Шведская фирма АигаИ§Ы АВ недавно привлекла к себе пристальное внимание экспертов на мировом светотехническом рынке, освоив производство нескольких серий специальных ЛЛ с резко увеличенным сроком службы (27 — 40 тыс. ч).

Представляет интерес история образования и развития этой фирмы, являющейся в скандинавском регионе основным производителем источников света, в первую очередь, ЛЛ.

Специализация предприятия в направлении разработки и выпуска ЛЛ с повышенной продолжительностью горения, а также решение Швеции присоединиться к Европейскому Союзу привели к необходимости структурной перестройки в деятельности фирмы, которая была завершена в 1994 г.

Фирма оценивает свои производственные возможности выпуском примерно 3 млн. шт. ЛЛ в год. При численности Персонала фирмы 200 человек ее годовой оборот составляет около 60 млн. долларов.

Экран вокруг электродов повышает плотность электронов в околоспиральном слое, что, в свою очередь, увеличивает напряженность электрического поля непосредственно перед электродом и, соответственно, приводит к меньшему катодно-анод-ному падению потенциала. Таким образом, процесс расхода эмиттера у новых ЛЛ замедляется по сравнению со стандартными лампами.

Высокий срок службы ЛЛ и незначительный спад их светового потока в процессе эксплуатации обеспечивается также тщательным выполнением чрезвычайно жестких требований к чистоте исходных материалов, в том числе стекла, электроламповых газов, эмиттеров, люминофоров и строгим соблюдением технологических режимов на всех стадиях автоматизированного изготовления ламп.

Одним из важных факторов, определяющих качество ЛЛ и поэтому подвергаемых постоянному контролю, является давление наполняющей смеси газов. Оно оказывает прямое воздействие на срок службы ламп, характеристики пускового режима и, в определенной мере, на процесс генерации светового излучения.

Колба ламп ОЬ по форме и габаритам близка к колбам лампам накаливания общего назначения мощностью 200 300 Вт. Питание осуществляется от выносного электронного ПРА (ВЧ-генератора), соединенного отрезком экранированного кабеля длиной 400 мм с соленоидным индуктором на фер-ритовом сердечнике, который размещен внутри колбы. Индуктор под действием генератора создает в колбе высокочастотное электромагнитное поле (2,65 Мгц), инициирующее в молекулярных Парах ртути и инертного газа выход резонансного УФ-излучения, воздействующего на люминофорное покрытие (трехкомпонентная смесь гексагональных алюминатов, активированных редкоземельными элементами).

Расчетные оценки и реализованные проекты ОУ показали, что для достижения средней освещенности 500 лк в административных бюро со стандартными высотами (2,5 — 3,5 м) при использовании новых высокоэффективных светильников с ЛЛ диаметром 16 мм необходима удельная мощность освещения не более 10 Вт/м2.

Еще недавно считалось, что при высоте производственных помещений более 5 м в ОУ нужно использовать светильники с разрядными лампами ВД (например, с ДРЛ). Теперь же, с появлением трех и четырехламповых светильников с новыми ЛЛ диаметром 16 мм мощностью 49, 54, 80 Вт (Фл = 5000 — 7500 лм) эта рекомендация теряет силу.

Анализ показал, что новые светильники с ЛЛ экономически эффективны для применения в ОУ помещений промышленных зданий с высотами до 12 — 14 м, при этом удельная мощность может не превысить 3,5 — 4 (Вт/м2)/Ю0 лк, когда используются светильники 4 х 49 Вт или 4 х 54 Вт с суммарным Фл = 20 000 лм и КПД более 70%.

В целом новое поколение светильников на базе ЛЛ диаметром 16 мм с ЭПРА квалифицируется экспертами как изделия высоких светотехнических технологий XXI века. По прогнозам они могут занять в будущем столетии ключевые позиции в технике освещения общественных и промышленных зданий.

Еще целый ряд интересных разработок различных типов ЛЛ появился в номенклатуре серийных изделий ведущих электроламповых производителей в 90-х годах.

В промышленно развитых странах на долю осветительных установок (ОУ) с линейными люминесцентными лампами (ЛЛ) приходится более 70% вырабатываемой световой энергии (лм-ч). До настоящего времени ЛЛ являются наиболее массовыми источниками света в ОУ промышленных и общественных зданий. Есть все основания полагать, что эта тенденция продолжится и в будущем.

