Светотехнические параметры. Основные светотехнические характеристики. Осветительные приборы. Типы светильников. Количественные показатели освещения

Характеристики

Правильно спроектированное и рационально выполненное освещение производственных помещений оказывает положительное психофизиологическое воздействие на работающих, способствует повышению эффективности и безопасности труда, снижает утомление и травматизм, сохраняет высокую работоспособность.
Ощущение зрения происходит под воздействием видимого излучения (света), которое представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны 0,38...0,76 мкм. Чувствительность зрения максимальна к электромагнитному излучению с длиной волны 0,555 мкм (желто-зеленый цвет) и уменьшается к границам видимого спектра.
Освещение характеризуется количественными и качественными показателями. К количественным показателям относятся:
световой поток Ф - часть лучистого потока, воспринимаемая человеком как свет; характеризует мощность светового излучения, измеряется в люменах (лм);
сила света J - пространственная плотность светового потока; определяется как отношение светового потока dФ, исходящего от источника и равномерно распространяющегося внутри элементарного телесного угла dΩ, к величине этого угла; J=dФ/dΩ ; измеряется в канделах (кд);
освещенность Е-поверхностная плотность светового потока; определяется как отношение светового потока dФ, равномерно падающего на освещаемую поверхность dS (м2), к ее площади: Е= dФ/dS, измеряется в люксах (лк);
яркость L поверхности под углом α к Нормали - это отношение силы света dJα, излучаемой, освещаемой или светящейся поверхностью в этом направлении, к площади dS проекции этой поверхности, на плоскость, перпендикулярную к этому направлению; L = dJα/(dScosa), измеряется в кд м2.
Для качественной оценки условий зрительной работы используют такие показатели как фон, контраст объекта с фоном, коэффициент пульсации освещенности, показатель освещенности, спектральный состав света.
Фон - это поверхность, на которой происходит различение объекта. Фон характеризуется способностью поверхности отражать падающий на нее световой поток. Эта способность (коэффициент отражения р) определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока Фотр к падающему на нее световому потоку Фпад; р = Фот/Фпм. В зависимости от цвета и фактуры поверхности значения коэффициента отражения находятся в пределах 0,02...0,95; при р > 0,4 фон считается светлым; при р = 0,2...0,4 - средним и при р < 0,2 - темным.
Контраст объекта с фоном k - степень различения объекта и фона-характеризуется соотношением яркостей рассматриваемого объекта (точки, линии, знака, пятна, трещины, риски или других элементов) и фона; k = (Lор-Lо)/Lор считается большим, если k > 0,5 (объект резко выделяется на фоне), средним при k = 0,2...0,5 (объект и фон заметно отличаются по яркости) и малым при k < 0,2 (объект слабо заметен на фоне).
Коэффициент пульсации освещенности kE - это критерий глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока
kE= 100(Еmax-Еmin)/(2Еcp),
где Еmin, Еmax, Еср - минимальное, максимальное и среднее значения освещенности за период колебаний; для газоразрядных ламп KE= 25...65%, для обычных ламп накаливания kE= 7%, для галогенных ламп накаливания kE= 1%.
Показатель ослепленности Ро - критерий оценки слепящего действия, создаваемого осветительной установкой,
Po=1000(V1/V2-1),
где V1 И V2 - видимость объекта различения соответственно при экранировании и наличии ярких источников света в поле зрения.
Экранирование источников света осуществляется с помощью щитков, козырьков и т. п.
Видимость V характеризует способность глаза воспринимать объект. Она зависит от освещенности, размера объекта, его яркости, контраста объекта с фоном, длительности экспозиции. Видимость определяется числом пороговых контрастов в контрасте объекта с фоном, т. е. V = k/kпор, где kпор - пороговый или наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект становится неразличим на этом фоне.
При освещении производственных помещений используют естественное освещение, создаваемое прямыми солнечными лучами и рассеянным светом небосвода и меняющемся в зависимости от географической широты, времени года и суток, степени облачности и прозрачности атмосферы; искусственное освещение, создаваемое электрическими источниками света, и совмещенное освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняют искусственным.
Конструктивно естественное освещение подразделяют на боковое (одно - и двухстороннее), осуществляемое через световые проемы в наружных стенах; верхнее - через аэрационные и зенитные фонари, проемы в кровле и перекрытиях; комбинированное - сочетание верхнего и бокового освещения.
Искусственное освещение по конструктивному исполнению может быть двух видов - общее и комбинированное. Систему общего освещения применяют в помещениях, где по всей площади выполняются однотипные работы (литейные, сварочные, гальванические цехи), а также в административных, конторских и складских помещениях. Различают общее равномерное освещение (световой поток распределяется равномерно по всей площади без учета расположения рабочих мест) и общее локализованное освещение (с учетом расположения рабочих мест).
При выполнении точных зрительных работ (например, слесарных, токарных, контрольных) в местах, где оборудование создает глубокие, резкие тени или рабочие поверхности расположены вертикально (штампы, гильотинные ножницы), наряду с общим освещением применяют местное. Совокупность местного и общего освещения называют комбинированным освещением. Применение одного местного освещения внутри производственных помещений не допускается, поскольку образуются резкие тени, зрение быстро утомляется и создается опасность производственного травматизма.
По функциональному назначению искусственное освещение подразделяют на рабочее, аварийное и специальное, которое может быть охранным, дежурным, эвакуационным, эритемным, бактерицидным и др.
Рабочее освещение предназначено для обеспечения нормального выполнения производственного процесса, прохода людей, движения транспорта и является обязательным для всех производственных помещений.
Аварийное освещение устраивают для продолжения работы в тех случаях, когда внезапное отключение рабочего освещения (при авариях) и связанное с этим нарушение нормального обслуживания оборудования могут вызвать взрыв, пожар, отравление людей, нарушение технологического процесса и т. д. Минимальная освещенность рабочих поверхностей при аварийном освещении должна составлять 5% нормируемой освещенности рабочего освещения, но не менее 2 лк.
Эвакуационное освещение предназначено для обеспечения эвакуации людей из производственного помещения при авариях и отключении рабочего освещения; организуется в местах, опасных для прохода людей: на лестничных клетках, вдоль основных проходов производственных помещений, в которых работают более 50 чел. Минимальная освещенность на полу основных проходов и на ступеньках при эвакуационном освещении должна быть не менее 0,5лк, на открытых территориях - не менее 0,2лк.
Охранное освещение устраивают вдоль границ территорий, охраняемых специальным персоналом. Наименьшая освещенность в ночное время 0,5лк.
Сигнальное освещение применяют для фиксации границ опасных зон; оно указывает на наличие опасности, либо на безопасный путь эвакуации.
Условно к производственному освещению относят бактерицидное и эритемное облучение помещений.
Бактерицидное облучение ("освещение") создается для обеззараживания воздуха, питьевой воды , продуктов питания. Наибольшей бактерицидной способностью обладают ультрафиолетовые лучи с λ = 0,254...0,257мкм.
Эритемное облучение создается в производственных помещениях, где недостаточно солнечного света (северные районы, подземные сооружения). Максимальное эритемное воздействие оказывают электромагнитные лучи с λ = 0,297мкм. Они стимулируют обмен веществ, кровообращение, дыхание и другие функции организма человека.

