Виды и системы освещения

Основные светотехнические понятия и характеристики освещения

ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ

Лекция 3екция 4

 

Через зрительный анализатор (ЗА) к нам поступает большая часть информации об окружающем мире. Зрительная работоспособность, производительность труда тесно связаны с рациональным производственным освещением. Свет оказывает влияние на эмоциональное состояние человека, обмен веществ, сердечно-сосудистую систему, нервно-психическую сферу. Свет - это не только важный стимулятор зрительного анализатора, но и организма в целом.

Недостаточная освещенность приводит к утомлению зрения, может создать опасную ситуацию, привести к травмам.

Слишком большая яркость источников света (блесткость) ведет к временному нарушению зрительной функции (ослепленность).

 

 

Световой поток Ф - поток лучистой энергии, оцениваемый по зрительному ощущению, характеризует мощность светового излучения [лм (люмен)].

Сила света J - пространственная плотность светового потока в данном направлении.

J =

(W - величина телесного угла в стерадианах).

Освещенность Е = (S - площадь освещаемой поверхности). 1 люкс - освещенность поверхности площадью 1 м² при Ф = 1 мм.

Яркость L - (элемента поверхности dS под углом q относительно нормали этого элемента есть отношение светового потока к произведению телесного угла на площадь элемента излучающей поверхности и косинус угла q между нормалью к поверхности и линией взгляда.

L = или L =

 

Коэффициент отражения ;

r < 0,2 - фон темный

0,2 < r < 0,4 – фон средний

r > 0,4 – фон светлый

 

Блескость - повышенная яркость светящихся поверхностей в прямом и отраженном свете, вызывающая нарушение зрительных функций. Другим словами, этоощущение, связанное с наличием в поле зрения яркости, значительно превышающей яркость, к которой может адаптироваться глаз, и вызывающей раздражение, дискомфорт или потерю зрительной работоспособности и ухудшение видения. Блесткость можно классифицировать либо по воздействию (дискомфортная блесткость, слепящая блесткость) либо в зависимости от ее источника (прямая, отраженная). Отраженная блесткость может быть зеркальной или диффузной (также называется вуалированным отражением). Примерами отраженной блескости являются отражения на экранах видеотерминалы отражения от страниц книг.

Блескость ведет к раздражению, дискомфорту, утомлению зрения. Иногда значительно ухудшается и работоспособность.

Важной характеристикой освещения является контрастность – это различие в яркости или цвете предметов. Существенное значение имеет контраст объекта с фоном, который характеризуется соотношением яркостей рассматриваемого объекта (точка, линия, знак, трещина, риска, раковина и т.п.) и фона.

К = при Lф > Lо при Lo > Lф

При К > 0,5 контраст считается большим

При 0,2 £ К £ 0,5 - средним

При К < 0,2 - малым

Контрастность можно увеличить за счет увеличения освещенности (но не более, чем до 1000 лк), дальше это уже не эффективно, а необходимо улучшать качественные характеристики освещения.

Другой важной характеристикой, связанной со зрительной работой и освещением является видимость. Видимость – это способность глаза воспринимать объект

V = , где Кпор - пороговый контраст

С видимостью связана величина показателя ослепленности, который является критерием оценки слепящего действия источника света. Здесь V₂ - видимость объекта различения при наличии ярких источников в поле зрения, V₁ - то же при экранировании этих источников. Экранирование осуществляемое с помощью щитков, козырьков и т.п.

r = () 1000,

Коэффициент пульсации

Кл = 100 ,

где Еmax, Emin, Ecp - соответственно максимальное, минимальное и среднее значение освещенности за период и колебания.

Коэффициент пульсации является показателем качества освещения и, так же , как и показатель дискомфорта входит в число нормируемых параметров.

 

 

По видам производственного освещения различают:

1) естественное освещение

2) искусственное освещение

3) совмещенное освещение

Естественное освещение делится на 1) боковое, 2) верхнее, 3) комбинированное.

По назначению производственное освещение подразделяется на рабочее, аварийное, эвакуационное, охранное, дежурное.

При общем равномерном освещении распределение светового потока осуществляется без учета расположения оборудования.

При общем локализованном учитывает расположение оборудования.

Комбинированное освещение сочетает местное и общее освещение. Только местное освещение не применяется за исключением специальных оговоренных случаев.

 

3. Нормирование производственного освещения. Основные требования к производственному освещению.

 

В основу нормирования производственного освещения положены вид (разряд) зрительной работы, контраст объекта и фона, яркость фона, вид и система освещения (естественное, искусственное, общее, комбинированное).

В одной из предыдущих лекций мы рассмотрели зрительный анализатор и уже знаем, что зрительную функцию характеризует световая, контрастная, цветовая чувствительность и острота зрения. Для зрительного анализатора (ЗА) многообразие окружающего мира представлено различием предметов, объектов, характеризующихся размером, яркостью, контрастом с фоном и удаленностью от глаз.

Чем меньше размер объекта и контраст его с фоном и чем ближе его необходимо рассматривать, тем он труднее воспринимается глазом.

Таким образом, для нормальной работы ЗА воспринимаемые объекты должны быть: 1) не менее определенного размера; иметь 2) контраст с фоном не менее определенной величины и 3) освещенность при этом должна быть достаточной. Здесь мы видим явную зависимость между видимым характером зрительной работы и функциональным состоянием ЗА.

Отсюда нормирование производственного освещения определяется взаимоотношением упомянутой выше триады «видимое излучение» - «зрительный анализатор» - «зрительная работа».

