Основні світлотехнічні характеристики

Освітлення, або світло, характеризується кількісними та якісними показниками, при цьому застосовують стандартні одиниці та визначення.

Кількісні показники освітлення визначають світловий потік, силу світла, освітленість та яскравість (рис. 10.1).

Світловий потік Ф - потік променевої енергії, що сприймається органами зору як світло, тобто характеризує потужність променевої енергії.

Одиниця світлового потоку - люмен (лм) дорівнює потоку, який випромінюється до одиничного тілесного кута ω, рівного 1 стерадіану, точковим джерелом світла силою в 1 канделу. Стерадіан - одиничний тілесний кут ω, який є частиною сфери радіусом 1 м та площею сферичної поверхні, основа якої дорівнює 1,0 м². Значення ω = S/R².

Джерела світла випромінюють світловий потік у різних напрямках неоднаково. Тому, щоб дати характеристику інтенсивності випромінювання, застосовуємо поняття "просторова або кутова щільність" світлового потоку, яку називають силою світла, тобто світловий потік, віднесений до тілесного кута в якому він випромінюється, кд:

I=Ф/ω. (10.1)

За одиницю сили світла - канделу (кд) приймають відношення Ф/ ω, яке дорівнює 1 лм/стер.

Рис. 10.1 Схема кількісних показників освітлення

Величину світлового потоку, що припадає на одиницю освітлювальної поверхні, називають освітленістю, лк:

Е=Ф/S (10.2)

Одиниця освітленості - люкс (лк) освітленість поверхні S = 1 м² при світловому потоці Ф = 1 лм, який падає на неї.

Видимість предмета оком залежить від частини світлового потоку, відображеного освітлювальним предметом, і характеризується яскравістю і Яскравість залежить від сили світла, кута падіння світлового потоку та ряду інших факторів. За одиницю яскравості прийнято ніт - це яскравість 1 м² плоскої поверхні, яка відбиває у перпендикулярному напрямі силу світла в 1 канделу, кд/м² або ніт:

L = I/(S·cosα). (10.3)

До якісних показників відносяться фон, контраст об'єкта з фоном, видимість, показник освітленості, коефіцієнти відбиття і т.д.

Коефіцієнт відображення ρ характеризує здатність поверхні відображати падаючий на неї світловий потік

ρ = Ф_від/Ф_пад. (10.4)

Фон - це поверхня, що прилягає до об'єкта розрізнення, на якій він розглядається. Фон вважається світлим при ρ > 0,4, середнім при ρ =0.2...0,4 і темним при ρ < 0.2.

Контраст об'єкта з фоном К характеризується співвідношенням яскравостей розрізняльного об'єкта та фону:

К = (L_фон – L_об)/L_фон. (10.5)

Контраст вважається великим при К > 0,5; середнім при К = 0,2...0,5 і малим при К < 0,2.

Видимість V характеризує здатність ока сприймати об'єкт, залежить від освітленості, розміру об'єкта, контрасту та визначається числом порогових контрастів (тобто найменшим розрізняльним контрастом):

V = К/ К_норм. (10.6)

Показник осліпленості Р є критерієм оцінки сліпучої дії освітлювальної установки:

Р = (S - 1)1000, (10.7)

де коефіцієнт осліпленості S = V₁/V₂, причому V₁ - при екрануванні блискучих джерел; V₂ - коли вони у полі зору.

Об'єкт розрізнювання - це мінімальні окремі його частини, які необхідно розрізняти в процесі роботи.

Для вимірювання освітленості і світлотехнічних величин застосовують прилади - люксметри модифікації Ю-16, Ю-116, Ю-117. Всі вони працюють на використанні ефекту фотоелектричного явища. Світловий потік, потрапляючи на селеновий фотоелемент, перетворюється на електричну енергію, сила струму якої вимірюється міліамперметром, який проградуйований в люксах. Застосовують також вимірювачі видимості, фотометри та інші комплексні вимірювачі світлотехнічних величин.

Класифікація типів освітлення

За видом джерела світла, що використовується, освітня може бути природнім (сонячним), штучним (лампи розжарювання або газорозрядні) та суміщеним, тобто коли в світлі години доби використовують обидва джерела світла одночасно.

