Производственное освещение, его количественные и качественные характеристики. требования к производственному освещению. Основные светотехнические характеристики Показатели, характеризующие качество освещения рабочего места

К атегория: Электромонтажные работы

Основные световые величины

К основным световым величинам относят: световой поток, освещенность и силу света.

Мощность излучения лампы, которая оценивается по световому ощущению, производимому на глаз человека, называют световым потоком и выражают в люменах (лм). Падая на какую-либо поверхность, световой поток освещает ее. Световой поток обычной стеариновой свечи составляет 10-15 лм, электрической лампы накаливания мощностью 25 Вт и напряжением 220 В - свыше 200 лм.

Отношение светового потока лампы (лм) к потребляемой лампой мощности (Вт), или величина светового.потока получаемой на 1 Вт потребляемой мощности, называют световой отдачей (светоотдачей), которая характеризует экономичность ламп.

Световой поток, приходящийся на единицу освещаемой поверхности, называют освещенностью и выражают в люксах: E=F/S (или 1 лк = 1 лм/1 м2), где F - световой поток, лм, S - освещаемая площадь, м2.

Плотность светового потока в данном направлении называют силой света и выражают в канделах (кд). Она характеризует распределение светового потока источника света.

Предметы, окружающие нас, способны отражать, поглощать или пропускать световой поток. Различают три вида отражения и пропускания света телами: рассеянное, направленное (зеркальное) и направленно-рассе-янное.

Рассеянное, или диффузное, отражение характерно для предметов, которые светятся с яркостью, одинаковой во всех направлениях, например гипс, мел, молочное стекло. Предметы, которые рассеивают падающий на них свет и одновременно начинают сами светиться, но с неравномерной яркостью, обладают направленно-рассеянным отражением, например матовое стекло, глянцевая бумага. Материалы, диффузно отражающие и пропускающие свет, широко применяют при изготовлении светотехнических приборов и устройств.

Светлые тона окраски помещений с установленным оборудованием максимально отражают падающий на них свет, что позволяет создавать уровень требуемой освещенности при использовании источников света меньшей мощности и с меньшим световым потоком по сравнению с темной окраской.

Освещенность нормируется для каждого помещения и рабочего места. На основе установленных норм освещенности проектируют освещение производственных помещений, учреждений, культурно-бытовых объектов, территорий, при этом норма освещенности газоразрядными лампами в 1,5 - 3 раза выше, чем лампами накаливания. Освещенность, требуемую по нормам, создает рабочее освещение, а при наличии аварийного - оба вида освещения. Аварийное освещение для продолжения работы должно создавать освещенность не менее 5% (2 лк) нормы для общего освещения, а эвакуационное - не менее 0,5 лк на полу по основным проходам помещений и лестницам.

При комбинированном освещении требуемая освещенность рабочих мест достигается в основном с помощью местного освещения, а от светильников общего освещения - не менее 10% нормы освещенности.

- Основные световые величины

Свет имеет сложную корпускулярно-волновую природу и представляет собой часть оптической области спектра. К видимому излучению оптического спектра относят излучение с длиной волны от 0,38 до 0,78 мкм. В этом диапазоне волны (монохроматический свет) вызывают цветовое ощущение. Для гигиенической оценки освещения используются следующие показатели :

Световой поток Ф – часть лучистого потока, воспринимаемая человеком как свет, характеризует мощность светового излучения, измеряется в люменах (лм).

Один люмен – это световой поток, излучаемый точечным источником с силой света 1 кандела (кд) в телесном угле в 1 стерадиан (ср).

Сила света J – пространственная плотность светового потока, определяется как отношение светового потока DФ(лм), исходящего от источника и равномерно распространяющегося внутри элементарного телесного угла DW (стерадиан), к величине этого угла, измеряется в канделах (кд):

Телесный угол - часть пространства, заключенная внутри конической поверхности. Измеряется отношением площади, вырезаемой им из сферы произвольного радиуса, к квадрату последнего .

Освещенность Е – поверхностная плотность светового потока, определяется как отношение светового потока DФ(лм), равномерно падающего на освещаемую поверхность, к ее площади DS (м 2), измеряется в люксах (лк):

Один лк – это освещенность 1 м 2 поверхности при падении на нее светового потока в 1 лм.