В соответствии с этим все зрительные работы можно разделить на 3 основных вида:

1. ЗР, при выполнении которых не требуется использование оптических приборов (самая многочисленная группа)

2. ЗР с использованием оптических приборов

3. ЗР, связанные с восприятием информации с экрана, предъявляющие особые требования к освещению, а также к объекту восприятия (информация на экране), который в то же время является источником света.

Зрительные работы, выполняемые без оптических приборов

При нормировании искусственного освещения для зрительных работ 1-го вида нормируемым параметром является освещенность Е [лк], Е = ¦ (объект различия, фон; контраст).

Освещенность должна соответствовать характеру работы, определяющемуся 3-мя параметрами:

а) объект различения - наименьший размер рассматриваемого предмета, отдельная его часть или дефект, который необходимо различать в процессе работы; при работе с приборами - толщина линии градуировки шкалы; при чертежных работах - толщина самой тонкой линии на чертеже.

б) фон - поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения. Характеризуется коэффициентом отражения, зависящим от цвета и фактуры поверхности r = 0,02 ¸ 0,95

r > 0,4 - светлый фон

0,2 £ r £ 0,4 - средний

r < 0,2 - темный

в) контраст объекта с фоном К

В зависимости от размера объекта различения ЗР делятся в соответствии со СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение» на 8 разрядов в зависимости от размера объекта различения (I - наивысшей точности, II - очень высокой точности, III - высокой точности и т.п.), причем разряды с I по V разбиваются на 4 подразряда (а, б, в, г) в зависимости от контраста детали различения с фоном и коэффициента отражения фона. Для каждого подразряда установлены определенные значения освещенности, понижающиеся по мере увеличения размера объекта различения, увеличения контраста с фоном, увеличения коэффициента отражения фона.

Помимо требования соответствия освещенности разряду зрительной работы, фону и контрасту к производственному освещению предъявляются следующие требования:

1. Необходимо достаточно равномерное распределение яркости на рабочей поверхности и в пределах окружающего пространства. (Чтобы избежать частой переадаптации глаза). Для этого - комбинированное освещение, светлая окраска потолка и стен.

2. Отсутствие резких теней на рабочей поверхности (переадаптация, искажение размеров и формы предметов, движения тени могут приводить к травмам). Для этого - светильники со светорасширяющими, молочными стеклами. На окнах - солнцезащитные устройства, жалюзи, козырьки.

3. В поле зрения должна отсутствовать прямая и отражающая блескость, которая приводит к ухудшению видимости. Показатель ослепленности

Р = (

не должны превышать 20 ¸ 80 ед. (в зависимости от разряда ЗР).

4. Освещенность должна быть постоянна по времени (Е = const).

Колебания освещенности характерны для люминесцентных ламп. Они связаны с изменением напряжения в цепи и вызывают переадаптацию глаза и утомление. Постоянство освещенности достигается:

а) стабилизацией питающего напряжения

б) жестким креплением светильников

в) специальными схемами включения (газоразрядных ламп).

Допустимые коэффициенты пульсаций для газоразрядных ламп Кп£10¸20% (в зависимости от разряда ЗР).

5. Оптимальная направленность светового потока (возможность рассмотреть внутренние поверхности деталей, рельеф поверхности и т.д.).

6. Необходимый спектральный состав света - для правильной цветопередачи, иногда - для усиления цветных контрастов – естественное освещение и искусственные источники со спектральной характеристикой, близкой к солнечной.

Для создания цветовых контрастов - монохроматический свет, усиливающий одни цвета и ослабляющий другие.

7. Все элементы осветительных установок (светильники, групповые щитки, понижающие трансформаторы, осветительные сети) должны быть долговечными, электробезопасными, пожаро- и взрывобезопасными.

8. Простота, эстетика.

 

Нормирование естественного освещения. Для нормирования естественного освещения пользоваться количественной величиной нельзя, ведь естественное освещение характеризуется тем, что освещенность, создаваемая естественным освещением изменяется в чрезвычайно широких пределах в зависимости от времени дня, года, метеорологических факторов: облачности, отражающих свойств земного покрова.

В качестве нормируемой величины для естественного освещения принимается относительная величина - коэффициент естественного освещения

КЕО = ,

где Е вн., Е нар. - соответственно освещенности внутри здания и снаружи. (Енар. - наружная горизонтальная освещенность, создаваемая светом полностью открытого небосвода).

При боковом освещении нормируется минимальное значение КЕО, при верхнем и комбинированном - среднее ( оно не должно быть меньше нормированного при боковом освещении для аналогичной зрительной работы).

Для каждого производственного помещения строится кривая значений КЕО в характерном сечении (поперечный разрез посередине помещения перпендикулярно плоскости световых проемов), которая характеризует светотехнические качества помещения.

Кроме количественного показателя КЕО нормируют качественную характеристику - неравномерность естественного освещения

В многопролетных зданиях в северных широтах, для помещений, где требуется выдерживать стабильными параметры воздушной среды (участки прецизионных металлообрабатывающих станков и т.п.), для выполнения работ I и II разрядов (наивысшей и очень высокой точности) допускается

совмещенное освещение (при этом КЕО может несколько снижаться, но не ниже нормативов, а общее искусственное освещение обеспечивается газоразрядными лампами, а величина нормы освещенности должна повышаться на 1 ступень.

При отсутствии или недостаточном естественном освещении КЕО < 0,1% при боковом и КЕО < 0,3 при верхнем и комбинированном) должны предусматриваться установки зрительного (ультрафиолетового профилактического облучения) для компенсации солнечной недостаточности. (Для нормализации обмена веществ, дыхательных процессов, кровообращения и др.).