W artykule poruszono zagadnienia związane z wykorzystaniem opraw oświetleniowych w wykonaniach nietypowych. Najliczniejszą tego rodzaju grupę produktów stanowią oprawy w wykonaniu przeciwwybuchowym w tym oprawy do świetlówek, oprawy kubełkowe, oprawy reflektorowe i naświetlacze prostokątne, latarki ręczne. Opisano także oprawy samoczyszczące.

W przestrzeniach zagrożonych wybuchem zaliczonych do stref zagrożenia wybuchem 1,2, 21 i 22 przeznaczonych na stały lub okresowy pobyt ludzi stosuje się, podobnie jak w przestrzeniach normalnych, oświetlenie elektryczne podstawowe, oświetlenie miejsc pracy, oświetlenie awaryjne – bezpieczeństwa i ewakuacyjne oraz oświetlone znaki ewakuacyjne (piktogramy z zastosowaniem opraw w odpowiednim wykonaniu przeciwwybuchowym). Warto podkreślić, że strefy zagrożenia wybuchem 0 i 20 występują najczęściej we wnętrzach urządzeń technologicznych i z natury rzeczy nie mogą być przeznaczone na pobyt ludzi.
Spośród opraw oświetleniowych przeznaczonych do oświetlenia wnętrz przemysłowych i terenów zewnętrznych produkty w wykonaniu przeciwwybuchowym stanowią grupę opraw nietypowych, gdyż przewidziane są do instalowania w ściśle określonych przestrzeniach i mają ograniczone zastosowania. Jednocześnie stawiane są im znacznie ostrzejsze wymagania bezpieczeństwa niż innym oprawom przemysłowym.
Oprawy w wykonaniu przeciwwybuchowym muszą spełniać wymagania norm konstrukcyjnych odnośnie do poszczególnych rodzajów wykonań przeciwwybuchowych przeznaczonych do eksploatacji w przestrzeniach zagrożonych wybuchem mieszanin gazów palnych, par cieczy palnych, pyłów i włókien z powietrzem zaliczonych do stref 1, 2, 21 i 22 zagrożenia wybuchem. W przestrzeniach zagrożonych wybuchem mieszanin pyłów z powietrzem zaliczonych do stref 21 i 22 mogą być również stosowane oprawy pyłoszczelne.
Oprawy oświetleniowe w wykonaniu przeciwwybuchowym można podzielić na:
• oprawy do świetlówek rurowych,
• oprawy kubełkowe (garnkowe) wiszące do lamp żarowych świetlówek kompaktowych i lamp halogenowych,
• oprawy kubełkowe wiszące do lamp wyładowczych wysokociśnieniowych, rtęciowych, sodowych i metalohalogenkowych,
• oprawy reflektorowe, naświetlacze,
• oprawy do sygnalizacji lotniczej na obiektach wysokościowych,
• oprawy zbiornikowe,
• lampy przenośne,
• oprawy do oświetlenia awaryjnego – ewakuacyjnego,
• latarki ręczne.