Яркость L поверхности под углом a к нормали – отношение силы света DJ а (кд), излучаемой освещаемой или светящейся поверхностью в этом направлении, к площади DS (м 2) проекции этой поверхности, на плоскость перпендикулярную к этому направлению, измеряется в кд/м 2:

где a – угол между направлениями силы света и вертикалью.

Одна кд/м 2 – это яркость равномерно светящейся плоской поверхности, излучающей в перпендикулярном направлении с площади S = 1 м 2 силу света в 1 кд.

Яркость является величиной, непосредственно воспринимаемой глазом. При постоянстве освещенности яркость предмета тем больше, чем больше его отражательная способность.

Коэффициент естественной освещенности (КЕО) – отношение естественной освещенности, создаваемой в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения светом неба (непосредственным или после отражений), к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности, создаваемой светом полностью открытого небосвода; выражается в процентах :

где Е В – освещенность в точке внутри помещения, создаваемая светом видимого через световой проем участка небосвода, лк; Е н – освещенность в тот же момент времени вне производственного помещения, создаваемая равномерно рассеянным светом всего небосвода, лк.

Объект различения – наименьший элемент рассматриваемого предмета или дефект, которые необходимо различить в процессе работы (например, линия, знак, нить, пятно, риска, трещина, символ и т. п.).

Фон – поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Характеризуется коэффициентом отражения, зависящим от цвета и фактуры поверхности.

Коэффициент отражения r определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока Ф отр к падающему на нее световому потоку Ф пад:

Значения коэффициента отражения находятся в пределах 0,02…0,95. r > 0,4 – фон считается светлым; r = 0,2…0,4 – средним; r < 0,2 – темным.

Контраст объекта с фоном k – степень различия объекта и фона
характеризуется соотношением яркостей рассматриваемого объекта (точки, линии, риски или др. элементов) и фона:

k > 0,5 считается большим (объект резко выделяется на фоне);

k = 0,2…0,5 – средним (объект и фон заметно отличаются по яркости);

k < 0,2 – малым (объект слабо заметен на фоне).

Коэффициент пульсации освещенности k E – критерий глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока используемых источников света:

где Е max , Е min и Е ср – максимальное, минимальное и среднее значения освещенности за период колебаний. k E = 15 – 65 % для газоразрядных ламп;
k E = 7 % для обычных ламп накаливания; k E = 1 % для галогенных ламп.

Пульсации освещенности возникают из-за питания источников света переменным напряжением. Особо большие значения они имеют при использовании малоинерционных источников света, которыми являются люминесцентные лампы. Пульсации освещенности на рабочей поверхности не только утомляют зрение, но и могут вызывать неадекватное восприятие наблюдаемого объекта за счет появления стробоскопического эффекта.

Малое значение коэффициента пульсации для ламп накаливания объясняется большой тепловой инерцией нити накала, препятствующей заметному уменьшению светового потока лампы накаливания Ф лн в момент перехода мгновенного значения переменного напряжения сети через 0
(рисунок 3.1).

В то же время газоразрядные лампы (в т. ч. люминесцентные) обладают малой инерцией и меняют свой световой поток Ф лл почти пропорционально амплитуде напряжения питающей цепи. Нормативные значения k E для газоразрядных ламп представлены в таблице 3.1.

Для уменьшения коэффициента пульсации освещенности люминесцентные лампы включаются в разные фазы трехфазной электрической цепи. На правой нижней кривой рисунка 3.1 показан характер изменения во времени суммарного светового потока, создаваемого тремя люминесцентными лампами 3Ф лл, включенными в первом случае в одну фазу (фазу А сети), а затем в разные фазы трехфазной сети .

Качественные и количественные показатели освещения представляют собой набор параметров, которые суммарно обеспечивают высококачественное освещение в любом помещении. В нашей статье мы подробно познакомимся со всеми из них, и оценим их влияние на различные системы освещения.