4. Нормирование производственного освещения

Естественное и искусственное освещение в помещениях регламентируется нормами СНиП в зависимости от характера зрительной работы, системы и вида освещения, фона, контраста объекта с фоном. Характеристика зрительной работы определяется наименьшим размером объекта различения (например, при работе с приборами-толщиной линии градуировки шкалы, при чертежных работах - толщиной самой тонкой линии). В зависимости от размера объекта различения все виды работ, связанные со зрительным напряжением, делятся на восемь разрядов, которые в свою очередь в зависимости от фона и контраста объекта с фоном делятся на четыре подразряда.
Искусственное освещение нормируется количественными (минимальной освещенностью Еmin) и качественными показателями (показателями ослепленности и дискомфорта, коэффициентом пульсации освещенности kE).
Принято раздельное нормирование искусственного освещения в зависимости от применяемых источников света и системы освещения. Нормативное значение освещенности для газоразрядных ламп при прочих равных условиях из-за их большей светоотдачи выше, чем для ламп накаливания. При комбинированном освещении доля общего освещения должна быть не менее 10 % нормируемой освещенности. Эта величина должна быть не менее 150 лк для газоразрядных ламп и 50 лк для ламп накаливания.
Для ограничения слепящего действия светильников общего освещения в производственных помещениях показатель ослепленности не должен превышать 20...80 единиц в зависимости от продолжительности и разряда зрительной работы. При освещении производственных помещений газоразрядными лампами, питаемыми переменным током промышленной частоты 50 Гц, глубина пульсации не должна превышать 10...20 % в зависимости от характера выполняемой работы .
При определении нормы освещенности следует учитывать также ряд условий, вызывающих необходимость повышения уровня освещенности, выбранного по характеристике зрительной работы. Увеличение освещенности следует предусматривать, например, при повышенной опасности травматизма или при выполнении напряженной зрительной работы I...IV разрядов в течение всего рабочего дня. В некоторых случаях следует снижать норму освещенности, например, при кратковременном пребывании людей в помещении.
Естественное освещение характеризуется тем, что создаваемая освещенность изменяется в зависимости от времени суток, года, метеорологических условий. Поэтому в качестве критерия оценки естественного освещения принята относительная величина - коэффициент естественной освещенности КЕО, не зависящий от вышеуказанных параметров.
КЕО - это отношение освещенности в данной точке внутри помещения Евн к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности Ен, создаваемой светом полностью открытого небосвода, выраженное в процентах, т. е.
КЕО = 100 Евн/Ен.
Принято раздельное нормирование КЕО для бокового и верхнего естественного освещения. При боковом освещении нормируют минимальное значение КЕО в пределах рабочей зоны, которое должно быть обеспечено в точках, наиболее удаленных от окна; в помещениях с верхним и комбинированным освещением - по усредненному КЕО в пределах рабочей зоны.
Нормированное значение КЕО с учетом характеристики зрительной работы, системы освещения, района расположения зданий на территории страны
ен = КЕО тс,
где КЕО - коэффициент естественной освещенности; определяется по СНиП;
т - коэффициент светового климата, определяемый в зависимости от района расположения здания на территории страны;
с - коэффициент солнечности климата, определяемый в зависимости от ориентации здания относительно сторон света;
коэффициенты т и с определяют по таблицам СНиП.
Совмещенное освещение допускается для производственных помещений, в которых выполняются зрительные работы I и II разрядов; для производственных помещений, строящихся в северной климатической зоне страны; для помещений, в которых по условиям технологии требуется выдерживать стабильными параметры воздушной среды (участки прецизионных металлообрабатывающих станков, электропрецизионного оборудования). При этом общее искусственное освещение помещений должно обеспечиваться газоразрядными лампами, а нормы освещенности повышаются на одну ступень.

