3.8.1. Количественные и качественные показатели освещения

Часть электромагнитного спектра с длинами волн 10 - 340000 нм (нано метр – 10^-9 м) оптической областью спектра, которая делится на инфракрасное излучение с длинами волн 340000 – 770 нм, видимое излучение 770 – 380 нм, ультрафиолетовое излучение 380 - 10 нм. В пределах видимой части спектра излучения различной длины волны вызывают различные световые и цветовые ощущения: от фиолетового (λ = 400 нм) до красного (λ = 750 нм) цветов. Чувствительность зрения максимальна к излучению с длиной волны 555 нм (желто-зеленый цвет) и уменьшается к границам видимого спектра.

Основными понятиями, характеризующими свет, являются световой поток, сила света, освещенность.

Cветовой поток – поток лучистой энергии оцениваемой по световому ощущению человеческого глаза. За единицу светового потока принят люмен (лм) – световой поток в 1 лм излучает платиновый излучатель площадью 0,5305 мм² в момент затвердевания платины, т.е. при 2042 К.

Сила света – это пространственная плотность светового потока равная отношению светового потока , к величине телесного угла , в котором он распространяется:

, кд.

За единицу силы света принята кандела (кд) – сила света государственного светового эталона испускающего световой потоком в один люмен, заключенный в единичном угле в один стерадиан.

Освещенность – характеризует поверхностную плотность светового потока и определяется отношением светового потока , падающего на поверхность, к ее площади

За единицу освещенности принят люкс (лк). Один люкс – это освещенность поверхности площадью 1 м² по которой равномерно распределен световой поток, равный 1 люмену (1лк=1 лм/м²).

Яркость элемента поверхности измеряется в кд/м². Кандела на квадратный метр – это яркость равномерно светящейся плоской поверхности площадью 1 м² в перпендикулярном к ней направлении при силе света 1 кд:

,

где – угол к нормали светящейся поверхности.

Гигиенические требования к производственному освещению, основанные на психофизических особенностях восприятия света и его влияния на организм человека, могут быть сведены к следующим:

• спектральный состав света, создаваемого искусственными источниками, должен приближаться к солнечному;

• уровень освещенности должен быть достаточным и соответствовать гигиеническим нормам, учитывающим условия зрительной работы;

• должна быть обеспечена равномерность и устойчивость уровня освещенности в помещении во избежание частой переадаптации и утомления зрения. В то же время, по имеющимся данным, при длительной работе в равномерно освещенном пространстве может нарушиться восприятие формы объектов, реализующееся, в конечном счете, в зри­тельных галлюцинациях;

• освещение не должно создавать блесткости источников света, и предметов в пределах рабочей зоны.

В зависимости от источника различают естественное, искусственное и совмещенное освещения. Естественное освещение обеспечивается солнцем и рассеянным светом небосвода, искусственное– лампами накаливания и газоразрядными лампами. Совмещенное освещение представляет собой комбинацию естественного и искусственного освещений.

Естественное освещение подразделяется на боковое, верхнее, комбинированное (верхнее и боковое). По расположению искусственное освещение разделяется на общее и комбинированное. При общем освещении светильники устанавливают в верхней части помещения, создавая общее равномерное освещение всего цеха или участка. При комби­нированном освещении общее дополняют местным освещением на рабочем месте. Применение одного местного освещения недопустимо.

По назначению искусственное освещение подразделяется на рабочее, аварийное, эвакуационное, охранное, дежурное.

Рабочее освещение предназначено для создания нормальных условий видения на рабочих местах при выполнении трудовых процессов.

Аварийное освещение подразделяется на освещение безопасности и эвакуационное освещение. Аварийное освещение обеспечивают в помещениях, где необходимо продолжать работу даже при внезапном отключении рабочего освещения, а так же в тех случаях, когда такое отключение может вызвать длительное расстройство технологического процесса, взрыв, пожар, и т.п. Светильники аварийного освещения подключают к автономному источнику питания.

Эвакуационное освещение предусматривают на путях эвакуации людей в случае отключения рабочего освещения.

Охранное освещение обеспечивают вдоль границ территорий, охраняемых ночью.

Дежурное освещение предусматривают для освещения рабочего места, цехов в нерабочее время.

В качестве источников искусственного света применяются лампы накаливания и газоразрядные лампы. В лампах накаливания источником света является раскаленная проволока из тугоплавкого металла (вольфрама). Эти лампы дают непрерывный спектр излучения с преобладанием желто-красных лучей по сравнению с естественным светом. По конструкции лампы накаливания бывают вакуумные (НВ), газонаполненные (НГ), биспиральные (НБ), биспиральные с криптоноксеноновым наполнением (НБК), зеркальные лампы с диффузно-отражающим слоем (3), являющиеся лампами-светильниками. Общим недостатком ламп накаливания является небольшой срок службы (около 1000 ч), низкая световая отдача (7 – 20 лм/Вт) и малый коэффициент полезного действия (10–13%).

Галогенные лампы накаливания наряду с вольфрамовой нитью накаливания содержат в колбе пары того или другого галогена, например йода, что позволяет повысить температуру накала нити и практически исключить испарение вольфрама. Срок службы до 3000 часов и более, светоотдача до 40 лм/Вт.

