Лекция №5.
7.1. Основные светотехнические характеристики.
7.2. Классификация производственного освещения.
7.3. Основные требования и производственному освещению.
7.4. Нормирование производственного освещения.
7.5. Источники света и осветительные приборы.
Освещение является одним из важнейших производственных факторов. Правильно спроектированные и рационально выполненное производственное освещение оказывает положительное психо-физиологическое воздействие на работающих, способствует повышению эффективности и безопасности труда, снижает утомление и травматизм, сохраняет высокую работоспособность. Поэтому освещенность производственных помещений устанавливается в соответствии с определенными нормами и правилами.
7.1. Основные светотехнические характеристики.
Видимый свет представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны 0,38...0,76 мкм. Чувствительность зрения максимальна к электромагнитному излучению с длиной волны 0,555 мкм (желто-зеленый цвет) и уменьшается к границам видимого спектра. Электромагнитное излучение с длиной волны 0,01 – 0,38 мкм соответствует ультрафиолетовому излучению, 0, 77 – 340 мкм – инфракрасному излучению.
Носители электромагнитного излучения – фотоны.
Освещение характеризуется количественными и качественными показателями.
Количественные показатели освещения.
Световой поток F – электромагнитное излучение, воспринимаемое человеком как свет; измеряется в люменах (лм);
Все источники света излучают световой поток в пространство неравномерно, поэтому было введено понятие силы света.
Сила света J – пространственная плотность светового потока; определяется как отношение светового потока dF к величине телесного угла dΩ, в котором он распространяется: J = dF / dΩ ; измеряется в канделах (кд);
Освещенность Е – характеризует поверхностную плотность светового потока; падающего на освещаемую поверхность: Е= dF / dS , измеряется в люксах (лк = лм/м 2);
Яркость L - характеризует поверхностную плотность светового потока, излучаемого поверхностью в направлении α (поверхности под углом α к нормали – это отношение силы света dJ α , излучаемой, освещаемой или светящейся поверхностью в этом направлении, к площади dS проекции этой поверхности, на плоскость, перпендикулярную к этому направлению): L = dJ α / (dS cos α), измеряется в кд/м 2 .
Луна – Е как спутник и L – как фонарь.
Поверхности, яркость которых в отраженном или пропущенном свете одинаковы во всех направлениях, называются диффузионными .
Качественные показатели освещения.
Для качественной оценки условий зрительной работы используют такие показатели как фон, контраст объекта с фоном, коэффициент пульсации освещенности, показатель освещенности, спектральный состав света.
Коэффициент отражения ρ - определяется как отношение отраженного от поверх-ности светового потока F отр к падающему на нее световому потоку F пад: ρ = F отр / F пад.
Фон – это поверхность, на которой происходит различение объекта. Фон характеризуется коэффициентом отражения ρ. При ρ > 0,4 фон считается светлым; при ρ = 0,2...0,4 – средним и при ρ < 0,2 – темным .
Контраст объекта с фоном k – характеризуется соотношением яркостей рассматриваемого объекта (точки, линии, знака, пятна, трещины, риски или др.) и фона:
k = (L Ф – L О .) / L Ф , считается большим, если k > 0,5 (объект резко выделяется на фоне), средним при k = 0,2...0,5 (объект и фон заметно отличаются по яркости) и малым при k < 0,2 (объект слабо заметен на фоне).
При равенстве яркости фона и объекта, они могут отличаться по цветности.
Видимость V характеризует способность глаза воспринимать объект. Она зависит от освещенности, размера объекта, его яркости, контраста объекта с фоном, длительности экспозиции. V= k / k пор , где k пор – пороговый или наименьший различимый глазом контраст , при небольшом уменьшении которого объект становится неразличим на этом фоне К ПОР = 0,01 – 0,015. Видимость резко снижается при появлении в поле зрения блестких источников света – эффект ослепленности -…
Показатель ослепленности Р о – критерий оценки слепящего действия, создаваемого осветительной установкой,
Р о = 1000 (V 1 / V 2 – 1),
где V 1 иV 2 – видимость объекта различения соответственно при экранировании и наличии ярких источников света в поле зрения. Экранирование источников света осуществляется с помощью щитков, козырьков и т.п. Максимальное значение Р о не д.б. более 40.
