Исследование видимости объектов наблюдения в осветительных установках со светодиодами

 

Таблица 2.9 – Видимость объектов наблюдения после зрительной работы при светодиодном освещении (контраст положительный)

Е, лк	α, мин	Видимость, пор.
			σ	Доверит. интервал	V,%	Р, %
1000	1	8,702	1,053	7,975-9,429	6,102	4,279
	3	10,021	0,315	9,804-10,238	3,146	1,112
	5	10,817	0,636	10,378-11,256	5,882	2,079
	7	11,695	0,755	11,174-12,216	4,456	2,283
	10	13,366	1,051	12,641-14,091	2,866	2,781

 

а) до работы

б) после работы

 

Рисунок 2.8 – Зависимость видимости объектов от угловых размеров при освещенности Е=1000 лк

        Анализ представленных зависимостей показал, что видимость увеличивается с ростом углового размера на 11-18% до начала работы и на 14-15% после нее.

Было проведено сравнение результатов  изменения видимости при положительном и отрицательном контрастах объекта с фоном при Е=1000 лк, и установлено, что видимость при положительном контрасте на 10-20% выше, чем при отрицательном. Таким образом, видимость объектов с угловыми размерами 1’, 3’, 5’, 7’ и 10’ при положительном контрасте выше по сравнению с видимостью при отрицательном контрасте объекта с фоном в исследуемых вариантах освещения. Это объясняется тем, что при рассмотрении светлых объектов на темном фоне они воспринимаются зрительно несколько больших размеров по сравнению с темными объектами тех же размеров  на светлом  фоне.  Явление  зрительного преувеличения размеров ярких предметов на темном фоне и преуменьшения размеров темных предметов на светлом фоне принято называть иррадиацией. Таким образом, следует сделать вывод о том, что наличие такого дефекта оптической системы глаза, как иррадиация, объясняет полученные зависимости. А именно, видимость объектов, яркость которых выше яркости фона (в данном случае положительный контраст), больше видимости объектов наблюдения с отрицательным контрастом.

 

2.6  Исследование видимости  объектов наблюдения в зависимости  от уровня освещенности рабочей  поверхности 

 

Влияние уровня освещенности рабочей  поверхности на видимость диффузных объектов наблюдения исследовалась при отрицательном контрасте объекта с фоном и уровнях освещенности рабочей поверхности 100, 200, 300, 400, 600, 800 и 1000 лк. Использовались диффузные объекты с угловыми размерами 1’, 3’, 5’, 7’ и 10’. Для каждого углового размера объекта наблюдения измерение видимости проводилось в течение двух дней

Рисунок 2.9 – Зависимость видимости объектов наблюдения до зрительной работы от уровня освещенности рабочей поверхности

 

 

Рисунок 2.10 – Зависимость видимости объектов наблюдения после зрительной работы от уровня освещенности рабочей поверхности

Анализ графиков показывает, что увеличение уровня освещенности рабочей поверхности  от 100 до 1000 лк ведет к росту видимости  объектов наблюдения на 12-20%. Это объясняется уменьшением порогового контраста объекта с фоном при увеличении яркости фона, на котором рассматривается объект. Для каждого углового размера объекта увеличение видимости происходит до определенного значения уровня освещенности. При дальнейшем повышении освещенности рабочей поверхности видимость объектов наблюдения снижается в результате возникновения блескости, действующей на глаз наблюдателя.

Видимость плоских диффузных объектов наблюдения в условиях постоянства  уровня освещенности рабочей поверхности возрастает с ростом их углового размера на 12-27%. Это объясняется тем, что при постоянстве яркости фона с увеличением угловых размеров объектов наблюдения уменьшается пороговый контраст объекта с фоном, вследствие чего увеличивается видимость. Таким образом, с увеличением углового размера объектов наблюдения улучшаются условия видения, и зрительная работа производится с наименьшим напряжением зрения.

Градиент изменения видимости  объектов при изменении уровня освещенности зависит от углового размера объекта наблюдения. При изменении освещенности от 100 до 1000 лк градиент изменения видимости при α=1’ составляет 2-5%,  α=3’- 2-7%,  α=5’– 3-10%,  α=7’– 8-9%,  α=10’– 9-10%. Следовательно, с ростом углового размера объекта при увеличении освещенности в исследуемых пределах градиент изменения видимости уменьшается.

