Освещение назначение нормы светотехнические величины. Основные показатели освещения. Показатели освещения качественные

Свет имеет сложную корпускулярно-волновую природу и представляет собой часть оптической области спектра. К видимому излучению оптического спектра относят излучение с длиной волны от 0,38 до 0,78 мкм. В этом диапазоне волны (монохроматический свет) вызывают цветовое ощущение. Для гигиенической оценки освещения используются следующие показатели :

Световой поток Ф – часть лучистого потока, воспринимаемая человеком как свет, характеризует мощность светового излучения, измеряется в люменах (лм).

Один люмен – это световой поток, излучаемый точечным источником с силой света 1 кандела (кд) в телесном угле в 1 стерадиан (ср).

Сила света J – пространственная плотность светового потока, определяется как отношение светового потока DФ(лм), исходящего от источника и равномерно распространяющегося внутри элементарного телесного угла DW (стерадиан), к величине этого угла, измеряется в канделах (кд):

Телесный угол - часть пространства, заключенная внутри конической поверхности. Измеряется отношением площади, вырезаемой им из сферы произвольного радиуса, к квадрату последнего .

Освещенность Е – поверхностная плотность светового потока, определяется как отношение светового потока DФ(лм), равномерно падающего на освещаемую поверхность, к ее площади DS (м 2), измеряется в люксах (лк):

Один лк – это освещенность 1 м 2 поверхности при падении на нее светового потока в 1 лм.

Яркость L поверхности под углом a к нормали – отношение силы света DJ а (кд), излучаемой освещаемой или светящейся поверхностью в этом направлении, к площади DS (м 2) проекции этой поверхности, на плоскость перпендикулярную к этому направлению, измеряется в кд/м 2:

где a – угол между направлениями силы света и вертикалью.

Одна кд/м 2 – это яркость равномерно светящейся плоской поверхности, излучающей в перпендикулярном направлении с площади S = 1 м 2 силу света в 1 кд.

Яркость является величиной, непосредственно воспринимаемой глазом. При постоянстве освещенности яркость предмета тем больше, чем больше его отражательная способность.

Коэффициент естественной освещенности (КЕО) – отношение естественной освещенности, создаваемой в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения светом неба (непосредственным или после отражений), к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности, создаваемой светом полностью открытого небосвода; выражается в процентах :

где Е В – освещенность в точке внутри помещения, создаваемая светом видимого через световой проем участка небосвода, лк; Е н – освещенность в тот же момент времени вне производственного помещения, создаваемая равномерно рассеянным светом всего небосвода, лк.

Объект различения – наименьший элемент рассматриваемого предмета или дефект, которые необходимо различить в процессе работы (например, линия, знак, нить, пятно, риска, трещина, символ и т. п.).

Фон – поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Характеризуется коэффициентом отражения, зависящим от цвета и фактуры поверхности.

Коэффициент отражения r определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока Ф отр к падающему на нее световому потоку Ф пад:

Значения коэффициента отражения находятся в пределах 0,02…0,95. r > 0,4 – фон считается светлым; r = 0,2…0,4 – средним; r < 0,2 – темным.

Контраст объекта с фоном k – степень различия объекта и фона
характеризуется соотношением яркостей рассматриваемого объекта (точки, линии, риски или др. элементов) и фона:

k > 0,5 считается большим (объект резко выделяется на фоне);

k = 0,2…0,5 – средним (объект и фон заметно отличаются по яркости);

k < 0,2 – малым (объект слабо заметен на фоне).

Коэффициент пульсации освещенности k E – критерий глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока используемых источников света:

где Е max , Е min и Е ср – максимальное, минимальное и среднее значения освещенности за период колебаний. k E = 15 – 65 % для газоразрядных ламп;
k E = 7 % для обычных ламп накаливания; k E = 1 % для галогенных ламп.

Пульсации освещенности возникают из-за питания источников света переменным напряжением. Особо большие значения они имеют при использовании малоинерционных источников света, которыми являются люминесцентные лампы. Пульсации освещенности на рабочей поверхности не только утомляют зрение, но и могут вызывать неадекватное восприятие наблюдаемого объекта за счет появления стробоскопического эффекта.

