فایل ورد کامل محاسبات و طراحی تأسیسات برقی

 

بخشی از فهرست مطالب پروژه فایل ورد کامل محاسبات و طراحی تأسیسات برقی

۱.  فاز اول (مبانی طراحی)
۱-۱. روشنائی
۱-۲. نیرورسانی (کابل – تابلو – ترانسفورماتور و ژنراتور)
۱-۳. سیستم زمین Earthing
۱-۴. سیستم‌های جریان ضعیف
الف –   Paging
 ب –  Fire Alarm
 ج –  Telephone

۲.  فاز دوم (محاسبات و طرح پروژه)
۲-۱. محاسبات روشنائی (توسط نرم‌افزار CALCLUX)
۲-۲. محاسبات ترانسفورماتور
۲-۳. محاسبات نیرورسانی (جداول تابلوها و افت ولتاژ)
۲-۴. محاسبات اصلاح ضریب قدرت
۲-۵. محاسبات سیستم زمین  Earthing
۲-۶. محاسبات سیستم‌های فشار ضعیف

۳.  فاز سوم (متره و برآورد)

۴.  پیوست (نقشه‌ها)
روشنائی
 

 

مقدمه

    برای تفهیم هدف روشنائی از نقطه نظر مهندسی ، جمعیت مهندسان روشنائی واژه (Light) را بعنوان انرژی تشعشعی ارزیابی شده بوسیله چشم تعریف کرده‌اند.
    از نقطه نظر فیزیکی ، نور بعنوان قسمتی از طیف الکترومغناطیسی تلقی می‌شود که بین طول موجهای ۳۸۰ تا ۷۸۰ میلی میکرون (نانومتر) قرار دارد.
    تا به حال تعبیرات زیادی از ماهیت نور شده ‌است که بطور مختصر در زیر شرح داده می‌شود:
I.    تئوری ذره‌ای  Corpuscular theory‌ این تئوری بوسیله نیوتن گفته شده و بر اصول زیر متکی است:
۱.    جسم نورانی انرژی تشعشعی را بصورت ذره از خود ساطع می‌کند.
۲.    این ذرات به دنبال هم به خط مستقیم پرتاب میشوند.
۳.    این ذرات بر شبکیه چشم اثر کرده و اعصاب نوری (بینائی) را تحریک و ایجاد احساس نور مینماید.
II.    تئوری موجی هویگنس (Wave theory) این تئوری بوسیله هویگنس گفته شده است و بر اصول زیر متکی است:
۱.    نور نتیجه ارتعاش مولکولی در مواد نورانی است.
۲.    این ارتعاشات بشکل موجی از میان اتر (Ether) عبور می‌کنند.
۳.    این ارتعاشات ، ‌برروی شبکیه چشم اثر کرده و با تحریک اعصاب بینائی ایجاد احساس نور می‌کند.
III.    تئوری الکترومغناطیسی Electromagnetic این تئوری بوسیله ماکسوئل گفته شده و متکی به اصول زیر است:‌
۱.    اجسام نورانی از خود نور را بصورت انرژی تشعشعی ساطع می‌کند.
۲.    این انرژی تشعشعی بفرم امواج الکترومغناطیسی انتشار می‌یابد.
۳.    امواج الکترومغناطیسی بروری شبکیه چشم عمل کرده و با تحریک اعصاب بینائی ایجاد احساس نور می‌نماید.

طیف انرژی و روشنائی

    تئوری موجی به ما این امکان را میدهد که منحنی تشعشع را برحسب طول موج یا فرکانس رسم نمائیم ملاحظه میشود بین اشعه الکترومغناطیسی بی‌سیم ، رادیو ، ‌اشعه حرارتی ،‌ اشعه مرئی ، اشعه ماوراء‌بنفش ، اشعه‌ ایکس تفاوت زیادی وجود ندارد و همه از یک جنس هستند و فقط طول موج و فرکانس آنها با یکدیگر تفاوت دارد.
در شکل صفحه بعد طیف اشعه الکترومغناطیس نشان داده شده است.

    حدود عملی طیف انرژی تشعشعی در فاصله بین چند کیلومتر (۱۰-۱۲m) تا ۱۰۰ هزار مایل (۱.۶×108m) می‌باشد.
    طیف انرژی تشعشعی قابل رویت طول موجی بین ۹-۱۰*۳۸۰ تا ۹-۱۰*۷۸۰ متر (۳۸۰ تا ۷۸۰ نانومتر) دارد.
    تمام انواع انرژی در خلاء با سرعتی معادل ۱۸۶۳۰۰ مایل در ثانیه (تقریباً ۳۰۰ هزار کیلومتر در ثانیه) حرکت می‌کنند و هر یک از آنها از نظر طول موج و فرکانس با هم فرق دارند.
    طول موج و سرعت ممکن است در اثر عبور از ماده تغییر کند اما فرکانس همواره ثابت میماند و به جرم ماده‌ای که از آن عبور می‌کند بستگی ندارد.
 
در این رابطه       V   سرعت (سانتیمتر بر ثانیه)
 λ   طول موج Cm
 n   ضریبی که بستگی به جرم جسمی که موج از آن عبور می‌کند دارد.
 υ  فرکانس موج برحسب هرتز

    مثلاً نوری که طول موج آن در هوا ۵۸۹ نانومتر است سرعت آن در خلاء ۱۰۱۰*۹۹۷۹۲۵/۲ و در هوا (۷۶۰ میلیمتر جیوه فشار و صفر درجه سانتیگراد) ۱۰۱۰*۹۹۷۲۴/۲  در آب ۱۰۱۰*۲۴۹۱۵/۲  سانتیمتر بر ثانیه میباشد.

جسم سیاه (Black Body)

    جسم سیاه به جسمی گفته می‌شود که تمام اشعه‌ای را که به آن میتابد جذب نموده و هیچ قسمت از آن را از خود عبور نداده و یا منعکس ننماید.
    یک جسم سیاه با سطح معین انرژی کل و نیروی بیشتری بازاء‌ هر طول موج معین نسبت به منابع دیگر با همان سطح و همان درجه حرارت از خود تشعشع خواهد کرد.
    در آزمایشگاه دستگاهی ساخته شده که خیلی نزدیک به مشخصات جسم سیاه می‌باشد. بدین منظور محفظه‌ای ساخته‌اند که در روی آن سوراخ خیلی کوچک تعبیه گردیده ، بطوریکه وقتی اشعه نورانی از سوراخ وارد محفظه میشود، در هر انعکاس مقداری از انرژی آن جذب جسم شده تا اینکه در پایان کل انرژی تشعشعی جذب می‌گردد.
    از سال ۱۹۴۸ درخشندگی جسم سیاه در درجه حرارت انجماد پلاتین بعنوان مبنای محاسبات روشنائی درنظر گرفته شده است.
    یک جسم سیاه در درجه حرارت انجماد پلاتین ۲۰۴۵ درجه کلوین۱.

