Ниже приведены основные понятия и соотношения показателей света.

Освещение является одним из важнейших условий нормальной жизнедеятельности. Правильно устроенное освещение обеспечивает хорошую видимость и создает благоприятные условия труда. Неудовлетворительное освещение вызывает преждевременное утомление, притупляет внимание работающего, снижает производительность труда, ухудшает качественные показатели и может оказаться причиной несчастного случая. Неудовлетворительное освещение в течение длительного времени может также привести к ухудшению зрения.

Различают три разновидности производственного освещения: естественное, искусственное и совмещенное.

естественное освещение помещений светом неба (прямым или рассеянным), проникающим через световые проемы в наружных конструкциях зданий;

искусственное освещение электрическими источниками света;

совмещенное освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным.

Видимое излучение (свет) излучение, которое попадая на сетчатую оболочку глаза, может вызвать зрительное ощущение. Свет часть электромагнитного излучения с длиной волны от 0,38 до 0,78 мкм.

Светотехнические величины, определяющие показатели производственного освещения, основаны на оценке ощущения их глазом человека. Различают количественные и качественные показатели освещения.

1.1. Количественные показатели

К количественным показателям относятся: световой поток, сила света, освещенность, яркость, коэффициент отражения.

Световой поток (Ф) - мощность светового потока излучения, оцениваемая по зрительному ощущению человеческим глазом. Размерность светового потока - люмен (лм).

Сила света (J) - пространственная плотность светового потока в заданном направлении, т.е. световой поток, отнесенный к телесному углу ω , в котором он излучается

Кандела (кд),

где ω телесный угол в стерадианах (ср).

Освещенность (Е) - плотность светового потока на освещаемой им поверхности световой поток, отнесенный к площади освещаемой поверхности S, измеряемой в м 2 , при условии его равномерного распределения по поверхности, когда свет источника падает на нее перпендикулярно

.

Яркость (В) - является световой величиной, непосредственно воспринимаемой глазом. Она определяется отношением силы света в данном направлении к площади проекции излучающей поверхности на плоскость, перпендикулярную к направлению излучения

.

Значения максимальных величин яркости на рабочей поверхности.

Коэффициент отражения поверхности r характеризует ее способность отражать падающий на нее световой поток. Он определяется отношением отраженного светового потока к падающему

Значения коэффициента (r) для поверхностей различного характера.

1.2. Качественные показатели

К качественным показателям освещения относятся: фон, контраст объекта различения с фоном, показатель ослепленности, коэффициент пульсации освещенности, показатель дискомфорта.

Фон - поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Фон считается светлым, если коэффициент отражения P больше 0,4; средним при P = 0,2...0,4 и темным, если P меньше 0,2.

Контраст объекта различения с фоном К фотометрически измеряемая разность яркости двух зон. Он определяется отношением абсолютной величины разности между яркостью объекта и фона к яркости фона:

Контраст считается большим при К более 0,5 (объект и фон резко отличаются по яркости), средним при К = 0,2...0,5 (заметно отличаются) и малым, если К менее 0,2 (мало отличаются).

Показатель ослепленности 2 (Р) - критерий оценки слепящего действия осветительной установки, определяемый выражением

Р = (S - 1) 1000,

где S - коэффициент ослепленности, равный отношению пороговых разностей яркости при наличии и отсутствии слепящих источников в поле зрения.

Нормируемые значения коэффициента Р.

Коэффициент пульсации освещенности (Кп) - критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока газоразрядных ламп при питании их переменным током, выражающийся формулой

где Емакс, Емин, и Еср - соответственно максимальное, минимальное и среднее значения освещенности за период ее колебания, лк.

Нормируемые значения Кп.

Показатель дискомфорта (М) - критерий оценки дискомфортной блесткости 1 , вызывающей неприятные ощущения при неравномерном распределении яркостей в поле зрения. Он определяет степень дополнительной напряженности зрительной работы, вызванной наличием резкой разницы яркостей в освещенном помещении.

