Лекция № 8.
Освещение
Основная информация об окружающем нам мире поступает через зрительный анализатор. Высокая зрительная работоспособность и эффективность труда тесно связаны с рациональным освещением.
Основные светотехнические величины и единицы их измерения
Часть электромагнитного спектра с длинами волн 10 - 340000 нм (1 нм – нанометр – равен 10 -9 м) называется оптической областью спектра, которая делится на:
инфракрасное излучение с длинами волн 340000 – 770 нм,
видимое излучение 770 –380 нм,
ультрафиолетовое излучение – 380-10 нм.
В пределах видимой части спектра излучения различной длины вызывают различные световые и цветовые ощущения: от фиолетового ( = 400 нм) до красного ( = 750 нм) цветов. Наиболее высока чувствительность зрения к излучению с длиной волны 555 нм (желто-зеленый цвет) и уменьшается к границам видимого спектра.
Освещение характеризуется количественными и качественными показателями. К количественным показателям относятся: световой поток, сила света, освещенность, яркость.
Та часть лучистого потока, которая воспринимается зрением человека как свет, называется световым потоком Ф и измеряется в люменах (лм); оценивается по световому ощущению, которое испытывает глаз. Световой поток определяется как величина не только физическая, но и физиологическая, поскольку ее измерение основывается на зрительном восприятии.
Все источники света, в том числе осветительные приборы, излучают световой поток в пространство неравномерно, поэтому вводится величина пространственной плотности светового потока – сила света I, которая определяется как отношение светового потока dФ, исходящего от источника и распространяющегося равномерно внутри элементарного телесного угла d, к величине этого угла: I= dФ/ d. За единицу силы света принята кандела (кд). Одна кандела – сила света, испускаемого с поверхности площадью 1/ 600 000 м2 полного излучателя (государственный световой эталон) в перпендикулярном направлении при температуре затвердевания платины (2046, 65 К) при давлении 101 325 Па.
Освещенность Е - отношение светового потока dФ падающего на элемент поверхности dS, к площади этого элемента: Е = dФ / dS. За единицу освещенности принят люкс (лк).
Яркость L (В) - отношение силы света в данном направлении к площади проекции излучающей поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению излучения: L = dI / dS cos , где - угол между нормалью освещаемой поверхности и направлением светового потока от источника света. Яркость измеряется в кд/м2 или нитах ( нт).
К основным качественным показателям освещения относятся коэффициент пульсации, показатели ослепленности и дискомфорта, спектральный состав света; для оценки условий зрительной работы существуют такие характеристики, как фон, контраст объекта с фоном, видимость объекта.
Коэффициент пульсации освещенности КП – показатель относительной глубины колебаний освещенности во времени в результате изменения светового потока газоразрядных ламп, питающихся переменным током:
КП = (Е max - Е min) / 2Еср 100 %
Показатель ослепленности р – критерий оценки слепящего действия, создаваемого осветительной установкой; определяется по формуле:
р = (s – 1) 1000, где
s = 1/2 – коэффициент ослепленности, причем 1 – видимость объекта наблюдения при экранировании блестких источников света, 2 – видимость объекта наблюдения при наличии блестящих источников в поле зрения.
Показатель дискомфорта М – характеристика качества освещения, определяющая степень дополнительной напряженности зрительной работы, вызванной наличием резкой разницы яркостей одновременно видимых поверхностей в освещенном помещении.
Фон – поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается.
Коэффициент отражения характеризует способность поверхности отражать падающий на нее световой поток. Определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока ФОТР к падающему на нее световому потоку Ф ПАД : = ФОТР/ Ф ПАД.
Фон считается светлым, если коэффициент отражения 0,4; средним при = 0,2 0,4; темным при 0,2.
Контраст объекта с фоном К – отношение модуля разности яркостей объекта различения и фона к яркости фона:
К = L О – LФ/ LФ
Контраст считается большим при К0,5 ; средним при К = 0,5 0,2; малым при К 0,2.
Видимость V – характеристика способности глаза воспринимать объект. Определяется числом пороговых контрастов ( КПОР – наименьший различимый контраст) в контрасте объекта с фоном:
V = К/ КПОР