Производственное освещение – неотъемлемый элемент условий трудовой деятельности человека. При правильно организованном освещении рабочего места обеспечивается сохранность зрения человека и нормальное состояние его нервной системы, а также безопасность в процессе производства. Производитель­ность труда и качество выпускаемой продукции находятся в прямой зависимости от освещения.

Видимый свет – это электромагнитные волны (рис. 6.1) с длиной волны от 380 до 770 нм (1 нм = 10 -9 м). Он входит в оптическую область электромагнитного спектра, который ограничен длинами волн от 10 до 340 000 нм. Кроме видимого света в оптическую область входит ультрафиолетовое излучение (УФИ) и инфракрасное (тепловое) излучение (ИКИ).

Рис. 6.1 Длины волн электромагнитного излучения

С физической точки зрения любой источник света – это скопление множества возбужденных или непрерывно возбуждаемых атомов. Каждый отдельный атом вещества является генератором световой волны.

С физиологической точки зрения свет является возбудителем органа зрения человека (зрительного анализатора). Человеческий глаз различает семь основных цветов и более сотни их оттенков. Приблизительные границы длин волн (в нанометрах) и соответствующие им ощущения (цвета) следующие:

380 – 455 – фиолетовый;

455 – 470 – синий;

470 – 500 – голубой;

500 – 540 – зеленый;

540 – 590 – желтый;

590 – 610 – оранжевый;

610 – 770 – красный.

Наибольшая чувствительность органов зрения человека приходится на излучение с длиной волны 555 нм.

Освещение характеризуется количественными и качественными (физическими и физиологическими) показателями. К количественным показателям относятся:световой поток, сила света, освещенность, яркость, коэффициент отражения.

Световой поток (Ф) – это часть лучистого потока, воспринимаемая органами зрения человека как свет, измеряется в люменах (лм). С физической точки зрения световой поток – это мощность видимого излучения, т.е. световая энергия, излучаемая по всем направлениям за единицу времени

Сила света (J) – пространственная плотность светового потока, измеряется в канделах (кд). Она характеризует неравномерность распространения светового потока в пространстве и описывается выражением:

где dФ – световой поток, исходящий от источника света и распространяющийся равномерно внутри элементарного телесного угла; d –элементарный телесный угол.

Единицей телесного угла является телесный угол, вырезающий из сферы (с центром в вершине угла) площадь, равную площади квадрата, построенного на радиусе. Такой телесный угол называют стерадианом (ср). он равен:

Освещенность (Е) – это поверхностная плотность светового потока, измеряется в люксах (лк). Она определяется как отношение светового потока (dФ), равномерно падающего на освещаемую поверхность, к площади этой поверхности (dS), т.е.

Яркость (L) поверхности– это характеристика источника света, обладающего светящейся поверхностью, измеряется в канделах на метр в квадрате (кд/м 2).

Коэффициент отражения (ρ отр) – это коэффициент, характеризующий способность поверхности отражать падающий на нее световой поток, это безразмерная величина. Он равен:

где Ф отр – отраженный от поверхности световой поток; Ф пад – падающий на поверхность световой поток.

К качественным показателям относятся:фон, контраст объекта с фоном, коэффициент пульсации освещенности, показатель ослепленности, видимость.

Фон – это поверхность, на которой рассматриваются объекты различения.

Для характеристики точности выполняемых работ вводится понятие «объект различения » – это наименьший размер рассматриваемого предмета, который необходимо различить в процессе работы. Например, при выполнении чертежных работ объектом различения служит толщина самой тонкой линии на чертеже, при работе с печатной документацией – наименьший размер в тексте имеет точка.

Количественно фон может быть охарактеризован коэффициентом отражения (р)светового потока от поверхности, образующей фон. В зависимости от цвета и фактуры поверхности значение р лежит в пределах 0,02 – 0,95. Если р > 0,4, то фон называется светлым, при р = 0,2 – 0,4 – средним, при р < 0,2 – темным.

Контраст объекта с фоном (k) – это степень различения объекта и фона, определяется соотношением яркостей рассматриваемых объекта и фона по формуле:

где l ф и l об – это яркость соответственно фона и объекта.

При k > 0,5 контраст объекта с фоном считается большим (объект резко выделяется на фоне), при k = 0,2 – 0,5 – средним (объект и фон заметно отличается по яркости), при k < 0,2 – малым (объект слабо заметен на фоне).

Коэффициент пульсации освещенности (К п) – это критерий глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока. Он равен:

где Е мин, Е мах, Е ср – это максимальное, минимальное и среднее значение освещенности за период колебаний.

Для газоразрядных ламп К п = 25 – 65 %, для обычных ламп накаливания К п = 7 %, для галогенных ламп К п = 1 %.

Показатель ослепленности (Р о) – это критерий оценки слепящего действия, создаваемого осветительной установкой. Он определяется по формуле:

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

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

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.

где k – контраст объекта с фоном; k n о p – пороговый или наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект становится неразличим на этом фоне.

