Основные светотехнические понятия и характеристики

ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ

Глаз человека лучше всего приспособлен к естественному освещению. При недостаточном естественном освещении или при его отсутствии применяют осветительные установки, которые обеспечивают возможность нормальной жизни и деятельности людей. Более того, искусственное освещение решает ряд задач, вообще недоступных естественному освещению. От особенностей устройства искусственного освещения, кажущихся иногда незначительными, во многом зависят и производительность труда, и безопасность работы, и сохранность зрения, и архитектурный облик помещения.

Производственное освещение – это такая система естественного и искусственного освещения, которая позволяет работающим нормально осуществлять определенный технологический процесс.

Рационально устроенное освещение – один из показателей высокого уровня культуры труда, неотъемлемая часть эргономики и производственной эстетики. Положительное влияние правильно решенной системы освещения на производительность труда и его качество в настоящее время не вызывает сомнения. Так, солнечное освещение увеличивает производительность труда до 10%, а создание рационального искусственного освещения – до 13%, при этом в ряде производств брак снижается до 20 – 25%. Рациональное освещение обеспечивает психологический комфорт, способствует уменьшению зрительного и общего утомления, снижает опасность производственного травматизма.

 

Основные светотехнические понятия и характеристики

Нагретые тела излучают в пространство лучистую энергию, представляющую собой электромагнитные колебания.

К световому излучению относятся электромагнитные колебания, спектр которых определяется длиной волны λ от нескольких мкм (инфра- красные лучи) до сотых долей мкм (ультрафиолетовые лучи).

Видимая часть спектра лежит в пределах – λ = 320 – 780 мкм. Видимый цвет и чувствительность глаза к излучению зависят от длины волны.

Производственное освещение характеризуется количественными и качественными показателями.

К количественным показателям относятся основные светотехнические величины: световой поток, сила света, освещенность и яркость.

Основная величина, характеризующая источник излучения видимого света, – световой погод Ф, (мощность лучистой энергии), оценивается глазом по производственному ею световому ощущению, измеряется в люменах (лм).

1лм – световой поток, излучаемый с поверхности абсолютно черного тела S = 0,5305 м2 при температуре затвердевания платины.

Например, карманный фонарик излучает световой поток 6 – 10 лм, лампа накаливания Б – 100Вт – 1350 лм.

Пространственная плотность светового потока используется для характеристики распределения светового потока.

Сила света I – пространственная плотность светового потока, определяемая отношением светового потока Ф к телесному углу с вершиной в точке расположения светильника, в пределах которого равномерно распределен этот поток. Единица силы света – кандела (кд):

 

I = Ф,

где I – сила света, кд;

Ф – световой поток, лм;

w – телесный угол, стер (стерадиан).

1 кд – сила света источника, испускаемая с площади 1/(6·105)м2, перпендикулярной к этому сечению направлений, при температуре затвердевания платины.

Телесный угол ( w) – часть пространства, ограниченного конусом, имеющим вершину в центре сферы и опирающимся на ее поверхность. Телесный угол определяется отношением площади (S), которую конус вырезает на поверхности сферы к квадрату радиуса (r) этой сферы, измеряется в стерадианах (Ср.), т.е. когда S = r2 = 1.

w = S.

 

I – величина векторная, распределение силы света источника по различным направлениям представляется радиус-векторами, длины которых определяют модуль I в направлении вектора. Концы векторов соединяют плавной кривой, называемой кривой силы света.

Например, для потолочного светильника I при угле падения5 составляет 130 кд, при угле 30 – 90 кд.

Освещенность (Е) – поверхностная плотность светового потока. Освещенность определяется отношением светового потока, падающего на поверхность к площади этой поверхности и измеряется в люксах (лк).

Связь между Ф и Е

Е = Ф,

S

где S – освещаемая поверхность, м2;

Е – освещенность, лк;

Ф – световой поток, лм.

1 лк – освещенность поверхности в 1 м2 при световом потоке в1лм.

Освещенность характеризует поверхностную плотность светового потока.

Например, в ясный летний день освещенность поверхности земли

80 – 90 тыс. лк, в пасмурный день – 5 тыс. лк.

Светимость М – оценивает плотность светового потока, излучаемого светящейся поверхностью

 

М = dФ,

где S – светящаяся поверхность.

Яркость поверхности В – светотехническая величина, непосредственно воспринимаемая глазом, определяется выражением

 

В = I,

где S – светящаяся поверхность;

α – угол между нормалью к поверхности и направлением I к сетчатке глаза.

Яркость источников света необходимо учитывать яри оценке качества освещения. Яркость для внутреннего освещения – 0,5·104 кд/м2, для наружного – 3·104 кд/м2, слепящая яркость – 6·104 кд/м2. Гигиенически приемлемой считается яркость до 5000 кд/м2.

Фон – поверхность, прилегающая к объекту различения, на котором он рассматривается.

При коэффициенте отражения p > 0,4 фон считается светлым, при

р = 0,2 – 0,4 – средним и темным – при р < 0,2.

Коэффициент отражения определяется отношением световых потоков, отраженного и падающего

Контраст объекта различается с фоном и определяется по фор- муле:

 

Ф

К =

где К – контраст объекта различения с фоном; Во – яркость объекта различения (кд/м2); Вф – яркость фона (кд/м2).

Контраст объекта различения при К > 0,5 считается большим (объект и фон резко различаются по яркости), при К =0,2 – 0,5 считается средним (объект и фон заметно различаются по яркости), при К < 0,2 – считается малым (объект и фон мало различаются по яркости).

Показатели ослепленности – критерий оценки слепящего действия, создаваемого осветительной установкой, определяется выражением:

Р = (S – 1)1000,

 

где Р – показатель ослепленности;

S – коэффициент ослепленнсти, определяемый отношением видимости объекта наблюдений при экранировании блестких источников света (V1) к видимости объекта наблюдения при наличии блестких источников в поле зрения (V2).

Видимость (V) – характеристика способности глаза воспринимать

объект. Определяется числом пороговых контрастов, в контрасте объекта с фоном.

Коэффициент пульсации освещенности (КЕ) – это критерии глубинных колебаний освещенности в результате изменений во времени светового потока:

100(Е

=

max - E min),

2 Еср

где Еmax, Emin, Еср – максимальное, минимальное, среднее значения

освещенности за период колебаний.

Показатель дискомфорта – характеристика качества освещения, которая определяется степенью дополнительной напряженности зрительной работы, вызываемая резким различием яркостей одновременно видимых поверхностей в освещенном помещении.

Качественным показателем, определяющим условия зрительной работы, является фон, контраст объекта различения с фоном, показатель ослепленности, показатель дискомфорта.