Основные светотехнические характеристики

Основные светотехнические характеристики

Освещение характеризуется количественными и качественными показателями.

К количественным показателям относятся:

· световой поток Ф - часть лучистого потока, воспринимаемая зрением человека как свет; характеризует мощность светового излучения, измеряется в люменах (лм);

· сила света I - пространственная плотность светового потока; определяется как отношение светового потока d Ф, исходящего от источника и равномерно распространяющегося внутри элементарного телесного угла d W., к величине этого угла ; измеряется в канделах (кд);

· освещенность Е - поверхностная плотность светового потока; определяется как отношение светового потока d Ф, равномерно падающего на освещенную поверхность dS, к ее площади ; измеряется в люксах (лк);

· яркость В поверхности под углом а к нормали - это отношение силы света dI, излучаемого освещаемой или светящейся поверхностью в этом направлении, к площади dS проекции этой поверхности на плоскость, перпендикулярную к этому направлению, т.е. ; измеряется в кд×м².

Для качественной оценки условий зрительной работы используют такие показатели, как фон, контраст объекта с фоном, коэффициент пульсации освещенности, спектральный состав света.

 

 

· Фон - это поверхность, на которой происходит различение объекта. Фон характеризуется способностью поверхности отражать падающий на нее световой поток. Эта способность (коэффициент отражения р) определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока Ф_отр к падающему на нее световому потоку Ф_пад, т.е.

В зависимости от цвета и фактуры поверхности значения коэффициента отражения находятся в пределах 0,02... 0,95.

· Контраст объекта с фоном К - степень различения объекта и фона -характеризуется соотношением яркостей рассматриваемого объекта (точка, линия, знак, пятно, трещина, риска или другие элементы, которые требуется различить в процессе работы); определяется по формуле

;

где В₀ и В_ф - яркость объекта и фона.

Пороговый, или наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект становится неразличимым на этом фоне, равен 0,01.

· Коэффициент пульсации освещенности К_Е - это критерий глубины колебания освещенности в результате изменения во времени светового потока. Коэффициент пульсации К_Е рассчитывается по формуле

,

где Е_max, Е_min, Е_ср - максимальное, минимальное, среднее значения освещенности за период колебаний; для газоразрядных ламп К_Е = 25...65%; для обычных ламп К_Е = 7%, а для галогенных К_Е = 1%.

 

ВЫБОР МЕТОДА РАСЧЕТА ОСВЕЩЕНИЯ

 

Светотехнические расчеты могут быть выполнены методом коэффициента использования светового потока или точечным методом.

Метод коэффициента использования светового потока целесообразно применять для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей при отсутствии больших затенений. При расчетах этим методом учитывается как прямой, так и отраженный свет.

Точечный метод применяется для расчета общего локализованного освещения, для общего равномерного освещения при наличии существенных затенений. Точечный метод используется для расчета освещенности как угодно расположенных поверхностей. Отраженная составляющая освещенности учитывается приближенно. Освещение открытых пространств на минимальную освещенность и местное освещение рассчитывается, как правило, точечным методом.

 

Таблица 1

Значения для светильников с типовыми кривыми

 

Типовая кривая	с	э
Концентрированная Глубокая Косинусная Равномерная Полуширокая	0,6 0,9 1,4 2,0 1,6	0,6 1,0 1,6 2,6 1,8

Количество рядов светильников N, как правило, намечается до расчета.

 

 

При выбранном типе светильника и ламп световой поток ламп в каждом светильнике Ф₁ может иметь 2-3 различных значения. Число светильников в одном ряду N₁ определяется как

,

где Ф - световой поток одного ряда светильников.

Суммарная длина N₁ светильников в ряду сопоставляется с длиной помещения и возможны следующие случаи:

а) длина светильников в ряду превышает длину помещения. В этом случае необходимо или увеличить количество рядов N, или компоновать ряды из сдвоенных, строенных светильников и т.д., или использовать более мощные лампы;

б) длина светильников в ряду равна длине помещения. Светильники располагаются в виде непрерывного ряда светильников;

в) длина светильников в ряду меньше длины помещения. Светильники в ряду располагают с равномерно распределенными по длине ряда разрывами.

Коэффициент затенения следует вводить только для помещений (таких как конторы, чертежные залы), где положение работающего строго фиксировано и создает частичное затенение, его значение берут около 0,8.

 

Таблица2

 

Таблица 3

Выбор высоты подвеса ламп в зависимости от площади помещения

 

Индекс поме щения	Площадь помещения при расчетной высоте подвеса, м
2,5	2,7		3,4		4,3	4,6	5,2	5,7
0,6	11,8	13,5	17,7	22,6	30,5	35,0
0,7	15,6	18,0	23,5			46,5
0,8	20,1	23,2		38,5
0,9			37,7
1,0		35,2
1,1
1,25
1,5
1,75
2,0
2,25
2,5
3,0

 

Отражающая способность потолка, стен, рабочей поверхности и пола характеризуется коэффициентами отражения потолка р_п, стен р_с, рабочей поверхности, пола р_р. Фактическое значение этих коэффициентов определить трудно, поэтому рекомендуется применять ориентировочные значения, руководствуясь оценками состояния отражающих поверхностей, приведенными в табл. 4.

