66

–

Лабораторная работа № 5

ИСКУССТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА

Цель работы: изучить факторы, влияющие на качество освещения рабочего места; ознакомиться с основными светотехническими величинами, принципами нормирования и измерения искусственной освещённости рабочих поверхностей.

Теоретическая часть

1. Основные светотехнические понятия и величины

Световое излучение по своей природе относится к числу электромагнитных явлений. Область электромагнитных излучений в диапазоне длин волн  = 10 – 10⁶нм называют областью оптических излучений. Часть области оптических излучений с длинами волн = 380 – 760 нм является областью видимых излучений. Излучения с длинами волн > 760 нм называются инфракрасными, излучения с длинами волн < 380 нм – ультрафиолетовыми.

Наиболее важными светотехническими величинами, характеризующими область видимых излучений, являются: сила света, световой поток, светимость, освещен­ность, яркость.

Сила света (J).Каждый источник света, излучающий в видимой области спектра, характеризуется силой света, единица которой входит по классификации Международной системы в число основных физических величин. На XVI Генеральной конференции по мерам и весам (1979 г.) была определена единица силы света кандела (кд) – сила света, испускаемого в перпендикулярном направлении с поверхности эталонного излучателя (абсолютно чёрное тело) при мощности излучения 683 Вт в телесном угле в один стерадиан (ср) на частоте 54010¹²Гц ( = 555 нм – длина световой волны зеленого цвета).

Телесный угол () представляет собой часть пространства, ограниченную конической поверхностью. Мерой телесного угла является отношение площади той части поверхности сферыSпроизвольного радиусаrс центром в вершине конической поверхности, которая вырезается данным телесным углом, к квадрату радиуса сферы: = S/r². Единицей измерения телесного угла является стерадиан (сp).

Понятие силы света, как основной физической величины, используется при определении всех других светотехнических единиц.

Световой поток (Ф) – величина, которая определяется силой света, излучаемого в пределах данного телесного угла (). В случае равномерного излученияФ = J. За единицу измерения светового потока принят люмен (лм) – световой поток внутри телесного угла в один стерадиан при силе света в одну канделу.

Светимость (M)представляет собой поверхностную плотность излучаемого светового потокаФ_изл , который может создаваться путем непосредственного излучения (в источниках света), путём излучения отражённого света от освещённых поверхностей, либо путём прохождения света сквозь прозрачные или полупрозрачные (частично прозрачные) тела. Для излучающих поверхностей конечных размеров светимость может быть оценена усреднённым значением:М_ср = Ф_изл/S. Единица измерения светимости – это светимость источника, каждый квадратный метр поверхности которого излучает световой поток в один люмен (лм/м²).

Освещенность (E)представляет собой поверхностную плотность падающего светового потока в перпендикулярном направлении на освещаемую поверхность. Поверхности конечных размеров могут быть охарактеризованы средней освещенностьюЕ_ср = Ф_пад/S. Единицей освещенности является люкс (лк) – освещенность поверхности в один квадратный метр, на которую падает световой поток в один люмен.

Из приведенных определений следует, что освещенность не зависит от свойств освещаемой поверхности. Освещенность поверхности при произвольном направлении падающего светового потока может быть определена по формуле Е_ср = J_rcos/r²,

где J_r– сила света, излучаемого от наблюдаемой поверхности в направлении наблюдения, по которому производится отсчёт расстоянияr;– угол между направлением наблюдения и нормалью к освещаемой поверхности.

Яркость является наиболее важным параметром, определяющим уровень восприятия света человеческим глазом. Источник света или осве­щённый предмет тем лучше виден, чем большую силу света излучает каждый элемент светящейся поверхности в направлении глаза.

Среднее значение яркости определяется как отношение силы света, излучаемой поверхностью в данном направлении, к площади проекции этой поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению: В_ср = J_изл/S cos,

где J_изл – сила света, излучаемая поверхностью с площадью S;

 – угол между направлением излучения отражённого от поверхности света (J_изл) и нормалью к этой поверхности. Единица яркости (кд/м²) – яркость источника, каждый квадратный метр излучающей поверхности которого имеет в данном направлении силу света, равную одной канделе.

Яркость светящихся или освещаемых поверхностей зависит от отражающих свойств этих поверхностей, которые определяются коэффициентом отражения:  = Ф_отр/Ф_пад,

где Ф_отриФ_пад– отраженный от поверхности и падающий на поверхность световые потоки. Коэффициент отражения зависит от цвета и чистоты обработки поверхности. Например, для побелённых стен и потолка= 0,75 – 0,8, а для бетонных покрытий= 0,35 – 0,5.