Искусственное освещение: каким бывает и как выбрать (фото, принцип работы, системы и классификация)

Что такое искусственное освещение?

Это понятие подразумевает получение света от неестественного источника, то есть лампы. Сегодня такое освещение осуществляется в основном двумя видами: лампами накаливания или люминесцентными лампами.

Люминесцентные источники света в народе называют «хозяйками» из-за малой потребляемой мощности. Существует широкий диапазон спектров видимого излучения таких ламп. Вы можете найти люминесцентные лампы белого или теплого белого цвета. Люминесцентные лампы излучают мягкий и равномерный свет, обладая при этом высокой светоотдачей. О том, как правильно выбрать люминесцентную лампу, читайте здесь.

Лампы накаливания, люминесцентные и светодиодные лампы

Не все это знают, но, несмотря на то, что лампы накаливания создают у людей ощущение комфорта, именно люминесцентный свет больше похож на солнечный и более полезен для зрения.

Лампы накаливания горят очень ярко, но при этом излучают гораздо меньше света, чем люминесцентные.

Существует также множество других типов источников света: галогенные, натриевые, ртутные и др., но они не получили широкого распространения. В последнее время на смену «хозяйкам» пришли светодиодные лампы, которые хоть и обладают отличными характеристиками, но редко используются в быту из-за высокой стоимости. О технических характеристиках светодиодов читайте в этой статье.

Основные характеристики

При создании любой системы освещения основное внимание уделяется качеству яркости. Для жилого дома важны такие параметры, как прочность корпуса, мощность, уровень нагрева, безопасность, простота замены, цена, срок службы.

Светоотдача и коэффициент цветопередачи

Световой поток измеряется в люменах на ватт и измеряет, сколько электричества преобразуется в свет. Источники разных типов с одинаковой мощностью могут сильно различаться по светоотдаче.

Также при выборе необходимо учитывать, но на этот показатель большое влияние оказывает конструкция светильника: форма рассеивателя, наличие отражателей. Чем выше светоотдача, тем меньше электроэнергии тратится на освещение. На данный момент светодиодные источники лидируют по этому параметру.

Цветопередача – параметр, определяющий соответствие яркости лампочки естественному освещению. Для того чтобы человек чувствовал себя комфортно, значение коэффициента должно быть в пределах 80-100 Ра.

При покупке можно ориентироваться на эту таблицу:

Цветовая температура

Цветовая температура – ​​параметр, определяющий естественность яркости. Измеряется как в Кельвинах (К).

Лампочка может излучать 3 типа яркости:

• теплый белый (2700 – 3500К);
• натуральный белый (3500 – 5000К);
• холодный белый (5000 – 7000К).

Справка! В жилых частных домах и городских квартирах используют источники с температурой 2700-3000 К.

История развития искусственных источников света

Первым искусственным средством освещения был огонь костра. В древности люди стояли возле костра в темное время суток, чтобы обеспечить нормальную видимость и защитить себя от диких животных. Но у этого варианта был существенный минус — его нельзя было взять с собой, поэтому со временем стали появляться более мобильные решения.

Лучины, лампады и свечи

Со временем люди заметили, что некоторые смолистые породы дерева горят намного лучше и дольше, чем другие. Поэтому их стали использовать для освещения, которое можно было перевозить на небольшие расстояния. Затем для улучшения эффекта стали использовать различные смолы и натуральные масла. Они пропитывали древесину или сухую растительность, чтобы потом можно было подсветить.

Факелы были первой автономной версией света, чаще всего завернутой в ткань или волокна, пропитанные животным жиром или маслом. Технологии различались в зависимости от региона, поэтому время горения было разным, все зависело от качества пропитки.

Первые лампы были примитивными — в небольшую глиняную емкость наливали немного жира, смолы, масла и прикрепляли фитиль. Этот вариант горел гораздо дольше, поэтому лучше всего подходил для освещения жилых помещений. Со временем конструкцию усовершенствовали, чтобы было удобно носить с собой при передвижении по улице.

Долгое время фонарик был основным источником искусственного света.

Следующим этапом эволюции осветительных приборов стали свечи. Они использовали воск или парафин. Этот вариант превосходил все предыдущие, но имел и ряд недостатков.

В пути! Особенности разработки элементов освещения зависели от региона и доступных природных материалов.