تولید تشعشع

تمام منابع نوری نوعی انرژی را به تشعشعات الکترومغناطیسی تبدیل می‌کنند. معمولاً با انرژی داده شده  اتمها یا ملکولهای جسم را تحریک کرده و پس از بحالت عادی در آمدن آنها تشعشعات الکترومغناطیسی تولید می‌گردد.
    مراحل مختلف عمل در شکل زیر بطور ساده مشخص شده و یک اتم را نشان میدهد که با یک هسته و یک الکترون که در مدار ثاتبی در حال حرکت میباشد (حالت a) سپس این اتم بطریقی تحریک شده است.
 
 الکترون از مدار اصلی خود خارج و در مدار دیگری با انرژی زیادتر ولی ناپایدار قرار می‌گیرد. (حالت b)
پس از زمانی الکترون خودبه‌خود به حالت اول برگشته و در مدار ثابت خود قرار می‌گیرد (حالت c) و انرژی دریافتی را بصورت فوتون یا واحد روشنائی تشعشع مینماید. این عمل (کوانتم) ‘quantum process’ نامیده میشود. فرکانس موج تشعشع شده از رابطه‌ پلانک بدست می‌آید.

که در آن           E1 و E2 انرژی الکترون در حالت اول و دوم برحسب ژول (J)
    v فرکانس برحسب هرتز (Hz)
    λ طول موج برحسب متر(m)
    c سرعت نور تقریباً ۱۰۸*۹۹۸/۲ متر بر ثانیه m/S
    h ضریب ثابت پلانک  34-10*262/6 ژول . ثانیه (J.S) می‌باشد.

در گازهای اتمی این خطوط ممکن است کاملاً تمیز و مشخص باشند، در گازهای ملکولی سطح‌ها بحدی زیاد هستند که خطوط طیف بهم چسبیده و باند نورانی ایجاد می‌کنند. در مایعات و جامدات باندها گسترده شده و به یکدیگر متصل می‌شوند و در نتیجه طیفی پیوسته در باند فرکانس پهن ایجاد می‌نماید.

حال منابع انرژی را بررسی می‌کنیم:

۱.    انرژی حرارتی که از یک منبع خارجی به جسم داده می‌شود. اگر انرژی به اندازه کافی باشد ،‌ اتمها و ذرات به یکدیگر برخورد کرده و باعث تحریک می‌شوند و پس از برگشت به حالت عادی ایجاد تشعشع می‌نمایند و در اجسام جامد و مایع این اساس درخشش در اثر گرما Incandescence میباشد.
۲.    انرژی الکتریکی ، انرژی الکتریکی فقط بصورت غیرمستقیم می‌تواند تولید نور نماید. وقتی ولتاژی در دوسر یک سیم یا مابین الکترودهای یک لامپ تخلیه قرار می‌دهیم این ولتاژ باعث شتاب دادن به الکترونها شده و در اثر برخورد با اتمها سبب تحریک آنها می‌شود و درنتیجه تشعشعات بوجود می‌آید و جسم از خود نور تولید می‌کند.
۳.    انرژی شیمیائی ، وقتی ترکیب شیمائی انجام می‌شود ممکن است تولید تشعشعات بنماید. مثلاً‌ احتراق ، شعله که در اثر ترکیب شیمیائی ایجاد گرما کرده و گرما نیز چنانچه قبلاً گفته شد ایجاد تشعشع می‌نماید.
علاوه براین بعضی اوقات خود عمل ترکیب مستقیماً باعث تحریک اتمها یا ذرات دیگر می‌شود که می‌تواند تشعشع ایجاد نماید.
منابع دیگر انرژی که می‌توانند بصورت مستقیم و بطور غیرمستقیم از طریق ایجاد حرارت تشعشع تولید نمایند شامل موارد رادیواکتیو ،‌ ذرات با انرژی زیاد ،‌ واکنش هسته‌ای و هسته‌ای حرارتی Thermonuclear‌ (مانند خورشید) و غیره می‌باشند.
منحنی حساسیت جسم

قدرت بینائی در افراد متفاوت بوده و بستگی به زمان ، ‌سن و حالت چشم از نظر سلامتی دارد.
حساسیت چشم افراد بطور کلی در برابر طیف نورانی قابل رویت بطول موج نور بستگی دارد.
و ماکزیمم حساسیت چشم در ناحیه طیف سبزــ زرد یا طول موج ۵۵۵ نانومتر می‌باشد.
امواج غیر قابل رویت که طول موج آنها بین ۱۰۰ تا ۳۸۰ نانومتر می‌باشد تشعشعات ماوراء‌ بنفش (UV) و امواج با طول موج ۷۸۰ نانومتر تا یک میلیمتر تشعشعات مادون قرمز (IR) نامیده می‌شوند.
اگرچه این امواج بوسیله‌ چشم قابل رویت نمی‌باشند ولی اگر به اندازه کافی متراکم شوند بصورت گرما روی پوست بدن محسوس هستند ، و این یک حالت خاص برای اشعه مادون قرمز نیست.
بعلاوه اشعه ماوراء‌ بنفش با طول موج کمتر از ۳۲۰ نانومتر برای نسوج بدن مضر میباشند و روی پوست باعث ایجاد لکه‌های قرمز و تاول می‌گردد.
از تخلیه الکتریکی جیوه با فشار کم اشعه با طول موج ۲۵۳.۷ نانومتر بدست آورده‌اند که خیلی نزدیک به طول موج مورد نظر می‌باشد.
در صفحه بعد منحنی حساسیت چشم را نسبت به طول موج مشاهده می‌کنید.
 
کمیت‌های اصلی فتومتری
 
۱-۱    شار تشعشعی (Radiation Flux = ?e) عبارتست از کل توان تشعشعات الکترومغناطیسی که از جسم خارج شده و یا جسمی دریافت نموده است و شامل تمام اشعه مرئی و نامرئی می‌باشد. واحد اندازه‌گیری ?e وات (تشعشعات الکترومغناطیسی) می‌باشد.
۱-۲    شار نوری یا جریان نوری (Luminous Flux = ?)
چنانچه میدانیم کلیه تشعشعات بوسیله چشم قابل رویت نمی‌باشند و با توجه به منحنی حساسیت چشم فقط قسمتی از تشعشعات الکترومغناطیسی قابل رویت هستند. شار نوری عبارتست از توان تشعشعات الکترومغناطیسی قابل رویت که از منبع نورانی خارج شده است و یا جسمی دریافت نموده است. واحد اندازه‌گیری شار نوری (?) لومن (Lumen=Lm) می‌باشد.

۱-۳    ضریب بهره نوری تشعشعات [K]
خارج قسمت شار نوری قابل رویت به شار تشعشعی را ضریب بهره نوری تشعشعات (K)‌ می‌نامند .
    