Почти 40 лет (до второй половины 70-х годов) в светильниках общего освещения помещений использовались линейные ЛЛ в колбах диаметром 38 мм с галофосфатными люминофорами чаще всего мощностью 20, 40 и 65 Вт. У лучших образцов наиболее широко применявшихся ЛЛ мощностью 40 Вт световая отдача (т]у) составляла 70 — 72 лм/Вт, срок службы (т) не превышал 7000 ч, спад светового потока (Фл) в конце т достигал 40%, а общий индекс цветопередачи Ка = 60 — 65.

В 1978 г. начался второй этап в развитии ЛЛ — было освоено производство энергоэкономичных ламп диаметром 26 мм на новых трехкомпонентных люминофорах (гексагональных алюминатах). У этих ЛЛ с так называемым трехполосным спектром излучения удалось повысить т]^. до 94 лм/Вт [при работе с Электромагнитными ПРА (ЭмПРА)] и приблизиться к «заветному рубежу» — 100 лм/Вт в схемах включения с электронными ПРА (ЭПРА) при одновременном улучшении качества цветопередачи (Кг > 80) и снижении спада Фл до 15 % от начального *’ конце т. Лампы диаметром 26 мм и мощностью 18, 36 и 58 Вт потребляют при работе с высокочастотными ЭПРА соответственно 16, 32 и 50 Вт; они доминируют в ОУ большинства стран Европы уже почти 20 лет.

Сокращение диаметра колб новых ЛЛ на 40 % дает возможность более эффективно использовать их с зеркальными отражателями и экранирующими решетками, уменьшить высоту светильников, снизить расход всех исходных материалов при производстве как самих ЛЛ, так и светильников. При этом обеспечивается более рациональное использование складских помещений, уменьшаются расходы на упаковочные материалы и утилизацию отработавших ламп.

Соотношение между показателем дискомфорта (по шкале СНиП) и значениями 1_ГСК представлено в табл. 2.

2.6 Учитывая большое распространение в международной практике светотехнического проектирования ОУ кривых предельной яркости светильников (метод Зельнера — Фишера), закрепленных в стандарте Б1Ы 5035 для различных классов ограничения дискомфорта, в ходе разработки ЕЫ проведено сопоставление этих классов со значениями 1ГСК (табл. 3).

3. Выбор источника света по цветовой температуре и цве-топередающим свойствам.

3.1 Все источники света по цветности излучения разделены на 3 группы:

теплые (Гц < 3300 К);

средние (Гц = 3300 – 5300 К);

холодные (Гц > 5300 К).

3.2 В нормативной таблице в графе «Примечания» для некоторых рабочих мест приведены рекомендуемые значения Гц. В странах с жарким климатом предлагается отдавать предпочтение лампам с холодной цветностью, а в северных странах — с теплым излучением. В остальном предоставляется свобода в выборе Гц, исходя из соображений психологического и эстетического воздействия цветности излучения с учетом уровня освещенности и цветовой отделки поверхностей окружения.

3.3 Цветопередающие свойства источников света регламентируются по индексу цветопередачи Ка. Наименьшие допустимые значения Ка для различных рабочих мест и помещений введены в отдельную графу нормативной таблицы. Шкала значений выявленная из анализа этой таблицы, представляет собой следующий ряд значений: 20, 40, 60, 80, 90. Эта шкала в основном согласуется со стандартом Б1Ы 5035 и слабо коррелируется со значениями Ка в СНиП. В нормах ЕЙ отдельно оговорено, что лампы с Яг менее 80, за некоторым исключением, не должны применяться внутри помещений, в которых люди работают или находятся длительное время.

4. Другие критерии проектирования освещения.

4.1 К другим критериям проектирования ОУ, которые отражены в нормах, относятся: распределение яркости, отраженная блескость, направленность освещения и моделирующий эффект, естественное освещение, энергосбережение и освещение рабочих мест с видеотерминалами.

4.2 Распределение яркости в ноле зрения поставлено на первое место среди факторов, определяющих световой климат окружения. Благоприятный баланс яркостей связывается с коэффициентами отражения поверхностей, которые рекомендуется выбирать в следующих диапазонах: для потолка — 0,6-0,9; стен — 0,3-0,8; рабочих поверхностей — 0,2-0,5. Следует обратить внимание на высокие значения верхней границы коэффициентов отражения. Они стимулируют применение новых высокоотра-жающих отделочных материалов, обеспечивающих значительное повышение коэффициентов использования ОУ.

4.3 Остальные критерии проектирования рассмотрены в виде определений и общих рекомендаций и не подкреплены какими-либо численными показателями. Эти критерии выделены в самостоятельные подразделы, что подчеркивает их важность в разработке концепции ОУ.