3. Основные требования к производственному освещению

Основной задачей производственного освещения является поддержание на рабочем месте освещенности, соответствующей характеру зрительной работы. Увеличение освещенности рабочей поверхности улучшает видимость объектов за счет повышения их яркости, увеличивает скорость различения деталей, что сказывается на росте производительности труда. Так, при выполнении отдельных операций на главном конвейере сборки автомобилей при повышении освещенности с 30 до 75лк производительность труда повысилась на 8%. При дальнейшем повышении до 100 лк - на 28 % (по данным проф.). Дальнейшее повышение освещенности не дает роста производительности.
При организации производственного освещения необходимо обеспечить равномерное распределение яркости на рабочей поверхности и окружающих предметах. Перевод взгляда с ярко освещенной на слабо освещенную поверхность вынуждает глаз переадаптироваться, что ведет к утомлению зрения и соответственно к снижению производительности труда. Для повышения равномерности естественного освещения больших цехов осуществляется комбинированное освещение. Светлая окраска потолка, стен и оборудования способствует равномерному распределению яркостей в поле зрения работающего.
Производственное освещение должно обеспечивать отсутствие в поле зрения работающего резких теней. Наличие резких теней искажает размеры и формы объектов, их различение, и тем самым повышает утомляемость, снижает производительность труда. Особенно вредны движущиеся тени, которые могут привести к травмам. Тени необходимо смягчать, применяя, например, светильники со светорассеивающими молочными стеклами, при естественном освещении, используя солнцезащитные устройства (жалюзи, козырьки и др.).
Для улучшения видимости объектов в поле зрения работающего должна отсутствовать прямая и отраженная блескость. Блескость - это повышенная яркость светящихся поверхностей, вызывающая нарушение зрительных функций (ослепленность), т. е. ухудшение видимости объектов. Блескость ограничивают уменьшением яркости источника света, правильным выбором защитного угла светильника, увеличением высоты подвеса светильников, правильным направлением светового потока на рабочую поверхность, а также изменением угла наклона рабочей поверхности. Там, где это возможно, блестящие поверхности следует заменять 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 плавающего напряжения, жестким креплением светильников, применением специальных схем включения газоразрядных ламп.
При организации производственного 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. Для создания правильной цветопередачи применяют монохроматический свет, усиливающий одни цвета и ослабляющий другие.
Осветительные установки должны быть удобны и просты в эксплуатации, долговечны, отвечать требованиям эстетики, электробезопасности, а также не должны быть причиной возникновения взрыва или пожара. Обеспечение указанных требований достигается применением защитного зануления или заземления, ограничением напряжения питания переносных и местных светильников, защитой элементов осветительных сетей от механических повреждений и т. п.

Влияние световой среды на здоровье и работоспособность человека

Посредством зрения люди воспринимают до 90% необходимой информации. Свет необходим для нормальной жизнедеятельности человека, сохранения его здоровья и поддержания высокой работоспособности. Он влияет на тонус, на обмен веществ, на иммунные и аллергические реакции и самочувствие человека.

Освещение – это использование световой энергии солнца и искусственных источников света для обеспечения зрительного восприятия окружающего мира. Естественное освещение наиболее благоприятно как для органов зрения, так и для организма человека в целом.

Недостаточное освещение затрудняет зрительную работу, вызывает повышенное утомление, увеличивает опасность травм и способствует развитию близорукости. При освещении рабочего места, не соответствующего санитарно-гигиеническим нормам, вероятность ошибочных действий может возрастать в 3 раза. Излишне яркий свет слепит, приводит к перевозбуждению нервной системы, уменьшает работоспособность. Чрезмерная яркость может вызвать фотоожоги глаз и кожи, катаракты и другие нарушения.