Коэффициент пульсации освещенности k Е – это критерий глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока
k Е = 100 (Е max – Е min )/ (2 Е ср )
где Е max , Е min , Е ср – максимальное, минимальное и среднее значения освещенности за период колебаний; для газоразрядных ламп k Е = 25...65 %, для обычных ламп накаливания k Е = 7 %, для галогенных ламп накаливания k Е = 1 %.
Пульсации освещенности вызывают утомление зрения, стробоскопический эффект , привести к травмам. Методы ограничения пульсаций : равномерное чередование питания ламп от разных фаз (3-х фазные сети), использование люминофоров с большим коэффициентом последействия, питание ламп токами повышенной частоты – 400 Гц, применение 2-х ламповых светильников, питаемых по схеме с расщепленной фазой.
Номинальное напряжение источника света - напряжение, на которое рассчитан конкретный источник света, а также на которое он может включаться с предназначенной для этого специальной аппаратурой. Измеряется в вольтах (В, V).
Номинальная мощность источника света - мощность, потребляемая источником света при подключении к номинальному напряжению, необходимая для преобразования электрической энергии в световую. Измеряется в ваттах (Вт, W ).
Световой поток – мощность оптического излучения, испускаемая источником света во всех направлениях, оценивающаяся его действием на глаз человека. Основной фотометрический параметр, который характеризует возможность источника света осветить тот или иной объект. Величина светового потока зависит от длины волны, излучаемой источником света. Измеряется в люменах (Лм, Lm)
Световая отдача - отношение излучаемого источником светового потока к потребляемой им мощности. Служит характеристикой экономичности источников света. Измеряется в люменах на ватт (Лм/вт, Lm / W ).
Например, световая отдача светильника со световым потоком 11 600 Лм мощностью 110 Вт составляет 11 600: 110 = 105 Лм/Вт.
Будьте внимательны, при покупке обращайте внимание на световую отдачу светильника в сборе, а не на световую отдачу светодиодов, поскольку в сборе возникают потери светового потока из-за КПД драйвера, а также конструктивных особенностей светильника.
Цветовая температура характеризует цвет излучения источника света. Измеряется в градусах Кельвина (К)
Чем ниже цветовая температура, тем «теплее» свет, чем выше – тем «холоднее». Например, светильник с цветовой температурой от 5 000 до 6 000 К излучает холодный белый свет, 4 000 – 4 500 К – нейтральный белый, 2 700 – 3 000 К – теплый белый.
На изображении Вы можете увидеть, каким источникам естественного и искусственного освещения соответствует та или иная цветовая температура.
Индекс (коэффициент) цветопередачи характеризует степень соответствия естественного цвета объекта видимому цвету при освещении определенным источником света.
Обозначается CRI (colour rendring index) или Ra.
Коэффициент мощности или «косинус фи» (cos ) называется отношение активной мощности к полной мощности. Поскольку активная мощность меньше полной мощности, коэффициент мощности всегда меньше единицы.
Коэффициент пульсаций - критерий оценки глубины колебаний освещенности, создаваемой источником света во времени.
Светодиодные светильники – до 5%
Лампы накаливания, галогенные лампы – до 5%
Люминесцентные лампы – 5 – 45%
Ртутные, натриевые лампы – до 80%
Металлогалогенные – до 100%
Освещенность – физическая величина, равная световому потоку, падающем перпендикулярно на единицу освещенной поверхности. Измеряется в люксах (лк, lux ) .
1 люкс равен световому потоку в 1 люмен, падающему на поверхность размером 1м2.
Например, освещенность земли солнечными лучами в полдень примерно равна 100 000 лк, освещенность улицы при искусственном освещении примерно равна 4 лк.
Нормируемые параметры освещенности для различных объектов регулируются законодательством.