Природне освітлення,

Нормування та розрахунок

Природне освітлення виробничих приміщень світлом неба, особливо прямим сонячним світлом, може здійснюватися через світлові отвори (вікна) в зовнішніх стінах або через ліхтарі (аераційні, зенітні, що встановлені на покритті виробничих будівель).

Природне освітлення (рис. 10.2) поділяється на:

1. Бічне одностороннє та двостороннє.

2. Верхнє, коли ліхтарі та світлові прорізи знаходяться в покритті або в стінах під ним.

3. Комбіновано, коли сполучається бічне і верхнє освітлення.

Природне освітлення, згідно з вимогами СНиП II-4-79 "Природне та штучне освітлення. Норми проектування" передбачають в приміщеннях з постійним перебуванням людей. Основною нормованою величиною природного освітлення є коефіцієнт природної освітленості КПО або е_н. Величина ця не залежить від пори року, часу, доби і погоди. КПО -це відношення освітленості на робочому місці у виробничому приміщенні Е_вн (в середині приміщення), до зовнішньої освітленості Е_зовн в горизонтальній площині при відкритому небосхилі і дифузному світлі (сонце закрите хмарою). Ця величина відносна, визначається у відсотках, %:

КПО = (Е_вн/Е_зовн) 100, (10.8)

КПО характеризує здатність пропускати світло через світлові прорізи і залежить від їх осклення, забрудненості і відбивної здатності стін і стелі приміщення.

Нормування КПО залежить від виду природного освітлення та ряду супутних факторів.

При бічному освітленні нормується мінімальне значення КПО (е_н) у випадку однобічного освітлення - в точці на відстані 1,0 м від стіни, найбільш віддаленої від світлових прорізів, але не більше ніж 12,0 м від них (рис.10.2).

При верхньому та комбінованому освітленні нормується середнє значення КПО.

Рис 10.2. Схеми видів природного освітлення та нормування КПО за розрізами приміщень а) бокове одностороннє освітлення; б) бокове двостороннє освітлення: в) верхнє освітлення: г) комбіноване освітлення;

1 - рівень робочої поверхні; 2 - крива зміни КПО за розрізом приміщення; 3 - рівень середнього значення КПО - Е_с; М - позиція, в якій нормується мінімальне значення КПО – Е_{мін .}

Нормоване значення КПО (е_н) (табл.10.1) залежить від характеру зорової роботи (розряду) та особливостей світлового клімату в районі розташування будівлі на території, тому враховують коефіцієнти т та с відповідно до світлового клімату і сонячності клімату (табл. 10.2 та 10.3), %:

е_н^{I, II, IV, V} = е_н^III с т, (10.9)

де І, II, III, IV, V - відповідно світлові пояси, на які розбито всю територію СНД.

Таблиця 10.1

Норми природного освітлення

Характеристика зорової роботи	Найменший розмір об'єкта розрізнення, мм	Розряд зорової роботи	КПО (ен ^IV)%
при верхньому та комбіновано-му освітленні	при бічному освітленні
в зоні із стійким сніговим покриттям	на іншій території
Найвища точність	Менше 0,15	І		2,8	3,2
Дуже висока точність	Від 0,15 до 0,8	ІІ	6,3	2.0	2,3
Висока точність	Вище 0.3до 0,5	III	4,5	1,6	1,8
Середня точність	Вище 0 5 до 1.0	IV	3,2	1,2	1,4
Мала точність	Вище 1,0 до 5,0	V	2,7	0,8	0,9
Груба (дуже мала точність)	Більше 5,0	VI	1,8	0,4	0.5
Робота з матеріалами, які світяться і виробами в горячих цехах	Більше 0,5	VII	2,7	0,8	0,9
Загальні спостере- ження за ходом виробничого про- цесу:
постійне		VIII	0.9	0,2	0,3
періодичне при постійному перебуванні людей			0,6	0,2	0,2
пріодичне при періодичному перебуванні людей			0,4	0.1	0,1

 

Таблиця 10.2

Значення коефіцієнта світлового клімату, т

Пояс світлового клімату	I	II	ІII	IV	V
Коефіцієнт світлового клімату	1,2	1.1	1.0	0.9	0.8

Таблиця 10.З