   
چنانچه تمام تشعشعات که از جسم نورانی خارج می‌شود در فاصله زرد ــ سبز با طول موج ۵۵۵ نانومتر که در آن چشم حداکثر حساسیت را دارا می‌باشد قرار داشته باشد. ضریب بهره نوری تشعشعات ماکزیمم خود را دارا بوده که از طریق تجربی حدود (۶۸۰ لومن/وات) بدست آمده ‌است و برای طول موجهای دیگر مقدار آن از رابطه (Kλ=680 V(λ)) بدست می‌آید.
V(λ) برای طول موجهای مختلف در منحنی حساسیت چشم داده شده است.

۱-۴    ضریب بهره نوری (η)
ضریب بهره نوری یک منبع عبارتست از خارج قسمت توان نوری (شار نوری) خارج شده از منبع نوری بر توان الکتریکی مصرفی

  شار نوری (لومن)

   
و یکی از پارامترهای مهم لامپ بشمار میرود.
Luminous Intensity = I
Candlepower = CP
   
عبارتست از تراکم شار نوری در فضا و یا خارج قسمت شار نوری به زاویه فضائی   در صورتیکه شار نوری بطور یکنواخت پخش شود   خواهد بود.

واحد شدت نور
هرگاه در واحد زاویه فضائی (یک استرادیان) جریان نوری یک لومن داشته باشیم شدت نور در این زاویه فضائی یک شمع یا کاندلا (Candela = Cd) خواهد بود.
۱ Cd=1(Lm)/1(Sr)

 زاویه فضائی (ω) :

کره‌ای بشعاع واحد را درنظر میگیریم یک زاویه فضائی که رأس آن در مرکز کره قرار دارد. سطحی از کره را جدا می‌کند اندازه عددی این سطح مساوی اندازه زاویه فضائی ω است. F  =ω
هرگاه F=1 باشد واحد زاویه فضائی ω را خواهیم داشت و مقدار آن یک استرادیان (Steradian=Sr) است.
با توجه به اینکه سطح کره به شعاع ۴π میباشد زاویه فضائی ماکزیمم ωmax=4π استرادیان خواهد بود.

منحنی پخش نور

هرگاه در یک دیاگرام قطبی که در سطح قائم بر منبع نور قرار دارد شدت نور در جهات مختلف را نقل کرده و انتهای اشعه را به هم وصل کنیم منحنی بدست می‌آید که آنرا منحنی تقسیم نور می‌نامیم. منحنی پخش نور یکی از مشخصه‌های مهم منابع روشنائی میباشد.

 
     در شکل زیر منحنی پخش نور برای یک نوع چراغ خیابانی (لاک پشتی) فیلیپس با یک عدد لامپ ۲۵۰W جیوه‌ای (با توان نوری ۱۳۵۰۰ لومن) در مقطعهای E, D, C, B, A و F نشان داده شده است.
 
    منحنی پخش نور به نوع لامپ ، مشخصات و ساختمان چراغ از قبیل نوع حباب و رفلکتور و غیره بستگی دارد و بطور کلی منابع نوری را به ۵ گروه تقسیم کرده‌اند.
 
۱.    نور غیرمستقیم             Indirect
۲.    نور نیمه غیر مستقیم             Semi-indirect
۳.    نور مستقیم و غیرمستقیم         Diffuse or direct – indirect
۴.    نور نیمه مستقیم             Semi – direct
۵.    نور مستقیم                  Direct

 
تراکم نور یا درخشندگی

 Luminance [Photometric Brightness] (L) یا به اصطلاح فرانسوی (Brillance=B)

اگر δA جزء‌ کوچکی از سطح جسم نورانی باشد ، شدت نور δI از این جزء‌ سطح در جهتی که با امتداد عمود برسطح ، زاویه  می‌سازند از رابطه زیر بدست می‌آید.
 

در این رابطه L‌ درخشندگی آن قسمت از سطح می‌باشد و بطور کلی به زاویه φ و موقعیت سطح δA در روی سطح جسم نورانی بستگی دارد.
 
 
   
"δA تصویر δA روی سطح عمود بر جهت تابش میباشد.
در صورتیکه جهت تابش عمود بر سطح باشد φ=0 بوده و   و اگر شدت نور در سطح یکنواخت باشد   خواهد بود.

شدت روشنائی       IL Lumination (E)

تراکم نور برای بعضی منابع نوری بشرح زیر است:‌
 

شدت روشنائی  E‌در یک نقطه واقع در روی یک سطح عبارتست از نسبت شار نوری δ? که به جزء کوچک سطح δA که نقطه در آن واقع است میتابد ، تقسیم بر جزء سطح δA 
 
در صورتیکه شار نوری بطور یکنواخت در سطح پخش شود. E=?/A خواهد بود و چنانچه از همین رابطه استفاده کرده ولی پخش شار نوری یکنواخت نباشد شدت روشنائی متوسط بدست می‌آید. این معادله پس از منظور نمودن ضرائب لازم برای محاسبات روشنائی داخلی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
(   ضریب η در بخش محاسبات روشنائی داخلی مشخص شده است).

احاد روشنائی (شدت روشنائی)

۱.    لوکس (Lux-Lx) عبارتست از روشنائی که جریان نوری یک لومن روی سطح یک مترمربع ایجاد می‌کند.
 

۲.    فوت کاندل (Foot candle=Fc) عبارتست از روشنائی سطحی معادل یک فوت مربع که شار نوری مساوی یک لومن بطور یکنواخت از منبع نور دریافت میدارد.
 

۳.    Phot=Ph (فوت) واحد شدت روشنائی است که در صورتکیه سانتیمتر بعنوان واحد طول انتخاب شود و مساوی یک لومن بر سانتیمتر مربع باشد. این واحد در فیلمبرداری و عکس‌برداری مورد استفاده است.
 

لامپ‌ها
 معرفی انواع لامپ

۱.  لامپهای ملتهب Incandescent Filament Lamps
فلزات و ذغال در نتیجه عبور جریان برق سرخ شده و تشعشع می‌کنند طیف نورانی آنها پیوسته و تابع درجه حرارت جنس رشته لامپ است.

۲.  لامپهای تخلیه در گاز Discharge Lamps
مانند لامپهای سدیم ،‌ جیوه‌ای متال هالید به لامپهای مخلوط (جیوه‌ای – رشته‌ای) و غیره. عبور جریان برق در فضای تخلیه باعث ارتعاش مولکوهای گاز میشود که نتیجه‌اش تشعشع نور است، طیف نور آنها از یک عده خطوط تشکیل شده و تابع نوع گاز یا بخار فلز ، فشار گاز و درجه حرارت است.

