Обобщенный закон освещенности

Видимое излучение. Естественное и искусственное освещение

Свет является естественным условием жизни человека, необходимым для сохранения здоровья и высокой производительности труда и основанным на работе зрительного анализатора — самого тонкого и универсального органа чувств. Свет представляет собой видимые глазом электромагнитные волны оптического диапазона длиной 380 — 760 нм, воспринимаемые сетчатой оболочкой зрительного анализатора.

Для характеристики освещения рабочих мест внутри и вне помещений используется ряд светотехнических величин; в их числе - сила света, световой поток, освещенность. Сила света I- характеризует свечение источника видимого излучения в некотором направлении. Единица ее измерения в СИ - кандела (кд). Световой поток Ф — мощность лучистой энергии, оцениваемая по производимому ею зрительному ощущению. В системе СИ измеряется в люменах (лм). Численно световой поток - это произведение силы света I (кд) на телесный угол Ω (в стерадианах - ср), в котором распространяется поток:

Ф = I*Ω (2.17)

С точки зрения гигиены труда основной светотехнической характеристикой является освещенность Е в люксах (лк), которая представляет собой распределение светового потока Ф на поверхности площадью S в м² и может быть выражена формулой

E = Ф/S (2.18)

В физиологии зрительного восприятия важное значение придается не падающему потоку, а уровню яркости освещаемых производственных и других объектов, которая отражается от освещаемой поверхности в направлении глаза. Зрительное восприятие определяется не освещенностью, а яркостью, под которой понимают характеристику светящихся тел, равную отношению силы света в каком-либо направлении к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную к этому направлению. Яркость измеряется в кд/м². Яркость освещенных поверхностей зависит от их световых свойств, степени освещенности и угла, под которым поверхность рассматривается.

 

Если освещаемая поверхность находится на расстоянии r от источника света силой I и наклонена под углом падения лучей а, то освещенность этой поверхности вычисляется по формуле

, (2.19)

где I измеряется в канделах (кд), r - в метрах (м), Е - в люксах (лк).

Световой поток, падающий на поверхность, частично отражается, поглощается или пропускается сквозь освещаемое тело. Поэтому световые свойства освещаемой поверхности характеризуются также следующими коэффициентами:

• коэффициент отражения — отношение отраженного телом светового потока к падающему;

• коэффициент пропускания — отношение светового потока, прошедшего через среду, к падающему;

• коэффициент поглощения — отношение поглощенного телом светового потока к падающему.

По источнику излучения светового потока различают естественное, совмещенное и искусственноеосвещение.

Естественное освещение создается природными источниками света - прямыми солнечными лучами и диффузным светом небосвода (от солнечных лучей, рассеянных атмосферой). Естественное освещение является биологически наиболее ценным видом освещения, к которому максимально приспособлен глаз человека. Дефицит естественного света и денатурация световой среды в городах отнесены к факторам, неблагоприятным для деятельности человека. Особое значение имеет качество световой среды внутри помещения, где человеку должен быть обеспечен не только зрительный комфорт, но и необходимый биологический эффект от освещения.

Результаты многочисленных экспериментов позволили показать биологическую неадекватность естественного и искусственного света одинаковой интенсивности. Для обеспечения биологического эффекта от искусственного освещения, соизмеримого с биологическим эффектом естественного света при освещенности в 500 лк необходимо повысить освещенность не менее чем до 2000 - 2500 лк при максимальном приближении спектрального состава искусственного света к естественному. Однако это нерационально ни с экономической, ни с гигиенической позиций.

Помещения с постоянным пребыванием людей должны иметь, как правило, естественное освещение.

В производственных помещениях используются следующие виды естественного освещения: боковое— через окна в наружных стенах; верхнее— через световые фонари в перекрытиях; комбинированное— через световые фонари и окна.

В зданиях с недостаточным естественным освещением применяют совмещенное освещение— сочетание естественного и искусственного света. Искусственное освещение в системе совмещенного освещения может функционировать постоянно (в зонах с недостаточным естественным освещением) или включаться с наступлением сумерек.

Искусственное освещениена промышленных предприятиях осуществляется лампами накаливания и газоразрядными лампами и предназначено для освещения рабочих поверхностей при недостаточности естественного освещения и в темное время суток.

В лампах накаливания свечение возникает в результате нагрева вольфрамовой нити до высоких температур. Такие лампы удобны в эксплуатации, просты в изготовлении, не требуют дополнительных устройств для включения в сеть, отличаются малым временем разгорания. Однако лампы накаливания имеют существенные недостатки: низкая световая отдача (7 - 20 лм/Вт); низкий КПД, равный 10-13 %; сравнительно малый срок службы (до 2500 ч). Спектр ламп отличается от спектра дневного света преобладанием желтых и красных лучей, что в какой-то степени искажает восприятие человеком цветов окружающих предметов, поэтому такие лампы не рекомендуется применять на работах, требующих различения цветов.