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.

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; измеряется в канделах (кд);

освещенность Е-поверхностная плотность светового потока; измеряется в люксах (лк);

яркость L поверхности под углом. 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.

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.

13.Виды и системы производственного освещения

Освещенность - важный фактор производственной и окружающей среды. Для трудовой деятельности различают три основных вида освещения: естественное, искусственное, совмещенное. Производительность труда тесно связана с рациональным производственным освещением. Оптимальные условия освещения оказывают положительное психофизиологическое воздействие на работающих, способствуют повышению эффективности и качества труда, снижают утомление и травматизм, сохраняют высокую работоспособность, чтобы предметы и объекты, имеющие разную отражательную способность и значительную яркость, воспринимались органом зрения в полном объеме.

Световая среда производственных помещений создается производственным освещением - совокупностью методов получения, распределения и использования световой энергии для обеспечения благоприятных условий видения

Естественное освещение - освещение помещения светом неба (прямым или отраженным), проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях.

Искусственное освещение - освещение помещений светом, создаваемым светотехническими приборами.

Совмещенное освещение - освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным.

Верхнее естественное освещение - естественное освещение помещений через фонари, световые проемы в стенах в местах перепада высот здания.

Боковое естественное освещение - естественное освещение помещений через световые проемы в наружных стенах.

Комбинированное естественное освещение - сочетание верхнего и бокового естественного освещения.

Общее освещение - освещение, при котором светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к расположению оборудования (общее локализованное освещение).

Местное освещение - освещение, дополнительное к общему, создаваемое светильниками, концентрирующими световой поток непосредственно на рабочих местах.

Комбинированное освещение - освещение, при котором к общему освещению добавляется местное.

Рабочее освещение - освещение, обеспечивающее нормируемые осветительные условия (освещенность, качество освещения) в помещениях и в местах производства работ вне здания

Аварийное освещение разделяется на освещение безопасности и эвакуационное.

Освещение безопасности - освещение для продолжения работы при аварийном отключении рабочего освещения.

Эвакуационное освещение - освещение для эвакуации людей из помещения при аварийном отключении нормального освещения.

Охранное освещение - освещение, создаваемое вдоль границ территории, охраняемых в ночное время.

Дежурное освещение - освещение в нерабочее время.

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.

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.

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; измеряется в канделах (кд);

освещенность Е-поверхностная плотность светового потока; измеряется в люксах (лк);

яркость L поверхности под углом. 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.

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.

13.Виды и системы производственного освещения

Освещенность - важный фактор производственной и окружающей среды. Для трудовой деятельности различают три основных вида освещения: естественное, искусственное, совмещенное. Производительность труда тесно связана с рациональным производственным освещением. Оптимальные условия освещения оказывают положительное психофизиологическое воздействие на работающих, способствуют повышению эффективности и качества труда, снижают утомление и травматизм, сохраняют высокую работоспособность, чтобы предметы и объекты, имеющие разную отражательную способность и значительную яркость, воспринимались органом зрения в полном объеме.

Световая среда производственных помещений создается производственным освещением - совокупностью методов получения, распределения и использования световой энергии для обеспечения благоприятных условий видения

Естественное освещение - освещение помещения светом неба (прямым или отраженным), проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях.

Искусственное освещение - освещение помещений светом, создаваемым светотехническими приборами.

Совмещенное освещение - освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным.

Верхнее естественное освещение - естественное освещение помещений через фонари, световые проемы в стенах в местах перепада высот здания.

Боковое естественное освещение - естественное освещение помещений через световые проемы в наружных стенах.

Комбинированное естественное освещение - сочетание верхнего и бокового естественного освещения.

Общее освещение - освещение, при котором светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к расположению оборудования (общее локализованное освещение).

Местное освещение - освещение, дополнительное к общему, создаваемое светильниками, концентрирующими световой поток непосредственно на рабочих местах.

Комбинированное освещение - освещение, при котором к общему освещению добавляется местное.

Рабочее освещение - освещение, обеспечивающее нормируемые осветительные условия (освещенность, качество освещения) в помещениях и в местах производства работ вне здания

Аварийное освещение разделяется на освещение безопасности и эвакуационное.

Освещение безопасности - освещение для продолжения работы при аварийном отключении рабочего освещения.

Эвакуационное освещение - освещение для эвакуации людей из помещения при аварийном отключении нормального освещения.

Охранное освещение - освещение, создаваемое вдоль границ территории, охраняемых в ночное время.

Дежурное освещение - освещение в нерабочее время.

Сила света I – пространственная плотность светового потока:

Ia= d Ф/d ω,

Где d Ф – световой поток (лм), равномерно распределяющийся внутри элементарного телесного угла d ω, ср (стерадиан). Единица измерения силы света – кандела (кд), равная световому потоку

В 1 лм, распространяющемуся внутри телесного угла в 1 ср.