Малое значение коэффициента пульсации для ламп накаливания объясняется большой тепловой инерцией нити накала, препятствующей заметному уменьшению светового потока лампы накаливания Ф лн в момент перехода мгновенного значения переменного напряжения сети через 0
(рисунок 3.1).

В то же время газоразрядные лампы (в т. ч. люминесцентные) обладают малой инерцией и меняют свой световой поток Ф лл почти пропорционально амплитуде напряжения питающей цепи. Нормативные значения k E для газоразрядных ламп представлены в таблице 3.1.

Для уменьшения коэффициента пульсации освещенности люминесцентные лампы включаются в разные фазы трехфазной электрической цепи. На правой нижней кривой рисунка 3.1 показан характер изменения во времени суммарного светового потока, создаваемого тремя люминесцентными лампами 3Ф лл, включенными в первом случае в одну фазу (фазу А сети), а затем в разные фазы трехфазной сети .

Свет является естественным условием жизнедеятельности человека, играющим важную роль в сохранении здоровья и высокой работоспособности. Он оказывает положительное влияние на эмоциональное состояние человека, обмен веществ, сердечно-сосудистую и центральную нервную систему.

Зрительный анализатор человека является главным источником информации, получаемой им о внешнем мире.

Таким образом, являясь важнейшим показателем гигиены труда, производственное освещение предназначено для :

Улучшения условий зрительной работы и снижения утомления;

Повышения безопасности труда и снижения профессиональных заболеваний;

Повышения производительности труда и качества выпускаемой продукции.

Свет представляет собой часть электромагнитного спектра видимого излучения ( = = 0,38-0,76 мкм). Каждой длине волны соответствует определенный цвет: от фиолетового (380…450 нм) до красного (620…760 нм).

Чувствительность глаза на разных участках видимого спектра неодинакова. Она максимальна в зеленой области спектра при длине волны = 554 мм.

Производственное освещение характеризуется количественными и качественными показателями. К количественным показателям относятся: световой поток, сила света, освещенность, яркость и коэффициент отражения. Световым потоком Ф называют поток лучистой энергии, оцениваемый глазом по световому ощущению. Единицей светового потока является люмен (лм) – световой поток, излучаемый точечным источником света силой в одну канделлу, помещенным телесного угла в один стерадиан. Сила света I – это пространственная плотность светового потока.

, кд,

где ω –телесный угол, стерадиан.

Освещенность Е характеризует поверхностную плотность светового потока

где S – площадь освещаемой поверхности, м 2 .

Единицей освещенности является люкс (лк).

Например освещенность поверхности Земли в лунную ночь составляет около 0,2 лк, а в солнечный день может достигать 100 000 лк.

Уровень ощущения света человеческим глазом зависит от поверхностной плотности светового потока на сетчатке глаза, то основное значение имеет световой поток, отраженный от этой поверхности и попадающий на зрачок. Поэтому введено понятие яркости. Человек различает окружающие предметы потому, что они имеют различную яркость.

Яркость L – величина, равная отношению силы света I , излучаемого (отражаемого) элементом поверхности в данном направлении, к площади проекции этой поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению.

кд/м 2 ,

где S отр – площадь излучаемой (отражаемой) поверхности, м 2 ; α – угол, между нормалью и направлением к данной поверхности.

Коэффициент отражения К отр характеризует способность поверхности отражать падающий на нее световой поток:

К основным качественным показателям освещения относятся: объект различения, фон, контраст объекта с фоном, видимость, блесткость, коэффициент пульсации освещенности.

Объект различения – наименьший объект рассматриваемого пространства, который необходимо различить в процессе работы.

Фон – поверхность, непосредственно примыкающая к объекту различения, по отношению к которой он рассматривается.

Контраст объекта с фоном К – отношение абсолютной величины разности между яркостью объекта L о и фона L ф к яркости фона.

.