При планировании ес­тественного, искусственного и комбинированного освещения в производст­венных помещениях учитывается влияние освещенности на работоспособность человека.

Рациональное освещение - один из показателей высокого уровня культуры труда, неотъемлемая часть эргономики и производственной эстетики. Положительное влияние правильно решенной системы освещения на производительность труда и его качество в настоящее время не вызывает сомнения. Оптимально подоб­ранный способ освещения рабочего места способствует повышению производительности труда на 15-20 %, обеспечивает психологический комфорт, способствует уменьшению зрительного и общего утомления, снижает опасность производственного травматизма.

Основные светотехнические характеристики

Видимый свет – это электромагнитные излучения длиной волны от 380 до 780 нм. Освещение характеризуется количественными и качественными показателями. К количественным показателям относятся:

Лучистый поток (Ф) – это мощность лучистой энергии электромагнитного поля в оптическом диапазоне волн, Вт.

Световой поток (F) – это лучистая энергия, вызывающая световое ощущение. Единица измерения светового потока – люмен (лм). Люмен представляет собой световой поток от эталонного точечного источника в 1 международную свечу, помещенного в вершине телесного угла в 1 стерадиан (ср). Световой поток принято оценивать в пространстве и на поверхности. В первом случае характеристикой служит сила света , во втором – освещенность.

Сила света (I) – это пространственная плотность светового потока, определяется как отношение светового потока к величине телесного угла:

Единица измерения освещенности – люкс (лк): 1 лк = 1 лм/ м 2 .

Яркость (L) – это часть пространственной плотности светового потока, исходящая от светящейся или освещаемой поверхности в сторону глаза. Она зависит от силы света, угла падения светового потока на плоскость, цвета предмета и др. Определяется как отношение силы света dI α , излучаемой поверхностью под углом α в направлении, к проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению:

Единица измерения яркости – 1 кд/м 2 .

Для качественной оценки условий зрительной работы используют следующий ряд показателей.

Объект различения – это рассматриваемый предмет, отдельная его часть или дефект, которые требуется различать в процессе работы.

Фон – это поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Фон характеризуется коэффициентом отражения поверхности.

Коэффициент отражения поверхности (ρ) – это способность поверхности отражать падающий на нее световой поток, определяется как отношение отраженного светового потока F отр к падающему F пад :

где L ф и L о – соответственно яркость фона и объекта.

Контраст объекта различения с фоном считается большим - при К более 0,5 (объект и фон резко отличаются по яркости); средним при К от 0,2 до 0,5 (объект и фон заметно отличаются по яркости); малым при К менее 0,2 (объект и фон мало отличаются по яркости).

Коэффициент пульсации освещенности (k П), % - критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в осветительной установке в результате изменения во времени светового потока источников света при их питании переменным током, выражающийся формулой:

где k 0 – коэффициент ослепленности, равный отношению пороговых разностей яркости при наличии и отсутствии слепящих источников в поле зрения.

Видимость (V) – это способность глаза воспринимать объект в зависимости от его освещенности, размера, яркости, контраста объекта с фоном и длительности экспозиции. Видимость оценивается числом пороговых контрастов (К пор) , содержащихся в действительном контрасте (К д):

Пороговый контраст (К пор ) – наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект становится неразличимым на этом фоне.

Показатель дискомфорта – характеристика качества освещения, которая определяется степенью дополнительной напряженности зрительной работы, вызываемая резким различием яркостей одновременно видимых поверхностей в освещенном помещении. Чувствительность глаза неодинакова к различным цветам. Наибольшая восприимчивость наблюдается по отношению к желтому и желто-зеленому цветам, наименьшая – к красному и фиолетовому.

Общие сведения

Освещение

естественное искусственное; совмещенное

Совмещенное освещение

Методика расчета

Основной задачей при расчёте искусственного освещения является определение требуемой мощности электрической осветительной установки для создания заданной освещённости на рабочих местах.

При проектировании искусственного освещения необходимо:

Выбрать тип источника света, систему освещения, вид светильника;

Наметить целесообразную высоту установки светильников и схему размещения;

Определить число светильников, мощность и число ламп, необходимых для создания нормируемой освещённости на рабочих местах;

Проверить намеченный вариант освещения на соответствие его нормативным требованиям.

