Материал:

Светотехнические величины, определяющие показатели производственного освещения, основанные на оценке ощущений, которые возникают от действия светового излучения на глаза. Чтобы полнее раскрыть содержание предлагаемого материала, коротко рассмотрим основные световые величины и их характеристики. Освещение характеризуется количественными и качественными показателями (рис. 3.2).

К количественным показателям относятся:

• световой поток, Ф;

• сила света, I;

• освещенность, Е;

• яркость, L.

Световой поток, Ф - мощность светового излучения, характеризует поток лучистой энергии, который оценивается по зрительным ощущениям:

где еλ - энергия, излучаемая на конкретной длине волны; X - длина волны, нм; к (λ) - функция видимости.

Единицей светового потока является люмен (лм). Один люмен - световой поток лучистой энергии, излучаемой от точечного источника силой света в 1 кандел (кд), а в середине угла - в 1 стерадиан (ср): 1 лм = 1 кд * ср.

Сила света, и характеризует пространственную плотность, так называемое отношение светового потока к телесному углу, в пределах которого этот поток распределяется:

где ω - телесный угол, ср.

Значение ω определяется отношением площади, вырезается из сферы произвольного радиуса г, к квадрату этого радиуса:

если у = r2, то ω - 1 ср.

За единицу силы света принята кандела (кд). Одна кандела - сила света, излучаемого с поверхности площадью 1/600 000 м ² полного излучателя (государственный световой эталон) в перпендикулярном направлении при температуре затвердевания платины (2046,65) при давлении 101325 Па. За единицу силы света принимается сила света точечного источника, который излучает в середине телесного угла в 1 ср световой поток в 1 лм.

Освещенность, Е - поверхностная плотность светового потока, падающего на поверхность, это отношение светового потока Ф к площади освещаемой поверхности S при условии его равномерного распределения:

Если световой поток в 1 лм равномерно распределен на единице площади поверхности 1 м ² за единицу освещенности Е принимают 1 люкс (лк). Освещенность поверхности не зависит от ее световых свойств.

Оценить понятие освещенности можно, зная, что, например, освещенность поверхности Земли в лунную ночь составляет 0,2 лк, а в солнечный день на экваторе доходит до 100 000 лк. Освещенность открытого места в облачный день составляет 1000-2000 лк, а ночью от звездного неба - 0,03 лк; освещенность, необходимая для чтения, равна 30-50 лк.

Яркость, Ь - поверхностная плотность силы света в конкретном направлении или отношение силы света к площади проекции поверхности, которая светится, на плоскость в перпендикулярном этом направлении за единицу яркости принята кд / м ^2. Лист белой бумаги, освещенный лампой накаливания мощностью 40 Вт, имеет яркость ¿= 40 кд / м ^2.

Яркость, что составляет 30 000 кд / м ^{2, действует ослепляющий.} Исходя из этого, введено понятие блистательности источники света, то есть повышенной яркости поверхностей светящиеся которая ухудшает зрительную способность.

Поскольку уровень ощущение света человеческим глазом зависит от плотности светового потока (освещенности) на сетчатке глаза, то основное значение для зрения имеет не освещенность какой поверхности, а световой поток Ф, отражается от этой поверхности и попадает на зрачок. В связи с этим введено понятие яркости.

Человек разровняйте окружающие предметы благодаря тому, что они имеют разную яркость.

Яркость (L, кд / м ^{2) является той характеристикой света, которая непосредственно влияет на органы зрения и на которую непосредственно реагирует глаз.}

Кроме количественных показателей освещения, необходимо также учитывать следующие основные качественные показатели: фон; контраст объекта распознавания с фоном; видимость V; показатели ослепленности Р и дискомфорта М; коэффициент пульсации освещенности Кп.

Показатель ослепленности Р - это критерий оценки ослепляющего действия осветительной установки (ОУ); выражается формулой:

где s - коэффициент ослепленности,

где V1 - видимость объекта наблюдения при экранировании блестящих источников света; V2 - видимость объекта наблюдения при наличии блестящих источников света в поле зрения.

Видимость V характеризует способность глаза воспринимать объект; показывает, во сколько раз имеющийся контраст больше горничной; зависит от освещенности, размера объекта, его яркости, экспозиции, контраста объекта с фоном:

где kпор - пороговый контраст, т.е. наименьший контраст, который распознает глаз, минимальное значение контраста, необходимое для выявления впервые какого-либо объекта с вероятностью распознавания 50%; Н - контраст объекта распознавания с фоном.

Контраст объекта распознавания с фоном определяется как фотометрически измеряемая разница яркости двух зон. Это отношение абсолютного уровня разницы между яркостью объекта и фона к яркости фона:

Контраст объекта распознавания с фоном считается большим при Н> 0,5, средним при k = 0,2 ... 0,5 и малым при к <0,2.

Для оценки подразряда зрительной работы используются характеристика фона и контраст между объектом распознавания и фоном.

Фон - это поверхность, прилегающая непосредственно к объекту распознавания, на которой он рассматривается; оценивается по коэффициенту отражения поверхности р. Фон считается светлым при коэффициенте отражения поверхности р> 0,4, средним при р = 0,2 ... 0,4, темным при р <0,2.