 

2.7 Выводы

 

На основе проведения экспериментальных  исследований были сделаны следующие  основные выводы:

- в условиях  постоянства освещенности рабочей  поверхности видимость диффузных  объектов наблюдения до начала работы на 23-59% выше уровня видимости данных объектов после работы;

- при положительном контрасте  объекта с фоном видимость  объектов на 10-19% выше, чем при  отрицательном контрасте;

- увеличение  освещенности  рабочей  поверхности от 100 до 1000 лк приводит к повышению видимости объектов  наблюдения на 12-20%  при отрицательном контрасте объекта с фоном и на 11-18%  при положительном контрасте;

- каждый угловой размер объекта  наблюдения характеризуется максимальным значением видимости и соответствующим ей оптимальным уровнем освещенности: для α=1’- 800 лк; для α=3’- 800 лк; α=5’- 600лк; α=7’- 600 лк; α=10’- 400 лк;

- для отрицательного контраста  объекта с фоном видимость  объектов наблюдения при светодиодном  освещении на 12-27% выше, чем при освещении лампами накаливания. 

 

 

 

 

3 Безопасность и экологичность  дипломного проекта

3.1 Анализ вредных и опасных  факторов при производстве светодиодов

 

Для получения светодиодов различной  цветности излучения используются несколько основных видов полупроводниковых соединений. Светодиоды белого свечения получают на основе синего свечения кристаллов из InGaN и люминофорного покрытия, содержащего алюмоиттриевый гранат. Исходя из этого, проанализируем влияние вредных и опасных факторов полупроводниковых соединений, таких как: арсенид галлия, индий, фосфор, мышьяк, используемых в процессе производства светодиодов, на организм человека. Фосфор, индий, мышьяк и их соединения применяются в основном при синтезе и выращивании кристаллов. Белый фосфор сильно ядовит; красный – мало ядовит, благодаря нерастворимости в жидкостях организма, но в виде пыли все, же может оказывать токсическое действие, по-видимому, в результате примеси белого фосфора. Чрезвычайно ядовит также фосфористый водород РН(3), вызывающий резкие изменения нервной системы, обмена веществ и картины крови [19,с.231]. Некоторые отравления описаны почти исключительно при приеме белого фосфора внутрь (хотя возможно отравление парами). При этом бывают боли в животе, рвота, головокружение, живот вздувается. Характерны сердечная недостаточность, симптоматика инфаркта миокарда и разнообразные нарушения деятельности сердечнососудистой системы. Иногда смерть наступает при потере сознания и сердечной слабости до появления желудочно-кишечных расстройств. Если смерть в этот первый период не наступила, то через несколько дней в большинстве случаев появляются боли в области печени и верхней части живота, легкая желтуха; падает температура, учащается пульс, боли в разных частях тела, бессонница, возбуждение, иногда судороги, галлюцинации. С момента отравления до смерти может пройти от нескольких часов до 10 и более дней.

Наиболее типичные изменения в костях, особенно омертвление челюстей. Процесс начинается сильной зубной болью, образуются гнойные свищи, через которые  отделяются  и кусочки кости. Заболевание может вызвать  потерю

 аппетита, анемию, истощение, лихорадку.  В части случаев — исход  смертельный, в других случаях медленно протекающий процесс заканчивается выздоровлением, но лицо остается обезображенным. Отмечались упорные головные боли, повышенная возбудимость и чувствительность к холоду; легкая желтушная окраска кожи и белков глаз; пониженная сопротивляемость к инфекции; гастриты и язвы желудка даже при здоровом жевательном аппарате, понижение антитоксической функции печени, цирроз. Заболевания сердечнососудистой системы проявляются в симптомах миокардиодистрофии, кровоизлияниях в слизистые оболочки, в сетчатку глаза. Попадая на кожу белый фосфор, воспламеняется, развивается высокая температура; обожженная поверхность дымится, издавая чесночный запах, излечение медленное. Индивидуальная защита. Фильтрующий противогаз БФК; респираторы "Астра-2", РПГ-67; соблюдение мер личной гигиены, особенно тщательное мытье рук и лица. Механизация загрузки белого фосфора в производстве; при его получении и применении полная герметизация производственных процессов, искусственная вентиляция. Рекомендуется также частая смена рабочих. Растворимые соединения индия влияют на нервную систему и белковый обмен. Картина отравления - возбуждение, сменяющееся адинамией, тремор головы, судороги конечностей. Гистологические наблюдаются множественные геморрагии в слизистой желудка, кровоизлияния во внутренних органах, гепато-нефрит. Рабочие, занятые получением индия, жалуются на боли в суставах и костях, разрушение зубов, нервные и желудочно-кишечные расстройства, сердечные боли и общую слабость. В опытах с продолжительным и однократным нанесением на кожу сульфата индия и хлорида индия проявлений местного действия не обнаружено. В организме индий отлагается в почках, печени, слюнных железах и главным образом в костях. Индивидуальная защита. Защита от вдыхания пыли, окислов и солей индия в процессе его получения, а также его солей. Устранение прямого контакта с кожей самого металла, его солей и содержащих его сплавов, сырья. Необходимо использовать защитные перчатки, противопылевую спецодежду; обеспечить возможность мытья после работы. Защита глаз. Борьба с выделением пыли,

