Глава 6. Производственное освещение

Правильно спроектированное и рационально выполненное освещение рабочих мест и помещений является необходимым условием, обеспечивающим нормальную производственную деятельность.

Свет действует на глаза и через них на центральную нервную систему, кору больших полушарий головного мозга и на организм человека в целом. При этом усиливается деятельность дыхательных органов, увеличивается поглощение кислорода и выделение углекислоты.

При хорошем освещении устраняется напряжение глаз, повышается контрастная чувствительность, острота различения, скорость различения и длительность ясного видения, что

положительно влияет на производительность труда и качество работы.

Недостаточное или нерациональное освещение способствует увеличению числа несчастных случаев, так как при этом затрудняется различение опасных частей машин, станков и т.п. Резкие тени, утомляя глаза, вызывают нарушение работоспособности и также могут быть непосредственными причинами несчастных случаев. К таким же негативным последствиям приводит ослепление работающих слишком ярким источником света.

Бодрое, жизнерадостное настроение, повышенная активность находятся в прямой связи с хорошим освещением помещений.

Таким образом, свет имеет огромное значение для здоровья и работы человека, а организация рационального производственного освещения – одно из основных условий обеспечения безопасности труда.

6.1. Основные светотехнические величины и единицы их измерения

Часть электромагнитного спектра с длинами волн 0,001– 400 мкм называется оптической областью спектра, которая делится на инфракрасное излучение с длинами волн 0,77– 400 мкм, видимое излучение 0,38–0,76 мкм, ультрафиолетовое излучение 0,001–0,37 мкм.

Освещение характеризуется количественными и качественными показателями. К количественным показателям относятся: световой поток, сила света, освещенность, яркость.

Та часть лучистого потока, которая воспринимается зрением человека как свет (видимое излучение), называется световым потоком F и измеряется в люменах (лм).

Сила света I – пространственная плотность светового потока, которая определяется как отношение светового потока dF, исходящего от источника и равномерно распределяющегося внутри элементарного телесного угла d, к величине этого угла

I = dF/d. За единицу силы света принята кандела (кд).

Освещенность Е – поверхностная плотность светового потока, определяется как отношение светового потока dF, равномерно падающего на освещаемую поверхность dS (м²), к ее площади, то есть E = dF/dS ; измеряется в люксах (лк).

Яркость В поверхности S в данном направлении – это отношение силы cвета I_a, излучаемого освещаемой или светящейся поверхностью в этом направлении, к проекции этой поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению (рис. 6.1).

Единица яркости – кандела на квадратный метр (кд/м²).

. (6.1)

Рис. 6.1. Определение яркости:

АА – линия наблюдения; ББ – плоскость, перпендикулярная к линии

наблюдения; S – светящаяся поверхность

Яркость освещаемой или светящейся поверхности зависит от ее световых свойств, от степени освещенности, а также от угла, под которым поверхность рассматривается.

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

Объект различения – рассматриваемый предмет, отдельная его часть или дефект, которые требуется различить в процессе работы (например, нить ткани, точка, трещина, линия чертежа, линия, образующая букву или иной контур).

Фон – это поверхность, на которой происходит различение объекта. Фон характеризуется способностью поверхности отражать падающий на нее световой поток. Эта способность (коэффициент отражения) определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока F_отр к падающему на нее световому потоку F_пад , то есть  = F_отр /F_пад . В зависимости от цвета и фактуры поверхности, значения коэффициента отражения фон может быть светлым (   0,4), средним ( = 0,2–0,4) и темным (  0,2).

Контраст объекта с фоном К характеризуется соотношением яркостей рассматриваемого объекта различения B_o и фона B_ф, определяется по формуле

(6.2)

и считается большим, если К  0,5 (объект резко выделяется на фоне), средним при К = 0,2–0,5 (объект и фон заметно отличаются по яркости) и малым при К  0,2 (объект слабо заметен на фоне).

Коэффициент пульсации освещенности К_Е – это критерий глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока

К_Е = 100 , (6.3)

где E_max, E_min, E_с  максимальное, минимальное и среднее значения освещенности на период колебаний.

Для газоразрядных ламп К_{Е =} 21–130 %, для обычных ламп накаливания – 7 %, для галогенных ламп накаливания – 1%.

На практике обычно используют табличный метод определения коэффициента освещенности в зависимости от типа ламп и схемы их включения. Можно отметить, что включение двух газоразрядных ламп по схеме с расщепленной фазой (с опережающим и отстающим током) снижает коэффициент пульсации в 2–3 раза, а включение трех ламп в одном светильнике в три фазы – в 11,4 раза.

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, то есть V = K/К_пор, где К_пор – пороговый или наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект становится неразличимым на данном фоне.

Показатель ослепленности Р_о – критерий оценки слепящего действия, создаваемого осветительной установкой,

Р_о = 1000 , (6.4)

где V₁ и V₂ – видимость объекта различения соответственно при экранировании (отсутствии слепящих объектов) и наличии ярких источников света в поле зрения. Экранирование источников света осуществляется с помощью щитков, козырьков и т.п.

Рис 6.2. Ослепляющее действие источника света

Слепящее действие, как правило, создается светильником, расположенным ниже угла  = 47⁰ над линией зрения, если он не имеет защитного угла (рис. 6.2). Расчет показателя ослепленности сложен, поэтому обычно пользуются таблицами, позволяющими определить этот параметр в зависимости от типа лампы, типа кривой силы света (КСС), размеров помещения, схемы размещения и высоты подвеса светильников, коэффициентов отражения потолка, стен, пола.

Если под руками таких таблиц нет, то можно воспользоваться следующими правилами.

Светильник не нуждается в проверке на ослепленность, если:

- он расположен за пределами угла  = 47⁰ над линией зрения;

- длина помещения меньше двойной высоты установки светильника;

- в светильнике из прозрачного стекла установлены люминесцентные лампы и лампы накаливания мощностью 60 Вт и менее;

- при защитном угле 15⁰ и более применяются люминесцентные лампы и лампы ДРЛ мощностью до 250 Вт, а лампы накаливания с прозрачной колбой – не более 150 Вт.

Показатель ослепленности не нормируется: для помещений высотой менее 2,5 м; с временным пребыванием людей; для разрядов работ VIIIб, в, г.