|
Внутреннее интерьерное освещение |
Необходимая освещенность, лк |
|---|---|
|
Помещения с высокими нормами освещённости : Офисы, рабочие комнаты, операционные залы, кассовые помещения, проектные, конструкторские и чертёжные бюро, помещения с ПК, лаборатории, аудитории, торговые залы продовольственных магазинов, парикмахерские, технические помещения |
400-500 |
|
Помещения со средними требованиями к освещённости: Торговые залы прочих магазинов, конференц-залы и залы заседаний, читальные залы, выставочные залы, гостиницы |
200-300 |
|
Классные комнаты, учебные кабинеты, детские сады |
400 |
|
Помещения с умеренной освещённостью: Вестибюли и гардеробы промышленных зданий, вестибюли и гардеробы общественных зданий, коридоры и проходы общественных зданий, коридоры и проходы жилых зданий, лестничные клетки производственных зданий, уборные |
75-150 |
|
Лестничные клетки жилых зданий |
|
|
Внутреннее специальное освещение |
Необходимая освещенность, лк |
|
Производственные помещения, цеха |
500 |
|
Складские помещения, спортивные сооружения |
200 |
|
Авто, ж/д вокзалы, аэропорты, сельско-хозяйственные объекты |
300 |
|
Пешеходные переходы, туннели |
100 |
|
Технические, подсобные помещения |
100 |
|
Помещения с повышенным содержанием пыли и влаги |
200 |
|
Наружное освещение |
Необходимая освещенность, лк |
|
Территория промышленного предприятия, складского комплекса, территория АЗС |
|
|
Парковка, гаражные кооперативы, парк, сквер, бульвар, придомовая территория, территории авто, ж/д вокзалов, аэропортов |
Проектирование систем освещения в соответствии с нормируемыми параметрами проводится специалистами в специальных программах. Ниже приведен пример проекта по освещению помещения площадью 6х6 метров светодиодными светильниками типа «даунлайт»(ссылка на Дво18-30-01) мощностью 30 Вт:
Более подробно с нормируемыми параметрами освещенности Вы можете ознакомиться в Своде правил
В соответствии с ГОСТ 17677-82 существует несколько видов КСС. От типа КСС зависит возможность использования осветительного прибора в той или иной области.
|
Тип КСС |
Зона направлений максимальной силы света (в верхней и/или нижней полусфере) |
|
|---|---|---|
|
Обозначение |
Наименование |
|
|
Концентрированная |
||
|
Глубокая |
0°-30°; 180°-150° |
|
|
Косинусная |
0°-35°; 180°-145° |
|
|
Полуширокая |
35°-55°; 145°-125° |
|
|
55°-85°; 125°-95° |
||
|
Равномерная |
||
|
Синусная |
70°-90°; 110°-90° |
|
Чем уже угол распределения светового потока, тем меньше диаметр, выше направленность и контрастность светового пятна. Чем шире угол распределения светового потока, тем больше диаметр светового пятна и равномернее освещение. Рассмотрим КСС типа Д стандартного офисного светильника
По графику можно определить, что данный светильник излучает силу света равную примерно 425 кд в направлении вертикально вниз, а под углом 30° сила света равна примерно 325 кд
Световой поток Ф – мощность лучистой энергии, оцениваемая по производимому ею зрительному ощущению, люмен (лм).
Сила света I – пространственная плотность светового потока:
Ia= d Ф/d ω,
Где d Ф – световой поток (лм), равномерно распределяющийся внутри элементарного телесного угла d ω, ср (стерадиан). Единица измерения силы света – кандела (кд), равная световому потоку
В 1 лм, распространяющемуся внутри телесного угла в 1 ср.
Освещенность – поверхностная плотность светового потока, люкс (лк):
E= d Ф/dS,
Где dS – площадь поверхности, м 2 , на которую падает световой поток d Ф.
Яркость В – поверхностная плотность силы света в заданном направлении. Яркость, являющаяся характеристикой светящихся тел, равна отношению силы света в данном направлении к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению:
B=I / dS·cos α,
Где I – сила света в данном направлении, кд; dS – площадь излучающей поверхности, м 2 ; α – угол между направлением излучения и плоскостью, град. Единица измерения яркости – кд/м 2 .
Что представляет собой светильник?
Какие функции выполняет осветительная арматура в светильнике?
Каким бывает по конструктивному исполнению искусственное освещение? Почему запрещается применять одно местное освещение?
Применение одного местного освещения в производственных помещениях запрещается, так как резкий контраст между ярко освещенными и неосвещенными местами приводит к зрительному напряжению, замедляет скорость работы и может стать причиной несчастных случаев.
Что такое общее освещение? Какими способами можно увеличить освещенность, создаваемую общим освещением?
Что такое комбинированное освещение? В каких случаях оно применяется?
Какие преимущества у ламп накаливания перед газоразрядными?
