دانلود پروژه رشته برق در مورد اهمیت انرژی روشنایی – قسمت اول

دانلود پایان نامه

روشنایی

تعاریف و كمیتهای اصلی روشنایی

1- شدت نور(Luminous Intensity)

شدت نور، قوت نور ساطع شده از منابع نور را به دست می دهد. شدت نور منابع معمولی در زوایای مختلف متفاوت است در ابتدا كه شمع برای روشنایی مورد قرار می گرفت شدت نور یك شمع استاندارد در صفحه افق به عنوان واحد شدت نور مورد استفاده قرارگرفت كه با K مشخص می شد. این استاندارد رضایت بخش نبود و در سالهای بعد استانداردهای گوناگونی معرفی شدند كه اهم آنها شمع (Hefner kerte) و شمع بین المللی (International candly) برد. و اما در سال 1948 استاندارد بین المللی جدیدی برپایه تشعشع كننده ای در درجه حرارت انجماد پلاتین عینی 2045 شدت نور كه با I نشان داده می شود با واحد كاندیدا اندازه گیری می شود.

نکته مهم : برای استفاده از متن کامل تحقیق یا مقاله می توانید فایل ارجینال آن را از پایین صفحه دانلود کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و تحقیق دانشگاهی در رشته های مختلف است که می توانید آن ها را به رایگان دانلود کنید

2- شارنوری (Luminous Flux)

یك منبع نور كه در هم جهات دارای شدت نور یكنواخت 1 كاندیلاست را در مركز مختصات كروی درنظر بگیرید. میزان نور یا شارنوری را كه از هرامتدادیان زاویه فضای خارج می شود، واد شارنوری یا یك لومن (Lumen) می نامیم. اگر شدت نور I() كاندیلا باشد. شارنورانی این چنین محاسبه می گردد.

ارتباط بالا را به صورت مشتق نیز می توان نوشت:     

               در ارتباط بالا زاویه نضمایی است.

3- درخشندگی (Luminance)

اگر دو منبع نورانی كه شدت نور برابر ولی اندازه فیزیكی مختلف داشته باشند، به طور پشت سرهم رؤیت شوند منبعی كه كوچكتر است درخشنده تر به نظر می رسد، درخشندگی L در هرجهت را با نسبت شدت نور ساطع شده از منبع در آن جهت به مولفة سطح منبع نورانی در آن جهت تعریف می كنیم و چنین می نویسیم:

لذا واحد درخشندگی كاندیلا برمترمربع كه به نیت (Nit) هم معروف است.

4- توزیع شدت نور به منحنی پخش نور:

بیشتر منابع نوری، منابع نقطه ای نیستند و لذا شدت نور یكنواخت درجات مختلف ندارند نحوه توزیع شدت نور یك منبع برای محاسبات نوری با اهمیت است و معمولاً توسط سازنده لامپ اندازه گیری می شود و به عنوان منحنی پخش نور داده می شود. برای نمایش پخش نور روشهای مختلفی ممكن است كه منحنی های قطبی یكی از معمولترین روشهاست.

شدت نور بسیاری از چراغها دارای تقارن حول محور عمود چراغ است و برای نمایش پخش نور تنها یك منحنی دریكی از صفحات قائم كافی است.

در این منحنی ها زاویه از محور قائم كه از چرا‏غ می گذرد اندازه گیری می شود و در هرزاویه فاصله شعاعی منحنی از محل چراغ شدت نور در آن زاویه را مشخص می كند.

منابع نور

تقسیم بندی چراغها براساس پخش نور:

منابع نور را می توان به دو دسته اصلی لامپهای التهابی و تخلیه در گاز تقسیم كرد.

تقسیم بندی لامپها را می توان به صورت جدول زیر خلاصه كرد.

لامپ

متال هلاید

 

لامپ آمیخته           

 

پرفشار

سدیم

 

پرفشار

جیوه

 

لامپهای پرفشار

 

كم فشار

سدیم

 

لامپهای با

منعكس كننده

 

لامپهای

معمولی

 

لامپهای هالوژنی

 

كم فشار

جیوه

 

لامپهای كم فشار

 

 

مشخصات لامپ:

مشخصات اصلی لامپها عبارتند از:

الف- شارنوری برحسب لومن

ب- بهرة نوری برحسب لومن بروات

ج- عمرلامپ

ت- درخشندگی لامپ كه برحسب كاندیلا برمترمربع اندازه گیری می شود.

ث- رنگ دهی

در قسمتهای بعد با اصول كار لامپها و عومال تعیین كننده مشخصات آنها و ساختمان عمومی آنها آشنایی بیشتری پیدا می كنیم.