Галогенные лампы накаливания наряду с вольфрамовой нитью содержат в колбе пары галогена (например, йода), который повышает температуру накала нити и практически исключает испарение. Они имеют более продолжительный срок службы (до 3000 ч) и высокую отдачу (до 30 лм/Вт).

Газоразрядные лампы излучают свет в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов и паров металлов, (например, паров ртути), а также за счет явления люминесценции. Для освещения помещений применяются газоразрядные лампы низкого (люминесцентные) и высокого давления.

Люминесцентные лампы в зависимости от состава люминофора, обусловливающего их различную цветность, делят на несколько типов: ЛБ - лампы белого света, ЛД - лампы дневного света. ЛДЦ - лампы дневного света с улучшенной цветопередачей, ЛЕ - лампы естественного солнечного света, ЛТБ -лампы тепло-белого спета, ЛХБ - лампы холодно-белого света, ЛХЕ - лампы холодно-естественного света.

Газоразрядные лампы высокого давления бывают дуговые ртутные люминесцентные (ДГЛ), дуговые ртутные с йодидами металлов (ДРИ), дуговые ксеноновые трубчатые (ДКсТ), дуговые натриевые трубчатые (ДНаТ).

Преимуществами газоразрядных ламп перед лампами накаливания являются высокая световая отдача - 40-110 лм/Вт (люминесцентные до 75, ртутные до 60, металло-галогенные до 100, ксеноновые до 40, натриевые до 110 лм/Вт), большой срок службы (до 8000-12000 ч) и возможность получения светового потока практически с любым спектром. К недостаткам относятся:

- пульсация светового потока, слепящее действие, шум дросселей,
возникновение стробоскопического эффекта («рябит в глазах» и создается
иллюзия движения (вращения) в обратную сторону либо полного отсутствия
движения);

- длительный период разгорания (в некоторых случаях до 10-15 мин);

- сложность схемы включения,

- зависимость от температуры внешней среды.

Светильники— источники света, заключенные в арматуру, предназначены для правильного распределения светового потока и защиты глаз от чрезмерной яркости источника света. Арматура защищает источник света от механических повреждений, а также дыма, пыли, копоти, влаги, обеспечивает крепление и подключение к источнику питания.

По светораспределению светильники подразделяются на светильники прямого, рассеянного и отраженного света. Светильники прямого света более 80 % светового потока направляют в нижнюю полусферу за счет внутренней отражающей эмалевой поверхности. Светильники рассеянного света излучают световой поток в обе полусферы: 40 - 60 % светового потока вниз, 60 - 80 % вверх. Светильники отраженного света более 80 % светового потока направляют вверх на потолок, а отражаемый от него свет направляется вниз в рабочую зону.

Для защиты глаз от блескости светящейся поверхности лампы служат экранирующие решетки, рассеиватели из прозрачной пластмассы или стекла. Степень защиты глаз от яркости источника света характеризуется защитным углом светильника— это угол, образованный горизонталью от поверхности лампы (края светящейся нити) и линией, проходящей через край арматуры. Искусственное освещение по назначению разделяют на следующие виды:

- рабочее;

- дежурное;

- аварийное;

- эвакуационное;

- охранное.

По размещению светильников различают системыосвещения:

- общее (равномерное или локализованное);

- местное;

- комбинированное.

Общееискусственное освещение предназначается для освещения всего
помещения, местное (в системе комбинированного)— для увеличения
освещения лишь рабочих поверхностей или отдельных частей оборудования.
Местное освещение может быть стационарным и переносным. Для него чаще
применяются лампы накаливания, так как люминесцентные лампы могут
вызвать стробоскопический эффект. Общее освещение в системе
комбинированного должно обеспечивать не менее 10 % требуемой по нормам
освещенности. Его назначение в этом случае - выравнивание яркости и
устранение резких теней. Применение только местного освещения не
допускается.

Общее равномерное освещениепредусматривает размещение светильников (в прямоугольном или шахматном порядке) для создания рациональной освещенности при выполнении однотипных работ по всему помещению, при большой плотности рабочих мест. Общее локализованное освещениеприменяется для обеспечения на ряде рабочих мест освещенности в заданной плоскости, когда около каждого из них устанавливается дополнительный светильник, а также при выполнении на участках цеха различных по характеру работ или при наличии затеняющего оборудования.