5. О содержании нормативной таблицы.

Эта нормативная таблица дана в Приложении А. Она содержит свыше 280 позиций наименований помещений, рабочих мест и видов деятельности, для каждой из которых приведены нормы освещенности, обобщенного показателя дискомфорта 1_ГСК и индекса цветопередачи Ка. Для некоторых позиций даны примечания (уровень расчетной плоскости, рекомендуемая цветовая температура, необходимость устранения стробоскопического эффекта и др.).

Все объекты освещения сгруппированы по следующим разделам:

А.1 — зоны движения и помещения общего назначения;

А.2 — производственные помещения ( 20 видов производств);

А.З — административно-конторские здания, офисы;

А.4 — торговые предприятия;

А5 — здания культурно-зрелищного назначения и отдыха;

А.6 — помещения учебных зданий (детские дошкольные учреждения, школы, высшие учебные заведения);

А.7 — помещения учреждений здравоохранения;

А.8 — сооружения транспорта;

А.9 — рабочие места на открытой территории.

В табл. 4 даны фрагменты нормативной таблицы.

Заключение

С введением новых европейских норм по освещению во всех странах-членах СЕЫ соответствующие национальные стандарты упраздняются и заменяются общеевропейскими. Вместе с тем, во многом сдержанный характер норм ЕЫ оставляет достаточно широкое поле деятельности для составления различных указаний, рекомендаций и других национальных документов, дополняющих отдельные положения единых норм.

Процесс интеграции России и Европы рано или поздно приведет к необходимости по крайней мере сближения единых норм и соответствующих разделов СНиП. Отечественное нормирование, имеющее большую историю и традиции (первые Правила искусственного освещения фабрик и заводов были приняты в качестве обязательных в сентябре 1928 г. [11]), развивалось в русле наиболее значительных достижений мировой светотехники и по некоторым направлениям занимало лидирующие позиции (в разработке количественных критериев оценки пульсации освещенности и насыщенности помещений светом). Практически все нормируемые показатели освещения, приведенные в европейских нормах, фигурируют в действующем СНиП 23-05-95. С точки зрения сближения норм целесообразно на первом этапе рассмотреть следующие вопросы:

— нормирование по средней освещенности;

— нормирование освещенности независимо от типа источника света и системы освещения;

— оценка слепящего действия ОУ в помещениях промышленных и общественных зданий по объединенному показателю дискомфорта;

— согласование шкал значений освещенности и индекса цветопередачи.

Процессы интеграции стран Европы приводят к созданию системы общеевропейских норм и стандартов для различных областей техники, в том числе и норм по освещению*.

В пакете нормативных общеевропейских документов по осветительным установкам наибольший интерес представляют нормы освещения рабочих мест, проект которых был опубликован в июне 1996 года под титулом Е ЮШ 5035-2: 1996-06 «Прикладная светотехника» — ч. 2: Освещение рабочих мест (Предложение для европейских норм)». В этих нормах регламентируются требования к ОУ производственных помещений и открытых площадок, а также помещений общественных зданий.

Нормы состоят из предисловия, введения, 3-х приложений и 6-и основных разделов:

1. Область применения.

2. Нормативные ссылки.

3. Определения.

4. Критерии проектирования.

5. Таблица требований к освещению.

6. Проверка параметров нормирования.

В информативных приложениях приведены, соответственно, библиография [ 1 — 8 ] и алфавитный список рабочих мест, облегчающий их поиск в нормативной таблице.

Ниже рассмотрены некоторые особенности новых норм с учетом сложившейся в нашей стране практики нормирования (включая СНиП 23-05-95/ [9]).

1. Выбор уровня освещенности и коэффициента запаса.

1.1 Нормируемые уровни освещенности определены как средние значения в пределах рабочей зоны. Эти уровни не зависят

ни от типа источника света, ни от принятой системы освещения.

1.2 Уровни освещенности в зоне окружения, прилегающей к рабочей зоне (см. рис. 1), выбираются, как правило, более низкими, как показано в табл. 1.

1.3 В каждой из зон должна быть обеспечена требуемая равномерность освещения 1Гмин/Емакс: не менее 0,8 в рабочей зоне и 0,5 — в зоне окружения.

1.4 С позиции СНиП для системы комбинированного освещения понятия двух зон могут быть определены как зоны действия светильников местного и общего освещения.