1- لامپهای رشته دار:

لامپهای رشته دار حدود 100سال پیش ساخته شد و امروز به حدكمال رسیده اند. علیرغم بهره نوری بیشتر لامپهای فلورسنت، هنوز هم لامپهای رشته دار تولید می شوند. امتیازهای اصلی این لامپ ها، رنگ دهی عالی، كوچكی اندازه، قیمت كم و عدم نیاز به راه انداز است.

1-1- ساختمان عمومی لامپهای رشته دار

رشته توسط دوسیم از فلز مولیبدنوم B نگهداری می شود.اتصال الكتریكی به رشته از دو انتها توسط دو سیم نیكل C انجام می شود. سیم های C به دو سیم D جوش داده شده اند كه از طرف دیگر به سیم نازك E كه فیوز نامیده می شوند از آلیاژ مس و نیكل ساخته می شوند متصل اند. این سیم ها از طریق دو سیم C، به دو نقطه اتصال H متصل اند. لوله تخلیه K برای تخلیه هوا از داخل حباب L و پركردن آن از گاز خنثی مورد استفاده قرار می گیرد. سرپیچ فلزی M از برنج یا آلومینیوم ساخته می شود و به وسیله ؟؟؟ مخصوص N به حباب محكم شده است.

1-2- ساختمان رشته:

برای تولید نورمرئی با رنگ سفید لازم است رشته در درجه حرارت بالا كاركند. در لامپهای امروزه از رشته تانگستن استفاده می شود. تانگستن دارای دو خصوصیت مطلوب است. یكی نقطه ذوب بالا (3655كلوین) و دیگری اینكه به علت كم بودن فشار بخاری تانگستن، تبخیر آن كم است.

3-1- شیشه یا حباب لامپ:

شیشه یا حباب لامپها به شكلهای گوناگونی وجود دارند. حروف مشخص كننده شكل حباب هستند. برای مثال حرف A مشخص نوع ساده، ‌PS,P گلابی شكل است.

حباب اغلب لامپها از شیشه معمولی ساخته می شود ولی شیشه لامپهای توان بالا و لامپهایی كه درمعرض باران و برف قرار می گیرند از شیشه سخت كه مقاومت كافی دارد ساخته می شود. داخل شیشه را از سیلیس می پوشانند كه سبب كاهش چشم زدگی شود.

1-4- سرپیچ لامپها:

سرپیچ لامپها به صورت پ ییچی یا محیطی ساخته می شوند. در سرپیچ پیچی كه به سرپیچ ادیسون هم معروف است لامپ اب پیچ دادن به ساكت گیرنده متصل می شود. لامپها با سرپیچ های میخی با قرارگرفتن دو زائده به شكل پیچ در شیارهای مخصوص به ساكت گیرنده متصل می شوند.

1-5- گاز داخل پمپ:

برای ممانعت از تبخیررشته در درجه حرارتهای بیشتر از 2500درجه سلیسوس، شیشه را از گازهای خنثی پر می كنند. در ابتدا از گاز ازت استفاده می شود لیكن بعدها گاز آرگون به علت داشتن ضریب انتقال حرارتی ویژه كمتر كه تلفات حرارتی را كاهش می داد مورد استفاده قرارگرفت.

لامپهای امروزی از آرگون بادرصد كم از ازت پر می شوند.

1-6- مشخصات لامپهای رشته ای

امروزه لامپهای رشته دار در اندازه های استاندارد ساخته می شوند.

1-7- انواع لامپهای رشته دار:

معمول ترین لامپهای رشته دار لامپهای معمولی هستند كه در خانه ها مورد استفاده قرار می گیرند. نوع دوم این لامپها كه به لامپ با منعكس كننده معروف است به منعكس كننده داخلی مجهزند كه شار را درجهت معینی افزایش می دهند نوع سوم این لامپها، لامپهای هالوژنی هستند.

2- لامپهای بخارجیوه:

امتیاز اصلی این لامپها درمقایسه با لامپهای رشته ای بهره نوری بالاتر تا حدود 65 لومن بروات است. این لامپها از طریق عبور جریان برق در بخارجیوه و تحریك آن نور تولید می كنند. با شروع كار لامپ، جیوه كم كم بخار می شود تا فشار داخل حباب به چند اتمسفر می رسد. در این فشارهای بالا الكترونهای سطوح انرژی بالاتر تحریك می شوند كه نورمرئی تولید می كنند.

2-1- ساختمان عمومی لامپهای بخارجیوه:

لامپ دارای دوحباب داخلی و خارجی است: حباب داخلی از كوارتز ساخته می شود. حباب خارجی استوانه ای یا بیضوی است و غالباً   سطح داخلی آن از فسفر پوشانده می شود كه به عنوان صافی كه بعضی از طول موجهای موجود را جذب می كند عمل می كند.

