МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра Безопасности жизнедеятельности

отчет

по лабораторной работе №17

по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»

Тема: Эффективность и качество освещения

Студенты гр. 8091		Гришин И.Д.
		Чиркин А.А.
		Чуркин. В.Е.
Преподаватель		Павлов В.Н.

Санкт-Петербург

2023

Цели работы.

• изучение количественных и качественных характеристик систем освещения;

• оценка влияния типа светильника и цветовой отделки интерьера помещения на освещённость и коэффициент использования светового потока;

• ознакомление с нормативными документами, регламентирующими освещённость на рабочем месте;

• ознакомление с методикой оценки условий труда на рабочем месте по фактору “Освещение”;

• изучение методик и технической базы для проведения измерений светотехнических параметров.

Общие теоретические положения.

Освещение – получение, распределение и использование световой энергии для обеспечения благоприятных условий видения предметов и объектов.

В зависимости от источника света освещение может быть 3 видов:

• естественное

• искусственное

• совмещенное (смешанное)

Для гигиенической оценки освещения используются светотехнические характеристики, принятые в физике.

Видимое излучение – участок спектра электромагнитных колебаний в диапазоне нанометровых длин волн от 380 до 780 нм (1нм =10^-9 м), регистрируемых человеческим глазом.

Световой поток Ф – мощность энергии.

Сила света , измеряемая в канделах (кд), - пространственная плотность светового потока в заданном направлении:

где dФ - световой поток(лм), равномерно распределяющийся в пределах телесного угла Ω (измеряется в стерадианах). C

Освещенность Е, измеряемая в люксах(лк), равна отношению светового потока к площади освещаемой поверхности S, на которую он падает и равномерно по ней распределяется:

Яркость поверхности L ( ) – отношение силы света излучающего элемента к площади его проекции на плоскость, перпендикулярную заданному направлению:

где α – угол между направлением излучения и плоскостью.

Важным параметром, характеризующим качество освещения, является коэффициент пульсации освещенности ,%:

где E_max, E_min, E_ср – соответственно, максимальное, минимальное и среднее значение пульсирующей освещенности на рабочей поверхности.

Краткое описание лабораторной установки.

Лабораторная установка состоит из макета производственного помещения, оборудованного различными источниками искусственного освещения, и люксметра-пульсметра для измерения значений освещенности и коэффициента её пульсации. Макет имеет каркас из алюминиевого профиля с полом (размером 0,7х0,7 м) и со стенками. Задняя и боковые стенки являются съёмными и могут устанавливаться любой из двух сторон внутрь макета помещения, фиксируясь в проемах каркаса с помощью магнитных защелок. Одна сторона стенок окрашена в светлые, а другая – в темные тона, при этом нижняя окрашенная половина стенки темнее верхней.

Передняя стенка жестко вмонтирована в каркас и выполнена из тонированного прозрачного стекла. В передней нижней части каркаса предусмотрено окно для установки внутрь каркаса измерительной головки люксметра-пульсметра.

На полу находится вентилятор для наблюдения стробоскопического эффекта и охлаждения ламп в процессе работы (при длительном включении ламп во избежание их перегрева вентилятор следует включать).

На потолке размещены патроны, в которых установлены две лампы накаливания, три люминесцентные лампы типа КЛ 9, галогенная лампа и люминесцентная лампа типа СКЛЭН с высокочастотным преобразователем. Вертикальная проекция ламп отмечена на полу цифрами, соответствующими номерам ламп на лицевой панели макета.

Таблица 1. Характеристики ламп в установке

№	Тип	Мощность, Вт	Световой поток, Лм	Тц, К	Срок службы, ч	Фаза сети 220В 50 Гц
1	Компактная люминесцентная лампа Madix U+ с эл.магнитным ПРА	9	600	6700	10000	А
2						В
3						С
4	Компактная люминесцентная лампа Madix 2U с ЭПРА	13	450	2700	8000	А
5	Светодиодная лампа Osram Paraphom Classic A60	12	650	3000	25000	A
6	Лампа накаливания Osram Classic A	60	710	2700	1000	A
7	Галогенная лампа PAR20 HalogenA 10	50	850	2800	2500	A

Обработка результатов эксперимента.

Результаты экспериментов представлены в таблице 2.

Таблица 2. Результаты эксперимента

Тёмный фон
Тип лампы	Е1, лк	Е2, лк	Е3, лк	Е4, лк	Е5, лк			η
Люминесцентная 9 Вт, №1	340	350	345	333	243	322,2	157,9	0,263
Люминесцентная 13 Вт, №4	250	690	837	834	723	666,8	326,7	0,726
Светодиодная 12 Вт, №5	652	1062	1237	1014	637	920,4	451,0	0,694
Лампа накаливания 60 Вт, №6	355	488	566	511	351	454,2	222,6	0,313
Галогенная 50 Вт, №7	385	2602	6500	2600	430	2503,4	1226,7	1,443
Светлый фон
Люминесцентная 9 Вт, №1	445	449	435	425	356	422,0	206,8	0,345
Люминесцентная 13 Вт, №4	671	851	988	1022	941	894,6	438,4	0,974
Светодиодная 12 Вт, №5	866	1220	1388	1215	854	1108,6	543,2	0,836
Лампа накаливания 60 Вт, №6	464	600	671	626	481	568,4	278,5	0,392
Галогенная 50 Вт, №7	552	2837	6677	2765	611	2688,4	1317,3	1,550

Пример расчётов для люминесцентной лампы 9 Вт на темном фоне:

= * S = 322,2 * 0,49 = 157,9

η = / Ф = 157,9 / 600 = 0,263 (Ф - значение светового потока конкретной лампы)

Разряд зрительных работ: 3.