Основным преимуществом газоразрядных ламп перед лампами накаливания является большая светоотдача от 40 до 110 лм/Вт. Они имеют значительно больший срок службы – свыше 10 тыс. ч., низкую температуру поверхности лампы, близкий к солнечному свету спектр излучения, обеспечивающий высокое качество цветопередачи. Кроме того, газоразрядные люминесцентные лампы обеспечивают более равномерное освещение и рекомендуются для применения в светильниках общего освещения.
Каков принцип действия ламп, применяемых в учебных аудиториях? Каковы преимущества у данных ламп?
Кающее при газовом электрическом разряде, в видимый свет.
Люминесцентные лампы в зависимости от применяемого в них люминофора создают разный спектральный состав света и бывают белого (ЛБ), теплого белого (ЛТБ) и холодного белого света (ЛХБ), дневного света (ЛД), дневного света с исправленной цветопередачей (ЛДЦ).
Какие недостатки у газоразрядных ламп?
К недостаткам газоразрядных ламп следует также отнести: необходимость применения специальных пусковых устройств, зависимость работоспособности лампы от температуры окружающей среды и величины питающего напряжения, длительный период разгорания у ламп высокого давления (10 – 15 минут).
Что такое коэффициент пульсации освещенности?
К п = 100 (Е макс – Е мин) / 2·Е ср, где Е макс, Е мин и Е ср – максимальное, минимальное и среднее значение освещённости за период её колебания, лк.
Значение коэффициента пульсации освещенности меняется от нескольких процентов (для ламп накаливания) до нескольких десятков процентов (для газоразрядных ламп).
Какова причина пульсации светового потока источников света? У какого типа ламп больше коэффициент пульсации освещенности?
Световой поток лампы Ф в момент перехода мгновенного значения переменного напряжения сети через 0 уменьшается.
Рис. Пульсации светового потока при однофазном питающем напряжении
Газоразрядные лампы (в том числе люминесцентные) обладают малой инерцией и меняют свой световой поток Ф почти пропорционально амплитуде напряжения питающей сети. Большая тепловая инерция нити накала ламп накаливания препятствует заметному уменьшению светового потока лампы.
Каким способом можно уменьшить коэффициент пульсации освещенности?
Что такое стробоскопический эффект и чем он опасен?
Допустимые значения каких показателей искусственного освещения устанавливаются СНиП 23-05-95?
В зависимости от каких факторов устанавливаются допустимые значения показателей искусственного освещения?
Какие факторы определяют характеристику зрительной работы?
Объект различения
Фон – поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой объект рассматривается. Фон характеризуется коэффициентом отражения, зависящем от цвета и фактуры поверхности. Коэффициент отражения ρ определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока Ф отр к падающему на неё световому потоку Ф пад. Фон считается светлым при коэффициенте отражения поверхности, на которой рассматривается объект, более 0,4; средним – при коэффициенте отражения от 0,2 до 0,4; темным – при коэффициенте отражения менее 0,2.
Контраст объекта различения с фоном К определяется отношением абсолютной величины разности яркостей объекта различения В о и фона В ф к наибольшей их этих двух яркостей. Контраст считается большим при значениях К более 0,5; средним – при значениях К от 0,2 до 0,5; малым – при значениях К менее 0,2.
Что такое объект различения? Приведите примеры.
По какой характеристике, полученной при расчете освещения, выбирается источник света? Какие параметры лампы необходимо определить?
Рассчитывается необходимый световой поток лампы Ф, обеспечивающий в помещении нормируемое значение освещенности E , и по светотехническому справочнику выбирается тип и мощность стандартной лампы со световым потоком Ф гост, близким по величине расчетному.
Учебно-исследовательская
Лабораторная работа
Исследование эффективности и качества освещения
8.1. Цель и задачи работы
Целью работы является изучение количественных и качественных характеристик искусственного освещения, а так же оценка влияния источника света и цветовой отделки интерьера помещения на освещенность и коэффициент использования осветительной установки (η ).
Основные задачи исследования:
· Измерение освещенности, создаваемой различными источниками света и сравнение с нормируемыми значениями;
· Определение коэффициента использования осветительной установки (η );
· Измерение и сравнение коэффициентов пульсаций освещенности, создаваемой различными источниками света;
· Оценка зависимости коэффициента пульсаций освещенности от способа подключения ламп к фазам трехфазной сети;
· Наблюдение стробоскопического эффекта.
Теоретическая часть
Общие сведения
Освещение – получение, распределение и использование световой энергии для обеспечения благоприятных условий видения предметов и объектов.
