Лекция 10 Производственное освещение
В зависимости от природы источника световой энергии различают естественное, искусственное и совмещенное освещение.
Основные требования к освещению
Основной задачей рациональной организации освещения является поддержание освещенности, соответствующей характеру зрительной работы. Увеличение освещенности улучшает видимость объектов за счет повышения их яркости, увеличивает скорость различения деталей. При организации освещения необходимо обеспечить равномерное распределение яркости. Перевод взгляда с ярко освещенной на слабо освещенную поверхность вынуждает глаз переадаптироваться, что ведет к утомлению зрения. Для повышения равномерности естественного освещения больших помещений применяется комбинированное освещение. Светлая окраска потолка и стен способствует равномерному распределению яркостей в поле зрения. Освещение должно обеспечивать отсутствие в поле зрения резких теней. Наличие резких теней искажает размеры и формы объектов и, тем самым, повышает утомляемость. Особенно вредны движущиеся тени, которые могут привести к травмам. Тени необходимо смягчать, применяя, например, светильники со светорассеивающими стеклами, при естественном освещении необходимо использовать солнцезащитные устройства. Для улучшения видимости объектов должна отсутствовать прямая и отраженная блесткость. Блесткость – это повышенная яркость светящихся поверхностей, вызывающая нарушение зрительных функций (ослепленность), т.е. ухудшение видимости объектов. Блескость ограничивают уменьшением яркости источников света, правильным выбором защитного угла светильника, увеличением высоты подвеса светильников, правильным направлением светового потока. Там, где это возможно, блестящие поверхности следует заменить матовыми. Колебания освещенности на рабочем месте, вызванные, например, резким изменением напряжения в сети, обусловливают переадаптацию глаза, приводя к значительному утомлению. Постоянство освещенности во времени достигается стабилизацией питающего напряжения, жестким креплением светильников, применением специальных схем включения газоразрядных ламп. При организации освещения следует выбирать необходимый спектральный состав светового потока. Это требование особенно существенно для обеспечения правильной цветопередачи, а в отдельных случаях для усиления цветовых контрастов. Оптимальный спектральный состав обеспечивает естественное освещение. Все эти требования учитываются действующими нормами проектирования и правилами эксплуатации освещения в помещениях и на открытых пространствах.
Основные светотехнические показатели и величины
В результате преобразования подводимой к телам энергии, в частности тепловой или электрической, при определенных условиях возникает электромагнитное излучение, количественно характеризующееся мощностью – лучистым потоком. Та часть лучистого потока, которая воспринимается зрением человека как свет, называется световым потоком Ф и измеряется в люменах, лм.
Световой поток может быть различно распределен в пространстве. Интенсивность его излучения в любом направлении характеризуется силой света I, определяемой отношением светового потока к телесному углу , в пределах которого свет распространяется
В свою очередь телесный угол определяется отношением площади S, вырезанной им из сферы произвольного радиуса R, к квадрату радиуса
Полный телесный угол пространства, окружающего точку равен 4 ср (стерадиан), телесный угол каждой из полусфер, верхней и нижней, равен 2 ср. Единица силы света - кандела (кд). Кандела – это световой поток в люменах, испускаемый точечным источником в телесном угле 1 ср, лм/ср. понятие силы света применимо только к точечным источникам, размеры которых малы по сравнению с расстоянием до них.
Схематическое изображение светотехнических единиц
Падая на поверхность площадью S, световой поток Ф создает ее освещенность Е, определяемую соотношением
Единица освещенности – люкс, лк. Это освещенность поверхности площадью 1 м2 световым потоком 1 лм, лм/м2. Освещенность поверхности не зависит от ее световых свойств. Зрительное восприятие в основном определяется яркостью В равномерно светящейся плоской поверхностью площадью 1 м2 в перпендикулярном к ней направлении при силе света 1 кд. Поэтому
Единица яркости – кд/м2. Яркость освещенных поверхностей зависит от их световых свойств, степени освещенности, а в большинстве случаев также от угла, под которым поверхность рассматривается.
Свет и зрительная информация об окружающем мире воспринимаемая глазом человека, передаются по зрительному нерву в мозг, в котором формируется субъективный зрительный образ. Основными показателями работоспособности глаза являются контрастность, острота зрения, вероятность различения, время зрительного восприятия, поле зрения и ослепленность.
Для различения предметов человеком, прежде всего, необходима разность яркости предмета и фона, т.е. контрастность. Количественно контрастность определяют как отношение разности яркости предмета и фона к яркости предмета (фона)
Оптимальным значением яркости считают 0,6 – 0,9.
Нормальная видимость предметов зависит от угловых размеров предметов, различения, времени экспозиции и вероятности различения. Характеристикой пространственного порога зрения является острота зрения. Она определяется величиной, обратной минимальным размерам предмета, при которых он различим глазом. Размеры предмета выражают в угловых величинах, которые связаны соотношением
где - угловой размер предмета различения; h – линейный размер предмета; l - расстояние от глаз до предмета.
У людей с нормальным зрением порог остроты зрения при нормальной яркости соответствует примерно 1. Оптимальные условия различения предметов будут при 30 40.