Основные светотехнические величины и единицы

 

Организация рационального освещения рабочих мест — один из основных вопросов охраны труда. При неудовлетворительном освещении резко снижается производительность труда, возможны несчастные случаи, появление близорукости, быстрая утомляемость.

В зависимости от источника света производственное освещение может быть трех видов: естественное, искусственное и совмещенное.

Свет обеспечивает связь организма с внешней средой, обладает высоким биологическим и тонизирующим действием. Зрение — главный «информатор» человека; около 90% всей информации о внешнем мире поступает в наш мозг через глаза.

Производственное освещение, правильно спроектированное и выполненное, предназначено для решения следующих вопросов: оно улучшает

условия зрительной работы, снижает утомление, способствует повышению производительности труда и качества выпускаемой продукции; благоприятно влияет на производственную среду, оказывая положительное психологическое воздействие на работающего; повышает безопасность труда и снижает травматизм на производстве.

К современному промышленному освещению предъявляются высокие требования не только гигиенического, но и технико-экономического характера.

Часть электромагнитного спектра с длинами волн от 10 до 340 000 нм называется оптической областью спектра, которая делится на инфракрасное излучение с длинами волн от 340 000 нм до 770 нм, видимое излучение от 770 до 380 нм, ультрафиолетовое излучение — от 380 до 10 нм.

В пределах этой видимой части спектра лучистой энергии излучения различной длины волн вызывают и различные световые ощущения — от фиолетового (λ = 380 нм) до красного — (λ = 750 нм) цветов.

Совершенство производственного освещения характеризуется количественными и качественными показателями.

Освещение характеризуется количественными и качественными показателями. К количественным показателям относятся световой поток, сила света, освещенность, яркость.

Световой поток F — это часть лучистого потока, которая воспринимается зрением человека как свет (измеряется в люменах — лм). Световой поток F определяется как мощность лучистой энергии, оцениваемой по световому ощущению, которое она производит на человеческий глаз. За единицу светового потока принят люмен (лм).

Световой поток определяется как величина не только физическая, но и физиологическая, поскольку измерение ее основывается на зрительном восприятии.

Все источники света, в том числе и осветительные приборы, излучают световой поток в пространство неравномерно, поэтому вводится величина

пространственной плотности светового потока — сила света J, которой называется отношение светового потока к телесному углу, в пределах которого световой поток распространяется и равномерно распределяется:

Jа = dF/dω,

где Jа — сила света под углом a; dF — световой поток, равномерно распределяющийся в пределах телесного угла dω.

За единицу силы света принята кандела (кд). Одна кандела — сила света, испускаемого с поверхности площадью 1/600000 м2 полного излучателя (государственный световой эталон) в перпендикулярном направлении при температуре затвердевания платины (2046,65° К) при давлении 101325 Па.

Освещенность Е — плотность светового потока на освещаемой поверхности:

Е=dF/dS

где dS — площадь поверхности, на которую падает световой поток dF.

3а единицу освещенности принят люкс (лк) —при световом потоке в 1 лм на площади в 1 м2.

Яркость поверхности L — отношение силы света, излучаемого в рассматриваемом направлении, к площади светящейся поверхности, кд/м2.

Яркостью поверхности L в данном направлении называется отношение силы света, излучаемой поверхностью в этом направлении, к проекции светящейся поверхности на плоскость перпендикулярную данному направлению:

La=dJa/dSсosa,

где dJa — сила света, излучаемого поверхностью dS в направлении а.

Коэффициент отражения р характеризует способность поверхности отражать падающий на нее световой поток. Определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока Fотр к падающему на нее световому потоку Fпад.

К основным качественным показателям освещения относятся: фон,

контраст объекта с фоном, видимость, показатель ослепленности и дискомфорта, коэффициент пульсации.

Фон — поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается; характеризуется коэффициентом отражения, зависящим от цвета и фактуры поверхности, значения которого лежат в пределах от 0,02 до 0,95.

При коэффициенте отражения поверхности более 0,4 фон считается светлым; от 0,2 до 0,4 — средним и менее 0,2 — темным.

Контраст объекта с фоном К характеризуется соотношением яркостей рассматриваемого объекта (точка, линия, знак, пятно, трещина, риска, раковина или другие элементы, которые требуется различить в процессе работы) и фона.

При коэффициенте отражения поверхности более 0,4 фон считается светлым; от 0,2 до 0,4 — средним и менее 0,2 — темным.

Контраст объекта с фоном считается большим при значениях К более 0,5 (объект и фон резко отличаются по яркости), средним при значениях К от 0,2 до 0,5 (объект и фон заметно отличаются по яркости) и малым при значениях К менее 0,2 (объект и фон мало отличаются по яркости).

Видимость V характеризует способность глаза воспринимать объект; зависит от освещенности, размера объекта, его яркости, контраста объекта с фоном, длительности экспозиции.

Видимость определяется числом пороговых контрастов в контрасте объекта с фоном:

V=K/Kпор,

где К — контраст объекта с фоном;

Кпор — пороговый контраст, т. е. наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект становится неразличимым.

Показатель ослепленности Р — критерий оценки слепящего действия, создаваемого осветительной установкой, значение которого определяется по

формуле:

Р=(S-1)1000,

где Р — показатель ослепленности;

S =V1/V2 коэффициент ослепленности;

V1 и V2 — видимость объекта наблюдения соответственно при экранировании и при наличии блеских источников в поле зрения.

Коэффициент пульсации освещенности Кп — критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока газоразрядных ламп при питании их переменным током. Коэффициент пульсации освещенности Кп опаределяется в процентах.

Показатель ослепленности — критерий оценки слепящего действия, создаваемого осветительной установкой.

Основная задача освещения на производстве — создание наилучших условий для видения. Эту задачу возможно решить только осветительной системой, отвечающей следующим требованиям:

- освещенность на рабочем месте должна соответствовать характеру зрительной работы, который определяется тремя параметрами: объектом различения — наименьшим размером рассматриваемого объекта (при работе с приборами — толщина линии градуировки шкалы, при чертежных работах — толщина самой тонкой линии на чертеже и т. п.); фоном — при ρ > 0,4 фон считается светлым, при ρ == 0,2...0,4 — средним и при ρ<0,2 — темным; контрастом объекта с фоном, где Lo и Lф — яркость соответственно объекта и фона (при К>0,5 контраст большой, при К= 0,2... 0,5 — средний, при К<0,2 ~-малый);

- необходимо обеспечить достаточно равномерное распределение яркости на рабочей поверхности, а также в пределах окружающего пространства;

- на рабочей поверхности должны отсутствовать резкие тени;

- в поле зрения не должно быть прямой и отраженной блескости

(повышенной яркости светящихся поверхностей, вызывающей ослепление);

- величина освещенности должна быть постоянной во времени;

- следует выбирать оптимальную направленность светового потока и необходимый спектральный состав света;

- все элементы осветительных установок должны быть долговечными, электро- и пожаробезопасными;

- установка должна быть удобной и простой в эксплуатации, отвечать требованиям безопасности.