1. Анализ распределения освещенности разных ламп.

Для анализа распределения освещенности ламп были подготовлены графики сравнения освещённости при светлом и тёмном фонах представлены на рис. 1-5.

Рисунок 1. Освещённость на светлом и тёмном фоне люминесцентной лампы №1, 9 Вт

На рис. 1 изображён график освещенности люминесцентной лампы, которая имеет наиболее равномерное распределение света между 5 точками, что подтверждается графиком. Равномерность распределения позволяет сделать вывод, что люминесцентные лампы дают более рассеянный свет, чем остальные виды ламп. Это можно объяснить равномерным заполнением лампы газом, который и дает свет.

Рисунок 2. Освещённость на светлом и тёмном фоне люминесцентной лампы №4, 13 Вт

На рис. 2 изображен график освещенности люминесцентной лампы большей мощности, имеющей в своей конструкции 2 трубки, изогнутых в форме буквы U. Распределение освещенности в исследуемых точках менее равномерно, чем у предыдущей лампы, т.к. в некоторых точках блоки перекрывают друг друга.

Рисунок 3. Освещённость на светлом и тёмном фоне светодиодной лампы №5, 12 Вт

На рис. 3 изображен график освещенности светодиодной лампы. Поскольку данный тип ламп представляет собой точечный источник света, распределение света неравномерно. При этом в центре оно максимально, и имеет близкие значения на равноудаленных противоположных точках.

Рисунок 4. Освещённость на светлом и тёмном фоне лампы накаливания №6, 60 Вт

Лампа накаливания при значительно большей мощности дает меньшую освещенность. Распределение света схоже с светодиодной лампой. В конструкции ламп накаливания есть нить, которая освещает всё вокруг себя. Нить по размеру гораздо больше светодиода, поэтому она и дает более рассеянный свет.

Рисунок 5. Освещенность на светлом и тёмном фоне галогенной лампы №7, 50 Вт

Галогенная лампа дает наибольшую освещенность и наименее равномерное распределение света между точками, так как устройство данной лампы помимо источника света имеет светоотражатели сферической формы, фокусирующие свет к центру.

Учитывая последовательное расположение точек 1-5 на макете и полученные графики, можно сделать вывод, что большая освещённость соответствует точке, наименее отдаленной от источника света. При этом на графиках люминесцентных ламп максимум смещен относительно от середины. Это можно объяснить тем, что лампы данного вида расположены не в центре макета.

Из полученных данных можно заметить, что освещённость на тёмном и светлом фоне существенно различается, различие составляет 150-300 лк. Следовательно, предпочтительно использовать материалы светлых тонов, которые будут отражать свет, увеличивая освещенность. В свою очередь, если использовать материалы черного цвета, то значительная часть света будет поглощаться, а не отражаться.

2. Анализ коэффициентов пульсации разных ламп.

Коэффициент пульсации освещённости, измеряемый в %, может быть представлен как относительное периодическое изменение светового потока:

,

, где и – максимальное и минимальное значения потока за время с (один период при частоте тока 50 Гц), – среднее значение потока излучения за полный период T.

Коэффициент пульсации может быть выражен также через значения освещённости:

Большие колебания потока источника излучения во времени являются следствием, во-первых, стробоскопического эффекта, во-вторых, пульсации плотности потока излучения во времени на рабочей поверхности, в-третьих, утомления зрения и снижения производительности труда.

В соответствии с заданием 9 были измерены коэффициенты пульсации освещённости при включении одной люминесцентной лампы, затем — при двух и, наконец, при включении трёх люминесцентных ламп типа КЛ. Результаты измерений представлены в таблицах 3-5.

Таблица 3. Результаты эксперимента для задания 8 (для светлого фона)

Тип лампы	Kп, %
Люминесцентная КЛ9, точка 3, №1	25
Люминесцентная, точка 3, №4	5
Светодиодная, точка 3, №5	11
Лампа накаливания, точка 3, №6	9
Галогенная, точка 3, №7	1,2

Согласно полученным результатам, наибольший коэффициент пульсации имеет лампа №1. Это объясняется тем, что люминесцентная лампа с электромагнитным пускорегулирующим аппаратом (ПРА) выдает частоту, схожую с частотой тока в сети (100 Гц, полупериод), а конструкция лампы напрямую зависит от импульса, имеющего ту же частоту.

Лампа №4 тоже люминесцентная, но она имеет электронный ПРА, выдающим импульс с гораздо большей частотой. Коэффициент пульсаций светодиодных ламп также зависит от переменного тока. Частоту тока на светодиод можно менять так же, как это делает ЭПРА.

Галогенная лампа и лампа накаливания основаны на нагреве. Для пульсации необходимо, чтобы нить периодически остывала (то есть чтобы за малый период времени источник света максимально уменьшил излучение света). При данной частоте переменного тока нить не успевает остыть настолько, чтобы выдавать большую величину коэффициента пульсаций.