Осветительные приборы для освещения и подсветки: cветильники, прожекторы
Источники света в осветительных и светосигнальных установках применяются, как правило, в комплекте со светотехнической арматурой, предназначенной для концентрации и перераспределения светового потока, изменения спектрального состава света, защиты глаз от чрезмерной яркости лампы, предохранения ее от воздействия среды и механических повреждений, крепления и подключения к сети. Этот комплект называют световым прибором (СП).
Световые приборы — основное техническое средство, обеспечивающее создание требуемых условий искусственного освещения и световой сигнализации во всех сферах народного хозяйства и быта людей. Эффективность использования электроэнергии для освещения в значительной степени определяется номенклатурой и параметрами световых приборов, которые являются не только необходимыми функциональными, но и важными архитектурными и декоративными элементами интерьера и города.
Классификация световых приборов осуществляется по многим признакам. К главным из них относятся основная светотехническая функция, характер светораспределения, условия эксплуатации и основное назначение.
По основной функции световые приборы разделены на осветительные и светосигнальные. Для архитектора и светодизайнера больший интерес представляют осветительные приборы (ОП). которые по характеру светораспределения подразделяются на светильники (приборы ближнего действия — до 15—30 м) и прожекторы (приборы дальнего действия), по условиям эксплуатации — на приборы для помещений, открытых пространств и экстремальных сред (под водой, в космосе), а по основному назначению — на группы, отличающиеся своим дизайном, конструктивным исполнением, мощностью, светораспределением и гд. (рис. 30).
Светораспределение для прожекторов и светильников общего освещения описывается кривыми силы света и может быть симметричным и несимметричным, ограниченным и неограниченным, узким и широким. Для того, чтобы сравнить разные по мощности, количеству и типу ламп осветительные приборы, кривые силы света для них строят, обычно, для условной лампы со световым потоком, равным 1000 лм. Значение силы света приборов с конкретными лампами получают умножением найденных по кривой силы света значений на световой ноток установленных в осветительном приборе ламп.
Кроме того, светильники по характеру светораспределения разделяются на 5 классов в зависимости от соотношения светового потока, направляемого в нижнюю полусферу, к полному световому потоку
Светильники и прожекторы различаются и своим конструктивным исполнением, рассчитанным на определенные условия эксплуатации и окружающей среды, например, степенью защиты от пыли и влаги, обозначаемой показателем Ingress Protection IP (код защиты от проникновения). Если код не обозначен, считают, что светильник имеет степень защиты IP20, т.е. может применяться только в интерьерах с обычной средой.
Коды (степень) защиты от проникновения (IP):
1) первая цифра кода обозначает защиту против пыли и твердых объектов
- IP2X — защита от возможности прикосновения пальцами к токоведущим частям;
- IP3X — защита от возможности прикосновения стержнем 0 2.5 мм к токоведущим частям;
- IP 4Х — защита от возможности прикосновения стержнем 0 1 мм к токоведущим частям;
- IP5X — пылезащищенность (допускается отложение пыли в количествах, не оказывающих влияние на работоспособность светильника);
- IР6Х — пыленепроницаемость (полная защита от проникновения пыли);
2) вторая цифра кода обозначает защиту против влаги:
- IPXО — защиты от попадания воды нет;
- IPX 1 — защита от вертикально падающих капель;
- IPX3 — защита от дождя до угла 60° к вертикали;
- IPX4 — защита от брызг под любым углом;
- IPX5 — защита от струй под любым углом;
- IPX6 — защита от воды при динамическом воздействии ее большой массы (тяжелые ливни, морская волна);
- IPX7 — защита от воды при временном погружении;
- IPX8 — защита от воды при погружении на заданную глубину на долгое время.
Для эксплуатации в нормальной среде интерьеров светильники изготавливаются открытыми или закрытыми без специального уплотнения, когда окружающий воздух имеет свободный доступ к лампе. Для влажных и пыльных помещений, а также для открытых пространств изготавливают влагозащищенные и пылезащищенные светильники или прожекторы с кодом /Р65, под навесами не менее IP44. Во взрывоопасной среде применяются осветительные приборы и устройства в соответствующем конструктивном исполнении, в частности, световоды.
Светильники классифицируют также по способу их крепления, хотя часто их можно устанавливать по-разному, и они могут быть стационарными или переносными. В интерьере различают светильники потолочные, подвесные, настенные, напольные, настольные, встроенные, на открытых пространствах — подвесные, на опорах (консольные или венчающие), настенные (бра), переносные (сезонные — садовые, иллюминационные).
Нередко светильники объединяются в различные группы, подчиненные архитектурному решению или в значительной мере его определяющие. Например, в интерьерах общественных и производственных зданий широкое распространение получили встроенные осветительные установки (устройства) в виде светящих карнизов, потолков, панелей, полос, точек, а также световых шахт, искусственных окон и ниш, в которых применяются типовые светильники. Эти устройства в различных вариациях и в соответствующем исполнении по IP используются и в светодизайне фасадов зданий, сооружений, малых архитектурных форм. Композиционно-художественная роль светильников возрастает в случае изготовления их по индивидуальному заказу для конкретного архитектурного объекта. В интерьерах общественных и жилых зданий, на улицах и площадях городов и сел форма современных осветительных приборов нередко имитирует форму светильников доэлектрической эры (люстры, бра, фонари).
Существуют и авторские, отражающие вкус и стиль эпохи приборы, спроектированные видными архитекторами и дизайнерами (рис. 32). В частности, прекрасные образны таких светильников создали для своих сооружений, а также для города Ф.О. Шехтель, А. Аалто, И.А. Фомин, А.К. Буров, А. Гауди, Д. Понти, Ф.Л. Райт.