Но прежде чем говорить о параметрах, давайте кратко познакомимся с видами освещения. Ведь каждый из них характеризуется своими особенностями, которые могут достаточно существенно отличаться.

	Освещение подразделяется на естественное, искусственное и совмещенное. Естественное освещение - это световой поток, который мы получаем от солнца за счет световых проемов в здании. Эти световые проемы могут быть на боковых стенах или на крыше. Соответственно естественное освещение может быть боковым, верхним и совмещенным, это когда естественный свет падает и от боковых и от верхних световых проемов.
	Искусственное освещение – это тот свет, который мы получаем от искусственных источников света, будь то свеча или светодиодная лампа. Искусственный свет так же может падать на освещаемую поверхность сбоку, сверху или быть совмещенным.
	И наконец, совмещенное освещение. Оно применяется в тех случаях, когда естественного освещения недостаточно для создания необходимого уровня освещённости на рабочей поверхности. В этом случае рабочая поверхность частично освещается за счет естественного, а частично за счет искусственного света, как на видео. Такое-то освещение и называется совмещенным.

Качественные и количественные параметры освещения

Понятие «Высокое качество освещения» формируется, опираясь на целый ряд качественных и количественных показателей. Давайте разберемся в этих показателях и оценим их влияние. При этом попытаемся сделать это максимально доступным языком.

Количественные показатели освещения

Для каждого из видов освещения есть свои количественные показатели. Давайте рассмотрим все из них, и определимся, от чего они зависят, и на что влияют.

Первым из таких показателей обычно указывают световой поток. Это величина, которая оценивает количество световой энергии по ее восприятию глазом. Измеряется она в люменах. Проще говоря это количество света, проникающего через окно или излучаемое светильником.
От светового потока на прямую зависит обычно задаваемая норма освещения помещения. Ведь она является ее производной. Освещенность помещения равна световому потоку, разделенному на площадь помещения.

Следующим качественным показателем является сила света. Она характеризует плотность светового потока в заданном направлении. То есть, допустим у нас есть светильник, весь свет, излучаемый им, является его световым потоком. Но в определённую точку распространяется только часть света. Она и называется силой света. Этот показатель часто используют при расчете светящихся полос и местного освещения.

Еще одним количественным показателем, который зависит от угла восприятия является яркость света. Этот показатель определяется как сила света, излучаемая поверхностью, расположенной перпендикулярно источнику излучения. Измеряется это величина в кд/м 2 .

Так же к количественным показателям освещения относят коэффициент отражения поверхности. Ведь любая поверхность имеет свойство отражать свет. Эта способность определяется специальным коэффициентом, который определяется как соотношение светового потока, ниспадающего на поверхность, к отраженному световому потоку.

Но нормы обычно опираются и на такой показатель как освещенность помещения или объекта. Он является своеобразной суммарной составляющей всех количественных показателей, но в первую очередь светового потока, силы света и коэффициента отражения поверхности. Этот параметр указывает то количество света, которое необходимо человеку для ориентации в пространстве и выполнения определенного вида работ.

Обратите внимание! В нормах приводится минимальная освещённость для объекта или помещения. Поэтому в реальных условиях она должна быть выше. С учетом коэффициента запаса, эксплуатационных коэффициентов и других переменных, этот показатель становится выше на 20-50%.

Показатели освещения качественные

Но для определения, дают качественное освещение светильники или нет, одного только количества света недостаточно. Важным аспектом является и качество такового освещения и в этом плане показателей никак не меньше если не больше. И приоритетность того или иного параметра определить достаточно сложно.

Начнем наш разговор с такого параметра как коэффициент пульсации светильников. Как вы, наверняка, знаете, многие типы ламп, такие как диодные, люминесцентные, натриевые и некоторые другие, дают не ровный свет, как лампы накаливания, а пульсируют. Иногда эту пульсацию можно увидеть даже не вооружённым глазом. Но в большинстве случаев глаз ее не воспринимает на сознательном уровне.
В связи с этим инструкция по освещению строго нормирует этот показатель и даже ввела так называемый коэффициент пульсации. Он представляет собой отношение разницы максимального и минимального светового потока светильника к его среднему значению.

