Основные светотехнические понятия
Световой
поток Ф – поток лучистой энергии,
оцениваемый по зрительному ощущению,
характеризует мощность светового излучения. Единица
светового потока – люмен (лм).
Сила
света J – отношение
светового потока, исходящего от источника и распределяющегося
внутри элементарного телесного угла,
к этому элементарному
телесному углу. Единица силы света – кандела
(кд).
Световая отдача
(источника η) - отношение излучаемого
светового потока к потребляемой мощности.
Единица яркости световой отдачи – люмен на ватт (лм/Вт).
Освещенность
Е - отношение светового
потока, падающего на элемент поверхности,
к площади этого элемента. Единица освещенности – люкс (лк).
Яркость L – отношение светового
потока к произведению телесного угла,
в котором он распространяется, площади,
которую оставляет (достигает или проходит),
и косинуса угла между направлением потока
и нормалью к площади. Единица яркости – кандела на 1 м2
(кд/м2).
Виды освещения
Освещение бывает
естественным, искусственным и совмещенным
(смешанным).
Естественное
освещение, создаваемое природными
источниками света, меняется в зависимости
от времени суток и года, географических
широт местности, состояния атмосферы
и т.д. При естественном освещении открытых
пространств освещенность горизонтальных
поверхностей составляет: в безлунную
ночь –
0,0005 лк, при свете полной луны –
до 0,2 лк, при прямом свете солнца –
до 100 000 лк. Естественная освещенность
внутри здания гораздо меньше наружной.
Виды:
- Верхнее (через световые фонари в перекрытии);
- Боковое (через окна в наружных стенах);
- Комбинированное (через фонари и окна).
Искусственное
освещение выполняют электрическими
источниками света. Каждое производственное
помещение и открытые территории, где
выполняются работы, должны иметь искусственное
освещение.
Виды:
- Общее (для создания нужного уровня равномерной освещенности во всем помещении);
- Местное (для освещения рабочих поверхностей);
- Комбинированное (применяется общее и местное освещение).
Нормирование освещённости
Нормирование – установление
пределов безопасного (для организма)
изменения значений и свойств воздействующих
факторов.
Нормирование
естественного и искусственного
освещения выполняют с учетом
требований гигиены труда и техники
безопасности при минимальных затратах
электроэнергии и других ресурсов,
а также трудовых затрат на монтаж
и эксплуатацию осветительных установок.
Оценку и
нормирование естественного и
искусственного освещения производят
с учетом характера зрительной
работы (определяется наименьшим
размером объекта различения).
Естественное
освещение производственных
помещений нормируется коэффициентом
естественной освещенности.
где Ев – естественная
освещенность, создаваемая в некоторой
точке заданной
плоскости внутри помещения светом неба,
лк; Ен – одновременное значение наружной
горизонтальной освещенности, создаваемой
светом полностью открытого небосвода,
лк.
При боковом
освещении нормируется минимальный
коэффициент естественной освещенности,
а при верхнем и комбинированном освещении – среднее
значение коэффициента естественной освещенности.
Расчет коэффициента естественной освещенности
принимают в соответствии с нормами проектирования
СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное
освещение».
Искусственное
освещение должно удовлетворять
ряду требований:
- обеспечить освещенность на рабочих поверхностях в соответствии с установленными нормами;
- создавать равномерную освещенность рабочих поверхностей;
- обеспечивать постоянство освещенности во времени;
- ограничивать слепимость;
- обеспечивать аварийное освещение.
Основные
требования, которым должны отвечать
условия, создаваемые осветительной
установкой:
- достаточная яркость рабочей поверхности;
- благоприятное соотношение яркостей в поле зрения;
- постоянство освещения рабочей поверхности.
Основные характеристики ламп
Электрическое освещение
при недостаточном естественном
освещении и в темное время
суток выполняют с помощью
ламп накаливания (ЛН) и газоразрядных
ламп (ГЛ).На качество освещения влияют:
световой поток лампы; тип и свет
светильника; цвет окраски помещения
и оборудования; их состояние (свежесть
окраски, запыленность). Основные характеристики
ламп: номинальное напряжение, электрическая
мощность, световой поток, световая отдача
(КПД), срок службы.
Лампы накаливания.
В лампах накаливания
используют способность нагретого
до высокой температуры тела излучать
свет: электрический ток, проходя
через тонкую нить тугоплавкого металла
(вольфрама), раскаляет ее, благодаря
чему она начинает ярко светиться. Вольфрамовую
нить для повышения температуры
и уменьшения распыления помещают в
стеклянную колбу, наполненную при
изготовлении инертным газом (аргоном,
ксеноном, криптоном и их смесями).
