3,2 м.

Количество светильников в ряду по длине помещения составляет:

(1)

Принимаем количество светильников в ряду Nа=3 шт.

Количество светильников в ряду по ширине помещения составляет:

(2)

Расстояние от стен до крайних светильников: 0,25L=0,75м.;

Оптимальное относительное расстояние между светильниками равно:

(3)

;

На плане помещения намечаем контрольные точки А и Б, в которых освещенность может оказаться наименьшей. Рассчитываем расстояния d от этих точек до проекций ближайших светильников.

По кривым изолюкс для светильника с КСС типа Д 2 находим условные освещенности в контрольных точках от каждого ближайшего (учитываемого) светильника. Результаты для удобства представляем в виде таблицы.

Данные сведены в таблицу.

Таблица 1.1 Освещённость в точках А и Б

За расчётную принимаем точку А, как точку с меньшей освещённостью. Значение для точки А подставляем в формулу расчёта потока источника точечным методом и получим необходимый световой поток лампы.

(4)

где: 1000 лм - условный поток лампы;

Ен - нормированная освещенность, лк;

Кз - коэффициент запаса;

- коэффициент добавочной освещённости;

е - сумма условных относительных освещенностей от ближайших светильников, лк.

Из таблицы 1.1 [1] выбираем ближайшую стандартную лампу ЛБР 65.

Её световой поток =3500 лм и отличается от расчётного на 3%

. (5)

что укладывается в пределы допустимых отклонений (от -10 до +20%).

Выбираем светильник ЛСП 15-2х 65 "Лада 2".

Законы теплового излучения

Основой работы ламп накаливания являются законы теплового излучения: светильник лампа излучение

Закон Планка - определяет уравнение спектральной плотности излучения Мл для всего оптического диапазона и любых температур

Мл = цл / S =С 1л-5(еС 2/лТ-1)-1 (2.1)

где

C1 = 2рhC2;

C2 = hC/K;

их числовые значения: С 1 = 3,74 * 10-16 Вт * м 2; С 2 = 1,44 * 10-2 м * К;

С = 3 * 108 м/с; К = 1,38 * 10-23 Дж * К; h = 6,626 * 10-34 Дж * с.

Это уравнение носит название закона Планка. Графически это уравнение представлено на рис. 2.1.

Обозначив С 2/лТ = Х, закон Планка напишем в следующем виде:

Мл = С 1Х 5Т 5(ех-1)-1 / С 52 (2.2)

Максимум функции М(л) можно найти, взяв производную от нее и приравняв ее к нулю.

В первом приближении (ех - 1)-1 = е-х, если ех > 1,0; тогда Хmax = 5,0

и, следовательно, лmax Т = С 2/5 = 1,439 * 10-2 * 108/5 = 2878 мкм * К

или точнее

лmax Т = 2896 мкм * К

где лmax - длина волны, соответствующая максимуму спектральной интенсивности излучения.

Это уравнение носит название закона смещения Вина. Из него следует, что максимум спектральной интенсивности излучения обратно пропорционален температуре тела и смещается в сторону более коротких волн при увеличении температуры тела (см. рис. 2.1., 2.1.1, 2.1.2.)

Рис. 2.1., 2.1.1, 2.1.2 Зависимость спектральной интенсивности излучения от температуры: пунктирная линия - закон смещения Вина.

Поверхностная плотность излучения абсолютно черного тела (А.Ч. Т.) определяется законом Стефана-Больцмана:

Мes = д * T4 (2.3)

где д = 5,67 * 10-8 Вт * м-2 * К-4 - постоянная Больцмана.

Для реальных тел:

Ме = Еs * д * T4 (2.4)

где Еs - коэффициент серости.

Обмен энергией между телами выражает закон Кирхгофа:

М 1 /б1=М 2 / б2= М 3 / б3=…= Мn / бn= MS (2.5)

Отношение плотности излучения (M = Ф/S) к его коэффициенту поглощения - величина постоянная, равная плотности излучения А.Ч. Т.