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

E= d Ф/dS,

Где dS – площадь поверхности, м 2 , на которую падает световой поток d Ф.

Яркость В – поверхностная плотность силы света в заданном направлении. Яркость, являющаяся характеристикой светящихся тел, равна отношению силы света в данном направлении к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению:

B=I / dS·cos α,

Где I – сила света в данном направлении, кд; dS – площадь излучающей поверхности, м 2 ; α – угол между направлением излучения и плоскостью, град. Единица измерения яркости – кд/м 2 .

1. 
   Что представляет собой светильник?

1. 
   Какие функции выполняет осветительная арматура в светильнике?

1. 
   Каким бывает по конструктивному исполнению искусственное освещение? Почему запрещается применять одно местное освещение?

Применение одного местного освещения в производственных помещениях запрещается, так как резкий контраст между ярко освещенными и неосвещенными местами приводит к зрительному напряжению, замедляет скорость работы и может стать причиной несчастных случаев.

1. 
   Что такое общее освещение? Какими способами можно увеличить освещенность, создаваемую общим освещением?

1. 
   Что такое комбинированное освещение? В каких случаях оно применяется?

1. 
   Какие преимущества у ламп накаливания перед газоразрядными?

Основным преимуществом газоразрядных ламп перед лампами накаливания является большая светоотдача от 40 до 110 лм/Вт. Они имеют значительно больший срок службы – свыше 10 тыс. ч., низкую температуру поверхности лампы, близкий к солнечному свету спектр излучения, обеспечивающий высокое качество цветопередачи. Кроме того, газоразрядные люминесцентные лампы обеспечивают более равномерное освещение и рекомендуются для применения в светильниках общего освещения.

1. 
   Каков принцип действия ламп, применяемых в учебных аудиториях? Каковы преимущества у данных ламп?

Кающее при газовом электрическом разряде, в видимый свет.

Люминесцентные лампы в зависимости от применяемого в них люминофора создают разный спектральный состав света и бывают белого (ЛБ), теплого белого (ЛТБ) и холодного белого света (ЛХБ), дневного света (ЛД), дневного света с исправленной цветопередачей (ЛДЦ).

1. 
   Какие недостатки у газоразрядных ламп?

К недостаткам газоразрядных ламп следует также отнести: необходимость применения специальных пусковых устройств, зависимость работоспособности лампы от температуры окружающей среды и величины питающего напряжения, длительный период разгорания у ламп высокого давления (10 – 15 минут).

1. 
   Что такое коэффициент пульсации освещенности?

К п = 100 (Е макс – Е мин) / 2·Е ср, где Е макс, Е мин и Е ср – максимальное, минимальное и среднее значение освещённости за период её колебания, лк.

Значение коэффициента пульсации освещенности меняется от нескольких процентов (для ламп накаливания) до нескольких десятков процентов (для газоразрядных ламп).

1. 
   Какова причина пульсации светового потока источников света? У какого типа ламп больше коэффициент пульсации освещенности?

Световой поток лампы Ф в момент перехода мгновенного значения переменного напряжения сети через 0 уменьшается.

Рис. Пульсации светового потока при однофазном питающем напряжении

Газоразрядные лампы (в том числе люминесцентные) обладают малой инерцией и меняют свой световой поток Ф почти пропорционально амплитуде напряжения питающей сети. Большая тепловая инерция нити накала ламп накаливания препятствует заметному уменьшению светового потока лампы.

1. 
   Каким способом можно уменьшить коэффициент пульсации освещенности?

1. 
   Что такое стробоскопический эффект и чем он опасен?

1. 
   Допустимые значения каких показателей искусственного освещения устанавливаются СНиП 23-05-95?

1. 
   В зависимости от каких факторов устанавливаются допустимые значения показателей искусственного освещения?

1. 
   Какие факторы определяют характеристику зрительной работы?

Объект различения

Фон – поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой объект рассматривается. Фон характеризуется коэффициентом отражения, зависящем от цвета и фактуры поверхности. Коэффициент отражения ρ определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока Ф отр к падающему на неё световому потоку Ф пад. Фон считается светлым при коэффициенте отражения поверхности, на которой рассматривается объект, более 0,4; средним – при коэффициенте отражения от 0,2 до 0,4; темным – при коэффициенте отражения менее 0,2.

Контраст объекта различения с фоном К определяется отношением абсолютной величины разности яркостей объекта различения В о и фона В ф к наибольшей их этих двух яркостей. Контраст считается большим при значениях К более 0,5; средним – при значениях К от 0,2 до 0,5; малым – при значениях К менее 0,2.

1. 
   Что такое объект различения? Приведите примеры.

1. 
   По какой характеристике, полученной при расчете освещения, выбирается источник света? Какие параметры лампы необходимо определить?

Рассчитывается необходимый световой поток лампы Ф, обеспечивающий в помещении нормируемое значение освещенности E , и по светотехническому справочнику выбирается тип и мощность стандартной лампы со световым потоком Ф гост, близким по величине расчетному.