На примере освещения станций московского метро можно проследить семидесятилетнюю эволюцию формы и стиля светильников с лампами накаливания, люминесцентными, ДРЛ, НЛВД и МГЛ с не всегда удачными попытками замены одних типов ламп другими.
Сложились целые школы, определившие стиль светильников и освещения на десятилетия, например Баухауз (20—30-е годы XX века) или современная скандинавская школа, развивающая эстетику функционализма. В наши дни на мировом рынке светильников, особенно бытовых, лидируют итальянские дизайнеры.
В дизайне комплектной арматуры (световой прибор, кронштейн, опора и др.) для условий городской среды в Европе наиболее преуспели французы (см. п. 6.5). Впрочем, каждая крупная фирма-производитель, ориентирующаяся на мировой рынок, вопросам дизайна своих изделий придает первостепенное значение.
При конструировании светильника или осветительного устройства стремятся к получению наивысшего значения его коэффициента полезного действия. Это достигается применением отражателей соответствующей, математически рассчитанной формы с высоким коэффициентом отражения, рассеивателей или преломлятелей с высоким коэффициентом пропускания, а также максимально возможным увеличением отношения площади выходного отверстия 5В к площади отражающей поверхности SQ осветительного устройства. При этом принимаются меры к ограничению слепящего воздействия ламп и дискомфортного действия чрезмерно ярких поверхностей (отражателей, рассеивателей) путем создания необходимого защитного угла, а также с помощью применения соответствующих материалов и экранирующих устройств.
Многие светильники и приборы прожекторного типа выпускаются с комплектом экранирующих решеток и козырьков с разными защитными углами. При устройстве световых карнизов прямого (сверху вниз) и обратного (снизу вверх) света, как правило, из люминесцентных и линейных светильников с зеркальными отражателями на фасадах зданий и инженерных сооружений защитные экраны конструируются обычно по месту.
Для целей светоцветового зонирования или получения декоративных эффектов выпускаются приборы цветного света, в том числе с переменной цветностью излучения. Стационарный цветной свет излучают стандартные приборы с цветными лампами или, реже, с помощью светофильтров. Динамический свет всех цветов радуги получают, используя более дорогие приборы, как правило, с разрядными лампами белого света и встроенными светофильтрами, обеспечивающими смешение и смену цветов.
Для обозначения устройств, состоящих из набора световых приборов, отдельных оптических элементов, конструктивных, электротехнических и других деталей, сборных единиц и блоков, собираемых у потребителя и выполняющих свои функции освещения или сигнализации только в собранном виде, применяют термины «световой комплекс» и «комплектное осветительное устройство».
К последним относятся световоды — полые, клиновидные или стекловолоконные, все чаще находящие применение в системах функционального, архитектурного и светоинформационного освещения. На основе полых или клиновидных световодов с МГЛ созданы «световые колонны» и светильники для освещения пешеходных зон, удобные для обслуживания доступностью скрытого источника света (рис. 33). Стекловолоконные световоды бокового и торцевого свечения (иначе — устройство «Fiber Optic», т.е. фиброоптика, оптоволоконная система, «гибкий свет») используются дія подсветки водоемов, фонтанов, мостовых, архитектурных деталей, особенно в труднодоступных местах, для создания светоцветодинамических панно на фасадах и т.п. Они имеют определенные преимущества, отсутствующие у других систем: абсолютная электрическая безопасность в любой, в том числе водной, среде, поскольку стекловолоконный кабель транслирует лишь свет без тока, долговечность светопроводящего материала, отсутствие теплового воздействия на освещаемый объект, возможность обслуживания светоизлучающего устройства, располагаемого в удобном месте, относительная простота получения светоцветодинамических эффектов и т.п. В качестве источников света могут использоваться любые эффективные лампы, а также светодиоды.
Известны впечатляющие образцы архитектурного и ландшафтного освещения с помощью системы Fiber Optic, реализованные еще в 1990-х голах, например, готический собор Святого Петра в Нанте (светодизайнер Я. Керсале) или большие фонтаны в Сент-Джеймском парке в Лондоне (Р. Вильсон и М. Райт) (см. рис. 2.49).
К световым комплексам в городской среде относятся рекламно-информационные, иллюминационные (гирлянды, световые шнуры и сетки типа «дюралайт», «клиплайт», «белтлайт», строб-лампы и др.), для транспортных средств и т.п. Иллюминационные световые комплексы широко применяются в системах временного праздничного освещения городов и стационарного светового оформления объектов игрового, торгового и шоу-бизнеса.
Любопытные образно-световые эффекты можно получить с помощью голограмм. Разработанный в 1962 году голографический процесс позволяет создавать превосходные трехмерные изображения на пластинах со светочувствительным материалом, обработанных лазерным лучом, - голограммах, освещаемых специально подобранным световым прибором. Голограммы, в соответствии со средствами, используемыми для записи и репродуцирования изображений, делятся на отраженные и переданные. Чаще используются отраженные голограммы, для изготовления которых необходимо расположение источника света со стороны наблюдателя. Изображение сфотографированного объекта кажется находящимся вне пластины и известно как «виртуальное». Более захватывающий эффект дает «реальное» изображение, сформированное переданной голограммой. Это изображение формируется перед пластиной и кажется плавающим в пространстве. Делая запись двух голограмм на одной пластине, можно получить изображение, которое кажется проникающим сквозь нее. К сожалению, размеры голограмм пока ограничены технологическими возможностями, однако можно создавать мозаичные композиции из небольших пластин, которые могли бы украсить ночные пейзажи в городских скверах, садах и парках.