Этот показатель для производственных помещений не нормируется, его нормируемые величины для жилых, общественных и административно-бытовых помещений, имеется формула для определения показателя дискомфорта М.

Из перечисленных светотехнических показателей непосредственно измеряются следующие (в скобках указываются названия приборов):

Освещенность (люксметры);

Яркость (фотометры субъективные и объективные).

С помощью указанных приборов можно определить величины коэффициентов отражения P и пульсации Кп контраста объекта различения с фоном К и показателя ослепленности Р.

Нормы освещенности При выборе типа светильников, их количества и мощности необходимо учитывать нормы освещенности. В нормах даются три значения степени освещённости: малая, нормальная и высокая. Обычно используется нормальная степень, но в некоторых случаях целесообразен выбор малой или высокой степени освещенности.
Степень защищенности электрооборудования Степень защищённости обозначается сочетанием IP ХХ. Первая цифра - степень защиты от пыли и мех. воздействий. Вторая - степень защиты от влаги. В качестве уличных светильников на высоте до 0,5 м можно употреблять светильники класса защиты от IP 44. Для установки на высоких мачтах (выше досягаемости человека) минимальный класс защиты IP 23. Монтируемые на уровне грунта светильники должны быть водонепроницаемыми (IP 67), а погружаемые в воду (например, для подсветки водоема) светильники должны иметь класс защиты IP 68 (защита от попадания воды под давлением).
Класс защиты 0 класс - нет полной двойной и усиленной изоляции, отсутствует возможность заземления. I класс - имеется полная изоляция, и имеется возможность заземления. II класс - оснащен двойной и усиленной изоляцией, без возможности заземления. III класс - светильник, предназначенный для подключения только в сеть защитного напряжения.
Единицы измерения Вот некоторые физические величины, характеризующие источник света. Они могут использоваться при выборе светильников, их расположения. Сила света (I). Единица измерения - кандела (cd).

Освещенность (Е) - световой поток, приходящийся на единицу освещяемой поверхности. Единица измерения - люкс (lx). 1 lx = 1cd*sr/m2, где sr - телесный угол (в стерадианах). Яркость (L) характеризует свечение источника света в данном направлении.

Яркость элемента светящейся поверхности в каком-либо направлении определяется соотношением силы света этого элемента к площади проекции элемента на плоскость, перпендикулярную данному направлению.

Цветовая температура (Т). Измеряется в градусах Кельвина (К). Характеризует спектральный состав излучения.

Освещенность: Лунный свет 0,25 lx Солнце сквозь облака 10 000 lx Солнечный свет 100 000 lx Освещение в офисе 300-2000 lx Дорожное освещение 10-50 lx

Яркость: Люминесцентная лампа 0,8 cd/м2 Хорошо освещённая улица 2 cd/м2 Полуденное солнце 150 000 cd/м2 Cила света свечи - около 1 cd, а свет маяка может достигать силы 2 000 000 cd.

Измерение параметров освещения. Основным параметром, используемым при оценке освещения, является освещенность е, измеряемая в лк.

Для измерения освещенности используются люксметры различных типов.

Примером аналогового люксметра может служить прибор Ю - 116, принцип работы которого основан на явлении фотоэлектрического эффекта.

Под влиянием светового потока, падающего на селеновый фотоэлемент, в замкнутой цепи возникает ток, величина которого пропорциональна световому потоку. Прибор проградуирован в люксах. Существенным преимуществом селенового фотоэлемента по сравнению с другими типами фотоэлементов является то, что его кривая спектральной чувствительности наиболее близко совпадает с кривой относительной видности человеческого глаза. При измерении освещенности фотоэлемент устанавливается в рабочей плоскости (горизонтальной или вертикальной) на некотором расстоянии от оператора, проводящего измерения, чтобы тень не падала на фотоэлемент.

В настоящее время нашли широкое применение аналого - цифровые приборы, позволяющие измерять не только освещенность, но и другие параметры, характеризующие освещение, например, коэффициент пульсации или яркость.