Следующим важным параметром является показатель ослепленности света. Этот показатель зависит от многих параметров. Но в первую очередь это яркость светильника и угол падение света на радужную оболочку глаза человека.
Этот показатель важен в контексте того, что экономически более выгодно поставить один светильник с большим световым потоком для освещения всего помещения . Но с точки зрения комфорта, это не очень удобно. Поэтому СНиП 23-05-95 вводит такую норму, как показатель ослепенности, которые нормирует этот показатель и фиксирует защитные углы падения света.

Еще одним качественным показателем является показатель дискомфорта. Он является соотношением яркости освещения объектов в поле зрения. Проще говоря, освещение объектов в поле зрения не должны иметь значительных перепадов по освещенности, иначе это вызывает утомление глаза.

Обратите внимание! Показатель дискомфорта применим только для жилых, общественных и административных зданий. Для промышленных объектов данный показатель не нормируется.

Иногда количественные и качественные факторы пересекаются. Это касается так называемого фактора цилиндрической освещенности — это освещённость боковой стенки вертикального цилиндра, который имеет размеры, стремящиеся к нулю.
Говоря более простым языком это объемность света. Ведь одним из основных факторов данного показателя является отражаемость света от стен и пола. Этот фактор очень важен для выставочных залов, торговых залов и других подобных помещений.

Еще одним важным фактором является цветопередача. Не секрет что разные типы светильников излучают свет, цветовая гамма которого далека от солнечного. В результате различимы далеко не все цвета, либо неправильно передается их яркость. Поэтому для помещений, где важна цветопередача, следует учитывать этот фактор, хотя цена освещения от этого может возрасти.

Следующим качественным показателем света является его температура. Она измеряется в «К» и обычно варьирует в пределах от 2000 до 7000К. Показатель в 2000К считается теплым светом, а показатели выше 5000К считаются холодным белым светом.
Еще одним фактором является равномерность освещения. Этот фактор очень похож на показатель дискомфорта, только он учитывает не яркость объектов в поле зрения, а перепад освещенности.

Равномерность освещения нормируется практически для всех помещений, и даже уличное — имеет свои нормы по перепаду. Для достижения максимальной равномерности, нормативные документы даже разработали специальные схемы расположения светильников для различных помещений. При этом важно отметить, что нормируется не отношение максимальной освещенности к минимальной, а средней к минимальной.

Еще одним показателем, который мы кстати подбираем своими руками является контрастность объекта различения и фона. Она характеризуется как отношение яркости объекта и фона. Большим контрастом считается показатель в 0,5 и выше, а значение в 0,2 и меньше считаются малоконтрастными. Данный фактор особенно важен для выставочных залов, общественных и жилых зданий, уличного освещения фасадов и некоторых других объектов.

Закончим же мы наш разговор одним из важнейших параметров для естественного освещения – КЕО. Расшифровывается он как коэффициент естественного освещения и характеризуется, как отношение естественной освещенности внутри здания к освещённости на открытом участке вне здания. Причем это отношение рассчитывается в строго определенной точке помещения. Например, при боковом освещении в метре от стены противолежащей окну.
СНиП 23-05-95 строго нормирует этот показатель и, отталкиваясь от него, делается вывод о необходимости расширения световых проемов или, в зависимости от технико-экономических обоснований, монтаж совмещенного освещения.

Вывод

Нормы освещения помещений и уличного освещения достаточно строги. Они содержат массу показателей, которые должны сделать освещение не только достаточным, но и комфортным.

При этом в нашей статье мы раскрыли лишь основные из них, а существуют еще производные и другие показатели, от которых освещение зависит, но которые не характеризуют его. Поэтому если вы задались целью создать действительно качественное освещение, то советуем просмотреть другие статьи на нашем сайте, которые более детально раскрывают каждый из этих показателей.

Световой поток
Характеризует мощность видимого излучения по её воздействию на глаз человека в специальных единицах - люменах [Лм]. Световой поток является важнейшей характеристикой ламп. Обычная лампа накаливания мощностью 100 Вт имеет световой поток 1300 Лм, а металлогалогенная лампа мощностью 70 Вт - 6000 Лм.