В настоящее время все большее применение в промышленности находят газоразрядные лампы, которые бывают низкого и высокого давления. Газоразрядные лампы низкого давления, называемые люминесцентными, представляют собой стеклянную трубку, внутренняя поверхность которой покрыта тонким слоем твердого кристаллического вещества – люминофора. Колба лампы наполнена дозированным количеством ртути (30—80 мг) и инертным газом (обычно аргоном) при давлении около 400 Па (3 мм рт. ст.). По обоим концам трубки укреплены электроды. При включении лампы электрический ток, протекающий между электродами, выбивает в парах ртути электрический разряд, сопровождающийся излучением (электролюминесценция). Это излучение, воздействуя на люминофор, преобразуется в световое излучение (фотолюминесценция). В зависимости от состава люминофора люминесцентные лампы обладают различной цветностью. В настоящее время промышленность выпускает несколько типов люминесцентных ламп, отличающихся по цветности: лампы дневного света (ЛД), лампы дневного света с улучшенной цветопередачей (ЛДЦ), лампы наиболее близкие к естественному свету (ЛЕ), лампы белого цвета (ЛБ), лампы тепло-белого цвета (ЛТБ), лампы холодно-белого цвета (ЛХБ) и др.

Основным преимуществом газоразрядных ламп является их экономичность. Световая отдача этих ламп колеблется в пределах 40 – 110 лм/Вт. что в 3—4 раза превышает световую отдачу ламп накаливания. Срок их службы доходит до 10 000 ч. Люминесцентные лампы обладают также многими гигиеническими преимуществами. С их помощью легче создать равномерное освещение, спектр их излучения ближе к естественному свету (особенно у ламп ЛЕ и ЛДЦ). Преимущество люминесцентных ламп особенно заметно при уровнях освещенности выше 100-150 лк.

Для освещения открытых пространств, территорий предприятий, улиц, высоких (более 6 м) производственных помещений используются газоразрядные лампы высокого давления. К ним относятся дуговые ртутные люминесцентные лампы типа ДРЛ, галогенные лампы ДРИ (дуговые ртутные с йодидами), ксеноновые лампы сверхвысокого давления ДКсТ (дуговые ксеноновые трубчатые), натриевые лампы ДНаТ (дуговые натриевые трубчатые) и т.д. Эти лампы сосредоточивают в небольшом объеме значительную электрическую и световую мощность. Они выпускаются мощностью от 80 до 2000 Вт и могут эксплуатироваться при любой температуре окружающей среды. Их можно устанавливать в обычных светильниках взамен ламп накаливания.

Недостатком ламп типа ДРЛ является длительность разгорания (3-7 мин) при их включении. Этот недостаток отсутствует у ламп ДКсТ и ДНаТ.

Качественные показатели освещения в производственных помещениях во многом определяются правильным выбором осветительных приборов, представляющих собой совокупность источников света и осветительной арматуры. Основное назначение последней заключается в перераспределении светового потока источников света в требуемых для освещения направлениях, механическом креплении источников света и подводе к ним электроэнергии, а также защите ламп от воздействия окружающей среды.

К недостаткам газоразрядных ламп можно отнести пульсацию светового потока, слепящее действие, сложность схемы включения, шум дросселей, зависимость от температуры внешней среды. Люминесцентные лампы не могут использоваться при низких температурах. Все газоразрядные лампы чувствительны к снижению напряжения питаю­щей сети. При снижении номинального напряжения на 10% и более лампы горят неустойчиво и при дальнейшем понижении напряжения могут погаснуть. Следует также иметь в виду нижнюю границу зрительного комфорта. Если для лампы накаливания эта граница 30 – 50 лк, то, например, для лампы ЛД составляет 400—500 лк. Это можно объяснить привычкой человека к большой освещенности при дневном свете и малой – при искусственном. Люминесцентные лампы, спектрально приближаясь к естественному свету, должны приближаться к нему и по уровню освещенности. Слабое люминесцентное освещение воспринимается как дневное в сумерках или перед грозой. Этот «сумеречный» эффект является одной из причин повышения норм освещенности при использовании газоразрядных ламп.

Особенно неприятным свойством газоразрядных ламп, питаемых переменным током, является пульсация светового потока. Она может привести к возникновению стробоскопического эффекта, выражающегося в искажении восприятия вращающихся, движущихся или сменяющихся объектов в мелькающем свете. Вращающийся объект в этом случае может, например, казаться неподвижным или движущимся в обратном направлении.

Для борьбы с пульсацией светового потока применяют специальные схемы включения газоразрядных ламп.

Правильная эксплуатация осветительных установок искусственного освещения и остекления световых проемов естественного света имеет существенное значение. При плохой эксплуатации могут быть сведены на нет все достоинства правильно спроектированной и смонтированной осветительной установки. Загрязненные окна и фонари поглощают естественный свет, что приводит к необходимости использовать электрическое освещение в светлое время суток. Для создания хорошей освещенности необходимо проводить регулярную очистку оконных стекол снаружи и изнутри.

Загрязненность стен и потолков также приводит к заметному снижению освещенности. Одним из факторов, влияющих на безопасность труда, является рациональная окраска помещения и оборудования. Правильно подобранные цвета благоприятно влияют на психику работающих, уменьшают их зрительную и общую утомляемость.

При эксплуатации осветительных установок следует внимательно следить за тем, чтобы перегоревшие лампы своевременно заменялись лампами соответствующей мощности и требуемого спектрального состава.

Уровень освещенности в контрольных точках производственных помещений проверяют не реже одного раза в год осле очередной чистки светильников, замены перегоревших ламп и уборки рабочих мест. Приборами для измерения освещенности являются люксометры различных типов.