Примером аналого - цифрового прибора может служить пульсметр-люксметр «Аргус-07», который применяется для измерения освещенности и коэффициента пульсации. Принцип прибора основан на преобразовании светового потока, создаваемого протяженными объектами, в непрерывный электрический сигнал, пропорциональный освещенности, который затем преобразуется аналого - цифровым преобразователем в цифровой код, индицируемый на цифровом табло индикаторного блока. В измерительной головке установлен первичный преобразователь излучения - полупроводниковый кремниевый фотодиод с системой светофильтров, формирующих спектральную чувствительность, соответствующую кривой видности. Показания коэффициента пульсации индицируются в процентах, при этом прибор определяет максимальное, минимальное и среднее значение освещенности пульсирующего излучения и рассчитывает значение коэффициента пульсации по приведенной выше формуле.

Свет является естественным условием жизнедеятельности человека, играющим важную роль в сохранении здоровья и высокой работоспособности. Он оказывает положительное влияние на эмоциональное состояние человека, обмен веществ, сердечно-сосудистую и центральную нервную систему.

Зрительный анализатор человека является главным источником информации, получаемой им о внешнем мире.

Таким образом, являясь важнейшим показателем гигиены труда, производственное освещение предназначено для :

Улучшения условий зрительной работы и снижения утомления;

Повышения безопасности труда и снижения профессиональных заболеваний;

Повышения производительности труда и качества выпускаемой продукции.

Свет представляет собой часть электромагнитного спектра видимого излучения ( = = 0,38-0,76 мкм). Каждой длине волны соответствует определенный цвет: от фиолетового (380…450 нм) до красного (620…760 нм).

Чувствительность глаза на разных участках видимого спектра неодинакова. Она максимальна в зеленой области спектра при длине волны = 554 мм.

Производственное освещение характеризуется количественными и качественными показателями. К количественным показателям относятся: световой поток, сила света, освещенность, яркость и коэффициент отражения. Световым потоком Ф называют поток лучистой энергии, оцениваемый глазом по световому ощущению. Единицей светового потока является люмен (лм) – световой поток, излучаемый точечным источником света силой в одну канделлу, помещенным телесного угла в один стерадиан. Сила света I – это пространственная плотность светового потока.

, кд,

где ω –телесный угол, стерадиан.

Освещенность Е характеризует поверхностную плотность светового потока

где S – площадь освещаемой поверхности, м 2 .

Единицей освещенности является люкс (лк).

Например освещенность поверхности Земли в лунную ночь составляет около 0,2 лк, а в солнечный день может достигать 100 000 лк.

Уровень ощущения света человеческим глазом зависит от поверхностной плотности светового потока на сетчатке глаза, то основное значение имеет световой поток, отраженный от этой поверхности и попадающий на зрачок. Поэтому введено понятие яркости. Человек различает окружающие предметы потому, что они имеют различную яркость.

Яркость L – величина, равная отношению силы света I , излучаемого (отражаемого) элементом поверхности в данном направлении, к площади проекции этой поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению.

кд/м 2 ,

где S отр – площадь излучаемой (отражаемой) поверхности, м 2 ; α – угол, между нормалью и направлением к данной поверхности.

Коэффициент отражения К отр характеризует способность поверхности отражать падающий на нее световой поток:

К основным качественным показателям освещения относятся: объект различения, фон, контраст объекта с фоном, видимость, блесткость, коэффициент пульсации освещенности.

Объект различения – наименьший объект рассматриваемого пространства, который необходимо различить в процессе работы.

Фон – поверхность, непосредственно примыкающая к объекту различения, по отношению к которой он рассматривается.

Контраст объекта с фоном К – отношение абсолютной величины разности между яркостью объекта L о и фона L ф к яркости фона.

.

Видимость V д – универсальная характеристика качества освещения, которая характеризует способность глаза воспринимать объект.

Блесткость – повышенная светящихся поверхностей, вызывающая нарушение зрительных функций, т.е. ухудшение видимости объекта.

Коэффициент пульсации освещенности К п – критерий оценки относительной величины колебаний величины освещенности при использовании газоразрядных ламп переменного тока:

,

где Е ma х, E min , Е ср – максимальное, минимальное и среднее значения освещенности за период ее колебания, лк.