Основным методом расчёта общего равномерного освещения при горизонтальной рабочей поверхности является метод коэффициента пользования светового потока. Необходимый световой поток Ф л, от одной лампы накаливания или группы ламп люминесцентных ламп одного светильника определяют по формуле:

где Е н – нормированная минимально допустимая освещённость, которая определяется по нормативному документу СП 52.13330.2011, лк;

К з – коэффициент запаса, учитывающий загрязнение светильников и снижение светоотдачи в процессе эксплуатации (в зависимости от вида технологического процесса или вида помещения принимают по таблицам, приведённым в СП 52.13330.2011);

S – площадь освещаемого освещения, м 2 ;

z – коэффициент неравномерности освещения, который зависит от типа ламп (для ламп накаливания и дуговых ртутных ламп z=1,15, для люминесцентных ламп z=1,1);

N – число светильников в помещении;

η – коэффициент использования светового потока, в долях единиц, учитывающий долю общего светового потока ламп, приходящегося на расчётную плоскость, определяется по табл.2 – 6 зависит от типа светильников, коэффициентов отражения поверхностей помещения (потолка – ρ п ; стен – ρ ст ; пола – ρ р по табл.1) и индекс помещения i по формуле:

­­­­­ ,

где А – длина помещения, м;

В – глубина помещения, м;

h – высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м:

где Н – высота помещения, м;

h св – длина свеса светильника, м;

h р – высота рабочей поверхности, м.

Необходимое количество светильников определим исходя из наивыгоднейшего расстояния между ними (L), характеризующегося коэффициентом (табл.7) :

Общее количество светильников определяется по формуле:

N = N p · N св ,

где N р – количество рядов, определяемое по формуле:

, шт.

N св – количество светильников в ряду, определяемое по формуле:

, шт.

Исходя из найденного значения необходимого светового потока, принять тип светильника (табл. 8 – 11), количество ламп в нем и тип лампы (табл. 12 – 13) таким образом, чтобы суммарный световой поток светильника был не менее расчетного значения.

Таблица 1

Ориентировочные значения коэффициентов отражения стен и потолка

Таблица 2

Светильники с люминесцентными лампами.

Таблица 3

Коэффициенты использования светового потока.

Таблица 4

Коэффициенты использования светового потока.

Таблица 5

Таблица 6

Коэффициенты использования светового потока.

Светильники с лампами накаливания.

Таблица 8

Таблица 9

Таблица 10

Таблица 11

Таблица 12

Таблица 13

Общие сведения

Освещение – использование световой энергии солнца и искусственных источников света для обеспечения зрительного восприятия окружающего мира.

В производственных условиях используется три вида освещения: естественное (источником его является солнце), искусственное; совмещенное (одновременное сочетание естественного и искусственного освещения).

Совмещенное освещение применяется в том случае, когда только естественное освещение не может обеспечить необходимые условия для выполнения производственных операций.

Светотехнические характеристики освещения

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

Видимое излучение – участок спектра электромагнитных колебаний в диапазоне длин волн от 380 до 770 нм (1 нм = 10 –9 м), регистрируемых человеческим глазом.

Световой поток F – мощность лучистой энергии, оцениваемая по производимому ею зрительному ощущению. За единицу светового потока принят люмен (лм).

Сила света J – пространственная плотность светового потока:

где F – световой поток (лм), равномерно распределяющийся в пределах телесного угла w. Единица измерения силы света – кандела (кд), равная световому потоку в 1 лм (люмен), распространяющемуся внутри телесного угла в1 стерадиан.

Освещенность – поверхностная плотность светового потока, люкс (лк):

где S – площадь поверхности (м 2), на которую падает световой поток F .

Светоощущения работающего человека определяется яркостью поверхности (L). Яркость – поверхностная плотность силы света в заданном направлении. Яркость, являющаяся характеристикой светящихся тел, равна отношению силы света в каком-либо направлении к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную к этому направлению:

,

где J –сила света, кд; S – площадь излучающей поверхности, м; a – угол между направлением излучения и плоскостью, град; S·cosα – площадь проекции излучающей поверхности на плоскость, перпендикулярную лучу света.

Единицей измерения яркости является кд/м 2 – это яркость такой плоской поверхности, которая в перпендикулярном направлении излучает силу света 1 кд с площади 1 м 2 .

Яркость освещаемой поверхности является фоном, на котором рассматривается объект различения. Яркость поверхности зависит от её отражающей способности, которая определяется коэффициентом отражения (ρ ):

,

де Ф отр и Ф пад – отраженный и падающий световой поток соответственно. Фон считается светлым при ρ более 0,4 , средним при 0,2-0,4, темным при ρ менее 0,2.

Условия зрительной работы определяются так же соотношением контрастов объекта различия и фона :

где L о, L ф – соответственно яркость фона и объекта соответственно. При К менее 0,2 контраст малый, при 0,2-0,5 средним, при более 0,5 большим.

1.2. Виды, системы и источники искусственного освещения

Искусственное освещение предусматривается в помещениях, в которых испытывается недостаток естественного света, а также для освещения помещения в те часы суток, когда естественная освещенность отсутствует.

По принципу организации искусственное освещение можно разделить на два вида: общее и комбинированное.

Общее освещение предназначено для освещения всего помещения, оно может быть равномерным или локализованным. Общее равномерное освещение создает условия для выполнения работ в любом месте освещаемого пространства. При общем локализованном освещении светильники размещают в соответствии с расположением оборудования, что позволяет создавать повышенную освещенность на рабочих местах.