Газовые фонари

С развитием таких наук, как физика и материаловедение, люди открыли интересные свойства некоторых газов. Оказалось, что при горении они дают интенсивный свет, за счет которого можно осветить широкие пространства. Газ подавался из баллонов, заменяемых по мере необходимости, или по трубопроводам.

Газовые фонари позволили организовать общественное освещение.

Предохранители также были усовершенствованы. Вместо быстро сжигаемой пеньки стали использовать другие варианты со специальными пропитками. А система регулировки подачи газа позволяла экономить топливо и регулировать яркость.

Электрические источники света

После открытия электричества искусственный свет совершил качественный скачок в своем развитии. Ученые отобрали материалы, способные излучать свет при нагревании до высоких температур. Первоначально использовались графит, вольфрам, рений, молибден и платина. Из-за нагрева нити и спирали быстро перегорали, поэтому их стали помещать в стеклянную колбу, из которой удаляли воздух или заполняли инертным газом.

Так выглядели первые лампы накаливания.

Наиболее часто в лампах накаливания используется сплав вольфрама и рения. Широкое распространение получили также лампы, работающие за счет электрической дуги и люминесцентных разрядов, открытые при изобретении обычных ламп накаливания.

Виды искусственного света

Люди освещали свое жилое пространство горящими факелами, свечами, керосиновыми лампами. А когда научились производить электрическую энергию, источниками света стали лампы накаливания, люминесцентные лампы, светодиоды.

Лампы накаливания, люминесцентные, светодиодные

Искусственное освещение используется:

• для помещений и территорий различного назначения;
• уличное украшение;
• внешний дизайн;
• создание наружной рекламы;
• оно включает систему искусственного аварийного и охранного освещения.

Уличные фонари

Светильники должны соответствовать нормам пожарной безопасности НПБ 249-97. Его вид зависит от задач, которые решаются установкой осветительных приборов. Искусственное освещение по принципу устройства делится на общее, местное и комбинированное. Комбинированная система освещения, сочетающая в себе преимущества общего и местного, широко применяется в помещениях различного назначения.

Общее освещение территории

Общая световая организация обеспечивает благоприятную зрительную среду, позволяющую человеку свободно ориентироваться в окружающем пространстве. Электрический свет равномерно распределен по всему участку. Основное освещение создается с помощью стационарных светильников. Если используются потолочные подвесные светильники, они должны быть оборудованы свесами не более 1,5 м. Во взрывоопасных зонах применяют лампы класса защиты II или III. Для питания используется переменное или постоянное напряжение до 220В.

Организация освещения в целом

Зональное и местное

Зональное и местное освещение позволяет создавать особые условия освещения на отдельных участках. Помещение можно использовать как в сочетании с основным, так и самостоятельно. Для определенной зоны или объекта моделируется выбранный блик. В зависимости от особенностей помещения и поставленных целей применяют светильники рассеянного и направленного света, неоновую подсветку.

Неоновое освещение зрительного зала в кинотеатре, не мешающее просмотру фильма

В производственных цехах локальное освещение создают индивидуально или группами. Каждое рабочее место оборудовано индивидуальным светильником. Сразу несколько рабочих мест оборудуются локальным оборудованием: конвейерными линиями, станками, испытательными панелями, контрольными столами.

Сборочная линия

Для создания местного стационарного освещения применяют напряжение до 220 В. При повышенной опасности применяют стационарные и переносные осветительные приборы напряжением до 50 В. Питание светильников осуществляется от автономных источников или от разделительных трансформаторных устройств.

Декоративное

Декоративное освещение, популярное в современном дизайне, не является обязательным. Устроенный в жилом доме или в общественном здании, он не сможет выполнять функциональные задачи. С помощью световых эффектов создается особая атмосфера, способствующая хорошему отдыху и расслаблению. Декоративное освещение может быть акцентным: для привлечения внимания к зеркалу, картине или художественной композиции. Используются точечные светильники, светодиодные ленты, приборы направленного светового потока.

Декоративное освещение изображения

Архитектурное, рекламное и витринное

Искусственное освещение используется для архитектурно-художественной подсветки фасадов зданий, памятников, скульптурных композиций, деревьев, зеленых ландшафтов. С помощью электрических ламп создаются рекламные конструкции уличного освещения и витрин.

