Основные световые величины и параметры, определяющие зрительные условия работы
Простейшая световая система состоит из источника света и излучаемого им светового потока, проходящего через пространство и падающего на поверхность, освещая ее. Глаз человека воспринимает свет, как от источника, так и от освещенной поверхности.
Освещение характеризуется количественными и качественными показателями. К количественным показателям относятся: сила света, световой поток, освещенность и яркость.
Единицей измерения является кандела (КД), которая является основной световой величиной, на которую существует государственный световой стандарт. Кандела - сила света с площади платиновой пластины равной 1/600000 м2 при температуре затвердевания платины (2042 К) и давлении 101325 Па.
Световой поток (F) - мощность лучистой энергии, оцениваемая по световому ощущению, которое она производит на человеческий глаз. Единица измерения люмен (ЛМ).
Ниже приведены значения светового потока, создаваемого различными источниками света.
| Источник света | Световой поток, лм |
| 40-ваттная лампа накаливания | |
| 150-ваттная лампа накаливания | |
| 40-ваттная лампа дневного света | |
| 140-ваттная натриевая лампа | |
| 400-ваттная ртутная лампа |
Сила света (I)- пространственная плотность светового потока
где - телесный угол в стерадианах.
Освещенность (Е)- плотность светового потока на освещенной поверхности
где S - площадь поверхности. За единицу измерения принят люкс (ЛК).
Освещенность не зависит от свойств освещаемой поверхности: ее формы, цвета и т.д.
Один люкс равен освещенности поверхности площадью в 1 м2, по которой равномерно распределен световой поток в 1 лм. Освещенность в 1 лк не позволяет выполнять большинство видов работ (для сравнения ниже приведены значения освещенности в типичных условиях).
| Типичные условия | Освещенность, лк |
| Ясный солнечный день, под открытым небом | |
| Пасмурный день, под открытым небом | |
| Умеренно освещенный письменный стол | |
| Средний уровень общего освещения комнаты | |
| Ясная ночь в полнолуние, под открытым небом | 0,1 |
Так как уровень восприятия света человеческим глазом зависит от плотности светового потока на сетчатке, то основное значение для зрения имеет не освещенность какой-то поверхности, а световой поток, отраженный от этой поверхности и попадающий на сетчатку. Эта величина оценивается яркостью. Человек различает окружающие предметы только благодаря тому, что они имеют разную яркость.
Яркостью (В) называется величина, равная отношению силы света, излучаемого элементом поверхности в заданном направлении, к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную к этому направлению:
| (кд/м2), | (7) |
| Светящаяся поверхность | Яркость, кд/м2 | |
| Солнце | ||
| Нить лампы накаливания | ||
| Лампа дневного света (поверхность трубки) | ||
| Полная луна | ||
| Бумага при освещении 400 лк: | ||
| белая (r=0,8) | ||
| серая (r=0,4) | ||
| черная (r=0,04) |
где - угол между нормалью к элементу поверхности dS и направлением, для которого рассчитывается яркость. За единицу измерения яркости принята кд/м2 (устаревшее название - нит6 [нт]). Ниже приведены ориентировочные значения яркости некоторых источников света.
Блесткость - чрезмерная яркость - причина утомления и снижения работоспособности.
Коэффициент отражения ( ) характеризует способность поверхности отражать падающий на нее световой поток. Он определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока Фотр к падающему на нее световому потоку Фпад.
Основным качественным показателем освещения является Характер зрительной работы,который определяется совокупностью таких параметров, как размер объекта различения, фон, контраст объекта с фоном.
Объект различения - наименьший размер рассматриваемого предмета, отдельная его часть, который необходимо различить в процессе работы (например, при работе с приборами - толщина линии градуировки шкалы; при чертежных работах - толщина самой тонкой линии на чертеже).
Фон - поверхность, непосредственно прилегающая к объекту различения, на которой он рассматривается. Фон характеризуется коэффициентом отражения , под которым понимается способность поверхности отражать падающий на нее световой поток.
В зависимости от величины коэффициента отражения фон может быть:
- светлым (р > 0,4); - средним (р = 0,2 т 0,4); - темным (р < 0,2').
Контраст объекта различения с фоном определяется из выражения
где Вф, Во - яркость фона и объекта различения соответственно. Контраст может быть: - большим (К > 0,5); - средним (К = 0,2 ^ 0,5); - малым (К < 0,2).
Показатель ослепленности (Р) - критерий оценки слепящего действия осветительной установки, характеризующий снижение видимости при наличии ярких источников света в поле зрения
Коэффициент пульсации освещенности (Kn) - критерий оценки глубины колебаний светового потока газоразрядных ламп при питании с переменным током 50 Гц.