 

 механизация транспорта, закрытые  емкости под разрежением.

Соединения мышьяка действуют  на нервную систему, стенки сосудов, вызывают увеличение проницаемости  и паралич капилляров. Вследствие нарушения механизмов регуляции кровообращения и нервно-трофических процессов развиваются некробиотические поражения в печени, сердце, кишечнике, почках; трофические кожные заболевания и поражение ногтей. Нарушается жировой и углеродный обмен, понижаются окислительные процессы в тканях. Соединения As(III) значительно токсичнее, чем As(V). Токсичность также зависит от растворимости, плохо растворимые соединения (сульфиды) и сам мышьяк мало ядовиты. Индивидуальная защита. При работе с пылевидными соединениями - респираторы "Лепесток". Защитные очки, противопылевая спецодежда, нательное белье, перчатки из плотных или прорезиненных тканей.

Арсенид галлия используется в качестве подложек светодиодов. Галлий и его  соединения влияют на нервную систему, желудочно-кишечный тракт, периферическую кровь, паренхиматозные органы [19,с.185]. При подкожном и внутривенном введении смертельных доз нитрата и лактата галлия белым крысам и кроликам наблюдалось возбуждение, сменяющееся угнетением, в крови - снижение количества гемоглобина. Наблюдаются дистрофические изменения в печени, почках, а также явления десквамации в ткани легких. Нанесение галлия на здоровую кожу животных усиливает имеющуюся воспалительную реакцию кожи. Индивидуальная защита. Защита кожи, обязательные укрытия с соответствующими отсосами от мест возможного испарения металлического галлия при нормальной

 температуре и особенно при его нагревании. Устранение разбрызгивания и растекания металла при его применении вместо ртути. При получении галлия - местные вытяжные устройства, общая вентиляция.

 

3.2 Действие электрического  тока на организм человека

 

Электрический ток, проходя через живую ткань, производит ряд специфических изменений не присущих другим видам поражающих факторов. К ним относятся: термическое, механическое, электролитическое и биологическое действия.

Термическое действие тока проявляется  в ожогах отдельных участков тела, нагреве до высокой температуры кровеносных сосудов, нервов, сердца, мозга и других органов, что вызывает в них серьёзные функциональные расстройства.

Механическое (динамическое) действие тока выражается в расслоении разрыве  и других подобных повреждениях различных тканей организма в результате электродинамического эффекта, а так же мгновенного взрывообразного образования пара от перегретой током жидкости и крови.

Электролитическое действие тока выражается в разложении органических жидкостей, в том числе и крови, что вызывает значительные нарушения их физико-химического состава.

Биологическое действие тока проявляется  в раздражении и возбуждении  живых тканей организма, а так  же в нарушении внутренних биоэлектрических процессов, протекающих в нормально действующем организме и теснейшим образом связанных с его жизненными функциями. Всё многообразие опасного действия тока на человека сводят к трём видам: местным электротравмам, электрическим ударам и смешанным травмам (комбинации местной электротравмы и электрического удара). Местная электротравма - ярко выраженное местное нарушение тканей тела, в том числе костных тканей, вызываемое воздействием электрического тока или электрической дуги. Чаще это поверхностные повреждения (кожи), но встречаются повреждения других мягких тканей, костей, связок. Характерными местными электротравмами являются: электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, механические повреждения, электроофтальмия.