Освещённость
Это поверхностная плотность светового потока, падающего на площадку заданной величины. Единица освещённости - люкс [Лк]. Одна из самых главных величин в нормах освещения. Чаще всего нормируется горизонтальная освещённость (в горизонтальной плоскости). Диапазон уровней освещённости составляет при искусственном освещении от 1 до 20 Лк на улице и от 20 до 5000 Лк в помещении. В природных условиях освещённость E=0,2 Лк в полнолуние, 5000 - 10000 Лк днём при сплошной облачности и до 100000 Лк в ясный солнечный день.

Сила света
Это пространственная плотность светового потока, ограниченная телесным углом. Единица измерения силы света - кандела [кд] - воспроизводится эталоном и входит в Международную систему основных единиц (СИ).
Распределение силы света в пространстве (кривая силы света, КСС) - одна из важнейших характеристик осветительных приборов, необходимых для расчёта освещения. КСС светильников обычно приводится в полярных координатах для условной лампы со световым потоком 1000 лм, т.е. в кд/кЛм.

Яркость
Для матовых (диффузных или равноярких) поверхностей эта величина пропорциональна поверхностной плотности отраженного или излучаемого этой поверхностью светового потока. В более общем виде она равна отношению силы света в направлении точки наблюдения к видимой из этой точки площади светящей поверхности (проекции). Единица яркости - кд/м2. Яркость непосредственно связана с уровнем зрительного ощущения, а распределение яркости в поле зрения (например, в интерьере) характеризует качество освещения. В полной темноте человек реагирует на яркость в одну миллионную долю кд/м2. Сплошной светящий потолок при яркости более 500 кд/м2 оказывает дискомфортное влияние. Яркость солнца - около 1 000 000 000 кд/м2, а люминесцентной лампы - 5-11 тысяч кд/м2.

Коэффициенты отражения [ρ] и пропускания [τ]
Определяются как отношение отраженного [ρ] или пропущенного [τ] материалом светового потока к упавшему световому потоку. Коэффициенты отражения некоторых отделочных материалов:
- белая краска (0,7 - 0,8)
- светлые обои (0,5 - 0,7)
- белый мрамор - 0,45
- красный кирпич - 0,3
- темное дерево (0,1 - 0,25)
- асфальт - 0,07

При светлой отделке помещений (особенно при малых по отношению к высоте размерах) очень заметно возрастают уровни освещенности. Коэффициент отражения фона, на котором рассматривается объект, входит в число показателей, характеризующих условия зрительной работы на рабочем месте. По нормам России фон считается светлым при коэффициенте отражения более 0,4, средним - от 0,2 до 0,4 и тёмным - менее 0,2. При увеличении коэффициента отражения фона - видимость объекта улучшается.

Световая отдача
Это главная характеристика энергоэкономичности ламп и она равна отношению светового потока лампы к её мощности. Применение ламп с высокой световой отдачей - основной путь экономии электроэнергии в осветительных установках. Например, путём замены ламп накаливания, световая отдача которых 7-22 лм/Вт, компактными люминесцентными лампами (50-90 лм/Вт) можно снизить расход электроэнергии в среднем в 5-6 раз, не уменьшая уровня освещённости.

Показатели ослеплённости и дискомфорта
Эти показатели характеризуют прямое слепящее действие источников света или светильников. По показателю ослеплённости можно судить о степени ухудшения видимости при действии блёских источников света. Например, при значении этого показателя, равном 100, видимость снижается на 10%. По российским нормам для точных производственных работ значение показателя ослеплённости должно быть не выше 20. Показатель дискомфорта (М) характеризует степень неудобства или напряженности при наличии в поле зрения источников повышенной яркости.

Цилиндрическая освещенность [Ец]
Характеризует насыщенность помещения светом и определяется (в люксах) как средняя вертикальная освещенность, создаваемая в заданной точке наблюдения. В России эта величина нормируется в таких помещениях как холлы, парадные вестибюли, зрительные, выставочные, читальные и торговые залы, залы заседания и приёмов и т.п. Повышенная насыщенность светом создаётся при уровнях Ец не менее 100 лк.