Параметры ламп можно разделить на следующие классы:

1. Параметры излучения:

Ф - световой поток;

I - сила света;

L - яркость;

Цветность (R - индекс цветопередачи)

2. Электрические параметры:

U сети - напряжение сети;

Iл - ток лампы;

Uл - напряжение на лампе;

Iк - ток комплекта лампа-ПРА;

Pл - мощность лампы;

f - частота сети.

3. Энергетические параметры:

Энергетический КПД

зэнерг=(2.6)

Эффективный КПД

зэф=(2.7)

Светоотдача

B=Ф/Р=683(2.8)

4. Экономические параметры

Светоотдача - отношение светового потока, излучаемого лампой, к ее электрической мощности, В

Срок службы, Т

5. Параметры долговечности, надежности и стабильности:

· полный срок службы фполн - суммарное время горения лампы в часах от момента включения до момента прекращения функционирования;

· средний или номинальный срок службы ф - среднеарифметическое из полных сроков службы всех ламп, входящих в партию;

· гарантированный срок службы фг - суммарное время горения любой ЛН, выпущенной предприятием, например для ЛН общего назначения фг=700 ч при среднем сроке службы ф =1000 ч;

· полезный срок службы фп - экономически и технически целесообразное суммарное время горения ЛН или совокупности ламп;

· реальный срок службы фр - средняя продолжительность горения ламп в реальных условиях эксплуатации;

· наработка на отказ - суммарное время горения до отказа, т. е. до снижения светового потока ниже установленного уровня или до нуля вследствие перегорания тела накала или незажигания лампы;

· вероятность безотказной работы;

· коэффициент стабильности светового потока н - число, на которое нужно умножить номинальное значение светового потока, чтобы получить среднее его значение за срок службы (н = Фср/Ф). Этот показатель у ЛН довольно высок: для вакуумных ламп общего назначения он равен 0,87 - 0,90, а для газополных 0,91 - 0,95.

Классификация и основные характеристики светильников.

Под световым прибором (СП) понимают устройство, содержащее одну или несколько электрических ламп и светотехническую арматуру, которое за счет перераспределения света электрических ламп или преобразования структуры света предназначено для освещения (осветительные приборы) или сигнализации (светосигнальные приборы).

Под световым комплексом понимают устройство, состоящее из набора световых приборов, отдельных светоперераспределяющих или светопреобразующих элементов, конструктивных электротехнических и других деталей, сборочных единиц или блоков, собираемое у потребителя, выполняющее свои функции только в собранном виде и предназначенное для освещения (светящая полоса, светящий потолок, щелевой световод) либо сигнализации (аэродромный, рекламно-информационный комплекс).

Световой прибор состоит из корпуса, оптической системы включающей отражатель и рассеиватель, формирующие световой поток, устройства крепления лампы (патрона) и устройства подключения проводов сети.

По назначению СП подразделяют на светильники, прожекторы и проекторы.

СВЕТИЛЬНИК

Светильник - это СП, перераспределяющий свет лампы (ламп) внутри больших телесных углов и обеспечивающий соответствующую угловую концентрацию светового потока с коэффициентом усиления не более 30 для круглосимметричных и не более 15 для симметричных приборов.

Коэффициент усиления определяется отношением максимальной силы света Imax к среднесферической силе света

Ку = Іmax / Іср. сф.

где Фл - световой поток лампы

4р - объем шара

ПРОЖЕКТОР

Прожектор - это СП, перераспределяющий свет лампы внутри малых телесных углов и обеспечивающий соответствующую угловую концентрацию светового потока с коэффициентом усиления более 30 для круглосимметричных и более 15 для симметричных приборов.

ПРОЕКТОР

Проектор - это СП, перераспределяющий свет лампы с концентрацией светового потока на поверхности с малыми размерами или в малом объеме.

Важнейшей светотехнической характеристикой СП является светораспределение, т.е. распределение его светового потока в пространстве.

