Эффективность и качество освещения

Цель работы – приобретение навыков измерения освещенности на рабочем месте, получение знаний по оценке влияния на освещенность отраженного света и положения рабочей поверхности, а также оценки характеристик осветительных приборов (светильников).

Общие сведения

 

Важнейшим источником информации, поступающей в мозг человека из внешней среды, является зрение. Качество информации, получаемое посредством зрения, во многом зависит от освещения. Освещение, удовлетворяющее гигиеническим и экологическим требованиям, называется рациональным. Рациональное освещениепроизводственных помещений оказывает положительное психофизиологическое воздействие на работающих. Способствует повышению производительности труда, обеспечению его безопасности, сохранению высокой работоспособности человека в процессе труда.

Свет оказывает положительное влияние на эмоциональное состояние человека, воздействует на обмен веществ, сердечно-сосудистую систему, нервно-психическую сферу. Он является важным стимулятором не только зрительного анализатора, но и организма в целом.

При недостаточнойосвещенности и плохом качестве освещения состояние зрительных функций находится на низком исходном уровне, повышается утомление зрения в процессе выполнения работы, возрастает опасность травм. С другой стороны, существует опасность отрицательного влияния на органы зрения слишком большой яркости(блескости) источников света. Следствием этого может явиться временное нарушение зрительных функций глаза (явление слепимости). Кроме того, следует учитывать, что основная обработка изображения происходит в мозгу. Поэтому при нерациональной освещенности зрительный аппарат, центральная нервная система и мозг функционируют в перенапряженном режиме, что сказывается на самочувствии человека.

 

Основные светотехнические понятия и определения

Свет (видимое излучение) – представляет собой излучение, которое, воздействуя на рецепторы сетчатки (палочки и колбочки),  вызывает зрительное ощущение.         

По своей природе это электромагнитные волны длиной от 380 до 760 нм (1 нм =10^{-9 м). Наибольшая чувствительность зрения – к  излучению длиной волны 555 нм (желто-зеленый цвет), которая уменьшается к границам видимого спектра.}            

Свет характеризуется количественными и качественными показателями. К количественным показателям относятся: световой поток, сила света, освещенность, яркость и некоторые другие.

Световой поток Ф – поток лучистой энергии через произвольную площадь в единицу времени. Единица светового потока - люмен (лм) -  это световой поток, излучаемый точечным источником с телесным углом в 1 стерадиан при силе света равной 1 канделе.

Сила света I – пространственная плотность светового потока в заданном направлении. Она равна отношению светового потока к величине телесного угла (стерадиана), в котором он излучается. Единицей силы света является кандела (кд)

I = Ф / ώ

(1)

Телесный угол ώ – часть пространства, ограниченная конусом с вершиной в центре сферы, опирающимся на поверхность S. Телесный угол определяется отношением площади S, которую конус вырезает на поверхности сферы, к квадрату радиуса R этой сферы.

Ώ = S / R^2

(2)

Освещенность Е – поверхностная плотность светового потока.

Е = Ф / S

(3)

Единица освещенности – люкс (лк) – освещенность поверхности площадью 1 кв. м при световом потоке падающего на него излучения равном 1 люмену.

Яркость L – поверхностная плотность силы света в данном направлении,определяется силой света, излучаемой с единицы площади поверхности в заданном направлении, или другимисловами – отношение силы света в данном направлении к площади проекции излучающей поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению.

L = I / Sпр (кд/м^2)

(4)

Для оценки условий зрительной работы учитывают качественные характеристики: фон, контраст объекта с фоном, видимость объекта. К качественным показателям освещения относятся также: коэффициент пульсации, показатели ослепленности, спектральный состав света и некоторые другие.

Фон – это поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается.

Коэффициент отражения поверхности - отношение величины отраженного  светового потока к падающему.                                   

ρ = Фотр / Фпад

(5)

Фон считается светлым, если коэффициент отражения , средним при  и темным при .

Контраст объекта с фоном определяется соотношением

,

где  - яркость объекта,  - яркость фона. Контраст считается большим при , средним при   и малым при .

Коэффициент пульсаций освещенности определяется соотношением , где  - максимальная, минимальная и средняя освещенности за период колебания напряжения питания.

Основной характеристикой искусственных источников света является световая отдача.  Световая отдача – отношение светового потока источника света к потребляемой мощности.

ή = Ф / Р (лм/Вт)

(6)

Виды и системы освещения

Производственное освещение бывает естественным, искусственным и совмещенным.

Естественное освещение обусловлено прямыми солнечными лучами и рассеянным светом небосвода и меняется в зависимости от географической широты, времени суток, времени года, степени облачности, прозрачности атмосферы. Основной характеристикой естественной освещенности является коэффициент естественной освещенности (КЕО), определяемый соотношением:

,

где - освещенность в данной точке помещения; - освещенность на горизонтальной поверхности под открытым небосводом.

Искусственное освещение применяется при недостаточности естественного освещения или отсутствии его (в темное время суток). По функциональному назначению искусственное освещение разделяется на: рабочее, аварийное, эвакуационное, охранное и дежурное. Искусственное освещение создается искусственными источниками света: лампами накаливания или газоразрядными лампами

Совмещенное освещение представляет собой дополнение естественного освещения искусственным в светлое время суток при недостаточном по нормам естественном освещении.

Искусственное освещение может быть общим и местным. При общем освещении светильники размещают в верхней зоне равномерно (равномерное освещение) или применительно к расположению оборудования (локализованное освещение).

При местном освещении световой поток от светильников концентрируется непосредственно на рабочих местах. При дополнении общего освещения местным оно называется комбинированным освещением.

Для искусственного освещения помещений рекомендуется применение газоразрядных ламп (люминесцентных, дуговых ртутных, металлогалогенных и др.).

Как правило, на рабочих местах должно использоваться естественное и искусственное освещение. Одно местное освещение в производственных условиях не применяется, так как резкий контраст между ярко освещенными и неосвещенными участками утомляет глаз, замедляет процесс работы и может послужить причиной несчастных случаев и аварий. Минимальная величина освещенности, создаваемая общим освещением в системе комбинированного освещения, должна быть не менее 10% от нормированной величины.