Освещение должно быть гигиенически рациональным, т.е. обеспечивать:
Достаточную освещенность рабочих поверхностей;
Постоянство равномерной освещенности во времени;
Равномерное распределение яркости в окружающем пространстве;
Отсутствие слепящего действия.
Освещение имеет большое значение для здоровья и организации труда. Под влиянием светового излучения ускоряются процессы высшей нервной деятельности, повышается общая активность и деятельность дыхательных органов. Недостаток света вызывает раздражение глаз, затрудняет различение предметов, замедляет темп работы.
Переход от одной яркости поля зрения к другой требует определенного времени на так называемую адаптацию зрения, которая может составлять при переходе из темного в ярко освещенное помещение 1,5-2 минуты, а при обратном переходе до 5-6 минут, в течение которых человек плохо различает окружающие предметы, что может послужить причиной несчастного случая. Недостаточная освещенность при напряженной зрительной работе или частая переадаптация зрения приводит к быстрому утомлению, возникновению головных болей, ухудшению зрения.
Установлено, что неудовлетворительное освещение является прямой причиной примерно 5% и косвенной причиной 20% несчастных случаев. Увеличение освещенности рабочей поверхности улучшает видимость объектов за счет повышения их яркости и увеличивает скорость различения деталей, что приводит к увеличению производительности труда.
Так, при выполнении операции точной сборки, увеличение освещенности с 150 до 1000 лк позволяет получить повышение производительности труда до 25% и, даже при выполнении работ малой точности, не требующих большого зрительного напряжения, увеличение освещенности рабочего места повышает производительность труда на 2 – 3 %. При хорошем освещении устраняется напряжение глаз, облегчается различение обрабатываемых изделий, ускоряется темп работы.
Понижение освещенности ведет к снижению производительности труда, причем не только ручного, но и умственного, требующего напряжения памяти, логического мышления. Например, снижение освещенности на величину до 50% от нормативного значения может привести к зрительному утомлению и снижению производительности труда на 3 – 10 % с одновременным ростом брака продукции.
В зависимости от источника света освещение может быть трёх видов: естественное, искусственное и совмещённое.
Структурная схема типов освещения в зависимости от источника света и функционального назначения приведена на рис.8.1.
Рис. 8.1. Классификация типов освещения
Искусственное освещение в зависимости от функционального назначения на промышленных предприятиях подразделяется на рабочее, охранное, аварийное, эвакуационное, дежурное.
Рабочее освещение обеспечивает необходимые условия при нормальном режиме работы осветительной установки, оно обязательно во всех помещениях и на открытых пространствах.
Охранное освещение – разновидность рабочего освещения, оно устанавливается по линии охраняемых границ территорий промышленных предприятий, строек, а также территорий некоторых общественных зданий.
Аварийное освещение – освещение безопасности, обеспечивает минимально необходимые осветительные условия для продолжения работы при временном погасании рабочего освещения в помещениях и на открытых пространствах в случаях, когда отсутствие искусственного освещения может вызвать тяжелые последствия для людей, производственных процессов, нарушить нормальное функционирование жизненных центров предприятия и узлов обслуживания массовых потребителей.
Эвакуационное освещение служит для безопасной эвакуации людей из помещений и с открытых пространств при аварийном погасании рабочего освещения.
Дежурное освещение используется при перерывах, когда рабочее освещение отключают, например, при уборке помещений и для его охраны.
Указания, в каких случаях необходимо аварийное и эвакуационное освещение, содержатся в СНиП и в отраслевых нормах искусственного освещения. Согласно СНиП аварийное освещение должно создать освещенность не ниже 5% нормируемой освещенности, но не менее 2 лк в помещениях и 1 лк снаружи. Освещенность более 30 лк в помещениях и более 5 лк снаружи разрешается создать при наличии соответствующих обоснований.
Эвакуационное освещение должно создавать освещенность не менее 0,5 лк в помещениях и 0,2 лк снаружи. Для аварийного и эвакуационного освещения могут использоваться лампы накаливания (в том числе галогенные лампы накаливания) и люминесцентные лампы, причем последние только в помещениях с температурой воздуха не ниже +5ºC при питании их переменным током и напряжении не ниже 90% номинального. Лампы типов ДРЛ, ДРИ и ДНАТ могут использоваться только как дополнительно присоединяемые к группам аварийного освещения в целях усиления освещенности сверх нормированной для аварийного освещения.