Oprawy do lamp fluorescencyjnych – świetlówek

W przestrzeniach zagrożonych wybuchem często są stosowane do oświetlenia podstawowego oprawy do świetlówek rurowych podłużne zasilane z sieci prądu przemiennego o napięciu 230 V względem ziemi oraz w wersji awaryjnej z możliwością zasilania z baterii akumulatorów lub z zespołu prądotwórczego. Są również stosowane oprawy świetlówkowe jako awaryjne do pracy autonomicznej z zasilaniem z własnych akumulatorów (zazwyczaj niklowo-kadmowych).
W nowoczesnych oprawach świetlówkowych używa się świetlówek liniowych o średnicy 26 mm z dwoma bolcami (pinami) o mocach 8, 18, 36 i 58 W. Oprawy wyposażone są w statecznik elektroniczny. W przeciwieństwie do stateczników indukcyjnych służących do ograniczania prądu lampy i jego stabilizacji oraz do wytwarzania napięcia rozruchowego stateczniki elektroniczne, będące podstawowym elementem układu zasilającego, są układem zapłonowo-stabilizacyjnym. Stateczniki elektroniczne zasilają świetlówki napięciem o wysokiej częstotliwości rzędu 30 do 40 kHz, dzięki czemu świetlówki mają skuteczność świetlną większą niż przy zasilaniu przez statecznik elektromagnetyczny (dławik).
Wytwarzane są oprawy w wykonaniu przeciwwybuchowym grupy I, kategorii M2 przeznaczone do eksploatacji w podziemiach kopalń metanowych i grupy II (IIA, IIB, IIC) przeznaczone do pracy poza górnictwem metanowym kategorii 2 do stref 1 i 21 oraz kategorii 3 do stref 2 i 22 zagrożenia wybuchem.
Korpusy opraw do świetlówek wykonywane są zazwyczaj z poliestru wzmocnionego włóknem szklanym, rzadziej z blachy stalowej, blachy stalowej nierdzewnej lub z aluminium. Klosze wykonywane są zazwyczaj z poliwęglanu stabilizowanego w UV lub ze szkła, siatki ochronne z drutu stalowego lub z tworzyw sztucznych (EPDM) o odpowiedniej wytrzymałości mechanicznej.
Oprawy przeznaczone do stosowania w strefie 1 zagrożenia wybuchem mieszanin gazów i par z powietrzem mają zazwyczaj wykonanie przeciwwybuchowe mieszane. Oprawka lampy dwubolcowa (dwupinowa) typu G13 ma wykonanie ognioszczelne, obudowa (korpus z kloszem) mają wykonanie wzmocnione, zaś część elektroniczna ma wykonanie typu m (zalanie masą izolacyjną) lub iskrobezpieczne ib. Możliwe są inne kombinacje rodzajów wykonań przeciwwybuchowych, np. wykonanie obudowy oprawy jako ognioszczelnej przy stopniu ochrony IP65 lub IP66.
Wprowadzenie przewodów do opraw realizowane jest przez dławice kablowe w wykonaniu przeciwwybuchowym zazwyczaj ognioszczelnym.
Oprawy przeznaczone do strefy zagrożenia wybuchem 2 z możliwością zastosowania w strefach zagrożenia wybuchem 21 i 22, pod warunkiem zachowania wymagań temperaturowych, mają zazwyczaj wykonanie przeciwwybuchowe typu EExnA i stopień ochrony IP65.
Oprawy przeznaczone do stref zagrożenia wybuchem mieszanin pyłów z powietrzem 21 i 22 mają wykonanie pyłoszczelne o stopniu ochrony IP66 lub IP67 lub dowolne przeciwwybuchowe.
Oprawy w wykonaniu przeciwwybuchowym typu nA oraz oprawy pyłoszczelne mogą być również stosowane w pomieszczeniach o dużym zapyleniu z możliwością wystąpienia bryzgów wody, np. w magazynach na terenie otwartym i zamkniętym, na stanowiskach ciągów technologicznych w przemyśle chemicznym petrochemicznym, rafineryjnym, gazowniczym, dystrybucji gazu, przetwórstwa i transportu materiałów sypkich pod warunkiem przyjęcia odpowiedniej klasyfikacji zagrożenia wybuchem do strefy 2 lub 22.
Oprawy do świetlówek w wykonaniu przeciwwybuchowym mogą być otwierane w celu wymiany źródeł światła lub innych czynności eksploatacyjnych tylko w stanie beznapięciowym przez osoby posiadające świadectwo kwalifikacyjne „E” obejmujące eksploatację urządzeń elektrycznych w wykonaniu przeciwwybuchowym. W celu uniknięcia pomyłkowego otwarcia oprawy przeciwwybuchowej znajdującej się pod napięciem każda oprawa (z wyjątkiem opraw w wykonaniu iskrobezpiecznym) powinna być wyposażona w urządzenie wyłączające samoczynnie wszystkie bieguny oprawki lampy w momencie otwierania osłony. Urządzenie blokujące (wyłączające napięcie) powinno tak działać, aby wyłączenie i załączenie napięcia następowały, gdy oprawa zapewnia jeszcze pełną ochronę przeciwwybuchową.
Oprawy świetlówkowe wykonywane są z kompensacją i bez kompensacji mocy biernej.