 

Таблица 4

Значение коэффициентов отражения потолка, стен, рабочей поверхности

Характеристика отражающей поверхности	Коэффициенты отражения, %
Побеленный потолок; побеленные стены с окнами, закрытыми белыми шторами Побеленные стены при незавешенных окнах; побеленный потолок в сырых помещениях; чистый бетонный и светлый деревянный потолки

 

Окончание табл.4

 

Характеристика отражающей поверхности

Коэффициенты отражения %

Бетонный потолок в грязных помещениях; деревянный потолок; бетонные стены с окнами; стены, оклеенные светлыми обоями Стены и потолки в помещениях с большим количеством темной пыли; сплошное остекление без штор; красный кирпич неоштукатуренный; стены с темными обоями Белая фасадная краска, белый мрамор Серый бетон, известняк, желтый песчаник, светло- зеленая, светло-серая фасадная краска, светлые породы мрамора Розовый силикатный кирпич, темно-голубая, темно- бежевая, светло-коричневая фасадная краска, потемневшее дерево Черный гранит, мрамор

 

Индекс помещения i определяется по формуле

,

где S - площадь помещения, м²; h - расчетная высота подвеса (расстояние от светильника до рабочей поверхности), м; А и В - ширина и длина помещения, м.

Значение коэффициента использования светового потока может быть определено по табл. 5-9. Обращение к той или иной таблице связано с типом источника светильника, используемого в системе освещения.

Сортамент светильников и светотехнические характеристики светильников очень разнообразны. Если в таблицах не приведены данные по конкретному типу светильника, то в них даны значения коэффициентов использования светового потока с типовыми кривыми силы света (М, Д, Г), излучаемого в нижнюю полусферу.

Таблица 5

Таблица 6

Таблица 7

Таблица 8

Лица 9

Коэффициенты использования светового потока светильников с типовыми кривыми силы света,

излучаемого в нижнюю полусферу

 

Типовая кривая

Равномерная М

Косинусная Д

Глубокая Г

Рп,%

Рс, %

Рр,%

i

Коэффициент использования, %

0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,25 1,5 1,75 2,0 2,25 2,5 3,0 3,5 4,0 5,0

ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНЫХ РАСЧЕТОВ ЕСТЕСТВЕННОГО И ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ

Индивидуальные варианты для выполнения расчета берем только для задания 1(табл. 22). Пример, если предлагается выполнить задание 1, а порядковый номер по списку в журнале 25, то исходные данные для расчета берутся из табл. 23 вариант 017 и табл. 24 вариант 11. Недостающие данные (коэффициент запаса, высоту свеса светильников, высоту рабочей поверхности, коэффициент неравномерности) студентам предлагается найти самостоятельно, исходя из требований нормативных документов, особенностей варианта задания и рекомендаций, приведенных в настоящих методических указаниях.

 

 

Таблица 22

Задания для выполнения расчетов производственного освещения

 

№ п/п	Задание 1	Задание 2 и 3	Задание 2 и 4
Табл.23	Табл.24	Табл. 23	Табл.24	Табл.25	Табл.23	Табл.24
					1М 2М ЗМ 4М 5М 6М 7М 8М 9М 10М 11М 12 М 13 М 14 М 15 М 16 М 17 М 18 М 19 М 17 М 6М 7М 8М 15М ЗМ 4М 6М 7М		Л

 

 

Таблица 23

Варианты параметров помещений

 

Номер вари­анта	Длина помещения А, м	Ширина помещения В, м	Высота помещения Н, м	Коэффициенты отражения, Рп-Рс-Р0,%
	3,0 4,5 6,0 9,0 9,0	3,0 3.0 3,0 3,0 3,0 4,5 4,5 6,0 9,0 6,0 4,5 4,5 4,5 6,0 6,0 6,0 6,0 9,0 6,0 9,0 9,0	2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 3,2 3,2 3,2 2,9 3,2 3,2 3,5 3,8 4,1 4,6 3,8 4,1 4,6 4,6 4,1 4,1 3,8 4,1	70-50-30 70-50-10 50-30-10 30-10-10 70-50-30 70-50-10 70-50-30 70-50-10 50-30-10 70-50-30 50-30-10 30-10-10 70-50-30 70-50-10 50-30-10 30-10-10 70-50-30 70-50-10 50-30-10 70-50-30 70-50-10 50-30-10 70-50-10 50-30-10

 