Комбинированное освещение состоит из общего и местного. Его целесообразно устраивать при зрительных работах высокой точности, а также при необходимости создания в процессе работы определенной направленности светового потока. Местное освещение предназначено для освещения только рабочих поверхностей и не создает необходимой освещенности даже на прилегающих к ним участках. Оно может быть стационарным и переносным. Применение только местного освещения в производственных помещениях запрещается, так как резкий контраст между ярко освещенными и неосвещенными местами утомляет зрение, замедляет скорость работы и нередко является причиной несчастных случаев.Доля общего освещения в системе комбинированного должна быть не менее 10 % нормируемой освещенности (в помещениях без естественного освещения не менее 20 %).

По функциональному назначению искусственное освещение подразделяется нарабочее, аварийное, эвакуационное и охранное.

Рабочее освещение предусматривается для всех помещений производственных зданий, а также участков открытых пространств, предназначенных для работы, прохода людей и движения транспорта.

Аварийное освещение в помещениях и на местах производства работ необходимо предусматривать, если отключение рабочего освещения и связанное с этим нарушение обслуживания оборудования может привести к взрыву, пожару, длительному нарушению технологического процесса или работы объектов жизнеобеспечения. Наименьшая освещенность, создаваемая аварийным освещением, должна составлять 5 % освещенности, нормируемой для рабочего освещения, но не менее 2 лк внутри зданий и не менее 1 лк для территории предприятий.

Эвакуационное освещение следует предусматривать в местах, отведенных для прохода людей, в проходах и на лестницах, служащих для эвакуации людей в количестве более 50 человек. Это освещение должно обеспечивать на полу основных проходов (или на земле) и на ступенях лестниц освещенность не менее 0,5 лк в помещениях и 0,2 лк на открытой территории.

Охранное освещение предусматривается вдоль границ территории, охраняемой в ночное время. Охранное освещение должно обеспечивать освещенность не менее 0,5 лк на уровне земли.

В качестве источников искусственного освещения применяются лампы накаливания и газоразрядные лампы .

В лампах накаливания источником света является раскаленная вольфрамовая проволока. Они относятся к источникам света теплового излучения и дают непрерывный спектр излучения с повышенной (по сравнению с естественным светом) интенсивностью в желто-красной области спектра, что искажает цветовое восприятие.

Общим недостатком ламп накаливания является сравнительно небольшой срок службы (менее 2000 часов), малая цветопередача и световая отдача (отношение создаваемого лампой светового потока к потребляемой электрической мощности) (8–20 лм/Вт). Но они являются наиболее надежным источником света в связи с простой схемой их включения, а условия внешней среды, включая температуру воздуха, не оказывают влияния на их работу. В промышленности они находят применение для организации местного освещения.

По конструкции лампы накаливания бывают вакуумные, газонаполненные, с криптоновым наполнением, бесспиральные (галогенные). В маркировке ламп накаливания буквы обозначают: В – вакуумные лампы, Г – газонаполненные, К – лампы с криптоновым наполнением, Б – биспиральные лампы (галогенные).

Наибольшее применение в промышленности находят газоразрядные лампы низкого и высокого давления. В газоразрядных лампах используется явление люминесценции; свет возникает в результате электрического разряда в газе, парах металлов или в смеси газа с парами.

Газоразрядные лампы низкого давления, называемые люминесцентными, так как изнутри стеклянная трубка покрыты люминофором, который под действием ультрафиолетового излучения, излучаемого электрическим разрядом, светится, преобразуя тем самым невидимое ультрафиолетовое излучение в свет. Стеклянная трубка наполненна дозированным количеством ртути (30–80 мг) и смесью инертных газов под давлением около 400 Па. На противоположных концах внутри трубки размещаются электроды, между которыми, при включении лампы в сеть, возникает газовый разряд, сопровождающийся излучением преимущественно в ультрафиолетовой области спектра. Это излучение, в свою очередь преобразуется люминофором в видимое световое излучение. В зависимости от состава люминофора люминесцентные лампы обладают различной цветностью. К ним относятся различные типы люминесцентных ламп низкого давления с разным распределением светового потока по спектру: лампы белого света (ЛБ); лампы холодно-белого света (ЛХБ); лампы с улучшенной цветопередачей (ЛДЦ); лампы тепло-белого света (ЛТБ); лампы, близкие по спектру к солнечному свету (ЛЕ); лампы холодно-белого света улучшенной цветопередачи (ЛХБЦ).

К газоразрядным лампам высокого давления (0,03–0,08 МПа) относят: дуговые ртутные лампы высокого давления с исправленной цветностью (ДРЛ); ксеноновые (ДКсТ), основанные на излучении дугового разряда в тяжелых инертных газах; натриевые высокого давления (ДНаТ); металлогалогенные (ДРИ) с добавкой йодидов металлов. В спектре излучения этих ламп преобладают составляющие зелено-голубой области спектра.