Oprawy kubełkowe (garnkowe)

Oprawy kubełkowe wiszące w wykonaniu przeciwwybuchowym mogą być przeznaczone do lamp (źródeł światła): żarowych, halogenowych, rtęciowo-żarowych, wysokoprężnych lamp rtęciowych, wysokoprężnych lamp sodowych oraz lamp metalohalogenkowych. Wytwarzane są oprawy grupy I kategorii M2 do górnictwa metanowego i grupy II kategorii 2 przeznaczone do instalowania w strefach 1 i 21 zagrożenia wybuchem oraz grupy II kategorii 3 do instalowania w strefach 2 i 22 zagrożenia wybuchem.
Korpus oprawy stanowi zazwyczaj odlew z metalu lekkiego (aluminium) bez domieszek miedzi. Klosz wykonany jest ze szkła borowokrzemowego odpornego na gwałtowne zmiany temperatury o dużej wytrzymałości mechanicznej natomiast siatka ochronna z drutu stalowego. Oprawy bywają wyposażone w wewnętrzne lub zewnętrzne odbłyśniki reflektorowe z polerowanej blachy aluminiowej.
Oprawy w wykonaniu ognioszczelnym mają klosz umocowany w pierścieniu metalowym (zazwyczaj ze stali kwasoodpornej) lub w innym materiale dopuszczonym do budowy osłon ognioszczelnych. Połączenie klosza z pierścieniem jest uszczelniane żywicą odporną na działanie temperatur wyższych od 200^oC.
Części wbudowane do wnętrza oprawy przeciwwybuchowe w wykonaniu wzmocnionym, które mogą iskrzyć lub nagrzewać się (np. łączniki urządzenia blokującego przed otwarciem oprawy w stanie napięciowym), powinny mieć osłonę ognioszczelną lub inne wykonanie przeciwwybuchowe, wykluczające iskrzenie i nagrzewanie się (np. zalanie masą izolacyjną). Oprawy wykonywane są w dwóch odmianach – jako końcowe i jako przelotowe.
Przewody zasilające wprowadzane są do skrzynek przyłączeniowych przez dławice kablowe zazwyczaj w wykonaniu ognioszczelnym o znacznej wytrzymałości na ciśnienie rzędu 5 do 10 barów, a nawet większe.
Oprawki do lamp z gwintem E27 lub E40 mają co najmniej jeden zestyk tworzący elektryczne połączenie trzonka źródła światła z tulejką oprawki umieszczony w osłonie ognioszczelnej. Jest on wykonany w taki sposób, aby przy wykręcaniu źródła światła przerwanie obwodu następowało w chwili, gdy połączenie gwintowe trzonka źródła światła z gwintem oprawki obejmuje dwa pełne zwoje gwintu. Oprawki powinny być tak skonstruowane, aby zabezpieczyć źródło światła przed samoczynnym odkręceniem się np. pod wpływem drgań i wibracji.
Oprawy często wyposażane są w wyłącznik zabezpieczający przed ich otwarciem gdy znajdują się one pod napięciem.
W oprawach garnkowych w wykonaniu przeciwwybuchowym w zależności od konstrukcji i przeznaczenia mogą być stosowane:
• lampy żarowe o mocach do 500 W przy zachowaniu klasy temperaturowej T3,
• świetlówki kompaktowe o mocy do 23 W (T6),
• lampy rtęciowo-żarowe o mocy
do 500 W (T3),
• lampy halogenowe o mocy
do 150 W (T4),
• lampy halogenowe o mocy
do 250 W (T3),
• lampy metalohalogenkowe o mocach do 100 W (T4) i do 150 W (T3),
• wysokoprężne lampy sodowe o mocach do 50 W (T6) i do 350 W (T4),
• wysokoprężne lampy rtęciowe o mocach do 400 W (T4).
Podane wielkości są przykładowe. Przy zakupie każdorazowo trzeba sprawdzić wartości znamionowe każdej oprawy.
Temperatury zewnętrzne poszczególnych części oprawy zależą od zastosowanego rodzaju i mocy źródła światła oraz od intensywności chłodzenia czyli od temperatury otoczenia Najczęściej wytwórcy podają temperatury otoczenia, przy których oprawa zachowuje parametry znamionowe w granicach od -20 (-30) ^oC do 40 (50) ^oC. Przy temperaturach otoczenia niższych od podanych temperatur minimalnych może nie dojść do zapłonu lampy. Przy temperaturach otoczenia wyższych niż maksymalne, temperatury poszczególnych części oprawy mogą przekroczyć temperatury dopuszczalne przy określonych klasach temperaturowych.