Достоинства:
- просты в изготовлении и эксплуатации;
- работают в широком диапазоне температур и атмосферного давления при любом положении в пространстве;
- в спектре света отсутствует ультрафиолетовое излучение;
- материалы, из которых они изготовлены, экологически безопасны.
Недостатки:
- при создании высокого уровня освещенности возможен перегрев помещения;
- относительно небольшой срок службы (около 1000 часов);
- повышенная чувствительность к колебаниям напряжения в сети;
- неблагоприятный спектральный состав с преобладанием желтых и красных лучей, что значительно отличается от спектра солнечного света;
- низкая светоотдача – 7-20 лм/Вт;
- большая яркость;
- не дают равномерного распределения светового потока.
Газоразрядные
лампы.
В газоразрядных
лампах видимое излучение возникает
в результате электрического разряда
в атмосфере инертных газов или
паров металлов, которыми заполняется
колба лампы. Газоразрядные лампы
называют люминесцентными, т.к. изнутри
колбы покрыты люминофором, который
под действием ультрафиолетового
излучения электрического разряда
светится; таким образом, люминофор
преобразует невидимое УФ излучение
в видимый свет.
Достоинства:
- высокая светоотдача, в несколько раз большая, чем у ламп накаливания;
- весьма продолжительный срок службы – 8000– 14000 часов;
- благоприятный и разнообразный спектральный состав.
Недостатки:
- относительно сложная схема включения и необходимость применения специальных пусковых приспособлений;
- могут создавать опасный стробоскопический эффект – явление искажения зрительного восприятия вращающихся, движущихся или сменяющихся объектов в мелькающем свете, возникающее при совпадении во времени кратности частотных характеристик движений объекта и изменения светового потока (движущиеся предметы кажутся неподвижными, вместо одного предмета видны изображения нескольких; в результате возрастает опасность травматизма);
- ртутьсодержащие газоразрядные лампы по окончании срока эксплуатации подлежат специальному складированию (переработке) в целях обеспечения безопасности человека и окружающей среды.
Прибор, измеряющий освещённость
Люксметр предназначен
для измерения освещенности, создаваемой
различными источниками, произвольно
пространственно расположенными. Простейший
люксметр состоит из фотоэлемента,
который преобразует световую энергию
в энергию электрического тока, и
измеряющего этот фототок стрелочного
микроамперметра со шкалами, проградуированными
в люксах. Разные шкалы соответствуют
различным диапазонам измеряемой освещённости;
переход от одного диапазона к другому
осуществляют с помощью переключателя,
изменяющего сопротивление электрической
цепи. Высокие освещённости можно измерять,
используя надеваемую на фотоэлемент
светорассеивающую насадку, которая ослабляет
падающее на элемент излучение в определённое
число раз.
Большинство люксметров
имеют рабочий диапазон от 0 до 100000
люкс. Обычно для определения степени
освещенности этого диапазона вполне
достаточно:
- луна дает освещенность около 0,2 люкс
- освещенность необходимая для чтения составляет 30-50 люкс
- в пасмурный день на открытом месте освещенность может составлять около 1000 люкс
- освещенность солнечного света в полдень достигает 100000 люкс.
Методы расчёта искусственного
освещения
Расчет искусственного
освещения в помещениях можно
производить следующими четырьмя методами:
точечным, ватт (по таблицам удельной мощности),
графическим и методом коэффициента
использования светового потока.
Точечный
метод применяется для
расчета осветительной установки при
локализованном размещении светильников.
Этим методом можно определить освещение
наклонных плоскостей, а также проверить
расчет равномерного общего освещения
(без учета отраженного светового потока).
Метод-ватт (по таблицам удельной
мощности) является наиболее простым,
но и наименее точным из всех методов расчета
освещения, поэтому применяется для ориентировочных
расчетов. Этот метод дает возможность
определить мощность каждой лампы (Вт)
для обеспечения в помещении нормируемой
освещенности.
Графический
метод проф. А. А. Труханова
дает наибольшую точность при расчете
осветительных установок с направленным
светом. Расчет по этому методу ведется
по номограммам.
Метод
коэффициента использования светового
потока наиболее применим
для расчета общего равномерного освещения
помещений в условиях эксплуатации промышленных
предприятий. При расчете этим методом
учитывается как прямой свет от светильника,
так и свет, отраженный от стен и потолка.