Основными достоинствами газоразрядных ламп являются их долговечность (свыше 10000 часов), экономичность, малая себестоимость изготовления, благоприятный спектр излучения, обеспечивающий высокое качество цветопередачи, низкая температура поверхности. Светоотдача этих ламп колеблется в пределах от 30 до 105 лм/Вт, что в несколько раз превышает светоотдачу ламп накаливания. Недостатки газоразрядных ламп: стробоскопический эффект (своеобразное ощущение раздвоения движущихся и вращающихся предметов вследствие пульсации светового потока), шум дросселей, слепящее действие. Они работают в нормальном режиме лишь при температуре воздуха 15–25°С, при больших или меньших температурах световая отдача снижается.

Освещение рабочих помещений осуществляется светильниками – приборами, состоящими из источника света и арматуры, которая защищает источник света от механических повреждений, дыма, пыли, а также служит для крепления и подключения источника к сети питания.

Выбранный светильник должен удовлетворять следующим требованиям: соответствовать условиям окружающей среды; обеспечивать необходимое светораспределение и исключать слепящее действие; быть экономичным.

В зависимости от назначения по конструктивному исполнению светильники подразделяются по степени защиты от пыли (незащищенные открытые или перекрытые; пылезащищенные полностью или частично; пыленепроницаемые полностью или частично), влаги (незащищенные; брызгозащищенные; струезащищенные; водонепроницаемые; герметичные), взрыва (повышенной надежности; взрывонепроницаемые), химически агрессивных сред (их изготавливают из некоррозируемых материалов герметичными).

На освещенность рабочих поверхностей в производственном помещении влияютотражение и поглощение света стенами, потолком и другими поверхностями, расстояние от светильника до рабочей поверхности, состояние излучающей поверхности светильника, наличие рассеивателя света и т.д. Вследствие этого полезно используется лишь часть светового потока, излучаемого источником света.

Величина, характеризующая эффективность использования источников света, называется коэффициентом использования светового потока или коэффициентом использования осветительной установки (h ) и определяется как отношение фактического светового потока (F факт) к суммарному световому потоку (F ламп) используемых источников света, определенному по их номинальной мощности в соответствии с нормативной документацией:

,

Значение фактического светового потока F факт можно определить по результатам измерений в помещении средней освещенности Е ср по формуле:

,

Свет и излучение. Под светом понимают электромагнитное излучение, вызывающее в глазу человека зрительное ощущение. При этом речь идет об излучении в диапазоне от 360 до 830 нм, занимающем мизерную часть всего известного нам спектра электромагнитного излучения.

Световой поток Ф. Единица измерения: люмен [лм]. Световым потоком Ф называется вся мощность излучения источника света, оцениваемая по световому ощущению глаза человека.

Сила света I. Единица измерения: кандела [кд]. Источник света излучает световой поток Ф в разных направлениях с различной интенсивностью. Интенсивность излучаемого в определенном направлении света называется силой света I.

Освещенность Е. Единица измерения: люкс [лк]. Освещенность Е отражает соотношение падающего светового потока к освещаемой площади. Освещенность равна 1 лк, если световой поток 1 лм равномерно распределяется по площади 1м 2

Яркость L. Единица измерения: кандела на квадратный метр [кд/м 2 ]. Яркость света L источника света или освещаемой площади является главным фактором для уровня светового ощущения глаза человека.

Световая отдача. Единица измерения: люмен на Ватт. Световая отдача показывает с какой экономичностью потребляемая электрическая мощность преобразуется в свет.

31) Газоразрядные источники света. Основные характеристики.

Яркость света обусловлена, помимо состава газа, его давлением и мощности разряда.

Характеристики газоразрядных ламп.

срок службы от 3000 часов до 20000;

эффективность от 40 до 220 лм/Вт;

цвет излучения: от 2200 до 20000 К;

цветопередача: хорошая (3000 K: Ra>80), отличная (4200 K: Ra>90);

компактные размеры излучающей дуги, позволяют создавать световые пучки высокой интенсивности.

32) Светодиодные источники света. Основные характеристики.

Светодиод - это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток в световое излучение. Специально выращенные кристаллы дают минимальное потребление электроэнергии. Великолепные характеристики светодиодов (световая отдача до 120 Лм/Вт, цветопередача Ra=80-85, срок службы до 100 000 часов) уже обеспечили лидерство в светосигнальной аппаратуре, автомобильной и авиационной технике. Светодиоды применяются в качестве индикаторов (индикатор включения на панели прибора, буквенно-цифровое табло). В больших уличных экранах и в бегущих строках применяется массив (кластер) светодиодов. Мощные светодиоды используются как источник света в фонарях и прожекторах. Так же они применяются в качестве подсветки жидкокристаллических экранов.

Преимущества: · Высокий КПД. · Длительный срок службы. · Безопасность - не требуются высокие напряжения. · Отсутствие ядовитых составляющих (ртуть и др.) и, следовательно, лёгкость утилизации. · Недостаток - высокая цена.

