задания / Лаб2

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения»

(ГУАП)

ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМ ОСВЕЩЕНИЯ И ИХ

СВЕТОТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

Методические указания к выполнению лабораторной работы

Санкт Петербург

2015

Составители: Колобашкина Т.В., Мушкудиани М.И., Кривенко В.П.,

Тужилкин А.А.

Рецензент - кандидат технических наук , доцент Румянцев В.В.

Содержатся указания к выполнению лабораторной работы по изучению

организации производственного освещения, основных светотехнических харак-

теристик, видов и систем освещения, требований санитарных норм, методов и

приборов для исследования светотехнических характеристик.

Предназначены для студентов всех направлении и специальностей универ-

ситета, изучающих курс “Безопасность жизнедеятельности”.

©Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, 2015

Редакционно-издательский отдел Отдел оперативной полиграфии СПГУАП

190000, С.-Петербург, ул. Б. Морская, 67

Цель работы: ознакомление с основными светотехническими характери-

стиками, определяющими условия работы в производственных помещениях, с

видами и системами производственного освещения, требованиями санитар-

ных норм на производственное освещение, методами и приборами для исследо-

вания светотехнических характеристик источников света, светильников и си-

стем освещения.

1. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Освещение в производственных помещениях характеризуется целым рядом количественных и качественных показателей. К количественным показателям от-

носятся длина волны излучения, световой поток, сила света, яркость и освещен-

ность. К качественным показателям зрительных условий работы относятся фон,

контраст объекта с фоном, коэффициент пульсации освещенности.

Длина волны равна расстоянию, пройденному электромагнитным излу-

чением за время полного периода колебаний. Область электромагнитных излу-

чений, лежащая между областями рентгеновских и радиоизлучений, носит название области оптических излучений. Часть области оптических излучений в пределах волн от 0,38 до 0,76 мкм занята излучениями, которые, воздействуя на глаз, вызывают ощущение света. Максимальная спектральная чувствительность глаза человека имеет место при освещении сетчатки монохроматическим излу-

чением с длиной волны 0,554 мкм.

Световой поток - это лучистый поток, оцениваемый по его действию на селективный приемник - глаз.

Единица светового потока - люмен (лм). Между единицей светового пото-

ка - люменом и энергетической – ваттом (Вт) имеется следующее соотношение:

1лм = 0,00161Вт.

Сила света I - пространственная плотность светового потока, равная от-

ношению светового потока dΦ, исходящего от источника и равномерно рас-

пространяющегося в пределах элементарного телесного угла d , к величине это-

го угла. Единица силы света - кандела (кд).

Сила света может быть определена по формуле

где d - значение элементарного телесного угла, определяемое отношени-

ем площади dS, вырезаемой им из сферы произвольного радиуса R, к квадрату этого радиуса d = dS/R2; E - освещенность.

Освещенность E - поверхностная плотность светового потока, равная отно-

шению светового потока dΦ, равномерно падающего на элемент поверхности dS, к

площади этого элемента. Единица измерения освещенности – люкс (лк).

Освещенность элемента поверхности может быть определена по формуле

где I - сила света в направлении элемента поверхности, кд; - угол между нор-

малью к элементу поверхности и направлением силы света; R - расстояние между источником и освещаемым элементом поверхности, м.

Для наклонной поверхности освещенность от точечного источника света

при условии может быть определена через горизонтальную освещенность

2

Ег по формуле

где α - угол наклона расчетной плоскости по отношению к горизонтальной плоскости; Ег= Еα эксп. при α=0.

Яркость L - поверхностная плотность силы света в заданном направле-

нии, равная отношению силы света, излучаемого светящейся поверхностью в этом направлении, к площади проекции светящейся поверхности на плоскость,

перпендикулярную к этому направлению.

Единицей яркости является кд/м2.