Oprawy reflektorowe i naświetlacze prostokątne

Oprawy reflektorowe i naświetlacze prostokątne mają korpusy tłoczone z blachy stalowej lub odlewane z aluminium ciśnieniowego. Szyba przednia wykonana jest z płaskiego hartowanego szkła. Oprawy wyposażone są w odbłyśniki z polerowanego aluminium.
Reflektory i naświetlacze przeznaczone są zazwyczaj do lamp sodowych wysokociśnieniowych o mocach do 600 W, lamp metalohalogenkowych o mocach do 400 W i lamp halogenowych o mocach do 1000 W. W konkretnych wykonaniach moce lamp mogą się znacznie różnić.
Reflektory i naświetlacze przeznaczone są do oświetlania pomieszczeń i przestrzeni zewnętrznych zagrożonych wybuchem zaliczonych do stref zagrożenia 1 i 2 mieszanin wybuchowych gazów i par z powietrzem oraz przestrzeni zaliczonych do stref zagrożenia wybuchem mieszanin pyłów z powietrzem 21 i 22.

Latarki ręczne

Latarki ręczne w wykonaniu przeciwwybuchowym mogą być używane w przestrzeniach zagrożonych wybuchem zaliczonych do stref zagrożenia 1, 2, 21 i 22. Latarki mogą być zasilane z baterii lub z akumulatorów NiCd. Obudowy posiadają wykonanie wzmocnione „e”, zaś części iskrzące i nagrzewające się iskrobezpieczne ib. Latarki wyposażone są zazwyczaj w dwie lampy:
• główną o napięciu 4 do 5 V i mocy około 3,2 do 3,5 W
• ekonomiczną o napięciu 4 do 5 V i mocy około 1 W.
Latarki zasilane z akumulatorów wyposażone są w zasilacze o napięciu wejściowym 230 V w wykonaniu normalnym przeznaczone do instalowania w przestrzeniach nie zagrożonych wybuchem lub w zasilacz samochodowy o napięciu 12/24 V.

Rys. 1. Sposób działania oprawy samoczyszczącej – efekt Venturiego (Holophane)

Oprawy samoczyszczące

Osobną grupą opraw nietypowych są tzw. oprawy samoczyszczące. W oprawach tego typu wykorzystywany jest „efekt Venturiego”. W odbłyśniku oprawy otwartym zarówno u dołu, jak i od góry, ciepło wydzielane przez lampę (źródło światła) tworzy strumień powietrza stale przepływający od dołu oprawy do góry (rys. 1). Strumień ten ślizgając się po gładkiej powierzchni odbłyśnika porywa ze sobą cząsteczki brudu nie dopuszczając do ich osadzania. Klosz oprawy wykonany jest ze szkła borokrzemowego, które w porównaniu z aluminium i tworzywami sztucznymi ma znacznie mniejsze zdolności do elektryzacji statycznej, co dodatkowo utrudnia osadzanie się brudu.
Oprawy samoczyszczące są zazwyczaj wykonywane do lamp metalohalogenkowych o mocach 320 do 400 W. Stopień ochrony oprawy wynosi IP20, stopień ochrony statecznika elektronicznego IP30.
Do zalet opraw samoczyszczących się można zaliczyć:
• utrzymanie czystości odbłyśnika,
• długi okres użytkowania bez potrzeby konserwacji i czyszczenia,
• zachowanie pełnego strumienia świetlnego przez cały okres użytkowania źródła światła – 8000 godzin,
• ograniczenie olśnienia,
• oszczędność energii,
• ograniczenie kosztów instalacji i eksploatacji.

Michał Świerżewski
Opracowano na podstawie
materiałów firmowych