1.5 Нормируемые уровни освещенности даны только для конкретных рабочих мест и помещений, указанных в нормативной таблице. Эти уровни должны повышаться в случаях: необычно низкого контраста между объектом и фоном; большой цены зрительной ошибки; высокой значимости производительности зрительной работы и точности ее выполнения; пониженных способностей органа зрения работающих. Нет никаких указаний о возможности снижения нормируемой освещенности, в том числе при улучшении качества освещения, применении ламп накаливания, кратковременном пребывании людей в помещении или по другим признакам.

1.6 Уровни освещенности приведены по шкале, которую можно выявить из анализа нормативной таблицы. Эта шкала имеет следующий вид (в лк): 5, 10, 20, 30, 50, 100, 200, 300, 500, 750, 1000, 1500, 2000, 5000.

1.7 При непрерывном выполнении зрительной работы в течение длительного времени уровень освещенности на любом рабочем месте должен быть не менее 200 лк.

1.8 Нормируемый уровень освещенности должен обеспечиваться в любой момент эксплуатации ОУ, т.е. независимо от срока ее действия или состояния. Поэтому при расчете ОУ вводится фактор снижения освещенности, который зависит от характеристик спада светового потока ламп и светильников, характера окружающей среды и программы обслуживания. Этот фактор связан обратным отношением с коэффициентом запаса по СНиП.

1.9 Значения фактора снижения нормами не регламентируются. Он должен рассчитываться по отдельной методике и вместе с программой обслуживания отражаться в проекте ОУ.

1.10 Проектировщику также предоставляется большая свобода в выборе границ рабочей зоны и ее окружения, определении положения плоскости, в которой должна обеспечиваться норма освещенности, выборе методик расчета.

2. Ограничение прямой слепимости.

Определенный интерес с точки зрения энергосбережения представляют безэлектродные высокочастотные лампы (см. статью «Безэлектродные ЛЛ» в настоящем сборнике).

Электронные ПРА для разрядных ламп.

Целесообразно сформулировать основные преимущества ЭПРА по сравнению с электромагнитными ПРА:

— исключение пульсации светового потока ламп и предотвращение возникновения стробоскопического эффекта;

— создание благоприятного режима зажигания ламп;

— повышение на 10 —12 % светового потока ламп;

— повышение на 20 — 30 % срока службы ламп;

— отсутствие мигания ламп в пусковом режиме;

— уменьшение расхода ЭЭ за счет значительного сокращения суммарной потребляемой мощности.

ЭПРА работают в диапазоне частот 25 — 70 кГц.

Учитывая изложенное, можно констатировать, что в перспективе энергосберегающая техника освещения должна базироваться на основе использования ЭПРА.

Потребность в ЭПРА уже в течение последних нескольких лет возрастает ежегодно на 20 — 30 %.

Целый ряд появившихся в последние годы новых ИС уже могут не работать в схемах с обычным электромагнитным ПРА и рассчитаны на работу только с ЭПРА (например, новые линейные ЛЛ в колбах диаметрами 7 и 16 мм).

Дополнительными преимуществами ЭПРА является возможность питания постоянным током (для аварийного освещения) возможность регулирования светового потока И С.

Динамика роста применения ЭПРА в США и Германии приведена в табл. 3.3.

На первоначальном этапе целесообразность использования ЭПРА в отечественных светильниках связана с вопросами стоимости и окупаемости.

По результатам анализа всех разделов рекомендаций интересно сделать оценки гипотетической экономии ЭЭ, которую можно получить на вновь вводимых предприятиях с учетом прогнозируемого изменения уровня освещенности и при условии совершенствования только одного из средств или способов освещения.

Оценка возможной экономии ЭЭ приведена в табл. 3.4. Из таблицы видно, что максимальная гипотетическая экономия ЭЭ при одновременной реализации всех условий (с учетом их неполной аддитивности) может достигнуть 50%. При этом наиболее эффективными путями являются расширение производства и области применения разрядных ламп, особенно КЛЛ. На второе место можно поставить рациональное использование естественного света и систем управления освещением.

Особый интерес представляют собой компактные люминесцентные лампы:

— КЛЛ со встроенным ПРА и резьбовым цоколем для непосредственной замены ЛН;

— КЛЛ со специальным цоколем и отдельно устанавливаемым ПРА, предназначенные для использования в специально разработанных для них светильниках.