Встречающиеся в природе излучения находятся в пределах чрезвычайно широкого диапазона длин волн (рис.8.2). При этом к оптической области излучения принято относить электромагнитные колебания с длиной волн от 10 до 340000 нм, причем диапазон длин волн от 10 до 380 нм относят к области ультрафиолетового излучения, от 380 до 770 нм – к видимой области спектра и от 770 до 340000 – к области инфракрасного излучения.
Рис. 8.2. Спектр электромагнитных излучений.
Видимая часть спектра растянута.
Глаз человека имеет наибольшую чувствительность к излучению с длиной волны 540 – 550 нм (желто-зеленый цвет).
В целом видимая часть спектра воспринимается глазом человека как белый свет. Отдельные узкие участки этой части спектра различаются длиной волны и вызывают соответствующие ей ощущения различных цветов. Интенсивность этих зрительных ощущений неодинакова, т.к. неодинакова чувствительность глаз к излучениям участков видимого спектра.
При естественном освещении наибольшая чувствительность соответствует излучению с длиной волны 555 нм (желтый свет), а ночью (или в сумерках), максимум соответствует примерно 500 нм (зелено-голубой свет).
Относительная чувствительность глаза к излучению крайних участков видимой части спектра (фиолетовой и красной) значительно меньше и зависит от времени суток (рис.8.3).
Рис. 8.3. Кривые относительной видимости:
1 - ночью; 2 - днем.
Светотехнические характеристики освещения
Для гигиенической оценки освещения используются следующие светотехнические характеристики:
Световой поток F - мощность лучистой энергии, оцениваемая по производимому ею зрительному ощущению. За единицу светового потока принят люмен (лм).
Сила света I α - пространственная плотность светового потока:
где dF - световой поток (лм), равномерно распределяющийся в пределах телесного угла dω.
Единица измерения силы света - кандела (кд), равная световому потоку в 1 лм (люмен), распространяющемуся внутри телесного угла в 1 стерадиан.
Освещенность - поверхностная плотность светового потока, люкс (лк):
где dS – площадь поверхности (м 2), на которую падает световой поток dF.
Яркость В - поверхностная плотность силы света в заданном направлении. Яркость, являющаяся характеристикой светящихся тел, равна отношению силы света в каком-либо направлении к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную к этому направлению.
где I α - сила света, кд;
dS - площадь излучающей поверхности, м 2 ;
φ - угол между направлением излучения и плоскостью, град.
Объект различения - рассматриваемый предмет, отдельная его часть или дефект, который требуется различать в процессе работы. Например, при чтении - толщина линий букв, при проведении измерений - размер толщины линии градуировки шкалы прибора и т.п.
Качественными показателями, определяющими условия зрительной работы, являются фон, контраст объекта различения с фоном, показатель ослеплённости, показатель дискомфорта.
Фон - поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Фон характеризуется коэффициентом отражения, зависящим от цвета и фактуры поверхности. Фон считается:
светлым - при коэффициенте отражения поверхности более 0.4 (бумага белая, матовая - 0.55...0.65, известковая побелка - 0.8);
средним - при коэффициенте отражения поверхности от 0.2 до 0.4 (желтая краска - 0.4, оцинкованная жесть - 0.2);
тёмным - при коэффициенте отражения поверхности менее 0.2 (красный кирпич.- 0.08...0.1, необработанная сталь - 0.05... 0.1).
Коэффициент отражения (ρ ) - отношение отраженного от поверхности светового потока к падающему на нее потоку. Может выражаться в долях или процентах.
Контраст объекта различения с фоном (К ) - отношение абсолютной величины разности между яркостью рассматриваемого объекта (точка, линия, риска, знак, пятно, трещина и т.п., которые следует различать в процессе работы) и фона к яркости фона. Контраст считается:
большим - при значениях отношения более 0.5 (объект и фон резко различаются по яркости);
средним - при значениях отношения от 0.2 до 0.5 (объект и фон заметно различаются по яркости);
малым - при значениях отношения менее 0.2 (объект и фон мало различаются по яркости).
Контраст может быть прямым и обратным. Прямой контраст - темный объект на светлом фоне, обратный контраст - светлый объект на темном фоне.