۳.  لامپهای فلورسنت Fluorescent Lamps
تخیله در گاز مانند حالت (۲) بوده ولی به علت اینکه درجه حرارت و فشار داخل گاز کم می‌باشد بیشتر تشعشعات ماوراء بنفش است. اشعه ماوراء بنفش به مواد فلوئرسانت که به بدنه داخلی حباب لامپ اندود شده برخورد کرده و باعث ایجاد نور مرئی میشوند. طیف نور آنها مخلوطی از طیف پیوسته و خطی است که قسمت پیوسته آن بیشتر بوده و حاصل تشعشع مواد فلوئرسانت است و خطوط نتیجه تخلیه اولیه در گاز لامپ می‌باشد.
 
۴.  لامپهای با قوس کوتاه Short Arc Lamps
لامپهای با قوس کوتاه نیز ساخته میشوند که مصرف آنها کم بوه و در موارد خاص مورد استفاده قرار میگیرند و شامل لامپهای با بخار جیوه ، جیوه – گزنون و گزنون میباشند.

لامپهای رشته‌ای

لامپهای رشته‌ای حدود یک قرن است که ساخته شده و در این مدت تغییرات و پیشرفت‌های قابل توجهی کرده‌اند. مورد استعمال این لامپ‌ها خیلی زیاد بوده ، در منازل مسکونی ، کارخانجات ، ادارات و ساختمانهای عمومی و مغازه‌ها  وسایل نقلیه معابر ، تابلوها و غیره از آنها استفاده می‌شود.
    در داخل حباب شیشه‌ای لامپ ، یک رشته فلزی که معمولاً از نوع تنگستن میباشد قرار دارد که در اثر عبور جریان برق رشته سرخ شده و تشعشع میکند ، طیف نورانی لامپ رشته‌ای ، پیوسته و تابع درجه حرارت و جنس رشته لامپ می‌باشد.
    امتیاز اصلی این لامپها رنگ‌دهی عالی ، کوچکی اندازه ، قیمت کم و عدم نیاز به راه‌انداز است.

ساختمان عمومی لامپهای رشته‌دار

شکل زیر یک لامپ رشته‌ای را نشان میدهد که دارای رشته‌ای از فلز تنگستن به شکل مارپیچ است.
 

رشته توسط دو سیم از جنس فلز مولیبدنوم B نگهداری میشود. اتصال الکتریکی به رشته از دو انتها توسط دو سیم نازک نیکل C انجام می‌شود.
سیمهای C به دور سیم D جوش داده شده‌اند که از طرف دیگر به دو سیم نازک F که فیوز نامیده میشوند و از آلیاژ مس و نیکل ساخته می‌شوند متصلند.
این سیمها از طریق دو سیم G به دو نقطه اتصال H متصل‌اند ، لوله تخلیه K برای تخلیه هوا از داخل حباب E و پر کردن آن از گاز خنثی مورد استفاده قرار می‌گیرد. سرپیچ فلزی M از برنج یا آلومینیم ساخته می‌شود و به وسیله سمنت مخصوص N به حباب محکم می‌شود.

ساختمان رشته‌ای

برای تولید نور مرئی با رنگ سفید لازم است رشه در درجه حرارت بالا کار کند. در لامپهای اولیه ذغال ، اوسیوم‌، تانتالوم و بالاخره تنگستن مورد استفاده قرار می‌گیرفت.
تنگستن دارای دو خصوصیات مطلوب است. یکی نقطه ذوب بالا (درجه حرارت ۳۶۵۵ کلوین) کار رشته را در درجه حرارت بالا را ممکن می‌کند. دیگر اینکه بعلت کم بودن فشار بخاری تنگستن تبخیر آن کم است. تنگستن در درجه حرارت ذوب خود یعنی ۳۶۵۵ کلوین بهره نوری برابر ۵۳ لومن بر وات دارد لیکن برای ممانعت از تبخیر سرپیچ و طولانی کردن عمر رشته لازم است آن را در درجه حرارت کمتری مورد استفاده قرار دهند و درنتیجه باید به بهره‌بردای کمتری اکتفا نمود.

مقاومت رشته تنگستن نسبت به مقاومت آن در حرارت ۷۰ درجه فارنهایت (۲۱ درجه سانتیگراد) که در منحنی صفحه بعد مشخص است.
 

در لحظه بستن کلید مدار لامپ ، به علت کمی مقاومت داشته ، جریان زیادی کشده می‌شود که به جریان شروع معروف است.
البته به علت ضریب خود القای مدار جریان با نسبت مقاومتها افزایش نمی‌یابد.
رشته به صورت سیم مستقیم ، سیم مارپیچ یا مارپیچ مضاعف ساخته می‌شود.
سیم مستقیم در لامپهای اولیه تا سال ۱۹۱۳ تنها نوع رشته بود. رشته مارپیچ و مارپیچ مضاعف بعدها به منظور کاهش دادن تلفات حرارتی در لامپهای پرشده از گاز مورد استفاده قرار گرفت. این کاهش به علت کم شدن سطح جانبی رشته ممکن می‌گردد.

شیشه یا حباب لامپ

شیشه یا حباب لامپها به شکلهای گوناگون  ساخته می‌شوند و حروف مشخص کننده شکل حباب است.
برای مثال A مشخص کننده نوع ساده ، P ، PS گلابی شکل ، شکل G‌ کروی ، T لوله‌ای ، R لامپ با حباب منعکس کننده و PAR لامپ حباب منعکس کننده سهمی شکل است.
حباب اغلب لامپها از شیشه معمولی ساخته می‌شود ولی شیشه لامپهای توان بالا و لامپهائی که در معرض باران و برف قرار می‌گیرند از شیشه سخت که مقاومت کافی دارد ساخته می‌شود.
داخل شیشه را از سیلیس می‌پوشانند که سبب کاهش چشم زدگی شود. لامپهای رنگی را با رنگ زدن سطح داخلی یا خارجی شیشه می‌سازند.

سرپیچ لامپها

سرپیچ لامپها بصورت پیچی یا منحنی ساخته می‌شوند. در سرپیچ پیچی که به سرپیچ ادیسون هم معرف است لامپ با پیچ دادن با ساکت گیرنده متصل می‌شود.
لامپها با سرپیچ‌های منحنی با قرار گرفتن دو زائده به شکل پیچ در شیارهای مخصوص به ساکت گیرنده متصل می‌شوند. اتصال الکتریکی لامپ بار خارج و حمل وزن لامپ توسط سرپیچ انجام می‌شود. سرپیچ‌های پیچی به علت استحکام بیشتر و اتصال الکتریکی بهتر که ایجاد می‌کنند مناسبترند. سرپیچ‌های میخی در مواردی به کار گرفته می‌شود که لازم باشد تعویض لامپها با سرعت انجام شود. در لامپهای اتومبیلها از این گونه سرپیچ‌ها استفاده می‌شود.