Большой театр, ЦУМ

Важно! Архитектурно-рекламное освещение проектируется в едином комплекте с освещением улиц, площадей, дорожек. Поставка архитектурного освещения зданий, витрин, световой рекламы осуществляется по самостоятельным распределительным линиям или от сети зданий. Допустимая мощность, не более 2 кВт на фазу при наличии резерва мощности.

Если осветительное оборудование имеет класс защиты не ниже 1П54, установлено на высоте до 2,5 от поверхности земли (площадки обслуживания), допускается применение напряжения до 380 В. Светильники витринные, оснащенные лампами накаливания до до 100 Вт устанавливаются на негорючих основаниях. Их можно устанавливать на деревянные основания, покрытые листовой сталью.

Аварийное

Аварийное освещение делится на охранное и эвакуационное. Системы сигнализации устанавливаются в зданиях (жилых, производственных, общественных, в том числе торговых центрах, бизнес-центрах, ресторанах) и на открытых площадках.

Охранное освещение:

• срабатывает при аварийном отключении рабочего освещения;
• позволяет создать минимальные условия, необходимые для продолжения работы в тех случаях, когда прерывание производственного процесса может нарушить нормальную работу предприятия или вызвать тяжелые последствия для людей.

Эвакуация:

• используется для эвакуации в случае аварийного отключения электроэнергии;
• для обозначения аварийных выходов используются специальные эвакуационные фонари.

Эвакуационный выход

Рекомендуется использовать светильники с лампами накаливания или люминесцентными лампами. Лампы и световые индикаторы не должны подключаться к общей электрической сети. Они включаются автоматически при аварийной остановке рабочего.

Наружное и охранное

Фонари и прожекторы, установленные на дороге, на набережных, вдоль тротуаров, скверов, парковых аллей, в скверах, освещают:

• маршруты транспорта;
• пешеходная зона;
• остановки общественного транспорта;
• велосипедные дорожки;
• детские площадки и площадки;
• водоемы и ландшафтные композиции.

С помощью наружного (уличного) освещения создается безопасная и комфортная среда для человека. Система включает световые информационные табло и указатели поворотов для пешеходов, которые должны быть включены 24 часа в сутки.

Москва ночью

Улицы освещаются натриевыми газоразрядными лампами высокого давления, используются светодиоды, металлогалогенные лампы. Светильники устанавливаются на специальные кронштейны, подвешиваются на тросах, крепятся скобами. Объекты, подлежащие освещению в городах, поселках и селах, определяются местными исполнительными комитетами. Наружное освещение проектируется в соответствии с действующими ГОСТ и СНиП.

Высота установки осветительных приборов над проезжей частью должна быть не менее 6,5 м, над контактной сетью трамвая — не менее 8 м до головки рельса, над контактной сетью троллейбуса — не менее 9 м от уровня проезжей части, над пешеходными зонами и бульварами — не ниже 3 м.

Важно! Сети освещения запитываются по независимым линиям, создаются проводами СИП или кабелями с защитой от перегрузок и коротких замыканий. На открытых площадках, в малоэтажных домах воздушные сети защищают от молнии.

Охранные системы используются для защиты периметров и территорий вокруг зданий. Они автономны и включаются автоматически. Система безопасности может работать в следующих режимах:

• постоянная работа;
• при срабатывании средств сигнализации (аварийной сигнализации).

Система охранного освещения территории

Лампы должны образовывать непрерывную световую цепочку шириной 3-4 метра вокруг защищаемой зоны. Используются устройства, обеспечивающие мгновенный доступ к номинальным параметрам по световому потоку. Рекомендуется использовать лампы накаливания. Для скрытой защиты применяют инфракрасные лампы постоянной или модулированной длины волны, на открытых складах — рефлекторы, которые устанавливают на металлические мачты. Светильники могут быть подвешены на тросах, натянутых по площадке, закреплены на металлических опорах, железобетонных.

Железнодорожные пути, автомагистрали, вокзалы и автостоянки оборудованы охранным освещением. Для транспортных тоннелей рекомендуется использовать светильники со степенью защиты IP65.

Виды искусственного освещения по направлению светового потока.

Общее освещение призвано быть комфортным и ярким по всему помещению, оно может быть различных видов: прямое (направленное), непрямое, смешанное, рассеянное.