Для того чтобы можно было полнее охарактеризовать основные светотехнические величины и их восприятие человеком, используют еще ряд светотехнических понятий. К ним относятся:
Нормируемая освещенность - нижний предел необходимой освещенности, установленный нормативными таблицами, в зависимости от характера выполняемой зрительной работы и ориентации рабочей поверхности в пространстве.
Светоотдача (СО ) - световой поток, излучаемый светильником, приходящийся на 1 Вт затрачиваемой энергии и характеризует эффективность светильника, иными словами, его экономичность. Измеряется в лм/Вт. Теоретически 1 Вт электроэнергии может дать световой поток в 683 лм.
Светильник - источник света (лампа накаливания, газоразрядная лампа) со светотехнической арматурой, предназначенной для закрепления и защиты от воздействия окружающей среды источника света, подвода электроэнергии и распределения светового потока, излучаемого источником света в пространстве
Коэффициент пульсации светового потока (К п):
где Е max , Е min – максимальная и минимальная освещенность соответственно;
Е ср – средняя освещенность
Коэффициент запаса – принимается при проектировании естественного, искусственного и совмещенного освещения, учитывает снижение освещенности в процессе эксплуатации из-за загрязнения и старения светопрозрачных заполнений в световых проемах, источников света (ламп) и светильников, а также отражающих свойств поверхностей помещения. Принимается по СНиП 23-05-95.
Отчёт по лабораторной работе № 3
По дисциплине: Безопасность жизнедеятельности
(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)
Тема: «Исследование основных показателей естественного освещения»
Выполнили: студент гр. ТПП-09 /Михайлов А.А./
(подпись) (Ф.И.О.)
Проверил: ассистент ____________ /Ковшов С.В./
(должность) (подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург
Цель работы: Измерение основных параметров, характеризующих ествественное освещение помещений; ознакомление с методикой их нормирования и расчета.
Основные светотехнические характеристики
Правильно спроектированное и рационально выполненное освещение производственных помещений оказывает положительное психофизиологическое воздействие на работающих, способствует повышению эффективности и безопасности труда, снижает утомление и травматизм, сохраняет высокую работоспособность.
Освещение характеризуется количественными и качественными показателями. К количественным показателям относятся:
световой поток Ф – часть лучистого потока, воспринимаемая человеком как свет; характеризует мощность световой энергии, измеряется в люменах (лм);
сила света J - величина, характеризующая свечение источника в некотором направлении и равная отношению светового потока dФ к малому телесному углу
, в котором он в котором он распространяется: 
; измеряется в канделах (кд);
освещенность Е – это световой поток dФ, приходящийся на единицу освещаемой поверхности dS (м 2): 
; измеряется в люксах (лк);
яркость L – это величина, характеризующая свечение источника света в данном направлении. Яркость элемента dS светящейся поверхности в каком-либо направлении определяется отношением силы света dJ этого элемента в рассматриваемом направлении к площади dS проекции элемента на плоскость, перпендикулярную к рассматриваемому направлению: 
где – угол между нормалью к этому элементу dS и направлением, для которого рассчитывается яркость; измеряется в кд/м 2 .
Для качественной оценки условий зрительной работы используют такие показатели как характеристика фона, контраст объекта с фоном, коэффициент пульсации освещенности, показатель ослепленности, спектральный состав света.
Фон – это поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Фон считается:
– светлым при коэффициенте отражения поверхности более 0,4;
– средним при коэффициенте отражения поверхности от 0,2 до 0,4;
– темным при коэффициенте отражения поверхности менее 0,2.
При проектировании осветительной установки коэффициент отражения строительных и облицовочных материалов следует измерять, принимать по СНиП 23-05–95 или по табл. П.1 приложения.
Контраст объекта различения с фоном K определяется отношением абсолютной величины разности между яркостью объекта и фона к яркости фона. Контраст объекта различения с фоном
считается:
– большим при K более 0,5 (объект и фон резко отличаются по яркости);
– средним при K от 0,2 до 0,5 (объект и фон заметно отличаются по яркости);
– малым при K менее 0,2 (объект и фон мало отличаются по яркости).
Коэффициент пульсации освещенности Kп, %, – это критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока газоразрядных ламп при питании их переменным током, выражающийся формулой:
(1)
где: E макс и E мин – соответственно максимальное и минимальное значение освещенности за период ее колебания, лк; E ср – среднее значение освещенности за этот же период, лк.