گاز داخل حباب

در لامپهای اولیه برای جلوگیری از اکسید شدن رشته ، هوای حباب را خارج می‌کردند. وجود خلاء‌ باعث تسریع تبخیر سطحی رشته می‌شد و امروز لامپهای تخلیه شده فقط در توانهای خیلی کم ساخته می‌شوند و درجه حرارت رشته در آنها به حدود ۲۱۰۰ درجه سانتیگراد محدود است. برای ممانعت از تبخیر رشته در درجه حرارتهای بیشتر از ۲۵۰۰ درجه سانتیگراد ، شیشه را از گازهای خنثی پر می‌کنند.
در ابتدا از گاز ازت استفاده می‌شد لیکن بعدها گاز آرگون به علت داشتن ضریب انتقال حرارت ویژه کمتر که تلفات حرارت کاهش می‌داد مورد استفاده قرار گرفت. لامپهای امروزی از آرگون با درصد کمی ازت پر می‌شوند.
درصد آرگون بیش از ۹۰ درصد ودرصد ازت کمتر از ۱۰ درصد است. مقدار کم ازت برای جلوگیری از جرقه زدن بین سیمهای ورودی به لامپ است.
گاز کریپتون دارای ضریب انتقال حرارت کمتر است و دارای مولکولهای بزرگتر و سنگینتر است که باعث کاهش بیشتر تبخیر سطحی می‌شود لیکن به علت مشکلتر بودن تهیه آن بین لامپها گرانتر می‌شوند و تنها در لامپهای مخصوص مثل لامپهای روی کلاه معدن‌چیان مورداستفاده قرار می‌گیرند.
در این مورد بهره نوری بیشترعمر باطریها را بیشتر می‌کند. گاز گزنون هم به علت کمیابی خیلی به ندرت مورد استفاده قرار می‌گیرد.
گازهائی که برای پر کردن لامپها رشته‌دار ، مورد استفاده قرار می‌گیرند همگی در هوا موجودند ولی درصد آنها  متفاوت است.
مقدار تبخیر سطحی تنگستن را که با δ نشان می‌دهیم و با واحد کیلوگرم بر مترمربع سطح بر ثانیه اندازه می‌گیریم شدیداً تابع درجه حرارت رشته و فشار گاز داخل حباب است.
تغییرات δ با فشار گاز برای ازت و آرگون در منحنی زیر نشان داده شده است.
 
ملاحظه می‌کنید که در فشارهای حدود یک اتمسفر (۷۶ سانتیمتر جیوه) میزان تبخیر خیلی کم است به این دلیل فشار گاز داخل را طوری در نظر می‌گیرند که در حرارت کار لامپ حدود یک اتمسفر باشد.

اثر تغییر ولتاژ در لامپهای رشته‌دار

در اثر تغییر ولتاژ اعمال شده به لامپ ، مقاومت رشته ، جریان رشته ، جریان لامپ ، توان لامپ ، درجه حرارت رشته‌ نور خروجی به بهره نوری و بالاخره عمر لامپ تغییر می‌کند.
تغییرات نسبی اینها با تغییر نسبی ولتاژ در منحنی زیر نشان داده شده است.
 

تولید نور در اثر عبور جریان برق در گازها (تخلیه الکتریکی در گازها)

گازها در حالت عادی الکترون آزاد ندارند و هادی الکتریسیته نیستند. یک روش ساده برای تحریک اتمهای گاز و تولید نور ، عبور دادن الکترونهای پرانرژی از داخل گاز است که در برخورد به اتمهای خنثی گاز سبب تحریک آنها می‌شوند. مقداری از گاز را مطابق شکل زیر در داخل لوله بسته‌ای با سه الکترود در دو انتها درنظر بگیرید.
 
با عبور دادن جریان برق از فیلمان F‌ آن را گرم می‌کنیم که در نتیجه الکترون ساطع می‌کند. الکترون‌ها آزاد شده به طرف شبکه G که نسبت به F ولتاژ مثبت دارد کشیده می‌شوند و کسب انرژی حرکتی می‌کنند.
این الکترونها فاصله این آند P‌ و شبکه G را با سرعت ثابت طی می‌کنند و به اتمهای خنثی در گاز برخورد می‌کند. اگر ولتاژ (V) کم باشد سرعت الکترونها کم است و در برخورد به اتمهای گاز انرژی کافی برای تحریک آنها ندارند.
اگر ولتاژ V را افزایش دهیم به نقطه‌ای می‌رسیم که الکترونها انرژی کافی برای تحریک اتمهای گاز دارند و نور در طول موج معینی از گاز ساطع می‌شود.
اگر ولتاژ را بیشتر افزایش دهیم نور در طول موجهای دیگر ظاهر می‌شود. افزایش بیشتر ولتاژ باعث یونیزه شدن گاز یعنی آزاد شدن الکترونهای مدار خارجی اتمها می‌شود که در حین عبور توسط اتمهای یونیزه جذب می‌شوند و نور در طول موجهای متعددی تولید می‌کنند.

لامپ‌های بخار جیوه

این لامپها در حدود ۴۰ سال پیش ساخته شد و امتیاز اصلی آنها در مقایسه با لامپهای رشته‌ای بهره نوری بالاتر تا حدود ۶۵ لومن بر وات است.
این لامپها از طریق عبور جریان برق در بخار جیوه و تحریک آن نور تولد می‌کنند. چون جیوه در درجه حرارت عادی به صورت مایع است مقدار کمی گاز آرگون که به سهولت یونیزه می‌شود به لامپ اضافه می‌شود ‌، تا راه‌اندازی آسانتر انجام شود. با شروع کار لامپ جیوه کم‌کم بخار می‌شود. تا فشار داخل حباب به چند اتمسفر می‌رسد. در این فشارهای بالا الکترونهای سطوح انرژی بالاتر تحریک می‌شوند که نور مرئی تولید می‌کنند.

ساختمان عمومی لامپهای بخار جیوه

ساختمان عمومی یک لامپ بخار جیوه در شکل زیر  نشان داده شده است.
 

 به طوری‌که ملاحظه می‌کنید لامپ دارای دو حباب داخلی و خارجی است. حباب داخلی از کوارتز ساخته می‌شود تا بتوانند فشارهای تا حدود ۳ اتمسفر و درجه حرارت‌های حدود ۱۰۰۰ درجه کلوین را تحمل کند. این حباب در دو انتها به حباب خارجی متصل است. حباب داخلی ابتدا تخلیه می‌شود و سپس مقداری جیوه و کمی گاز آرگون برای کمک به راه‌اندازی به آن وارد می‌کنند. الکترودها از رشته مارپیچ تنگستن که روی میله‌ای از مولیبد‌نوم پیچیده شده است ساخته می‌شود و روی آن اکسید باریوم یا توریوم که به سهولت الکترون صادر می‌کنند پوشیده شده است. در نزدیکی یکی از الکترودهای اصلی یک الکترود کمکی قرار دارد که برای راه‌اندازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. حباب خارجی استوانه‌ای یا بیضوی است و غالباً سطح داخلی آن از فسفر پوشانیده می‌شود که بعنوان صافی که بعضی از طول موجهای موجود را جذب می‌کند عمل می‌کند. این حباب همچنین حفاظت حباب داخلی را علیه عوامل جوی مثل تغییر درجه حرارت ، باد و غیره به عهده دارد. فاصله بین این دو حباب از مقداری گاز خنثی مثل ازت پر می‌شود تا از اکسید شدن قسمتهای داخلی جلوگیری شود.