Виды освещения

ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ

Тема 5

План:

Основные параметры, характеризующие свет

Основные требования к освещению

Правильно выполненная система освещения играет существенную роль в снижении производственного травматизма, уменьшения потенциальной опасности многих производственных факторов, создает нормальные условия работы, повышает общую работоспособность. Освещение характеризуется качественными и количественными показателями. Количественными являются: световой поток , сила света , освещенность , яркость , коэффициент отражения . Качественными показателями являются: фон , контраст объекта с фоном , ослепленность , степень дискомфорта , коэффициент пульсации освещенности .

Световой поток (Ф) – это часть лучистого потока, которая воспринимается зрением как свет. Единицей измерения светового потока является люмен (лм).

Сила света (I) – это величина, оценивающая пространственную плотность светового потока и представляющая собой отношение светового потока dФ к телесному углу dω , в пределах которого световой поток распространяется:

Единицей измерения силы света является кандела (КД).

Освещенность ( Е) – это поверхностная плотность, светового потока, представляет собой отношение светового потока dФ, падающего на элемент поверхности dS, к площади этого элемента.

Единицей измерения освещенности является люкс (лк).

Яркость поверхности (L) – это отношение силы света, излучаемого в рассматриваемом направлении к площади светящейся поверхности.

Яркость поверхности измеряется в КД/м 2

Коэффициенты отражения (ρ) – это отношение отраженного от поверхности светящегося потока Ф отр к падающему на нее световому потоку Ф пад.

Фон – это поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Фон считается: светлым при ρ > 0,4, средним при ρ = 0,2-0,4, темным при ρ< 0,2.

Контраст объекта с фоном (К) – это соотношение яркостей рассматриваемого объекта и фона.

К - контраст объекта с фоном

L 0 , L Ф – яркость объекта и фона.

При К > 0,5 - контраст большой, К = 0,2 ... 0,5 – средний, К< 0,2 – малый.

Показатель ослепленности (Р) – это критерий оценки слепящего действия осветительной установки:

Коэффициент ослепленности (S) представляет собой отношение видимости объекта наблюдения при экранировании блёстких источников (V 1) света и без экранирования (V 2) соответственно:

Показатель дискомфорта (М) – это критерий оценки дискомфортной блесткости, вызывающий неприятные ощущения при неравномерном распределении яркости в поле зрения.

Коэффициент пульсации освещенности (К П) – является критерием оценки относительной глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока.

Е max , Е min - значения освещенности за период.

Е ср - среднее значение освещенности за период.

Многочисленными исследованиями установлено большое влияние освещённости рабочих поверхностей на производительность труда. Более того, увеличение освещённости способствует улучшению работоспособности даже в тех случаях, когда процесс труда не зависит от зрительного восприятия. При плохом освещении человек быстро устаёт, плохо работает, возрастает потенциальная опасность ошибочных действий и несчастных случаев. В конечном итоге, плохая освещённость может привести к профзаболеваниям, например таким, как рабочая миопия (близорукость).

КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ

В зависимости от источника света производственное освещение может быть двух видов: естественное, создаваемое непосредственно солнечным диском и диффузным светом небесного излучения, и искусственное, осуществляемое электрическими лампами.
По конструктивным особенностям естественное освещение подразделяется на:
боковое, осуществляемое через окна в наружных стенах;
верхнее, осуществляемое через аэрационные и зенитные фонари, проёмы в покрытиях, а также через световые проёмы в местах перепадов высот смежных пролётов зданий;
комбинированное, когда к верхнему освещению добавляется боковое.
Искусственное освещение предусматривается в помещениях, в которых недостаточно естественного света или для освещения помещения в те часы суток, когда естественный свет отсутствует.
По конструктивному исполнению искусственное освещение может быть двух видов - общее и комбинированное, когда к общему освещению добавляется местное, концентрирующее световой поток непосредственно на рабочих местах.
Общее освещение подразделяется на общее равномерное освещение (при равномерном распределении светового потока без учёта расположения оборудования) и общее локализованное освещение (при распределении светового потока с учётом расположения рабочих мест).
Применение одного местного освещения внутри зданий не допускается.
По функциональному назначению искусственное освещение подразделяется на следующие виды: рабочее, аварийное, специальное.
Рабочее освещение обязательно для всех помещений и на освещаемых территориях для обеспечения нормальной работы, прохода людей и движения транспорта. Аварийное освещение предусматривается для обеспечения минимальной освещенности в производственном помещении на случай внезапного отключения рабочего освещения.
Аварийное освещение для продолжения работы надлежит устраивать в тех случаях, когда внезапное отключение рабочего освещения (при аварии) и связанное с этим нарушение нормального обслуживания может вызвать взрыв, пожар, отравление людей, длительное нарушение технологического процесса, нарушения работы таких объектов, как электрические станции, диспетчерские пункты, насосные установки водоснабжения и другие производственные помещения у которых недопустимо прекращение работ.
Наименьшая освещённость рабочих поверхностей, требующих обслуживания при аварийном режиме, должна составлять 5% освещённости, нормируемой для рабочего освещения при системе общего освещения, но не менее 2 лк внутри зданий.
Аварийное освещение для эвакуации надлежит устраивать в местах, опасных для прохода, на лестничных клетках, в производственных помещениях с числом работающих более 50 человек. Оно должно обеспечивать наименьшую освещённость в помещениях, на полу основных проходов и на ступенях не менее 0,5 лк, а на открытых территориях - не менее 0,2 лк. Выходные двери помещений общественного назначения, в которых могут находиться повременно более 100 человек, должны быть отмечены световыми сигналами-указателями.
Светильники аварийного освещения для продолжения работы присоединяют к независимому источнику питания, а светильники для эвакуации людей - к сети, независимой от рабочего освещения, начиная от щита подстанции.
Для аварийного освещения следует применять только лампы накаливания и люминесцентные лампы.
К специальным видам освещения относятся: охранные, дежурные. Для охранного освещения площадок предприятий и дежурного освещения помещений следует по возможности выделять часть светильников рабочего или аварийного освещения.

1. Основные светотехнические характеристики

1.1. Количественные показатели

Ощущение зрения происходит под воздействием видимого излучения (света), которое представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны 0,38...0,76 мкм. Чувствительность зрения максимальна к электромагнитному излучению с длиной волны 0,555 мкм (желто-зеленый цвет) и уменьшается к границам видимого спектра.

Освещение характеризуется количественными и качественными показателями. К количественным показателям относятся:

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

- сила света J - пространственная плотность светового потока; определяется как отношение светового потока dф, исходящего от источника и равномерно распространяющегося внутри элементарного телесного угла dЩ, к величине этого угла; J== dф/dЩ; измеряется в канделах (кд);

- освещенность Е - поверхностная плотность светового потока; определяется как отношение светового потока dф, равномерно падающего на освещаемую поверхность dS (м 2), к ее площади: Е=dф/dS, измеряется в люксах (лк);

- яркость L поверхности под углом б к нормали -это отношение силы света dJб, излучаемой, освещаемой или светящейся поверхностью в этом направлении, к площади dS проекции этой поверхности, на плоскость, перпендикулярную к этому направлению: L = dф/(dScosб), измеряется в кд * м -2 .

1.2. Качественные показатели

Для качественной оценки условий зрительной работы используют такие показатели как фон, контраст объекта с фоном, коэффициент пульсации освещенности, показатель 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 потокаФ отр к падающему на нее световому потоку Фпад; р == Фот/Фпад. В зависимости от цвета и фактуры поверхности значения коэффициента отражения находятся в пределах 0,02...0,95; при р >0,4 фон считается светлым; при р = 0,2...0,4-средним и при р <0,2-темным.