Показатель ослепленности P – критерий оценки слепящего действия осветительной установки, определяемой выражением:
(2)
где: S– коэффициент ослепленности, равный отношению пороговых разностей яркости при наличии и отсутствии слепящих источников в поле зрения.
Зрительный анализатор
Зрительный анализатор обладает наибольшей величиной адаптации. При темновой адаптации чувствительность достигает некоторого оптимального уровня через 40-50 мин; световая адаптация, т. е. понижение чувствительности, длится 8-10 мин. Глаз непосредственно реагирует на яркость, которая представляет отношение силы света (интенсивности), излучаемой данной поверхностью, к площади этой поверхности. Яркость измеряется в нитах (нт; nt); 1 нт=1 кд/м 2 . При очень больших яркостях (более 30 000 нт) возникает эффект ослепления. Гигиенически приемлема яркость до 5000 нт.
Под контрастом понимается степень воспринимаемого различия между двумя яркостями, разделенными в пространстве или времени. Контрастная чувствительность позволяет ответить на вопрос, насколько объект должен отличаться по яркости от фона, чтобы его было видно.
При оценке восприятия пространственных характеристик основным понятием является острота зрения, которая характеризуется минимальным углом, под которым две точки вид ны как раздельные. Острота зрения зависит от освещенности, контрастности, формы объекта и других факторов. С увеличением освещенности острота зрения возрастает. При уменьшении констрастности острота зрения снижается. Острота зрения зависит также от места проекции изображения на сетчатке глаза. Оптический анализатор включает два типа рецепторов: колбочки и палочки. Первые являются аппаратом хроматического зрения, вторые -ахроматического. При равенстве энергии воздействующих волн различия их длин ощущаются как различия в свете источников света или поверхностей предметов, которые его отражают. Глаз различает семь основных цветов И более сотни их оттенков. Цветовые ощущения вызываются воздействием световых волн, имеющих длину от 380 до 780 нм. Приблизительно границы длин и- соответствующие им ощущения (цвета) следующие: 380-455 нм (фиолетовый); 455-470-нм (синий); 470-500 (голубой); 500-550 (зеленый); 540-590 (желтый) ;
590-610 (оранжевый); 610-780 (красный). Зрительный анализатор обладает определенной спектральной чувствительностью, которая характеризуется относительной видностыо монохроматического излучения. Наибольшая видность днем соответствует желтому цвету, а ночью или в сумерках - зелено-голубому. Гамма переходов от белого цвета к черному образует ахроматический ряд.
Ощущение, вызванное световым сигналом, в течение определенного времени сохраняется, несмотря на исчезновение сигнала или изменение его характеристик. Инерция зрения по данным различных исследователей находится в пределах 0,1-0,3 с. Ощущения, возникающие после снятия раздражителя, называются последовательными образами. При коротком ярком сигнале образ выступает из темноты несколько раз в быстрой последовательности. При небольших яркостях через 0,5-1,5 с появляется отрицательный последовательный образ (т. е. светлые поверхности кажутся темными и наоборот). При цветном сигнале образ окрашен в дополнительный цвет. При резком действии прерывистого раздражителя возникает ощущение мельканий, которые при определенной частоте сливаются в ровный немигающий свет. Частота, при которой мелькания исчезают, называется критической частотой слияния мельканий. В том случае, когда мелькания света используются в качестве сигнала, возникает вопрос о выборе
оптимальной частоты. Оптимальной является часн, и,- пи-делах 3-10 Гц. Инерция зрения обусловливает стробоскопический эффект. Если время, разделяющее дискретные акты наблюдения, меньше времени гашения зрительного образа, то наблюдение субъективно ощущается как непрерывное. При стробоскопическом эффекте возможна иллюзия движения при прерывистом наблюдении отдельных объектов или иллюзия неподвижности (замедленного движения), возникающая, когда движущийся предмет периодически занима"ет прежнее положение. При восприятии объектов в двухмерном и трехмерном пространстве различают поле зрения и глубинное зрение. Бинокулярное поле зрения охватывает в горизонтальном направлении 120-160°, по вертикали вверх - 55-60° и вниз - 65-72°. При восприятии цвета размеры поля зрения сужаются. Зона оптимальной видимости ограничена полем: вверх - 25°, вниз - 35°, вправо и влево по 32°. Глубинное зрение связано с восприятием пространства. Ошибка оценки абсолютной удаленности на расстоянии до 30 м равна в среднем 12% общего расстояния.