طرز راه‌اندازی و کار لامپ بخار جیوه

وقتی کلید مدار لامپ وصل می‌شود ولتاژ ۲۲۰V بین الکترود اصلی و الکترود فرعی مجاور آن برقرار می‌شود که برای ایجاد جرقه کافی است. حرارت ایجاد شده سبب یونیزه شدن گاز آرگون می‌شود و درنتیجه قوس بین دو الکترود اصلی برقرار می‌شود ، در این حالت به علت مقاومت زیادی (۱۰ تا ۳۰ کیلو اهم) که با الکترود فرعی به طور متوالی قرار دارد جریانی از آن نمی‌گذرد ، در ابتدا به علت فشار کم جیوه ، نور آبی کم رنگ ناشی از آرگون دیده می‌شود. لیکن رفته رفته نور سبز جیوه ظاهر می‌شود. در ظرف حدود ۳ تا ۵ دقیقه همه جیوه بخار می‌شود و فشار آن بالا می‌رود و رنگ نور بر حالت طبیعی نزدیک می‌شود. در صورتیکه به علتی جریان برق قطع گردد لامپ خاموش می‌شود و با وصل مجدد برق لامپ روشن نخواهد شد زیرا فشار گاز خیلی زیاد است و امکان برقرار کردن جرقه در آن وجود ندارد. معمولاً ۵ تا ۷ دقیقه طول خواهد کشید تا لامپ به حد کافی خنک شود و فشار داخل پائین آید تا مجدداً جرقه برقرار می‌شود.

عمر ، بهره نوری و کاهش نور در اثر فرسودگی در لامپ بخار جیوه

عمر اسمی لامپهای جیوه‌ای دراز و در حدود ۲۴۰۰۰ ساعت است. در لامپهای قدیمی‌تر که از الکترودهای پوشیده از اکسید باریم استفاده می‌شد هر بار روشن شدن لامپ باعث از دست رفتن مقداری از اکسید باریم می‌شد که به عمر لامپ لطمه زیادی می‌زد.
در لامپهای جدید با الکترود از جنس توریوم عمر لامپ افزایش یافته است. بهره نوری این لامپها ۵۰ تا ۶۰ لومن بر وات است. کاهش نسبی نور لامپ جیوه به علت کارکرد و فرسودگی در شکل زیر نشان داده شده است.

 
همان طوری که ملاحظه می‌کنید میزان کاهش نور لامپ پس از ۵۰۰۰ ساعت نسبت به لامپ نو در حدود ۱۰ درصد است.

طیف نوری لامپ بخار جیوه                       

به طور کلی با افزایش بخار جیوه نور تولیدی به طرف طول موجهای بلندتر می‌رود. در فشارهای پائین نور تولیدی ماوراء بنفش در طول موج ۰.۲۵۳۷ میکرون است. در فشارهای بالاتر نور لامپ در طول موجهای مرئی ۰.۵۵۹, ۰.۵۵۷, ۰.۵۴۶۱, ۰.۴۳۵۸, ۰.۴۰۴۷ میکرون است.
 نور این لامپها مقدار کافی از نور قرمز ندارد و به این دلیل تشخیص صحیح رنگها در نور این لامپها ممکن نیست. به این دلیل و به دلیل اینکه در اثر قطع لحظه‌ای برق روشن شدن مجدد این لامپها با تأخیری در حدود ۷ دقیقه انجام می‌شود. 
در تأسیسات روشنائی از تعدادی لامپ رشته‌ای همراه با لامپهای جیوه استفاده می‌کنند. بیش از نیمی از تشعشع لامپ بخار جیوه در ناحیه ماوراء‌ بنفش است. با استفاده از فسفر مخصوص روی سطح داخلی حباب خارجی میتوان مقداری از این نور غیر مرئی را به نور قرمز تبدیل کرد که درنتیجه رنگ نور لامپ به نور سفید نزدیکتر می‌شود.
طیف نور لامپ بخار جیوه با حباب شیشه‌ای بدون فسفر (شکل الف) و حباب با فسفر مخصوص برای بهتر کردن رنگ نور (شکل ب) در شکل صفحه بعد آند است.
 

به طوری‌که ملاحظه می‌کنید فسفر سبب تولید نور در طول موجهای بزرگتر و در نتیجه نزدیکتر شدن رنگ نور به نور سفید یا نور خورشید شده است.

وسایل کمکی لامپ بخار جیوه

چون مقاومت بخارجیوه پس از برقرار شدن قوس الکتریکی خیلی کم می‌شود لازم است از وسیله‌ای برای محدود کردن جریان استفاده نمود. مدار معمول مطابق شکل زیر است.
 
خود القای L برای محدود کردن جریان و خازن C به منظور تصحیح ضریب توان است.

مشخصات لامپهای بخار جیوه استاندارد

مشخصات بعضی از لامپهای بخار جیوه آلمانی نوع HQL 220 ولتی که در ایران هم معمول هستند و در آنها پوشش فلورسنت استفاده شده است.

لامپ‌های متال هلاید

این نوع لامپها از نظر ساختمان مانند لامپهای جیوه پرفشار هستند. تفاوت اصلی آنها با لامپهای جیوه پرفشار در این است که در حباب داخلی آنها علاوه بر جیوه مقدار کمی از نمکهای هالوژنی وارد می‌کنند. نمکهای معمول یدور سدیم ، یدور ایندیوم و یدور تالیوم است. وقتی لامپ در ظرف ۵ تا ۷ دقیقه به درجه حرارت کار خود می‌رسد ، یدورها تبخیر می‌شوند و به فلز مربوطه و ید تجزیه می‌شوند و در نتیجه در طول موج مخصوص خود تشعشع می‌کنند. به این ترتیب طیف لامپ بهتر می‌شود و بهره نوری آن هم به علت تولید نور زرد که ارزش بینائی بیشتری دارد افزایش می‌یابد و در لامپ ۴۰۰ وات به حدود ۸۰ وات به حدود ۸۰  لومن بر وات می‌رسد.
این لامپها امروزه در اندازه‌های ۲۵۰ تا ۲۰۰۰ وات ساخته می‌شوند ودر کاربردهایی نظیر روشنائی میادین ورزشی و نورتابی به جبهه ساختمان‌های بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند. در سالهای اخیر برای روشنائی‌های داخلی هم استفاده می‌شوند.