3- لامپهای متال هلاید (Metal Halide)

لامپهای متال هلاید از نظرساختمان مانند لامپهای جیوه پرفشار هستند. تفاوت اصلی آنها با لامپهای جیوه پرفشار در این است كه درحباب داخلی آنها علاوه بر جیوه مقدار كمی از نمكهای هالوژنی وارد می كنند.

این نوع لامپها امروزه در اندازه های 250 تا 2000وات ساخته می شوند و در كاربردهایی نظیر روشنایی میادین ورزشی و نورتابی به ؟؟؟ ساختمانهای بزرگ مورد استفاده قرار می گیرند. در سالهای اخیر در روشنایی داخلی نیز از این لامپها استفاده می شود.

4- لامپهای بخار سدیم

ازنظر ساختمان شبیه لامپهای بخار جیوه هستند. دراین لامپها سدیم به عوض جیوه و گاز نئون به جای آرگون مورد استفاده قرارمی گیرد. راه افتادن كامل این لامپها 15 تا 20دقیقه طول می كشد. این لامپها بهره نوری تا حدود 70 لومن بروات دارند. این لامپها بیشتر برای روشن كردن خیابان ها و معابر و محلهای مشابهی كه رنگ، اهمیت چندانی ندارد مورد استفاده قرار می گیرند.

5- لامپهای فلورسنت:

این لامپها از یك لوله بلند با قطركم ساخته می شوند كه سطح داخلی آنها از پودر ماده فلورسنت پوشیده شده است. فلوزسنت به موادی گفته می شود كه نور را درطول موجی غالباً غیرمرئی جذب می كنند و نور در طول موج دیگری كه غالباً مرئی است پس می دهند. حباب دارای مقدار كمی آرگون و كمی جیوه است.

روش لومن برای محاسبه روشنایی:

غرض از محاسبه روشنایی با روش لومن تعیین تعداد چراغها و محل نصب آنها برای یك شدت روشنایی متوسط معین است. درطرح با روش لومن روشنایی متوسط روی سطح كار موردنظر است و تغییرات شدت روشنایی از نقطه ای به نقطه دیگر موردتوجه است. میزان روشنایی رسیده به كار از هرچراغ به منحنی توزیع نورچراغ، اندازه های اتاق و ضرایب انعكاس دیوارها و سقف بستگی دارد. علت این امر آن است كه مقداری از نور چراغ به طور مستقیم به سطح كار می رسد و مقداری از آن پس از انعكاس از سقف و دیوارها و یا بعد از انعكاسهای متعدد به سطح كار می رسد.

درنتیجه شدت روشنایی متوسط Eav كف اتاق برابر است با:

دراین معادله cu نسبت شارنوری مفید كه به سطح كار روشنایی می بخشد به كل شارنوری تولید شده در لامپ هاست. و لذا آن را ضریب بهره می نامیم. كه نحوة محاسبه آنرا در ادامه خواهیم گفت.

ضریب بهره cu به عوامل مختلفی چون جذب نور در چراغ، منحنی پخش نورچراغ، ارتفاع نصب چراغها طول وعرض و ارتفاع اتاق و ضرایب انعكاس سقف، دیوارها و كف بستگی دارد.

روشن لومن با استفاده از شاخص فضا:

تجارت و محاسبات نشان داده است كه اثرات طول و عرض و ارتفاع اتاق و ارتفاع نصب چراغها را می توان به صورت یك متغیر به نام شاخص فضا یا ضریب اتاق Kr به صورت زیر تعریف كرد.

در مورد نورمستقیم، نیمه مستقیم و پخش یكسان              

درمورد نور غیرمستقیم و نیمه غیرمستقیم                        

در روابطه بالا L طول اتاق ، W عرض اتاق، h ارتفاع نصب چراغها از سطح كار و H ارتفاع سقف از سطح كار است. امروزه جداول كاملی برای ضریب بهره برای انواع معمول چراغها برای مقادیر مختلف شاخص فضا و مقادیر مختلف ضرایب انعكاس سقف، دیوارها و كف تدوین شده است.

