Основные светотехнические понятия и характеристики
ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ
Глаз человека лучше всего приспособлен к естественному освещению. При недостаточном естественном освещении или при его отсутствии применяют осветительные установки, которые обеспечивают возможность нормальной жизни и деятельности людей. Более того, искусственное освещение решает ряд задач, вообще недоступных естественному освещению. От особенностей устройства искусственного освещения, кажущихся иногда незначительными, во многом зависят и производительность труда, и безопасность работы, и сохранность зрения, и архитектурный облик помещения.
Производственное освещение – это такая система естественного и искусственного освещения, которая позволяет работающим нормально осуществлять определенный технологический процесс.
Рационально устроенное освещение – один из показателей высокого уровня культуры труда, неотъемлемая часть эргономики и производственной эстетики. Положительное влияние правильно решенной системы освещения на производительность труда и его качество в настоящее время не вызывает сомнения. Так, солнечное освещение увеличивает производительность труда до 10%, а создание рационального искусственного освещения – до 13%, при этом в ряде производств брак снижается до 20 – 25%. Рациональное освещение обеспечивает психологический комфорт, способствует уменьшению зрительного и общего утомления, снижает опасность производственного травматизма.
Основные светотехнические понятия и характеристики
Нагретые тела излучают в пространство лучистую энергию, представляющую собой электромагнитные колебания.
К световому излучению относятся электромагнитные колебания, спектр которых определяется длиной волны λ от нескольких мкм (инфра- красные лучи) до сотых долей мкм (ультрафиолетовые лучи).
Видимая часть спектра лежит в пределах – λ = 320 – 780 мкм. Видимый цвет и чувствительность глаза к излучению зависят от длины волны.
Производственное освещение характеризуется количественными и качественными показателями.
К количественным показателям относятся основные светотехнические величины: световой поток, сила света, освещенность и яркость.
Основная величина, характеризующая источник излучения видимого света, – световой погод Ф, (мощность лучистой энергии), оценивается глазом по производственному ею световому ощущению, измеряется в люменах (лм).
1лм – световой поток, излучаемый с поверхности абсолютно черного тела S = 0,5305 м2 при температуре затвердевания платины.
Например, карманный фонарик излучает световой поток 6 – 10 лм, лампа накаливания Б – 100Вт – 1350 лм.
Пространственная плотность светового потока используется для характеристики распределения светового потока.
Сила света I – пространственная плотность светового потока, определяемая отношением светового потока Ф к телесному углу с вершиной в точке расположения светильника, в пределах которого равномерно распределен этот поток. Единица силы света – кандела (кд):
I = Ф ,
где I – сила света, кд;
Ф – световой поток, лм;
w – телесный угол, стер (стерадиан).
1 кд – сила света источника, испускаемая с площади 1/(6·105)м2, перпендикулярной к этому сечению направлений, при температуре затвердевания платины.
Телесный угол (w) – часть пространства, ограниченного конусом, имеющим вершину в центре сферы и опирающимся на ее поверхность. Телесный угол определяется отношением площади (S), которую конус вырезает на поверхности сферы к квадрату радиуса (r) этой сферы, измеряется в стерадианах (Ср.), т.е. когда S = r2 = 1.
w = S.
I –величина векторная, распределение силы света источника по различным направлениям представляется радиус-векторами, длины которых определяют модуль I в направлении вектора. Концы векторов соединяют плавной кривой, называемой кривой силы света.
Например, для потолочного светильника I при угле падения5 составляет 130 кд, при угле 30 – 90 кд.
Освещенность (Е) – поверхностная плотность светового потока. Освещенность определяется отношением светового потока, падающего на поверхность к площади этой поверхности и измеряется в люксах (лк).
Связь между Ф и Е
Е = Ф ,
S
где S – освещаемая поверхность, м2 ;
Е – освещенность, лк;
Ф – световой поток, лм.
1 лк – освещенность поверхности в 1 м2 при световом потоке в1лм.
Освещенность характеризует поверхностную плотность светового потока.
Например, в ясный летний день освещенность поверхности земли
80 – 90 тыс. лк, в пасмурный день – 5 тыс. лк.
Светимость М – оценивает плотность светового потока, излучаемого светящейся поверхностью
М =dФ ,
где S – светящаяся поверхность.
Яркость поверхности В – светотехническая величина, непосредственно воспринимаемая глазом, определяется выражением
В = I ,
где S – светящаяся поверхность;
α – угол между нормалью к поверхности и направлением I к сетчатке глаза.
Яркость источников света необходимо учитывать яри оценке качества освещения. Яркость для внутреннего освещения – 0,5·104 кд/м2, для наружного – 3·104 кд/м2, слепящая яркость – 6·104 кд/м2. Гигиенически приемлемой считается яркость до 5000 кд/м2.
Фон – поверхность, прилегающая к объекту различения, на котором он рассматривается.
При коэффициенте отражения p > 0,4 фон считается светлым, при
р = 0,2 – 0,4 – средним и темным – при р < 0,2.
Коэффициент отражения определяется отношением световых потоков, отраженного и падающего
Контраст объекта различается с фоном и определяется по фор- муле:
|
где К – контраст объекта различения с фоном; Во – яркость объекта различения (кд/м2); Вф – яркость фона (кд/м2).
Контраст объекта различения при К > 0,5 считается большим (объект и фон резко различаются по яркости), при К =0,2 – 0,5 считается средним (объект и фон заметно различаются по яркости), при К < 0,2 – считается малым (объект и фон мало различаются по яркости).
Показатели ослепленности – критерий оценки слепящего действия, создаваемого осветительной установкой, определяется выражением:
Р = (S – 1)1000,
где Р – показатель ослепленности;
S – коэффициент ослепленнсти, определяемый отношением видимости объекта наблюдений при экранировании блестких источников света (V1) к видимости объекта наблюдения при наличии блестких источников в поле зрения (V2).
Видимость (V) – характеристика способности глаза воспринимать
объект. Определяется числом пороговых контрастов, в контрасте объекта с фоном.
Коэффициент пульсации освещенности (КЕ) – это критерии глубинных колебаний освещенности в результате изменений во времени светового потока:
100(Е
=
max -Emin),
2Еср
где Еmax, Emin, Еср – максимальное, минимальное, среднее значения
освещенности за период колебаний.
Показатель дискомфорта – характеристика качества освещения, которая определяется степенью дополнительной напряженности зрительной работы, вызываемая резким различием яркостей одновременно видимых поверхностей в освещенном помещении.
Качественным показателем, определяющим условия зрительной работы, является фон, контраст объекта различения с фоном, показатель ослепленности, показатель дискомфорта.