Контраст объекта с фоном k - степень различения объекта и фона -характеризуется соотношением яркостей рассматриваемого объекта (точки, линии, знаки, пятна, трещины, риски или других элементов) и фона; k = (L op -L o)/L op считается большим, если k >0,5 (объект резко выделяется на фоне), средним при k==0,2...0,5 (объект и фон заметно отличаются по яркости) и малым при k<0,2 (объект слабо заметен на фоне).

Коэффициент пульсации освещенности kЕ- это критерий глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока

KЕ=100(E max -E min)/(2E ср);

где E max, E min E cp - максимальное, минимальное и среднее значения освещенности за период колебаний; для газоразрядных ламп kе = 25...65 %, для обычныхламп накаливания k E ? 7 %, для галогенных ламп накаливания K E = 1%.

Показатель ослепленности Ро - критерий оценки слепящего действия, создаваемого осветительной установкой,

Po=1000(V 1 /V 2 -1),

где V 1 и V 2 -видимость объекта различения соответственно при экранировании и наличии ярких источников света в поле зрения.

Экранирование источников света осуществляется с помощью щитков, козырьков и т.п.

Видимость V характеризует способность глаза воспринимать объект. Она зависит от освещенности, размера объекта, его яркости, контраста объекта с фоном, длительности экспозиции. Видимость определяется числом пороговых контрастов в контрасте объекта с фоном, т.е. V=k/k пop , где k пор - пороговый или наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект становится неразличим на этом фоне.

К атегория: Электромонтажные работы

Основные световые величины

К основным световым величинам относят: световой поток, освещенность и силу света.

Мощность излучения лампы, которая оценивается по световому ощущению, производимому на глаз человека, называют световым потоком и выражают в люменах (лм). Падая на какую-либо поверхность, световой поток освещает ее. Световой поток обычной стеариновой свечи составляет 10-15 лм, электрической лампы накаливания мощностью 25 Вт и напряжением 220 В - свыше 200 лм.

Отношение светового потока лампы (лм) к потребляемой лампой мощности (Вт), или величина светового.потока получаемой на 1 Вт потребляемой мощности, называют световой отдачей (светоотдачей), которая характеризует экономичность ламп.

Световой поток, приходящийся на единицу освещаемой поверхности, называют освещенностью и выражают в люксах: E=F/S (или 1 лк = 1 лм/1 м2), где F - световой поток, лм, S - освещаемая площадь, м2.

Плотность светового потока в данном направлении называют силой света и выражают в канделах (кд). Она характеризует распределение светового потока источника света.

Предметы, окружающие нас, способны отражать, поглощать или пропускать световой поток. Различают три вида отражения и пропускания света телами: рассеянное, направленное (зеркальное) и направленно-рассе-янное.

Рассеянное, или диффузное, отражение характерно для предметов, которые светятся с яркостью, одинаковой во всех направлениях, например гипс, мел, молочное стекло. Предметы, которые рассеивают падающий на них свет и одновременно начинают сами светиться, но с неравномерной яркостью, обладают направленно-рассеянным отражением, например матовое стекло, глянцевая бумага. Материалы, диффузно отражающие и пропускающие свет, широко применяют при изготовлении светотехнических приборов и устройств.

Светлые тона окраски помещений с установленным оборудованием максимально отражают падающий на них свет, что позволяет создавать уровень требуемой освещенности при использовании источников света меньшей мощности и с меньшим световым потоком по сравнению с темной окраской.

Освещенность нормируется для каждого помещения и рабочего места. На основе установленных норм освещенности проектируют освещение производственных помещений, учреждений, культурно-бытовых объектов, территорий, при этом норма освещенности газоразрядными лампами в 1,5 - 3 раза выше, чем лампами накаливания. Освещенность, требуемую по нормам, создает рабочее освещение, а при наличии аварийного - оба вида освещения. Аварийное освещение для продолжения работы должно создавать освещенность не менее 5% (2 лк) нормы для общего освещения, а эвакуационное - не менее 0,5 лк на полу по основным проходам помещений и лестницам.

При комбинированном освещении требуемая освещенность рабочих мест достигается в основном с помощью местного освещения, а от светильников общего освещения - не менее 10% нормы освещенности.

- Основные световые величины