Основным тормозом на пути широчайшего внедрения КЛЛ со встроенным ПРА вместо ЛН является их относительно высокая цена. Вместе с тем, как показали многовариантные расчеты, выполненные во многих странах, срок окупаемости затрат на такие КЛЛ составляет в зависимости от стоимости ЭЭ, числа часов использования ламп и их цены от 1,5 до 4-х лет (см. табл. 3.1). Следует иметь в виду, что при замене ЛН на КЛЛ в существующих светильниках требуемый по нормам защитный угол может быть обеспечен лишь при использовании шести-канальных КЛЛ (в некоторых случаях и четырехканальных ламп). При этом в многорожковых люстрах возможно и очень эффективно использование вместо ЛН 40 Вт КЛЛ 7 Вт с цоколем Е14.

К преимуществам второй группы КЛЛ (с отдельно устанавливаемым ПРА) можно отнести следующее:

— стоимость КЛЛ со штырьками многократно ниже, чем стоимость КЛЛ с резьбовым цоколем;

— меньше эксплуатационные расходы (при выходе из строй заменяется только сама лампа);

— обеспечивается резкое снижение риска возврата к Л после выхода из строя КЛЛ, так как конструкция светильника не позволяет этого сделать.

Анализ данных зарубежных фирм показывает, что за п0следние 8 лет объемы производства КЛЛ выросли в 4,3 раза, при этом среднегодовые темпы прироста составляли в последний период 17 * 24%. Особенно важно также отметить структурные изменения в выпуске КЛЛ. Если в 1990 г. почти 60% КЛЛ имели исполнение со штырьками (для независимой установки ПРА), то в 1997 г. ситуация коренным образом изменилась: около 60% в выпуске составили интегрированные КЛЛ (с резьбовым цоколем и встроенным ПРА), предназначенные для прямей замены ЛН.

Новые ЛЛ (фирмы Osram и Phillips) диаметром 16 мм предназначены для работы с ЭПРА. Длина этих ламп сокращена ®Р^ерно на 50 мм по сравнению с близкими по мощности Диаметром 26 мм. Средний срок службы ламп 16 тыс. ч. Характерной особенностью является высокая стабильность световог0 потока этих ламп в процессе горения: спад светового поока после 10 тыс. ч. горения составляет не более 5%. Светальники с этими лампами более плоские и требуют меньшего расхода материалов на их изготовление. Уменьшение длины ламп позволило создать на их базе конструкции светильников, оптимально сочетающиеся со стандартизированными модульными системами подвесных потолков. Экономия ЭЭ при использовании ламп диаметром 16 мм может достигать 25 %.

Основные параметры ламп даны в табл. 3.2.

Применение ламп диаметром 16 мм в ОУ позволит значительно снизить коэффициент запаса, закладываемый при проектировании ОУ.

При проектировании ОУ следует вводить коэффициент запаса К3) учитывающий снижение освещенности в процессе эксплуатации. Значения К3 для разных эксплуатационных групп светильников применительно к различным помещениям приведены в СНиП 23-05-95.

Чистку светильников следует производить согласно указаниям табл. 2.11. Обслуживание светильников должно производиться с помощью различных технических средств, отвечающих требованиям техники безопасности.

Очистка стекол световых проемов должна производиться регулярно не реже двух раз в год.

Окраска поверхностей помещений и производственного оборудования должна выполняться регулярно. Выбор цвета окраски интерьера должен производиться совместно с архитектором и светотехником. Желательно предусматривать окраску помещении в светлые тона, что повышает коэффициент использования естественного и искусственного освещения.

Система замены перегоревших ламп должна зависеть от типа применяемых источников света.

Замена перегоревших ЛЛ в ОУ может производиться 2-мя способами:

__ в помещениях с числом ламп не более 60 штук — ндивидуальным путем, когда одну или несколько ламп (до от общего числа ламп в установке) заменяют новыми азу же после выхода их из строя. При этом рекомендуемый интервал между двумя последовательно проводимыми осмотрами ОУ для выявления негорящих ламп составляет 0,05т, где т средний срок службы ЛЛ (см. табл. 2.2);

—. в помещениях с числом ламп более 60 шт — индивидуально-групповым, когда все лампы в установке (перегоревшие и работающие) через определенный интервал времени, называемый «временем групповой замены», одновременно заменяют новыми, а в промежутках между групповыми заменами осуществляют индивидуальную подзамену перегоревших ламп. Время групповой замены ЛЛ составляет 0,7 — 0,8т, индивидуальную подзамену следует проводить через 0,05т.

Замену перегоревших ЛН, ДРЛ, МГЛ и НЛВД следует производить индивидуальным способом. При этом контроль ОУ для выявления негорящих ламп следует проводить через указанные интервалы:

Естественное освещение помещений должно выполняться по пециальным документам:

-СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение»;

-СН 2.06-97 «Естественное и искусственное освещение».