Видимость V д – универсальная характеристика качества освещения, которая характеризует способность глаза воспринимать объект.

Блесткость – повышенная светящихся поверхностей, вызывающая нарушение зрительных функций, т.е. ухудшение видимости объекта.

Коэффициент пульсации освещенности К п – критерий оценки относительной величины колебаний величины освещенности при использовании газоразрядных ламп переменного тока:

,

где Е ma х, E min , Е ср – максимальное, минимальное и среднее значения освещенности за период ее колебания, лк.

Ниже приведены основные понятия и соотношения показателей света.

Освещение является одним из важнейших условий нормальной жизнедеятельности. Правильно устроенное освещение обеспечивает хорошую видимость и создает благоприятные условия труда. Неудовлетворительное освещение вызывает преждевременное утомление, притупляет внимание работающего, снижает производительность труда, ухудшает качественные показатели и может оказаться причиной несчастного случая. Неудовлетворительное освещение в течение длительного времени может также привести к ухудшению зрения.

Различают три разновидности производственного освещения: естественное, искусственное и совмещенное.

естественное освещение помещений светом неба (прямым или рассеянным), проникающим через световые проемы в наружных конструкциях зданий;

искусственное освещение электрическими источниками света;

совмещенное освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным.

Видимое излучение (свет) излучение, которое попадая на сетчатую оболочку глаза, может вызвать зрительное ощущение. Свет часть электромагнитного излучения с длиной волны от 0,38 до 0,78 мкм.

Светотехнические величины, определяющие показатели производственного освещения, основаны на оценке ощущения их глазом человека. Различают количественные и качественные показатели освещения.

1.1. Количественные показатели

К количественным показателям относятся: световой поток, сила света, освещенность, яркость, коэффициент отражения.

Световой поток (Ф) - мощность светового потока излучения, оцениваемая по зрительному ощущению человеческим глазом. Размерность светового потока - люмен (лм).

Сила света (J) - пространственная плотность светового потока в заданном направлении, т.е. световой поток, отнесенный к телесному углу ω , в котором он излучается

Кандела (кд),

где ω телесный угол в стерадианах (ср).

Освещенность (Е) - плотность светового потока на освещаемой им поверхности световой поток, отнесенный к площади освещаемой поверхности S, измеряемой в м 2 , при условии его равномерного распределения по поверхности, когда свет источника падает на нее перпендикулярно

.

Яркость (В) - является световой величиной, непосредственно воспринимаемой глазом. Она определяется отношением силы света в данном направлении к площади проекции излучающей поверхности на плоскость, перпендикулярную к направлению излучения

.

Значения максимальных величин яркости на рабочей поверхности.

Коэффициент отражения поверхности r характеризует ее способность отражать падающий на нее световой поток. Он определяется отношением отраженного светового потока к падающему

Значения коэффициента (r) для поверхностей различного характера.

1.2. Качественные показатели

К качественным показателям освещения относятся: фон, контраст объекта различения с фоном, показатель ослепленности, коэффициент пульсации освещенности, показатель дискомфорта.

Фон - поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Фон считается светлым, если коэффициент отражения P больше 0,4; средним при P = 0,2...0,4 и темным, если P меньше 0,2.

Контраст объекта различения с фоном К фотометрически измеряемая разность яркости двух зон. Он определяется отношением абсолютной величины разности между яркостью объекта и фона к яркости фона:

Контраст считается большим при К более 0,5 (объект и фон резко отличаются по яркости), средним при К = 0,2...0,5 (заметно отличаются) и малым, если К менее 0,2 (мало отличаются).

Показатель ослепленности 2 (Р) - критерий оценки слепящего действия осветительной установки, определяемый выражением

Р = (S - 1) 1000,

где S - коэффициент ослепленности, равный отношению пороговых разностей яркости при наличии и отсутствии слепящих источников в поле зрения.

Нормируемые значения коэффициента Р.

