Естественное и искусственное освещение
Основные светотехнические понятия и единицы
К современному производственному освещению, в том числе освещению помещений ВЦ, предъявляются высокие требования как гигиенического, так и технико-экономического характера. Правильно спроектированное и выполненное освещение обеспечивает высокий уровень работоспособности, оказывает положительное психологическое воздействие на работающих, способствует повышению производительности труда. О важности вопросов производственного освещения для деятельности человека в системе «человек — машина» связаны с явным преобладанием зрительной информации — до 90 % общего объема. Подводимая к телам тепловая или электрическая энергия преобразуется в электромагнитное излучение, видимая часть которого получила название светового потока Ф, измеряемого в люменах (лм).
Для количественной оценки степени неравномерности излучения в пространстве светового потока используют понятие силы света I — как отношения светового потока к величине телесного угла со (части пространства измеряемой в стерадианах, заключенной внутри конической поверхности), в пределах которого он распространяется и равномерно распределяется:
I = Ф/со . (7.3)
Сила света характеризуется не только численным значением, но и направлением ее в пространстве и задается для реальных световых приборов в виде графической зависимости Ia = f(а), где а — угол между направлением силы света и вертикалью. Единица силы света — кандела (кд). 1 кд — сила света, испускаемая в перпендикулярном направлении с поверхности эталонного излучателя.
Освещенность Е является величиной, которая характеризует поверхностную плотность падающего светового потока. Ее определяют как отношение светового потока Ф к площади S освещаемой им поверхности:
Е = Ф/Б. (7.4)
Единица освещенности — люкс (лк). 1 лк — это освещенность, создаваемая световым потоком в 1 лм, равномерно распределенным по поверхности площадью 1 м2, т. е. 1 лк= 1 лм/м2, Из определения освещенности следует, что она не зависит от свойств освещаемой поверхности.
Рис. 7.4
Освещенность конкретной точки на поверхности (рис. 7.4) связана с силой света соотношением
Е = I • cosa /г2,
(7.5) где I — сила света по направлению к точке, кд; а — угол между нормалью к поверхности, которой принадлежит точка, и лучом; г — расстояние от источника света до точки, м.
Яркость L — световая величина, непосредственно воспринимаемая глазом. Освещенный или светящийся предмет будет тем лучше виден, чем большую силу света излучает каждый элемент поверхности в направлении к наблюдателю. Яркость определяется как отношение силы света в данном направлении к площади проекции излучающей поверхности на плоскость, перпендикуляр-ную данному направлению:
L = I/S-cosa (7.6)
Единица измерения яркости — кандела с квадратного метра (кд/м). Яркость освещаемых поверхностей зависит от их отражающих свойств, которые опреде-ляются коэффициентом отражения:
О=Фч/ф, (7.7)
где Фс[ — отраженный от поверхности световой поток; Ф — падающий световой поток.
Коэффициент отражения является характеристикой фона, т. е. поверхности, на которой рассматривается объект различения, при Q > 0,4 фон считается светлым, при 0,2< Q <0,4— средним, при Q <0,2— темным.
Контраст объекта с фоном
К=|Ьф-Ц,|/Ц, (7.8)
где L и Lo — яркость соответственно фона и объекта.
При К>0,5 контраст считается большим, при 0<К<0,5— средним, при К<0,2— малым. При равенстве яркостей фона и объекта они могут быть различимы по цветности.
Переход от одной яркости поля зрения к другой вызывает так наз. адаптацию зрения. Различают световую (от малой яркости к большой) и темновую (от большой яркости к малой) адаптацию. В неблагоприятных условиях время адаптации, особенно темновой, может длиться минутами и стать причиной несчастного случая. Чтобы время адаптации было малым, наблюдаемые первичная и вторичная яркости должны отличаться не более чем в 3-5 раз.
Степень изменения освещенности во времени при питании ламп переменным током оценивают коэффициентом пульсации:
К =[(Е — Е . )/2Е_ 1-100, % (7.9)
n max min' CpJ r v '
где E , E , E — соответственно максимальное, минимальное и сред-нее значение освещенности за период протекания тока.
Этот показатель у газоразрядных, в том числе люминесцентных, ламп значительно выше, чем у ламп накаливания, что объясняется малой инерционностью свечения люминофора. Пульсации освещенности вызывают утомление зрения, снижение работоспособности, а при наблюдении движущихся или вращающихся предметов появляется стробоско пический эффект, когда искажается зрительное восприятие скорости и направления движения, что может стать причиной травмы. Ограничение пульсаций достигается специальными приемами включения люминесцентных ламп в осветительную сеть.
Естественное освещение внутри помещений оценивают коэффициентом естественной освещенности КЕО, %, который представляет собой отношение освещенности в данной точке внутри помещения Евн к одновременно измеренной наружной горизонтальной освещенности под открытым небом Е :
КЕО = (Евн/Енар)-ЮО. (7.10)
Использование относительного показателя для характеристики естественного освещения обусловлено чрезвычайно широким диапазоном его изменения, а также непостоянством во времени.