Цвет и цветность
Понятие цвета определяется, как свойство видимого излучения вызывать зрительное ощущение цветности (цветовой тон + насыщенность) и яркости предметов. Цветовой тон (красный, оранжевый и т.д.) характеризуется длиной волны видимого излучения, а насыщенность - чистотой цвета, связанной со степенью приближения к спектрально чистому цвету от точки белого. Например, малонасыщенные цветовые тона получают путём большого разбавления красителя белой краской. Цвет одного и того же предмета может сильно изменяться в зависимости от спектрального состава освещения.

Цветовая температура [Тц]
Очень важная характеристика источников света, определяющая цветность ламп и цветовую тональность (тёплую, нейтральную или холодную) освещаемого этими лампами пространства. Она примерно равна температуре нагретого тела одинакового по цвету с заданным источником света. Выражается в температурной шкале Кельвина: Т = (градусы Цельсия +273) К.
Значения Тц некоторых источников:
- пламя свечи - 1900 К;
- лампы накаливания - 2500-3000 К;
- люминесцентные лампы - 2700-6500 К;
- Солнце - 5000-6000 К;
- облачное небо - 6000-7000 К;
- ясное небо - 10000-20000 К;

Индекс цветопередачи
Одна из основных цветовых характеристик качества разрядных ламп. Характеризует степень воспроизведения цветов различных материалов при их освещении лампой при сравнении с эталонным источником света. Наивысшее значение Ra=100. Наихудшие по цветопередаче натриевые лампы высокого давления имеют Ra=25. Согласно нормам Германии очень хорошая цветопередача (степень 1) соответствует значениям Ra=80 и более, хорошая (степень 2) - от 60 до 79, удовлетворительная (степень 3) - от 40 до 59 и недостаточная (степень 4) - от 20 до 39.

Коэффициент пульсации освещенности [Кп]
Характеризует относительную глубину пульсации освещенности (в %) в заданной точке помещения при питании ламп от сети переменного тока. Неконтролируемая пульсация освещенности приводит к повышенной опасности травматизма при работе с движущимися и, в особенности, с вращающимися объектами, а также к зрительному утомлению. В нормах России для большинства зрительных работ установлено значение Кп не более 20.

Освещение характеризуется количественными и качественными показателями . Количественными являются световой поток, сила света, освещенность, светимость, коэффициент отражения поверхности, яркость, световая отдача источника света, коэффициент естественной освещенности.

Световой поток Ф – это энергия световых электромагнитных волн, переносимая в единицу времени через некоторую площадь поверхности и оцениваемая по зрительному ощущению. Единицей измерения светового потока является люмен (лм).

Сила света I – пространственная плотность светового потока, численно равная световому потоку, излучаемому точечным источником света в телесный единичный угол w (стер):

следовательно, полный световой поток, испускаемый точечным источником силой света I, равен:

Единица силы света I – кандела (кд).

Освещенность Е, лк, – поверхностная плотность светового потока, которая характеризуется световым потоком, приходящимся на единицу площади освещаемой поверхности S, м 2:

Освещенность, лк, создаваемая точечным источником, на расстоянии r от него равна:

(4)

где a – угол между падающим лучом и нормалью к поверхности в точке падения луча.

Источник света, линейные размеры которого незначительно отличаются от расстояния до него из точки наблюдения, не является точечным. Для его характеристики используют величину светимости и яркости.

Светимость R, лк, определяется величиной светового потока, испускаемого с единицы площади светящейся поверхности S пов:

Если светимость тела обусловлена его освещенностью, то R = r×Е, где r – коэффициент отражения.

Коэффициент отражения поверхности r характеризует способность поверхности отражать падающий на нее световой поток:

где Ф отр и Ф пад – соответственно отраженный и падающий на поверхность световой поток, лм.

При r > 0,4 поверхность светлая; при r = 0,4…0,2 поверхность средняя; если r < 0,2, то поверхность темная.

Яркость В, кд/м 2 , характеризует излучение площади проекции светящейся поверхности S пов в данном направлении a:

(7)

где I a – сила света светящейся поверхности в направлении a, кд;

a – угол между нормалью к элементу поверхности и направлением наблюдателя, градус.