Характеристики:

величина потребляемой мощности;

световой поток;

цветовая температура;

коэффициент цветопередачи;

срок службы ;

коэффициент пульсаций;

Введение

Правильно спроектированное и рационально выполненное освещение производственных помещений оказывает положительное психофизиологическое воздействие на работающих, способствует повышению эффективности и безопасности труда, снижает утомление и травматизм, сохраняет высокую работоспособность.

При освещении производственных помещений используют естественное освещение, создаваемое прямыми солнечными лучами и рассеянным светом небосвода и меняющемся в зависимости от географической широты, времени года и суток, степени облачности и прозрачности атмосферы; искусственное освещение, создаваемое электрическими источниками света, и совмещенное освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняют искусственным.

Основной задачей производственного освещения является поддержание на рабочем месте освещенности, соответствующей характеру зрительной работы. Увеличение освещенности рабочей поверхности улучшает видимость объектов за счет повышения их яркости, увеличивает скорость различения деталей, что сказывается на росте производительности труда.

Совмещенное освещение допускается для производственных помещений, в которых выполняются зрительные работы I и II разрядов; для производственных помещений, строящихся в северной климатической зоне страны; для помещений, в которых по условиям технологии требуется выдерживать стабильными параметры воздушной среды (участки прецизионных металлообрабатывающих станков, электропрецизионного оборудования). При этом общее искусственное освещение помещений должно обеспечиваться газоразрядными лампами, а нормы освещенности повышаются на одну ступень.

Целью данной работы является рассмотрение и изучение освещения и его характеристик.

Основные светотехнические характеристики

Количественные показатели

Ощущение зрения происходит под воздействием видимого излучения (света), которое представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны 0,38...0,76 мкм. Чувствительность зрения максимальна к электромагнитному излучению с длиной волны 0,555 мкм (желто-зеленый цвет) и уменьшается к границам видимого спектра.

Освещение характеризуется количественными и качественными показателями. К количественным показателям относятся:

- световой поток Ф - часть лучистого потока, воспринимаемая человеком как свет; характеризует мощность светового излучения, измеряется в люменах (лм);

- сила света J - пространственная плотность светового потока; определяется как отношение светового потока dф, исходящего от источника и равномерно распространяющегося внутри элементарного телесного угла dЩ, к величине этого угла; J== dф/dЩ; измеряется в канделах (кд);

- освещенность Е - поверхностная плотность светового потока; определяется как отношение светового потока dф, равномерно падающего на освещаемую поверхность dS (м 2), к ее площади: Е=dф/dS, измеряется в люксах (лк);

- яркость L поверхности под углом б к нормали -это отношение силы света dJб, излучаемой, освещаемой или светящейся поверхностью в этом направлении, к площади dS проекции этой поверхности, на плоскость, перпендикулярную к этому направлению: L = dф/(dScosб), измеряется в кд * м -2 .

Качественные показатели

Для качественной оценки условий зрительной работы используют такие показатели как фон, контраст объекта с фоном, коэффициент пульсации освещенности, показатель освещенности, спектральный состав света.

Фон - это поверхность, на которой происходит различение объекта. Фон характеризуется способностью поверхности отражать падающий на нее световой поток. Эта способность (коэффициент отражения р) определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока Ф отр к падающему на нее световому потоку Фпад; р == Фот/Фпад. В зависимости от цвета и фактуры поверхности значения коэффициента отражения находятся в пределах 0,02...0,95; при р >0,4 фон считается светлым; при р = 0,2...0,4-средним и при р <0,2-темным.

Контраст объекта с фоном k - степень различения объекта и фона -характеризуется соотношением яркостей рассматриваемого объекта (точки, линии, знаки, пятна, трещины, риски или других элементов) и фона; k = (L op -L o )/L op считается большим, если k >0,5 (объект резко выделяется на фоне), средним при k==0,2...0,5 (объект и фон заметно отличаются по яркости) и малым при k<0,2 (объект слабо заметен на фоне).

Коэффициент пульсации освещенности kЕ- это критерий глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока

KЕ=100(E max -E min)/(2E ср);

где E max, E min E cp - максимальное, минимальное и среднее значения освещенности за период колебаний; для газоразрядных ламп kе = 25...65 %, для обычныхламп накаливания k E ? 7 %, для галогенных ламп накаливания K E = 1%.

Показатель ослепленности Ро - критерий оценки слепящего действия, создаваемого осветительной установкой,

Po=1000(V 1 /V 2 -1),

где V 1 и V 2 -видимость объекта различения соответственно при экранировании и наличии ярких источников света в поле зрения.

Экранирование источников света осуществляется с помощью щитков, козырьков и т.п.

Видимость V характеризует способность глаза воспринимать объект. Она зависит от освещенности, размера объекта, его яркости, контраста объекта с фоном, длительности экспозиции. Видимость определяется числом пороговых контрастов в контрасте объекта с фоном, т.е. V=k/k пop , где k пор - пороговый или наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект становится неразличим на этом фоне.