При прямом или направленном освещении источник света направляется на определенную поверхность или предмет, тем самым визуально увеличивая его. Такого эффекта можно добиться с помощью настольных ламп, потолочных светильников, некоторых встроенных моделей или подвесных светильников.

Непрямое освещение также называют отраженным, так как свет, испускаемый точечными светильниками, расположенными по периметру помещения, отражается от стен и потолка, равномерно освещая помещение. Благодаря использованию непрямого освещения пространство вокруг кажется невесомым, а дом уютным.

При рассеянном освещении свет равномерно рассеивается по всему помещению (радиус может составлять 360 градусов), проходя через полупрозрачный потолок. Такой эффект можно получить за счет использования люстр или подвесных светильников.

Смешанное освещение сочетает в себе все перечисленные типы освещения, но свет распространяется в нескольких направлениях.

Сочетание рассеянного и непрямого освещения.

Стандарты и нормативы

Наиболее комфортным и здоровым для зрения является естественное освещение. Солнечные лучи необходимы для нормального функционирования человеческого организма. Они воздействуют на естественные обменные процессы и биологические ритмы организма, улучшают настроение и эмоциональное состояние, ускоряют регенерацию тканей. Поэтому крайне важно при строительстве зданий с предполагаемым длительным пребыванием в них людей обеспечить максимальное проникновение солнечных лучей и компенсировать их недостаток грамотным искусственным освещением.

Человеческий глаз не может различить разницу в насыщенности и яркости светового потока в несколько сотен люкс (единица измерения освещенности), поэтому для измерения уровня видимых и ультрафиолетовых лучей применяют специальные приборы: люксметр, фотометр, флешметр. Так, для жилых помещений норма освещенности составляет от 200 до 500 лк, в офисах — от 500 до 5000 лк (в зависимости от вида деятельности). Специалисты утверждают, что оптимальные условия для интенсивной зрительной работы с низким обратным отражением можно обеспечить только при световом потоке 10 000–15 000 лк.

Нормы искусственного освещения жилых помещений

Проектирование внутреннего и наружного освещения, установка светильников в строящихся и реконструируемых жилых домах, стройплощадках, промышленных предприятиях и улицах регламентируются специальными строительными нормами и правилами (СНиП).

Оценка реального уровня искусственного освещения осуществляется по выражению:

Eф = (N х W) х Р,

где Еф – фактическое значение освещенности, N – количество источников света (ламп), W – удельная выходная мощность лампы, Р – площадь помещения.

Люксметр для определения уровня искусственного освещения

При наличии люксметра расчет освещенности ведется по другой формуле:

Еф = К1 х К2 х Emeas,

где К1 – параметр, зависящий от типа используемых ламп и модели люксметра, К2 – коэффициент, учитывающий изменение значения сетевого напряжения от номинального значения (применяется при отклонении более 5%), а Emeas — показания прибора в люксах.

Предъявляемые требования

Гигиенические требования к естественному и искусственному освещению должны учитывать:

• вид работы человека;
• климатическую зону расположения помещений;
• архитектурные особенности здания;
• тип остекления;
• необходимую равномерность и падение светового потока на рабочем месте;
• местонахождение используемого оборудования;
• продолжительность использования того или иного вида источника света в течение дня.

На освещенность помещения влияет цветовое содержание интерьера, площадь помещения, контрастность окружающего фона, тип источников света (они делятся на лампы накаливания, люминесцентные, светодиодные).

При проектировании световой выставки необходимо четко знать специфику используемого пространства.

Санитарные нормы естественного и искусственного освещения разрабатываются отдельно для:

• жилые помещения, производственные и общественные здания;
• сельскохозяйственные компании;
• производственные помещения вне зданий;
• средства железнодорожного транспорта;
• линии личного и общественного транспорта;
• улицы, дворы различных населенных пунктов (наружное освещение в градостроительстве);
• подземные рабочие места;
• аэропорты и взлетно-посадочные полосы;
• речные и морские портовые причалы;
• спортивные сооружения;
• склады для хранения пищевых и промышленных товаров;
• помещения для выращивания животных, содержания домашних животных, растений, птиц.

Нормы электроосвещения спортивных сооружений

Для каждого случая предусмотрены отдельные нормы освещения, учитывающие назначение специальных установок, технологические особенности производственного процесса, конструктивные решения здания. Эти данные регламентируются соответствующей системой нормативных документов СНиП «Естественное и искусственное освещение. Правила оформления».