لامپ‌های بخار سدیم

لامپ‌های سدیم از نظر ساختمان شبیه لامپهای بخار جیوه هستند. در این لامپ‌ها سدیم به عوض جیوه و گاز نئون به جای آرگون مورد استفاده قرار می‌گیرد.
راه افتادن کامل این لامپ ۱۵ تا ۲۰ دقیقه  طول می‌کشد. لیکن در صورت قطع لحظه‌ای برق این لامپ بدون تأخیر روشن می‌شود. این لامپ‌ها در فشار کم و زیاد عمل می‌کنند. در لامپ‌های سدیم کم فشار طول موج نور ۰.۵۸۹۶, ۰.۵۸۹۰ میکرون است که زرد رنگ است. نظر به اینکه این طول موجها خیلی نزدیک حداکثر منحنی حساسیت است این لامپها بهره نوری بالا تا حدود ۷۰ لومن بر وات دارند.
به رغم بالا بودن بهره نوری به علت زرد بودن نور این لامپها ، این لامپها بیشتر برای روشن کردن خیابانها و معابر و محلهای مشابهی که رنگ ، اهمیت چندانی ندارد مورد استفاده قرار می‌گیرند. در لامپهای سدیم  پرفشار طیف نور تولیدی وسیعتر می‌شود و رنگهای غیر از زرد هم تولید می‌شوند و نور لامپ طلائی رنگ می‌شود. فشار گاز این لامپها در حدود نیم اتمسفر ودرجه حرارت آنها تا حدود ۱۶۰۰ درجه سانتیگراد است.

لامپ‌های فلورسنت

این لامپ‌ها از یک لوله بلند با قطر کم ساخته می‌شوند که سطح داخلی آنها از پودر ماده فلورسنت پوشیده شده است. فلورسنت به موادی گفته می‌شود که نور را در طور موجی غالباً غیرمرئی جذب می‌کنند و نور در طول موج دیگری که غالباً مرئی است پس می‌دهند. حباب دارای مقدار کمی آرگون و کمی جیوه است. در هر انتهای لوله یک الکترود قرار دارد که از رشته تنگستن درست شده است و از اکسیدهای باریوم و استرونتیوم که به راحتی الکترون ساطع می‌کنند پوشیده است. هر یک از الکترودها به دو صفحه کوچک در دو انتهای الکترود متصل است که در نیم سیکلی که الکترود مربوط مثبت است کار آند را انجام می‌دهد و الکترونها را دریافت می‌کند. در نیم سیکل بعدی الکترود منفی کار کاتد را انجام می‌دهد یعنی الکترون ساطع می‌کند. مواد فلورسنت معمول در طول موج حدود ۰.۲۵۳۷ میکرون بالاترین راندمان تبدیل نور غیرمرئی به مرئی را دارند و به طوریکه دیدیم این طول موج را میتوان بوسیله لامپ جیوه‌ای با فشار خیلی کم در حدود ۰.۰۰۴ اتمسفر تولید نمود و علت استفاده از جیوه در لامپهای فلورسنت همین حقیقت است. برای محدود کردن فشار جیوه به مقدار فوق‌الذکر لازم است درجه حرارت جیوه محدود باشد و لذا در طراحی لامپ باید توجه شود که درجه حرارت حباب از حدود ۴۰ تا ۴۵ درجه سانتیگراد متجاوز نشود. به این دلیل است که با توجه به درجه حرارت محیط و توان لامپ باید سطح جانبی حباب را بزرگ اختیار نمود که انتقال حرارت به خارج طوری انجام پذیرد که درجه حرارت حباب از این حد متجاوز نشود.
پودرهای فلورسنت مختلفی ساخته شده است که طول موجهای مختلفی تولید می‌کنند و با استفاده از این پودرها با نسبت مناسب میتوان نور به هر رنگ دلخواه تولید نمود. بهره نوری این لامپها در حدود ۵۰ لومن بر وات و درخشندگی آنها برابر ۹۰۰۰ کاندیلا بر مترمربع است. در لامپهای فلورسنت در اثر عمر و فرسودگی ، موادی که در کاتد سبب ساطع شدن الکترون می‌شوند کم‌کم از بین می‌روند. مخصوصاً در زمان روشن کردن لامپ ضایعات بیشتر است و لذا با کمتر روشن و خاموش کردن لامپهای فلورسنت میتوان عمر آنها را بیشتر کرده عمر متوسط این لامپها در حدود ۵۰۰۰ ساعت کار است. در تلاش برای جانشین نمودن لامپهای فلورسنت به جای لامپهای رشته‌دار ‌، لامپهای فلورسنت ساخته می‌شوند که راه‌انداز وسایل اضافی آن در داخل حباب قرار می‌گیرد و حباب خارجی آنها هم به شکل لامپهای رشته‌دار ساخته می‌شود و سرپیچی مشابه لامپ‌های رشته‌دار دارند و میتوان  آنها را به عوض لامپهای رشته‌دار مورداستفاده قرار داد.
مدارهای راه‌اندازی لامپهای فلورسنت

لامپهای فلورسنت برای راه‌اندازی و حفاظت حین کار به کلید راه‌انداز و چوک محدود کننده جریان مجهز هستند کلیدهای راه‌انداز انواع مختلف دارند که براساس ولتاژ و کلید دیگری که براساس جریان عمل می‌کند از همه معمولترند. امروزه لامپهای فلورسنت مخصوص نیز در بازار موجودند که احتیاج به کلید راه‌انداز ندارند.

محاسبات روشنائی – روش شار نوری

با استفاده از روش شار نوری یا روش لومن (Lumen method) میتوان شدت روشنائی متوسط را روی هر سطح دلخواه محاسبه کرد. محدودیت این روش این است که تغییرات شدت روشنائی را از یک نقطه به نقطه دیگر به دست نمی‌دهد و امتیاز اصلی آن سادگی آن است. این روش امروزه برای محاسبات روشنائی خارجی مثل روشنائی خیابان‌ها هم مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این روش از تصاویر شدت روشنائی متوسط که برای اماکن مختلف تعیین شده و به صورت استاندارد در آمده است شروع می‌کنیم و تعداد چراغ‌های لازم و محل نصب آنها را طوری انتخاب می‌کنیم که شدت روشنائی مورد نظر تأمین گردد. در انتخاب نوع چراغ باید به عوامل دیگر مثل زیبائی ظاهر ،‌ تناسب چراغ با محل نصب ، هزینه‌ اولیه و هزینه جاری نگهداری چراغ‌ها توجه شود.