В зависимости от отношения светового потока, направляемого в нижнюю полусферу, к полному световому потоку СП подразделяют на пять классов. При этом под нижней полусферой понимают часть пространства, лежащего ниже горизонтальной плоскости, проходящей через световой центр СП. Кроме того, светораспределение светильников общего освещения и прожекторов как размещаемых на относительно больших расстояниях от освещаемых объектов характеризуется пространственной плотностью светового потока, т.е. формой фотометрического тела СП, и описывается кривыми силы света (КСС). Под фотометрическим телом СП понимают область пространства, ограниченную поверхностью, являющейся геометрическим местом концов радиусов - векторов, выходящих из светового центра СП в соответствующем направлении. В зависимости от формы фотометрического тела СП подразделяют на симметричные, фотометрическое тело которых имеет ось или плоскость симметрии, и несимметричные, фотометрическое тело которых является несимметричным. Из симметричных СП в отдельную группу выделяют круглосимметричные СП, фотометрическое тело которых имеет только ось симметрии.

КРИВЫЕ СИЛЫ СВЕТА (КСС)

Под КСС понимают график зависимости силы света СП от меридиональных и экваториальных углов, получаемый сечением его фотометрического тела плоскостью или поверхностью. Симметричные СП в зависимости от формы КСС подразделяются на семь типов в соответствии с таблицей.

В основу классификации положены два независимых друг от друга признака: зона направлений максимальной силы света и коэффициент формы КСС, под которым понимают отношение максимальной силы света в данной меридиональной плоскости к среднеарифметической силе света СП для этой плоскости. Для того чтобы иметь возможность сравнивать КСС световых приборов, оснащенных различными электрическими лампами, кривые строят для условной лампы или нескольких ламп, создающих световой поток, равный 1000 лм. Это позволяет определить силу света данного СП при оснащении его лампами различной мощности путем умножения значений силы света, найденных из КСС, на фактический световой поток лампы (в килолюменах), которая установлена в СП. Для описания светораспределения круглосимметричных СП достаточно одной меридиональной КСС, а для симметричных СП необходимо семейство меридиональных КСС для различных меридиональных плоскостей, число которых выбирают исходя из формы фотометрического тела. Так, например, для ОП и прожекторов с трубчатыми лампами обычно ограничиваются КСС только в двух главных плоскостях: продольной и поперечной. В связи с этим для круглосимметричных светильников в классификации не указывается меридиональная плоскость, для которой дана КСС, а для светильников с трубчатыми лампами, имеющих две плоскости симметрии, указывается только форма КСС в поперечной плоскости, если КСС в продольной плоскости является косинусной. В классификации светильников также не указывают, какой полусфере свойственна КСС, если основной светотехнической характеристикой данного светильника является его КСС в нижней полусфере. Светильники с КСС, не соответствующей признакам таблицы, являются осветительными приборами со специальным распределением силы света.

Основные характеристики светильников

КПД СВЕТИЛЬНИКА

КПД светильника (м) - это отношение светового потока светильника Фсв работающего в данных условиях, к световому потоку установленной в нем лампы (ламп) Фл. Под световым потоком лампы понимают поток, который она создает при работе вне светотехнической арматуры.

µ=Фсв / Фл

ЗАЩИТНЫЙ УГОЛ СВЕТИЛЬНИКА

Защитный угол светильника (г, г1) - угол, характеризующий зону, в пределах которой глаз наблюдателя защищен от прямого действия лампы. Он заключен между горизонталью и линией, касательной к светящемуся телу лампы и к краю отражателя или непрозрачного экрана.

г =arctg(h/(R+r))

Список литературы

1. Лабораторный практикум и курсовое проектирование по освещению и облучению. П.П. Долгих, Я.А. Кунгс, Н.В. Цугленок Красноярск 2002.

2. Курсовое и дипломное проектирование. И.Л. Каганов М. Агропромиздат 1990.

3. Справочник сельского электрика А.М. Ганелин, С.И. Коструба М. Агропромиздат 1988

Размещено на Allbest.ru