Максимальное значение яркости устанавливается СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение» в зависимости от площади освещаемой рабочей поверхности. Если площадь рабочей поверхности S меньше 10 -4 м2 допустимо значение В max = 2000 кд/м 2 , если S > 1×10 -1 , то В max = 500 кд/м 2 .

Световая отдача источника света y, лм/Вт, определяется отношением светового потока Ф, лм, источника к его мощности Р, Вт:

Характеристикой естественной освещенности является коэффициент естественной освещенности е в процентах: отношение освещенности Е вн в данной точке помещения к одновременной наружной горизонтальной освещенности Е нар, создаваемой светом всего небосвода:

(9)

К качественным показателям освещения относят: спектральный состав света, фон, контраст объекта с фоном, видимость объекта, коэффициент пульсации освещенности, показатель ослепленности. Последние два показателя нормируются с учетом характеристики зрительной работы по СНиП 23-05-95.

Контраст объекта с фоном К характеризуется соотношением яркости рассматриваемого объекта и фона:

(10)

где В о и В Ф – соответственно яркость объекта и фона, кд/м 2 .

Если объект различения сильно выделяется на фоне, то контраст большой (К > 0,5); если различие яркостей заметно (К = 0,2…0,5), то контраст средний; при малом отличии по яркости (К < 0,2) контраст малый.

Видимость объекта V характеризует способность глаза воспринимать объект. Она зависит от освещенности, яркости, размера объекта и определяется числом пороговых контрастов в контрасте объекта с фоном:

где К пор – наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект становится неразличимым на фоне.

Коэффициент пульсации освещения К п , в процентах– критерий оценки относительной величины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока источников света при питании их переменным током:

, (12)

где Е max и Е min – максимальная и минимальная освещенность за период ее колебания, лк;

Е ср – средняя освещенность за тот же период, лк.

Коэффициент пульсации для I…III разрядов зрительных работ не должен превышать 10 %.

Показатель ослепленности Р – критерий оценки слепящего действия осветительной установки:

, (13)

где W – коэффициент ослепленности, равный отношению видимости при экранировании источников V э к видимости при наличии ярких источников в поле зрения V.

Одной из светотехнических характеристик светильников является коэффициент полезного действия светильника h св , характеризующий потерю части светового потока в отражателе (рассеивателе):

(14)

где Ф св – световой поток, вышедший из светильника, лм;

Ф л – световой поток лампы, лм.

Если в светильнике несколько ламп, то световой поток Ф л определяется как сумма потока всех ламп, установленных в светильнике.

Примеры решения задач

Пример 1.1. Определить световой поток, лм, падающий на поверхность площадью S = 0,2 м 2 , расположенную на расстоянии
r = 2 м от источника, сила света которого I = 400 кд.

Примем, что источник света находится в центре сферы радиусом
2 м. Освещаемая поверхность S составляет часть площади поверхности сферы, угол падения a = 0.

Из выражений (3) и (4) найдем I/r 2 = Ф/S, откуда:

Ответ: световой поток Ф = 20 лм.

Пример 1.2. Лампа накаливания, сила света которой I = 200 кд находится в матовом сферическом светильнике диаметром D = 0,2 м.

Найти светимость лампы, пренебрегая поглощением света светильником.

Полный телесный угол w = 4p, площадь светящейся поверхности S = pD 2 . Тогда из выражений (5) и (2) светимость, лк, определяется по формуле:

Пример 1.3. Над круглым столом диаметром D = 1,6 м на высоте h = 0,6 м висит лампа, равномерно излучающая свет по всем направлениям. Световой поток, падающий на стол, составляет
Ф = 200 лм. Нормируемая освещенность на рабочем месте
Е Н = 200 лк. Определить силу света лампы, ее полный световой поток, соответствие освещенности нормам в центре и на крае стола.

Телесный угол, под которым из источника видна поверхность стола (рис. 1), равен:

где a – угол падения луча.