Таблица 24

Варианты условий зрительной работы

Номер вариан­та	Размер объекта различения, мм	Контраст фона и объекта, отн. ед.	Коэффициент отражения фона, %
	0,1 0,2 0,4 0,1 0,2 0,4 0,1 0,2 0,2 0,4 0,7 3,0 Общ. набл. 0,7 3,0 Общ. набл. 0,4 0,7 3,0 Общ. набл. 0,2 0,4 0,7 0,7	0,6 0,7 0,8 0,3 0,4 0,3 0,4 0,3 0,3 0,3 0,6 0,7 0,8 0,4 0,3 0,25 0,1 0,1 0,15 0,15 0,3 0,6 0,7 0,8

По результатам выполненных расчетов составляется отчет. Отчет должен состоять из титульного листа, номера варианта, формулировки задания, таблицы исходных данных, обоснования самостоятельного выбора расчетных величин, эскизов размещения светильников, расчетных формул, цифровых расчетов и выводов.

 

Задание 1.

Методом коэффициента использования светового потока рассчитать количество и мощность разрядных источников света, необходимых для создания нормативной освещенности в помещении. Аналогичный расчет проделать для ламп накаливания. Сравнить эксплутационные расходы при использовании источников различного типа.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица П1

Таблица П2

Таблица ПЗ

Таблица П4

Таблица П12

Светильники с лампами накаливания для производственных помещений

 

Тип светильника	Мощность, Вт	Защитный угол	Примечание	Тип светильника	Мощность, Вт	Защитный угол	Примечание
НСП 07			Частично пылезащищенное, незащищенное, кривая силы света -Л	УПМ-15 У-15			Частично пылезащищенное, незащищенное, кривая силы света -Д
НСП 03		-	Полностью пыленепроникаемое	УП-24			Полностью пьшенепроницаемое
Астра-1; 11; Астра-3;- 2;-32		30 15	Типы 11,12 -частично пылезащищенные; 1,3,32-незащищенные. Кривая силы света -д	С-200М С-500	200 500		Незащищенное
СУ-200М СУ-500М	200 500		Частично пылезащищенное
НСП17	200 500 1000	-	Степень защиты 1Р20/50. Кривые силы света:
УПД-500 УПД-1000 УПД-1500			Частично пьшенепроницаем	НСП20		-	Для высоких помещений с нормальными условиями среды
ППД2-500			Полностью пьшенепроницаем	ИСП22		-	Для высоких помещении с нормальными условиями среды
ППД-100 ППД-200 ППД-500			Полностью пьшенепроницаем

 

 

ТаблицаП13

Основные светотехнические характеристики

Освещение характеризуется количественными и качественными показателями.

К количественным показателям относятся:

· световой поток Ф - часть лучистого потока, воспринимаемая зрением человека как свет; характеризует мощность светового излучения, измеряется в люменах (лм);

· сила света I - пространственная плотность светового потока; определяется как отношение светового потока d Ф, исходящего от источника и равномерно распространяющегося внутри элементарного телесного угла d W., к величине этого угла ; измеряется в канделах (кд);

· освещенность Е - поверхностная плотность светового потока; определяется как отношение светового потока d Ф, равномерно падающего на освещенную поверхность dS, к ее площади ; измеряется в люксах (лк);

· яркость В поверхности под углом а к нормали - это отношение силы света dI, излучаемого освещаемой или светящейся поверхностью в этом направлении, к площади dS проекции этой поверхности на плоскость, перпендикулярную к этому направлению, т.е. ; измеряется в кд×м².

Для качественной оценки условий зрительной работы используют такие показатели, как фон, контраст объекта с фоном, коэффициент пульсации освещенности, спектральный состав света.

 

 

· Фон - это поверхность, на которой происходит различение объекта. Фон характеризуется способностью поверхности отражать падающий на нее световой поток. Эта способность (коэффициент отражения р) определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока Ф_отр к падающему на нее световому потоку Ф_пад, т.е.

В зависимости от цвета и фактуры поверхности значения коэффициента отражения находятся в пределах 0,02... 0,95.

· Контраст объекта с фоном К - степень различения объекта и фона -характеризуется соотношением яркостей рассматриваемого объекта (точка, линия, знак, пятно, трещина, риска или другие элементы, которые требуется различить в процессе работы); определяется по формуле

;

где В₀ и В_ф - яркость объекта и фона.

Пороговый, или наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект становится неразличимым на этом фоне, равен 0,01.

· Коэффициент пульсации освещенности К_Е - это критерий глубины колебания освещенности в результате изменения во времени светового потока. Коэффициент пульсации К_Е рассчитывается по формуле

,

где Е_max, Е_min, Е_ср - максимальное, минимальное, среднее значения освещенности за период колебаний; для газоразрядных ламп К_Е = 25...65%; для обычных ламп К_Е = 7%, а для галогенных К_Е = 1%.