Требования к освещению на рабочих
местах, оборудованных ПЭВМ
Согласно СанПиН
2.2.2/2.4.1340-03
- Помещения для эксплуатации ПЭВМ должны иметь естественное и искусственное освещение. Эксплуатация ПЭВМ в помещениях без естественного освещения допускается только при соответствующем обосновании и наличии положительного санитарно-эпидемиологического заключения, выданного в установленном порядке.
- Естественное и искусственное освещение должно соответствовать требованиям действующей нормативной документации. Окна в помещениях, где эксплуатируется вычислительная техника, преимущественно должны быть ориентированы на север и северо-восток.
- Рабочие столы следует размещать таким образом, чтобы видеодисплейные терминалы были ориентированы боковой стороной к световым проемам, чтобы естественный свет падал преимущественно слева.
- Искусственное освещение в помещениях для эксплуатации ПЭВМ должно осуществляться системой общего равномерного освещения. В производственных и административно-общественных помещениях, в случаях преимущественной работы с документами, следует применять системы комбинированного освещения (к общему освещению дополнительно устанавливаются светильники местного освещения, предназначенные для освещения зоны расположения документов).
- Освещенность на поверхности стола в зоне размещения рабочего документа должна быть 300-500 лк. Освещение не должно создавать бликов на поверхности экрана. Освещенность поверхности экрана не должна быть более 300 лк.
- Следует ограничивать прямую блесткость от источников освещения, при этом яркость светящихся поверхностей (окна, светильники и др.), находящихся в поле зрения, должна быть не более 200 кд/м2.
- Следует ограничивать отраженную блесткость на рабочих поверхностях (экран, стол, клавиатура и др.) за счет правильного выбора типов светильников и расположения рабочих мест по отношению к источникам естественного и искусственного освещения, при этом яркость бликов на экране ПЭВМ не должна превышать 40 кд/м2 и яркость потолка не должна превышать 200 кд/м2.
- Показатель ослепленности для источников общего искусственного освещения в производственных помещениях должен быть не более 20.
- Показатель дискомфорта в административно-общественных помещениях не более 40, в дошкольных и учебных помещениях не более 15.
- Яркость светильников общего освещения в зоне углов излучения от 50 до 90 градусов с вертикалью в продольной и поперечной плоскостях должна составлять не более 200 кд/м2, защитный угол светильников должен быть не менее 40 градусов.
- Светильники местного освещения должны иметь не просвечивающий отражатель с защитным углом не менее 40 градусов.
- Следует ограничивать неравномерность распределения яркости в поле зрения пользователя ПЭВМ, при этом соотношение яркости между рабочими поверхностями не должно превышать 3:1 - 5:1, а между рабочими поверхностями и поверхностями стен и оборудования 10:1.
- В качестве источников света при искусственном освещении следует применять преимущественно люминесцентные лампы типа ЛБ и компактные люминесцентные лампы (КЛЛ). При устройстве отраженного освещения в производственных и административно-общественных помещениях допускается применение металлогалогенных ламп. В светильниках местного освещения допускается применение ламп накаливания, в том числе галогенные.
- Для освещения помещений с ПЭВМ следует применять светильники с зеркальными параболическими решетками, укомплектованными электронными пуско-регулирующими аппаратами (ЭПРА). Допускается использование многоламповых светильников с электромагнитными пуско-регулирующими аппаратами (ЭПРА), состоящими из равного числа опережающих и отстающих ветвей.
- Применение светильников без рассеивателей и экранирующих решеток не допускается.
- При отсутствии светильников с ЭПРА лампы многоламповых светильников или рядом расположенные светильники общего освещения следует включать на разные фазы трехфазной сети.
- Общее освещение при использовании люминесцентных светильников следует выполнять в виде сплошных или прерывистых линий светильников, расположенных сбоку от рабочих мест, параллельно линии зрения пользователя при рядном расположении видеодисплейных терминалов. При периметральном расположении компьютеров линии светильников должны располагаться локализовано над рабочим столом ближе к его переднему краю, обращенному к оператору.
- Коэффициент запаса (Кз) для осветительных установок общего освещения должен приниматься равным 1,4.
- Коэффициент пульсации не должен превышать 5%.
- Для обеспечения нормируемых значений освещенности в помещениях для использования ПЭВМ следует проводить чистку стекол оконных рам и светильников не реже двух раз в год и проводить своевременную замену перегоревших ламп.