Коэффициент отражения - отношение отраженного поверхностью све-

тового потока отр к световому потоку пад , падающему на нее,

Различные предметы видны потому, что световой поток, отраженный ими, частично воспринимается глазом. Значение в зависимости от цвета по-

верхности колеблется в пределах от 0,1 до 0,85.

Объект различения - рассматриваемый предмет, отдельная его часть или различимый дефект (например, точка, линия, знак, пятно, трещина, риска, рако-

вина, выводы микросхем и других радиодеталей, а также другие элементы или дефекты изделия), которые требуется различать в процессе работы.

Фон - поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различе-

ния, на которой он рассматривается. Фон считается светлым при >0,4, сред-

ним - при = 0,2 - 0,4 и темным - при значениях , меньших 0,2.

Контраст K объекта различения с фоном, характеризуемый соотношени-

ем яркостей рассматриваемого объекта и фона, определяется по формуле

K Lo Lф ,

Lф

где Lо и Lф - соответственно яркости объекта и фона.

Контраст объекта различения с фоном считается большим при K > 0,5,

средним - при K= 0,2-0,5 и малым - при K < 0,2 (объект и фон мало отличаются по яркости).

Коэффициент Kп пульсации освещенности - критерий оценки относи-

тельной глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока газоразрядных ламп при питании их переменным током.

Коэффициент пульсации освещенности определяется по формуле

Kп Eмакс Eмин 100 %,

2Eср

где Eмакс, Eмин, Eср- соответственно максимальное, минимальное и среднее зна-

чение освещенности за период ее колебаний, лк.

В производственных помещениях применяют три вида освеще-

ния: естественное, искусственное, совмещенное.

Естественное освещение имеет большое гигиеническое и психологическое значение для человека. Естественный свет в производственных помещениях созда-

ет у работников ощущение непосредственной связи с окружающей природой, по-

вышает обмен веществ, способствует лучшему развитию организма.

В действующих нормах на освещение (СНиП 23-05-95) определено, что помещения с постоянным пребыванием людей должны иметь, как правило,

естественное освещение. Без естественного освещения допускается проектиро-

вать помещения, которые определены нормативными документами по строи-

тельству зданий и сооружений отдельных отраслей промышленности, утвер-

жденными в установленном порядке, а также помещения, размещение которых разрешено в подвальных и цокольных этажах зданий и сооружений.

Естественное освещение помещения оценивают по коэффициенту есте-

ственной освещенности (КЕО), равному выраженному в процентах отноше-

нию естественной освещенности Eвнутр., создаваемой в некоторой точке задан-

ной плоскости внутри помещения светом небосвода (непосредственно или после отражений), к одновременному значению наружной горизонтальной освещен-

ности Eнар., создаваемой светом полностью открытого небосвода

Для освещения помещений естественным светом в стенах или перекрыти-

ях здания предусматриваются световые проемы, через которые световой поток проникает внутрь помещения. В зависимости от типа применяемых световых проемов естественное освещение подразделяется на:

боковое;

верхнее ;

комбинированное (верхнее и боковое).

Нормируемые значения КЕО в соответствии с СНиП 23-05-95 зависят

от:

напряженности зрительной работы;

системы освещения (боковое, верхнее, комбинированное).

Значения КЕО, регламентируемые нормами, приведены в справочных данных к лабораторной работе.

Совмещенное освещение - освещение, при котором недостаточное по нор-

мам естественное освещение дополняется искусственным. . При наличии доста-

точного естественного освещения искусственное освещение включают, если

Eнар < 5000 лк.

Согласно действующим нормам при применении совмещенного освеще-

ния нормируются как КЕО, так и освещенность, создаваемая искусственным освещением.

Искусственное освещение подразделяется на рабочее, аварийное, охран-

ное и дежурное.

В действующих СНиП 23-05-95 в качестве нормируемой величины искус-

ственного освещения определена освещенность.

Значения допустимой освещенности на рабочих местах учитывают:

напряженность зрительной работы ( размер объекта различения, контраст объекта и фона, яркость фона);

тип источников света (разрядные или накаливания);

зависимости от размера объекта различения разделены на восемь разрядов.

