Метрология и информационно-измерительные приборы и системы

Введение
Проведя анализ открытых данных по затратам на освещение предприятий, можно сказать, что они составляют от 20 до 40 % от общего числа всех затрат на электроэнергию. В связи с этим вопрос о снижении количества энергии, которая идет на освещение, является весьма актуальным в современное время. В практической жизни существует огромное количество источников освещения, которые отличаются друг от друга по габаритам, электрическим параметрам, сроку работы. В данной работе будут рассмотрены вопросы, касаемые, в основном, применяемых на практике электрических ламп.
Краткое описание систем освещения
Выделяют естественное и искусственное освещение. Основной источник естественного освещения - Солнце. Для создания искусственных систем освещения, в основном, применяется электрическая энергия. В современное время имеется ряд альтернативных источников энергии, которые могут быть использованы в данной области. Однако они являются малоэффективными и могут применяться, в основном, в качестве резервных источников освещения в случае аварийных ситуаций.
Обычно любая система освещения включает в себя светильник, устройство управления им, электрические распределительные сети и системы управления и контроля.
Характеристики источников света
К основным характеристикам источников можно отнести следующие:
- световая эффективность источника света, лм/Вт;
- номинальное рабочее напряжение или их диапазон, В;
- номинальный (иногда максимальный) потребляемый ток, А;
- род рабочего тока;
- потребляемая мощность, Вт;
- цветовая температура (2700 К (теплый белый свет), 4200 К (дневной свет) и 6400 К (холодный белый свет) [1]);
- срок службы [2].
Разновидности электрических ламп
Лампа накаливания - электрический источник света, в котором так называемое тело накала нагревается до высокой температуры за счёт протекания через него электрического тока, в результате чего излучает видимый свет [3]. Принцип действия основан на эффекте выделения теплоты при протекании через проводник электрического тока. Достоинствами ламп накаливания являются простота конструкции, низкая себестоимость, широкая работоспособность и наличие огромного количества ламп различной формы и мощности. Основные недостатки - низкая светоотдача (5-15 лм/Вт), невысокий срок службы (до 1000 часов), высокая чувствительность к механическим воздействиям

.
Галогенная лампа – лампа накаливания, в баллон которой добавлены пары галогенов (брома или йода) [4]. Принцип получения света работы аналогичен лампе накаливания, однако химические процессы другие. Светоотдача таких ламп составляет 13-15 лм/Вт, срок службы - от 2000 до 4000 часов. Галогенным лампам присущи те же достоинства и недостатки что и обычным лампам.
Люминесцентная лампа - газоразрядный источник света, в котором видимый свет излучается в основном люминофором, который в свою очередь светится под воздействием ультрафиолетового излучения разряда; сам разряд тоже излучает видимый свет, но в значительно меньшей степени [5]. К преимуществам ламп данного вида относится высокая светоотдача (80-100 лм/Вт), широкая цветовая гамма, высокий срок службы (от 2000 до 20000 ч). Среди основных недостатков можно выделить большие габариты (из-за использования пускорегулирующего устройства), непривычный линейчатый спектр излучения, эффект мерцания и т.п.
Светодиодные лампы - тип источников света, в которых применяются светодиоды - полупроводниковые приборы, излучающие свет под действием проходящего через них электрического тока, или фотодиоды, которые под действием лучей света накапливают электроны, создавая электрический потенциал [6]. К основным преимуществам данного типа источника относится наивысшая световая эффективность (до 230 лм/Вт), продолжительный срок службы (до 100000 ч), улучшенный спектр излучения и т.п. Среди основных недостатков можно выделить высокую стоимость, наличие пускорегулирующего устройства, небольшой угол излучения.
На сегодняшний день светодиодные источники света являются перспективным направлением в системах освещения. Уже существуют светодиодные лампы, позволяющие выполнять замену всех большинства существующих типов ламп.
В таблице 1 приведена сравнительная характеристика рассмотренных выше ламп.
Таблица 1 - Сравнительная характеристика рассмотренных ламп
Тип Световая эффективность, лм/Вт Длительность работы, ч, не более Наличие пускорегулирующего устройства
Лампа накаливания 6-15 1000 Нет
Галогенная лампа 13-15 4000 Нет
Люминесцентная лампа 80-100 20000 Да
Светодиодная лампа 20-230 100000 Да
Экономический расчет
Проведем экономический расчет ламп ДРЛ 250 мощностью 250Вт и IEK мощностью 60 Вт, учитывая, что лампы работали 4000 ч, а тарифный план на
электроэнергию составляет 2,3 руб