Основные характеристики производственного освещения

Производственное освещение – неотъемлемый элемент условий трудовой деятельности человека. При правильно организованном освещении рабочего места обеспечивается сохранность зрения человека и нормальное состояние его нервной системы, а также безопасность в процессе производства. Производительность труда и качество выпускаемой продукции находятся в прямой зависимости от освещения.

Видимый свет – это электромагнитные волны с длиной волны от 770 до 380 нм¹. Он входит в оптическую область электромагнитного спектра, который ограничен длинами волн от 10 до 340 000 нм. Кроме видимого света в оптическую область входит ультрафиолетовое излучение (длины волн от 10 до 380 нм) и инфракрасное (тепловое) излучение (от 770 до 340 000 нм).

¹ 1 нм (1 нанометр) = 10^{-9 м.}

С физической точки зрения любой источник света – это скопление множества возбужденных или непрерывно возбуждаемых атомов. Каждый отдельный атом вещества является генератором световой волны.

С физиологической точки зрения свет является возбудителем органа зрения человека (зрительного анализатора). Человеческий глаз различает семь основных цветов и более сотни их оттенков. Приблизительные границы длин волн (нм) и соответствующие им ощущения (цвета) следующие:

380-455 – фиолетовый 540-590 - желтый

455-470 – синий 590–610 - оранжевый

470–500 – голубой 610–770 – красный

500–540 – зеленый

Наибольшая чувствительность органов зрения человека приходится на излучение с длиной волны 555 нм (желто-зеленый цвет).

Введем основные световые величины, позволяющие количественно описать видимое излучение.

Часть лучистого потока, воспринимаемая органами зрения человека как свет, называется световым потоком, обозначается буквой Ф и измеряется в люменах (лм). С физической точки зрения световой поток – это мощность видимого излучения, т.е. световая энергия, излучаемая по всем направлениям за единицу времени. Но так как измерение светового потока основывается на зрительном восприятии, то световой поток – величина не только физическая, но и физиологическая.

Пространственную плотность светового потока называют силой света и измеряют в канделах (кд). Она характеризует неравномерность распространения светового потока в пространстве и определяется выражением:

, (16.1)

где dФ – световой поток, исходящий от источника света и распространяющийся равномерно

внутри элементарного телесного угла;

– – величина элементарного телесного угла.

Единицей меры телесного угла является телесный угол, вырезающий из сферы (с центром в вершине угла) площадь, равную площади квадрата, построенного на радиусе. Такой телесный угол называют стерадианом (ср). Полный телесный угол вокруг точки равен 4π ср, поэтому сила света точечного источника:

. (16.2)

Следующая светотехническая величина – это освещенность. Освещенностью поверхности Е называется величина, измеряемая отношением светового потока dФ, падающего на поверхность dS, к величине поверхности dS, т. е.

(16.3)

Освещенность измеряется в люксах (лк). Освещенность может быть выражена и через силу света. Так, для точечного источника света:

(16.4)

где I – сила света в направлении от источника на данную точку поверхности;

r – расстояние от светильника до поверхности;

α – угол между нормалью поверхности и направлением светового потока от источника.

Яркость используется для характеристики протяженного источника света, обладающего светящейся поверхностью dS. Яркость протяженного источника света L определяется отношением силы света в данном направлении dI к поверхности источника, видимой по этому направлению, либо отношением светового потока dФ к произведению телесного угла dΩ, внутри которого излучается поток, на видимую поверхность источника света:

, (16.5)

где φ – угол между нормалью к светящейся поверхности и глазом наблюдателя.

Яркость измеряется в кд/м².

Кроме перечисленных выше светотехнических величин используют коэффициент отражения, характеризующий способность поверхности отражать падающий на нее световой поток:

(16.6)

где – отраженный от поверхности световой поток;

– падающий на поверхность световой поток.

Как следует из определения, – безразмерная величина.

Рассмотренные светотехнические величины относятся к количественным показателям производственного освещения.

Различают следующие виды производственного освещения: естественное, искусственное и совмещенное. Естественное освещение осуществляется за счет прямого и отраженного света неба. С физиологической точки зрения естественное освещение наиболее благоприятно для человека. Естественное освещение в течение дня меняется в достаточно широких пределах в зависимости от состояния атмосферы (облачность).

Различают боковое естественное освещение – через световые проемы (окна) в наружных стенах и верхнее естественное освещение, при котором световой поток поступает через световые проемы, расположенные в верхней части (крыше) здания (аэрационные и зенитные фонари и т.д.). Если используется оба вида освещения, то оно называется комбинированным.

Для характеристики естественного освещения используется коэффициент естественной освещенности (КЕО):

, (16.7)

где: Е – освещенность на рабочем месте, лк;

E₀ – освещенность на улице (при среднем состоянии облачности), лк.

Величины КЕО для различных помещений лежат в пределах 0,1-12%.

Искусственное освещение осуществляется электрическими лампами или прожекторами. Оно может быть общим, местным или комбинированным. Общее предназначено для освещения всего производственного помещения. Местное при необходимости дополняет общее и концентрирует дополнительный световой поток на рабочих местах. Сочетание местного и общего освещения называют комбинированным.

Если в светлое время суток уровень естественного освещения не соответствует нормам, то его дополняют искусственным. Такой вид освещения называют совмещенным.

По функциональному назначению различают следующие виды искусственного освещения: рабочее, аварийное, эвакуационное, охранное и дежурное.