Рис. 1. Схема к примеру 3

Из рисунка 1 следует:

Из формулы (1) сила света I, кд, равна:

Полный световой поток, лм, испускаемый точечным источником света по формуле (2) составляет:

Освещенность центра стола Е ц, лк, определяем по формуле (4):

Освещенность края стола Е кр, лк, рассчитываем по формуле (4):

Следовательно, освещенность центра стола соответствует требованиям норм (Е Н = 200 лк). Выполнять работы данной степени точности на крае стола недопустимо.

Пример 1.4. В центре квадратной комнаты площадью 25 м 2 висит лампа. Считая ее точечным источником, найти, на какой высоте от пола должна находиться лампа, чтобы освещенность в углах комнаты была наибольшей.

Расстояние от лампы до угла комнаты r, величина а (половина диагонали квадратного пола комнаты), сторона квадратного пола b и высота лампы над полом hсвязаны равенством:

Тогда с учетом формулы (4) выражение для освещенности может быть записано так:

Для нахождения максимума Е возьмем производную dE/da и приравняем ее к нулю:

отсюда tg 2 a = 2. Тогда искомая высота h, м, будет равна:

Задачи для самостоятельного решения

Задача 1.1. Лампа накаливания силой света I = 100 кд висит над центром круглого стола диаметром 2 м. Считая лампу точечным источником света, вычислить изменение освещенности края стола при постепенном подъеме лампы на высоту h от 0,5 до 1,0 м через каждые 0,1 м. Построить график зависимости Е = f (h).

Задача 1.2. На высоте 0,4 м от поверхности круглого стола диаметром 1,2 м в светильнике местного освещения установлена лампа накаливания. Над центром стола на высоте 2 м от его поверхности висит люстра с четырьмя такими же лампами. В каком случае освещенность на краю стола будет больше и во сколько раз: при местном или общем освещении?

Задача 1.3. Найти освещенность поверхности Земли, создаваемую нормально падающими солнечными лучами. Яркость Солнца равна 1,2×10 9 кд/м 2 .

Задача 1.4. Определить светимость и яркость лампы накаливания с матовой сферической колбой диаметром 0,05 м и 0,1 м. Сила света, создаваемая лампой равна 100 кд. Потерей света в колбе пренебречь.

Задача 1.5. На лист белой бумаги размером 0,2х0,3 м нормально к поверхности падает световой поток 120 лм. Найти освещенность, светимость и яркость бумажного листа, если его коэффициент отражения r = 0,75. Какова должна быть освещенность листа, чтобы его яркость не превышала допустимого значения 2000 кд/м 2 ?

Задача 1.6. Лист бумаги размером 0,1х0,3 м освещается лампой с силой света 100 кд. КПД светильника составляет 50 %. Определить освещенность листа бумаги.

Задача 1.7. Электрическая лампа силой света 100 кд излучает во все стороны ежеминутно 122 Дж световой энергии. Найти световую отдачу, если потребляемая мощность лампы 100 Вт.

Задача 1.8. На высоте h 1 = 2 м над серединой круглого стола диаметром D = 3 м висит лампа силой света I 1 = 100 кд. Ее заменили лампой силой света I 2 = 25 кд, изменив расстояние от стола так, что освещенность середины стола не изменилось. Как изменится освещенность края стола?

Задача 1.9. Три одинаковых точечных источника света расположены в вершинах равностороннего треугольника. В центре треугольника перпендикулярно к его плоскости и параллельно одной из сторон находится маленькая пластинка. Определить освещенность обеих сторон пластинки, если сила света каждого из источников
I = 10 кд, а длина стороны треугольника l = 1м.

Задача 1.10. На какой высоте над чертежной доской следует повесить лампу мощностью Р = 200 Вт, чтобы получить освещенность доски под лампой Е = 50 лк? Световая отдача лампы равна
y = 12 лм/Вт. Наклон доски a = 30 0 .

Задача 1.11. Световой поток лампы мощностью Р л = 200 Вт при напряжении U = 120 В равен Ф л = 3050 лм. Определить световой поток светильника, если коэффициент полезного действия его
h св = 78 %.

ЗАДАЧА 1.12. Определить световую отдачу лампы накаливания мощностью Р л = 60 Вт, напряжением U = 127 В, если ее световой поток Ф л = 6000 лм.