Виды и характеристики освещения, зрительный комфорт
Освещение и световая среда характеризуется следующими основными параметрами.
Световой поток(Ф) – часть электромагнитной энергии, которая излучается источником в видимом диапазоне. Поскольку световой поток – это не только физическая, но и физиологическая величина, так как характеризует зрительное восприятие, для него введена специальная единица измерения люмен (лм).
Сила света(I). Так как источник света может излучать свет по различным направлениям неравномерно, вводится понятие силы света как отношения величины светового потока, распространяющегося от источника света в некотором телесном угле W измеряемом в стерадианах (cр), к величине этого телесного угла.
Единица силы света – кандела (кд) – это световой поток в люменах (лм), испускаемый точечным источником в телесном угле Iср (лм/ср). Телесный угол определяется отношением площади S, вырезаемой им из сферы произвольного радиуса Rк квадрату последнего
| W= S/R2 | (7.3.1) |
:
Солнце и искусственные источники света – это первичные источники светового потока, т. е. источники, в которых генерируется электромагнитная энергия. Однако существуют вторичные источники – это поверхности объектов, от которых свет отражается.
Коэффициентом отражения (r)называется доля светового потока Фпад, падающего на поверхность, которая отражается от нее,
| r = Фотр/Фпад | (7.3.2) |
Величина же светового потока, отраженного поверхностью предмета Фотр и распространяющегося в некотором телесном угле Ŵ, отнесенная к величине этого угла и площади S отражающей поверхности, называется яркостью ( L ) объекта.По сути − это сила света, излучаемая поверхностью, отнесенная к площади этой поверхности
Яркость измеряется в кд/м2.
Чем больше яркость объекта, тем больший световой поток от него поступает в глаз и тем сильнее сигнал, поступающий от глаза в зрительный центр. Таким образом, казалось бы, чем больше яркость, тем лучше человек видит объект. Однако это не совсем так. Если поверхность (фон), на которой располагается объект, имеет близкую к объекту по величине яркость, то интенсивность засветки участков сетчатки световым потоком, поступающим от фона и объекта, одинакова (или слабо различается), величина поступающих в мозг сигналов одинакова, и объект на фоне становится неразличимым.
Чтобы объект был хорошо виден, яркости объекта и фона должны различаться.
Если объект резко выделяется на фоне (например, черная линия на белом листе), контраст считается большим, при среднем контрасте объект и фон заметно различаются по яркости, при малом контрасте объект слабо заметен на фоне (например, линия бледно-желтого цвета на белом листе). При К < 0,2 контраст считается малым, при К = 0,2 … 0,5 контраст средний, а при К > 0,5 – большим.
Величина яркости объекта тем больше, чем больше коэффициент отражения и падающий на поверхность световой поток.
Световые свойства поверхностей характеризуются коэффициентами отражения r, пропускания τ и поглощения α, причем во всех случаях r + τ + α = 1. Указанные коэффициенты − это доля светового потока, которая соответственно отражается, пропускается или поглощается поверхностью.
Для характеристики интенсивности светового потока, падающего на поверхность от источника света, введена величина, получившая название освещенности.
Освещенность– это отношение падающего на поверхность светового потока Фпад к величине площади этой поверхности S
| E = Фпад/S | (7.3.3) |
Измеряется освещенность в люксах (лк) − лм/м2. Освещенность поверхности не зависит от ее световых свойств.
Одной из характеристик, характеризующей зрительную работу, является фон – поверхность, на которой происходит различение объекта, с которым работает человек. Фон характеризуется способностью поверхности отражать падающий на нее свет. Отражательная способность определяется коэффициентом отражения − r.
Для того чтобы обеспечить условия, необходимые для зрительного комфорта, в системе освещения должны быть реализованы следующие предварительные требования:
• равномерное освещение;
• оптимальная яркость;
• отсутствие бликов и ослепленности;
• соответствующий контраст;
• правильная цветовая гамма;
• отсутствие стробоскопического эффекта или пульсации света.
Для оценки использования естественного света введено понятие коэффициента естественной освещенности (КЕО)«Гиперссылка (Глоссарий)» и установлены минимально допустимые значения КЕО – это отношение освещенности Ев внутри помещения за счет естественного света к наружной освещенности Ен от всей полусферы небосклона, выраженное в процентах:
| КЕО = (Ев/Ен) * 100% | (7.3.4) |
КЕО не зависит от времени года и суток, состояния небосвода, а определяется геометрией оконных проемов, загрязненностью стекол, окраской стен помещений и т.д. Чем дальше от световых проемов, тем меньше значение КЕО.
Минимально допустимая величина КЕО определяется разрядом работы: чем выше разряд работы, тем больше минимально допустимое значение КЕО. Например, для I разряда работы (наивысшей точности) при боковом естественном освещении минимально допустимое значение КЕО равно 2 %, при верхнем −6 %, а для III разряда работы (высокой точности) соответственно 1,2 % и 3 %. По характеристике зрительной работы труд учащихся можно отнести ко второму разряду работы и при боковом естественном освещении в аудитории, лаборатории на рабочих столах и партах должен обеспечиваться КЕО = 1,5 %.
Кроме минимально допустимой величины КЕО и доли общего освещения в комбинированном освещении «Гиперссылка (Глоссарий)», в соответствии с нормами устанавливается величина минимально допустимой освещенности Еmin (это основной нормируемый параметр).
Величина Еmin зависит от разряда работы.
Разряды работы делят на четыре подразряда в зависимости от светлоты фона и контраста между деталями (объектами различения) и фоном.
Более подробные сведения о нормативных требованиях, предъявляемых к освещению, можно получить в СНиП 23−05−95.
Системы и виды освещения
Освещение подразделяется на естественное, искусственное и совмещенное.
Естественное освещение«Гиперссылка (Глоссарий)»конструктивноразделяется на:
· боковое (световые проемы в стенах)«Гиперссылка (Глоссарий)»;
· верхнее (прозрачные перекрытия и световые фонари на крыше)«Гиперссылка (Глоссарий)»;
· комбинированное (наличие световых проемов в стенах и перекрытиях одновременно)«Гиперссылка (Глоссарий)».
Величина освещенности Е впомещении от естественного света небосвода зависит от времени года, времени дня, наличия облачности, а также доли светового потока Фот небосвода, которая проникает в помещение.
Эта доля зависит:
· от размера световых проемов (окон, световых фонарей);
· светопроницаемости стекол (сильно зависит от загрязненности стекол);
· наличия напротив световых проемов зданий, растительности;
· коэффициентов отражения стен и потолка помещения (в помещениях с более светлой окраской естественная освещенность лучше) и т. д.
Естественный свет лучше по своему спектральному составу, чем искусственный свет, создаваемый любыми источниками света.
Кроме того, чем лучше естественное освещение в помещении, тем меньше времени приходится пользоваться искусственным светом, а это приводит к экономии электрической энергии.
При недостатке освещенности от естественного света используют искусственное освещение,создаваемое электрическими источниками света.
По своему конструктивному исполнению искусственное освещение может быть общим«Гиперссылка (Искусственное общее освещение)», общим локализованным и комбинированным«Гиперссылка (Глоссарий)».
При общем освещении все места в помещении получают свет от общей осветительной установки.
В этой системе источники света распределены равномерно без учета расположения рабочих мест.