Коэффициент пульсации освещенности (Кп) - критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока газоразрядных ламп при питании их переменным током, выражающийся формулой

где Емакс, Емин, и Еср - соответственно максимальное, минимальное и среднее значения освещенности за период ее колебания, лк.

Нормируемые значения Кп.

Показатель дискомфорта (М) - критерий оценки дискомфортной блесткости 1 , вызывающей неприятные ощущения при неравномерном распределении яркостей в поле зрения. Он определяет степень дополнительной напряженности зрительной работы, вызванной наличием резкой разницы яркостей в освещенном помещении.

Этот показатель для производственных помещений не нормируется, его нормируемые величины для жилых, общественных и административно-бытовых помещений, имеется формула для определения показателя дискомфорта М.

Из перечисленных светотехнических показателей непосредственно измеряются следующие (в скобках указываются названия приборов):

Освещенность (люксметры);

Яркость (фотометры субъективные и объективные).

С помощью указанных приборов можно определить величины коэффициентов отражения P и пульсации Кп контраста объекта различения с фоном К и показателя ослепленности Р.

Нормы освещенности При выборе типа светильников, их количества и мощности необходимо учитывать нормы освещенности. В нормах даются три значения степени освещённости: малая, нормальная и высокая. Обычно используется нормальная степень, но в некоторых случаях целесообразен выбор малой или высокой степени освещенности.
Степень защищенности электрооборудования Степень защищённости обозначается сочетанием IP ХХ. Первая цифра - степень защиты от пыли и мех. воздействий. Вторая - степень защиты от влаги. В качестве уличных светильников на высоте до 0,5 м можно употреблять светильники класса защиты от IP 44. Для установки на высоких мачтах (выше досягаемости человека) минимальный класс защиты IP 23. Монтируемые на уровне грунта светильники должны быть водонепроницаемыми (IP 67), а погружаемые в воду (например, для подсветки водоема) светильники должны иметь класс защиты IP 68 (защита от попадания воды под давлением).
Класс защиты 0 класс - нет полной двойной и усиленной изоляции, отсутствует возможность заземления. I класс - имеется полная изоляция, и имеется возможность заземления. II класс - оснащен двойной и усиленной изоляцией, без возможности заземления. III класс - светильник, предназначенный для подключения только в сеть защитного напряжения.
Единицы измерения Вот некоторые физические величины, характеризующие источник света. Они могут использоваться при выборе светильников, их расположения. Сила света (I). Единица измерения - кандела (cd).

Освещенность (Е) - световой поток, приходящийся на единицу освещяемой поверхности. Единица измерения - люкс (lx). 1 lx = 1cd*sr/m2, где sr - телесный угол (в стерадианах). Яркость (L) характеризует свечение источника света в данном направлении.

Яркость элемента светящейся поверхности в каком-либо направлении определяется соотношением силы света этого элемента к площади проекции элемента на плоскость, перпендикулярную данному направлению.

Цветовая температура (Т). Измеряется в градусах Кельвина (К). Характеризует спектральный состав излучения.

Освещенность: Лунный свет 0,25 lx Солнце сквозь облака 10 000 lx Солнечный свет 100 000 lx Освещение в офисе 300-2000 lx Дорожное освещение 10-50 lx

Яркость: Люминесцентная лампа 0,8 cd/м2 Хорошо освещённая улица 2 cd/м2 Полуденное солнце 150 000 cd/м2 Cила света свечи - около 1 cd, а свет маяка может достигать силы 2 000 000 cd.

Измерение параметров освещения. Основным параметром, используемым при оценке освещения, является освещенность е, измеряемая в лк.

Для измерения освещенности используются люксметры различных типов.

Примером аналогового люксметра может служить прибор Ю - 116, принцип работы которого основан на явлении фотоэлектрического эффекта.

Под влиянием светового потока, падающего на селеновый фотоэлемент, в замкнутой цепи возникает ток, величина которого пропорциональна световому потоку. Прибор проградуирован в люксах. Существенным преимуществом селенового фотоэлемента по сравнению с другими типами фотоэлементов является то, что его кривая спектральной чувствительности наиболее близко совпадает с кривой относительной видности человеческого глаза. При измерении освещенности фотоэлемент устанавливается в рабочей плоскости (горизонтальной или вертикальной) на некотором расстоянии от оператора, проводящего измерения, чтобы тень не падала на фотоэлемент.