Разряды от I до V разбиты на четыре подразряда в зависимости от контраста объекта различения с фоном и характеристики фона.

Источники искусственного света по принципу преобразования электри-

ческой энергии в энергию видимых излучений, т.е. в световую, делятся на две основные группы: тепловые и разрядные. К тепловым источникам относятся лампы накаливания, в том числе галогенные, а к разрядным - лампы люминес-

центные (высокого и низкого давления), натриевые, ксеноновые.

При сравнении источников света, используемых в производственных зда-

ниях, важное значение имеют следующие показатели:

световая отдача, т.е. излучаемый световой поток на единицу потребляе-

мой мощности, лм/Вт;

cрок службы лампы, ч;

цветность (спектральный состав) излучения.

Кроме указанных показателей, имеют значение:

способность ламп быстро загораться после погасания вследствие от-

ключения питания;

уменьшение светового потока к концу срока службы;

влияние на световые характеристики уровня и колебаний напряже-

ния питания;

влияние температуры на работу ламп;

Несмотря на усовершенствование ламп накаливания, до настоящего вре-

мени не удалось устранить целый ряд присущих им недостатков. К их числу от-

носятся:

низкая световая отдача (7 - 22 лм/Вт);

небольшой срок службы (1 - 2,5 тыс.час);

сильное влияние напряжения питания на срок службы и световой

поток.

Только 1 - 3% потребляемой лампами накаливания электрической энер-

гии превращается в энергию видимых излучений.

Однако разрядные лампы чувствительны к снижению напряжения пита-

ния, а разрядные лампы низкого давления, кроме того, чувствительны и к уменьшению температуры воздуха ниже +10 C.

Безынерционность излучения газоразрядных ламп вызывает пульсацию светового потока и может привести к появлению стробоскопического эффекта,

заключающегося в искажении зрительного восприятия вращающихся или сме-

няющихся объектов. При этом объект может восприниматься наблюдателем как неподвижным, так и имеющим иное направление вращение.

В действующих нормах указано, что для освещения производственных и складских помещений следует использовать, как правило, наиболее экономич-

ные разрядные лампы низкого и высокого давления (люминесцентные ЛБ, ЛДЦ,

ЛБЦТ, дуговые ртутные ДРЛ, металлогалогенные МГЛ, натриевые высокого давления НЛВД). В случае невозможности или технико-экономической неце-

лесообразности применения разрядных источников света допускается исполь-

зование ламп накаливания. Для местного освещения кроме разрядных источ-

ников следует использовать лампы накаливания, в том числе галогенные лампы МГЛ. Применение ксеноновых ламп внутри помещения не допускается.

Существующие источники искусственного освещения существенно отлича-

ются по спектральному составу излучения.

Характеристикой распределения излучения по спектру является спек-

тральная плотность ( ) лучистого потока

dФ .

d

Спектральную плотность лучистого потока источника можно определить через U( ) по формуле

Величина U( ) измеряется вольтметром, подключенным к выходу фотоум-

ножителя, установленного за монохроматором. Монохроматор выделяет только ту часть излучения источника, которая приходится на определенную длину волны

. Значения функции g( ) заданы в протоколе лабораторной работы.

Для искусственного освещения используют различные светильники, пред-

ставляющие собой комбинацию источника света с осветительной арматурой.

Осветительная арматура предназначена для перераспределения и направления светового потока в необходимом направлении, для защиты глаз от чрезмерной яркости источника света, предохранения источника от механических повре-

ждений и загрязнения, а также для крепления источника и подведения к нему электрического тока.

Основными светотехническими характеристиками светильника являются:

кривая силы света;

защитный угол;

коэффициент полезного действия;

светораспределение.

Кривая силы света показывает распределение силы света от источника в пространстве. Распределение силы света обычно представляют в виде таблиц