Излучение газоразрядных источников света пульсирует с удвоенной частотой переменного тока, питающего осветительные установки. Между яркостью и освещенностью существует соотношение:

где р - коэффициент отражения; Е - свечение (световой поток излучается с поверхности в перпендикулярном направлении с коэффициентом отражения р, поглощения , светопропускание t).

Для расчета освещения производственных помещений большое значение имеют светотехнические свойства тел, то есть их отражательная, поглощающая и пропускная способность по светового потока.

Известно, что

Значения коэффициентов в (3.24) зависят от состояния поверхности, например, для стекла оконного р = 0,08, а = 0,02, т = 0,9.

Глубина пульсации освещенности оценивается коэффициентом пульсации освещенности.

Коэффициент пульсации освещенности Кп в процентах - показатель относительной глубины колебаний освещенности во времени вследствие изменения светового потока газоразрядных ламп, питающихся переменным током:

где Еmax, Еmin - максимальная и минимальная освещенность за период ее колебания, лк; Т = 0,02 с; ЕСР - среднее значение освещенности за этот же период, лк.

Показатель дискомфорта М характеризует наличие ярких источников в поле зрения.

При определении требований к производственному освещению выходят из основных свойств зрения, а это предполагает создание таких условий, исключающих утомление зрения и возникновения причин производственного травматизма и способствуют повышению производительности труда. Эти требования отражают как количественные, так и качественные характеристики световой обстановки.

Таким образом, основная задача освещения на производстве - создание благоприятных условий труда по зрению. Эту задачу можно решить только осветительной системой, которая удовлетворяет следующим требованиям:

• освещенность на рабочем месте должна соответствовать санитарно-гигиеническим нормам;

• должно быть достаточно равномерным распределение яркости-на рабочей поверхности, а также в пределах окружающего пространства, яркость не может отличаться более чем в 3-5 раз;

• в поле зрения не должно быть прямой и отраженной блистательности (повышенная яркость световых поверхностей вызывает ослепление)

• значение освещенности (или светового потока) должна быть постоянной во времени (нарушается при колебании напряжения в сети, пульсации светового потока, затмении световых проемов и т.п.);

• следует выбирать оптимальную направленность светового потока и необходимый спектральный состав света (распознавание рельефа поверхности и правильной цветопередачи, кольоророзпизнання)

• все элементы осветительных установок (ОУ) должны быть долговечными, электро- и пожаробезопасными;

• осветительная установка должна быть удобной, простой и надежной в эксплуатации, отвечать требованиям эстетики.

Все эти требования учитываются действующими нормами проектирования и правилами эксплуатации освещения в производственных помещениях и на открытых пространствах, местах. Основным нормативным документом является СНиП II-4-79 "Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования".

На рабочих местах не должно быть резких теней, их наличие создает неравномерное распределение яркости, меняет размеры и форму объектов распознавания, вызывает усталость глаз.

Влияние освещения на производственную деятельность

Освещение - использование световой энергии Солнца и искусственных источников света для обеспечения зрительного восприятия окружающего мира.

Свет является естественным условием жизнедеятельности человека, необходимым для сохранения здоровья и высокой производительности труда, основанной на работе зрительного анализатора - тончайшего и универсального органа чувств.

Обеспечивая непосредственную связь организма с окружающим миром, свет является сигнальным раздражителем для органа зрения и организма в целом: достаточное освещение действует тонизирующее, улучшает протекание основных процессов высшей нервной деятельности, стимулирует обменные и иммунобиологические процессы, влияет на формирование суточного ритма физиологических функций организма человека .

При недостаточной освещенности или при наличии значительных изменений освещенности или условий видимости органам зрения необходимо приспосабливаться; это возможно благодаря свойствам глаз - аккомодации и адаптации.

Аккомодация - это способность глаза приспосабливаться к ясному видению предметов, располагаются от него на разных расстояниях.

Адаптация зрительная - способность глаза менять чувствительность при изменении условий освещения. Благодаря процессу адаптации зрительный анализатор имеет способность работать в широком диапазоне освещенности. Различают световую адаптацию (от малой яркости к большой) и темновую (от большой к малой). Световая адаптация при повышении яркости в поле зрения происходит быстро - в течение 5-10 мин; темновую адаптация - приспособление глаза к более низким яркостей поля зрения - развивается медленнее (от 30 минут до 2:00).

Частые изменения уровней яркости приводят к снижению зрительных функций, развитию утомления вследствие переадаптации глаза. Зрительное утомление, вызванное напряженной работой и частой переадаптации, приводит к снижению зрительной и общей работоспособности.

Естественный процесс снижения видимости во время адаптации зрения может стать причиной травмирования человека, в этот период теряет способность визуального контроля своего пребывания в опасной зоне как на производстве, так и в процессе жизнедеятельности. Для увеличения времени адаптации к нулю необходимо, чтобы первичная и вторичная яркости отличались не более в 3-5 раз.

Зная время, необходимое на адаптацию, можно разработать различные меры безопасности (например, оборудовать выходы из производственного помещения дополнительными осветительными приборами; устроить барьеры безопасности необходимой длины и др.).