در این جدول در ستون اول سمت چپ منحنی پخش نورچراغ رسم شده است. و درصد شارنوری آن به طرف بالا و پائین داده شده است. مثلاً درمورد لامپی كه درجدول زیر آمده است. 50درصد نور تولیدی لامپ به طرف پائین و صفر درصد به سمت بالا تولید می شود و بنابراین 50درصد نور تولیدی لامپ توسط چراغ جذب و صنایع می شود. همچنین در این ستون حداكثر فاصله مجاز بین مركز دوچراغ مجاور برحسب ارتفاع نصب چراغها از كف یا برحسب ارتفاع سقف از كف داده شده است. درمورد چراغ زیر حداكثر فاصله مجاز بین دو چراغ مجاور 0.8 ارتفاع نصب آنها از كف اتاق است. ستون دوم از سمت چپ شاخص فضاست كه از 0.6 تا 5 آمده است.

بسته به پاكیزگی محل نصب و نوع چراغها ازنظر خاك گیری سه نوع ضریب نگهداری، خوب و متوسط و بد مشخص شده است. این ضریب را با MF   مشخص می كنیم. برای اینكه چراغها در طی عمرنور كافی به سطح كار برسانند باید این ضرایب را هم درمحاسبات منظور نمود كه درنتیجه معادله به صورت زیر درمی آید:

برای روشن تر شدن بحث یك مثال را اینجا مطرح می كنیم.

مثال- یك دفتركار دارای طول 8متر، عرض 6متر و ارتفاع 3متر است. ضرایب انعكاس سقف 7/0، دیوارها 5/0 و كف 3/0 است. شدت روشنایی لازم روی سطح كار در ارتفاع 80 سانتی متر از كف 500 لوكس است. با استفاده از چراغ جدول كه با دو لامپ 5000 لومن شارنوری تولید می كند. تعداد چراغهای لازم و وضعیت نصب آنها را معین كنید.

نورچراغها مستقیم است پس داریم:

Pc= 0.7 ; Pn = 0.5 ; Pf = 0.1 cu=0.42

چون Pf = 0.3 است از جدول ضریب تصحیح 1.07 را بدست می آوریم.

CU = 0.42 x 1.07 = 0.45

با فرض محیط نظیف، ضریب نگهداری را 0.7 فرض می كنیم پس داریم :

تعداد چراغها n برابر است با:

اگر فاصله چراغها را x فرض كنیم داریم:

فاصله مجاز چراغها

از یكدیگر

 

   مقدار E مبنا برای پرفضا و نوع چراغ پیشنهادی:

در این پروژه سعی شده است به علت اینكه فضاها اغلب اداری- آموزشی می باشند، از لامپهای معمولی برای این فضاها كه همان لامپهای فلوئورسنت می باشند استفاده شود. باتوجه به كتاب دكتر كلهر از لامپ شمارة 2 فلوئورسنت لووردار استفاده شد. به علت تمیزی محیط ها (حتی ؟؟؟ به علت محیط پزشكی، باید استریل و تمیز باشند) از بالاترین ضریب نگهداری MF=0.75 استفاده شد. شارنوری پرل مپ 40w را درنظر گرفتیم كه این میزان باتوجه به جدول و طرز قرارگیری را ما می دهد. همچنین ضرایب انتخابی برای انعكاس سقف، دیوار و كف به ترتیب: 50 ،50 و 10درصد انتخاب شده است. در راهروها هم از لامپ استفاده شده است. باتوجه به جدول محاسبات روشنایی، برای لامپ فلورئورسنت لووردار از لامپ شمارة 2 درجدول لامپهای كتاب جامعة مهندسان روشنایی آمریكا (كتاب روشنایی دكتر كلهر صفحة 136)، برای لامپ فلوئورسنت رفلكتوری كه در اتاق های هواساز و موتورخانه و نظیر آن استفاده شده از لامپ شمارة 30 همان كتاب استفاده شده است.

در انباری های كوچك لامپ رشته ای پیشنهاد می شود و همچنین در پروژه كار شده است شارنوری آن لومن می باشد. در انباری های بزرگتر، از لامپ فلوئورسنت استفاده شده در موتورخانه از لامپ فلكتوری استفاده می شود.

در بقیة فضاها اكثراً لامپ فلوئورسنت با شرح بالا مصرف شده به اضافه اینكه در محیطهای كه از نظر تأمین روشنایی چندان به آن ها اهمیت داده نشده مثل تراس، بالكن، سرویس بهداشتی و …. از لامپ رشته ای استفاده گردیده است. همچنین درجدول محاسباتی شمارة 1 به معنی لامپ فلوئورسنت لووردار 2 به معنی لامپ فلوئورسنت رفلكتوری

و 3 به معنی لامپ رشته ای می باشد.

برای دیدن قسمت های دیگر این تحقیق لطفا” از منوی جستجوی سایت که در قسمت بالا قرار دارد استفاده کنید. یا از منوی سایت، فایل های دسته بندی رشته مورد نظر خود را ببینید.

با فرمت ورد

Leave a comment