شدت روشنائی لازم برای اماکن مختلف

تجربه نشان داده است که بهره و کیفیت انجام بسیاری کارها مخصوصاً‌ کارهای ظریف با افزایش شدت روشنائی روی سطح کار بالا می‌رود.
البته شدت روشنائی بالاتر مستلزم هزینه جاری بیشتر است. لذا در انتخاب شدت روشنائی باید هم به راحتی و بهره‌کاری بیشتر کارکنان ، و هم به هزینه توجه شود. میزان روشنائی لازم برای انجام بسیاری کارهای اساسی توسط مجامع مهندسان روشنائی در بسیار از کشورها تعیین و توصیه شده است.
البته مقادیر توصیه شده توسط مجمع مهندسان روشنائی هر کشور بستگی به سطح زندگی و رسوم خاص مردم آن کشور دارد.
به طور خیلی کلی ، شدت روشنائی روی سطوح کار را برای فعالیت‌های مختلف را می‌توان طبق جدول زیر خلاصه کرد.
 

جداول شدت روشنائی توصیه شده کمیته ملی روشنائی ایران و مؤسسه‌ استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران (مهندسان روشنائی آمریکا) بر حسب لوکس.

روش لومن برای محاسبه روشنائی

غرض از روشنائی با روش لومن تعیین تعداد و محل چراغ‌ها برای تأمین یک شدت روشنائی متوسط معین است. در طرح با روش لومن روشنائی متوسط روی سطح کار مورد نظر است و تغییرات شدت روشنائی از نقطه‌ای به نقطه دیگر مورد  توجه نیست مگر تغییرات نقطه به نقطه شدت روشنائی مورد علاقه باشد ، باید محاسبات با روش نقطه به نقطه انجام شود. میزان روشنائی رسیده به سطح کار از هر چراغ به منحنی توزیع نور چراغ ، اندازه‌های اتاق و ضرائب انعکاس دیوارها و سقف بستگی دارد. علت این امر این است که مقداری از نور چراغ به طور مستقیم به سطح کار می‌رسد و مقداری از آن پس از انعکاس از سقف و دیوارها و یا بعد از انعکاس‌های متعدد به سطح کار می‌رسد.
روش لومن براساس نتایج آزمایش در سال ۱۹۲۰ توسط هریسون و آندرسون در آمریکا پایه‌گذاری شده است ، براساس بقای انرژی استوار است. یک اتاق فرضی را در نظر بگیرید که سقف و دیوارهای آن منعکس کننده کامل و کف آن فاقد هر گونه انعکاس باشد. مابین نوری که به سقف و دیوارها تابیده می‌شود بدون هیچ گونه جذب شدن منعکس می‌گردد ، لیکن نوری که به کف اتاق می‌رسد کلاً‌ جذب می‌شود. در چنین اتاقی بدون توجه به شکل منحنی پخش نور چراغ‌ها و تعداد و اندازه اتاق همه شار نوری که از چراغ‌ها خارج می‌شود یا به طور مستقیم و یا طی انعکاسهای متعدد بدون ضایعات بالاخره به کف اتاق می‌رسد. در نتیجه در چنین اتاقی شدت روشنائی متوسط Eav کف اتاق برابر است با :
 
Φ  کل شار نوری خروجی همه چراغ‌های اتاق .
A  سطح کف اتاق است.
در وضعیت عملی و غیره ایده‌آل مقداری از نور توسط چراغ ، دیوارها و سقف جذب می‌شود و تنها قسمتی از آن به کف اتاق یا میز کار می‌رسد و معادله بالا به صورت زیر در می‌آید :‌
 
که در این معادله CU‌ نسبت شار نوری مفید که به سطح کار روشنائی می‌بخشد به کل شار نوری تولید شده در لامپهاست و لذا آن ضریب بهره می‌نامیم.
Coefficient of Utilization
CU بستگی به مقدار نور جذب شده در چراغ دارد. مثلاً در چراغ‌های فلورسنت که دارای پوشش پلاستیکی هستند مقدار قابل ملاحظه‌ای از نور تولید شده جذب پوشش می‌شود. CU همچنین بستگی به منحنی پخش نور چراغ دارد.
چراغ‌هایی که نور مستقیم با شعاع باریک دارند ، بیشتر نور را بدون هیچ گونه انعکاسی به سطح کار می‌تابانند و CU بالاتری به دست می‌دهند. برعکس برای چراغ‌هایی که شعاع پهن دارند چون مقدار زیادی از نور به دیوارها برخورد می‌کند و پس از انعکاس به سطح کار می‌رسند ، CU کوچکتر می‌شود.
CU همچنین تابع شکل اتاق هم میباشد. به این معنی که اگر طول و عرض اتاق نسبت به ارتفاع نصب چراغ‌ها بزرگ باشد ، بیشتر نور به طور مستقیم به سطح کار می‌تابد که CU بزرگتری بدست می‌دهد. در اتاق‌هایی که طول و عرض نسبت به ارتفاع نصب کوچک است ، مقدار نوری از نور چراغ‌ها به دیوارها می‌تابد و تنها پس از بازتاب به سطح کار می‌رسد و در نتیجه به علت جذب دیوار CU‌ کوچک می‌شود.
برای محاسبه دقیق CU لازم است شعاع‌های نور خروجی از لامپ دنبال شوند و آن قسمت از نور که به طور مستقیم به سطح کار می‌رسد و آن قسمت که پس از یک یا چند انعکاس از سقف و دیوارها به سطح کار می‌رسد محاسبه شوند که کار مشکلی است. روش لومن با تکیه بر نتایج آزمایشی کار محاسبات را آسان می‌کند.

روشنائی معابر

زندگی امروز ایجاب می‌کند که با پایان گرفتن روز ، فعالیت‌های اجتماعی پایان نیافته و تا پاسی از شب نیز ادامه پیدا کند. لازمه این امر وجود روشنائی کافی در معابر و خیابان‌ها است. افزایش روزافزون وسایل نقلیه موتوری و عبور و مرور عابرین در خیابان‌ها ، روشنائی کافی را جهت دید در شب و کاهش تصادفات و تلفات انسانی ضروری می‌سازد. همچنین روشن ساختن معابر در شب باعث افزایش امنیت اجتماعی شده و از جرائم و تخلفاتی که در تاریکی شب پوششی جهت ارتکاب آنهاست می‌کاهد. پس هدف از روشنائی معابر حفظ سلامت و راحتی رانندگان و عابرین پیاده و افزایش امنیت و بهبود وضع ترافیک در شب می‌باشد.

مشخصات روشنائی معابر

یک سیستم روشنائی خوب جهت معابر باید دارای خصوصیات مطلوب باشد که در قسمت‌های زیر تشریح می‌شود.

ایجاد روشنائی کافی در سطح خیابان

میزان شدت روشنائی لازم جهت معابر بستگی به وضعیت محل ، میزان عبور و مرور نوع فعالیت عابرین ، سرعت و حجم ترافیک شبانه دارد. در جدولهای زیر میزان شدت روشنائی متوسط جهت معابر مختلف طبق توصیه انجمن مهندسین روشنائی آمریکا منعکس شده است.
چون در زیر چراغ‌های ثابت خیابانی ، رانندگان معمولاً اجسام را به صورت اشیاء‌ تیره در مقابل زمینه روشن که توسط درخشندگی خیابان و اطرا