В настоящее время нашли широкое применение аналого - цифровые приборы, позволяющие измерять не только освещенность, но и другие параметры, характеризующие освещение, например, коэффициент пульсации или яркость.

Примером аналого - цифрового прибора может служить пульсметр-люксметр «Аргус-07», который применяется для измерения освещенности и коэффициента пульсации. Принцип прибора основан на преобразовании светового потока, создаваемого протяженными объектами, в непрерывный электрический сигнал, пропорциональный освещенности, который затем преобразуется аналого - цифровым преобразователем в цифровой код, индицируемый на цифровом табло индикаторного блока. В измерительной головке установлен первичный преобразователь излучения - полупроводниковый кремниевый фотодиод с системой светофильтров, формирующих спектральную чувствительность, соответствующую кривой видности. Показания коэффициента пульсации индицируются в процентах, при этом прибор определяет максимальное, минимальное и среднее значение освещенности пульсирующего излучения и рассчитывает значение коэффициента пульсации по приведенной выше формуле.

К атегория: Электромонтажные работы

Основные световые величины

К основным световым величинам относят: световой поток, освещенность и силу света.

Мощность излучения лампы, которая оценивается по световому ощущению, производимому на глаз человека, называют световым потоком и выражают в люменах (лм). Падая на какую-либо поверхность, световой поток освещает ее. Световой поток обычной стеариновой свечи составляет 10-15 лм, электрической лампы накаливания мощностью 25 Вт и напряжением 220 В - свыше 200 лм.

Отношение светового потока лампы (лм) к потребляемой лампой мощности (Вт), или величина светового.потока получаемой на 1 Вт потребляемой мощности, называют световой отдачей (светоотдачей), которая характеризует экономичность ламп.

Световой поток, приходящийся на единицу освещаемой поверхности, называют освещенностью и выражают в люксах: E=F/S (или 1 лк = 1 лм/1 м2), где F - световой поток, лм, S - освещаемая площадь, м2.

Плотность светового потока в данном направлении называют силой света и выражают в канделах (кд). Она характеризует распределение светового потока источника света.

Предметы, окружающие нас, способны отражать, поглощать или пропускать световой поток. Различают три вида отражения и пропускания света телами: рассеянное, направленное (зеркальное) и направленно-рассе-янное.

Рассеянное, или диффузное, отражение характерно для предметов, которые светятся с яркостью, одинаковой во всех направлениях, например гипс, мел, молочное стекло. Предметы, которые рассеивают падающий на них свет и одновременно начинают сами светиться, но с неравномерной яркостью, обладают направленно-рассеянным отражением, например матовое стекло, глянцевая бумага. Материалы, диффузно отражающие и пропускающие свет, широко применяют при изготовлении светотехнических приборов и устройств.

Светлые тона окраски помещений с установленным оборудованием максимально отражают падающий на них свет, что позволяет создавать уровень требуемой освещенности при использовании источников света меньшей мощности и с меньшим световым потоком по сравнению с темной окраской.

Освещенность нормируется для каждого помещения и рабочего места. На основе установленных норм освещенности проектируют освещение производственных помещений, учреждений, культурно-бытовых объектов, территорий, при этом норма освещенности газоразрядными лампами в 1,5 - 3 раза выше, чем лампами накаливания. Освещенность, требуемую по нормам, создает рабочее освещение, а при наличии аварийного - оба вида освещения. Аварийное освещение для продолжения работы должно создавать освещенность не менее 5% (2 лк) нормы для общего освещения, а эвакуационное - не менее 0,5 лк на полу по основным проходам помещений и лестницам.

При комбинированном освещении требуемая освещенность рабочих мест достигается в основном с помощью местного освещения, а от светильников общего освещения - не менее 10% нормы освещенности.

- Основные световые величины