Основні світлотехнічні поняття й одиниці

Освітлення виробничих приміщень характеризується кількісними і якісними показниками. До основних кількісних показників відносяться: світловий потік, сила світла, яскравість і освітленість.

До основних якісних показників зорових умов роботи можна віднести: фон, контраст між об'єктом і фоном, видимість.

Світловий потік (Ф) – це потужність світлового видимого випромінювання, що оцінюється оком людини по світлових відчуттях. Одиницею світлового потоку є люмен (лм) - світловий потік від еталонного крапкового джерела в одну канделу (міжнародну свічу), розташованого у вершині тілесного кута в один стерадіан.

Сила світла (І) – це величина, що визначається відношенням світлового потоку (Ф) до тілесного кута (w), у межах якого світловий потік рівномірно розподіляється:

І = , (2.1)

За одиницю сили світла прийнята кандела (кд) - сила світла крапкового джерела, що випромінює світловий потік в 1 лм, який рівномірно розподіляється усередині тілесного кута в 1 стерадіан.

Яскравість (В) – визначається як відношення сили світла, що випромінюється елементом поверхні в даному напрямку, до площі світної поверхні:

В = , (2.2)

де І - сила світла, що випромінюється поверхнею в заданому напрямку;

S - площа поверхні;

А - кут між нормаллю до елемента поверхні S і напрямком, для якого визначається яскравість.

Одиницею яскравості є н і m (нт) – яскравість світної поверхні, від якої в перпендикулярному напрямку випромінюється світло силою в 1 канделу з 1м².

Освітленість (Е) – відношення світлового потоку (Ф), що падає на елемент поверхні, до площі цього елемента (S):

Е=Ф/S, (2.3)

де Ф - світловий потік, лм;

S – площа, м².

За одиницю освітленості прийнятий люкс (лк) - рівень освітленості поверхні площею 1 м², на яку падає, рівномірно розподіляючись, світловий потік в 1 люмен.

Фон – поверхня, що прилягає безпосередньо до об'єкта розходження, на якій він розглядається. Фон характеризується коефіцієнтом відбиття поверхні ρ, що представляє собою відношення світлового потоку, відбитого від поверхні, до світлового потоку, що падає на неї. Фон вважається світлим при ρ > 0,4, середнім - при ρ = 0,2 - 0,4 і темним, якщо ρ < 0,2.

Контраст між об'єктом і фоном (k) характеризується співвідношенням яскравостей розглянутого об'єкта (крапка, лінія, знак і інші елементи, які потрібно розрізнити в процесі роботи) і фону. Контраст між об'єктом і фоном визначається по формулі:

, (2.4)

де В_о і В_ф - відповідно яскравості об'єкта і фону, нт.

Контраст уважається більшим при к > 0,5, середнім - при к = 0,2 – 0,5 і малим - при к < 0,2.

Видимість (v) характеризує здатність ока сприймати об'єкт. Видимість залежить від освітленості, розміру об'єкта розходження, його яскравості, контрасту між об'єктом і фоном, тривалості експозиції:

V = , (2.5)

де к – контраст між об'єктом і фоном;

к_пор – граничний контраст, тобто найменший контраст, помітний оком за даних умов.

Для виміру світлотехнічних величин застосовують люксметри, фотометри, вимірювачі видимості й інші прилади.

У виробничих умовах для контролю освітленості робочих місць і загальної освітленості приміщень найчастіше використовують люксметри типів Ю 116, Ю 117 і універсальний портативний цифровий люксметр-яркомер ТЭС 0693. Робота цих приладів заснована на явищі фотоефекту - перетворенні світлової енергії в електричну.

Для створення сприятливих умов зорової роботи, що виключають швидке стомлення очей, виникнення професійних захворювань, нещасних випадків, що сприяють підвищенню продуктивності праці і якості продукції, виробниче освітлення повинне відповідати наступним вимогам:

- створювати на робочій поверхні освітленість, що відповідає характеру зорової роботи, не нижче встановлених норм;

- забезпечити достатню рівномірність і незмінність рівня освітленості у виробничих приміщеннях, щоб уникнути частої переадаптації органів зору;

- не створювати сліпучої дії як від самих джерел освітлення, так і від інших предметів, що перебувають у полі зору;

- не створювати на робочій поверхні різких і глибоких тіней (особливо рухливих);

- забезпечити достатній для розходження деталей контраст освітлюваних поверхонь;

- не створювати небезпечних і шкідливих виробничих факторів (шум, теплові випромінювання, небезпека поразки струмом, пожежо- й вибухонебезпечність світильників);

- повинне бути надійним і простим в експлуатації, економічним і естетичним.

Залежно від джерела світла виробниче освітлення може бути природним, створюваним прямими сонячними променями й розсіяним світлом небозводу; штучним, створюваними електричними джерелами світла й сполученим, при якому недостатнє по нормах природне освітлення доповнюється штучним.

Природне освітлення підрозділяється на: бічне (одне або двобічне), що здійснюється через світлові прорізи (вікна) у зовнішніх стінах; верхнє, що здійснюється через ліхтарі й світлові прорізи в дахах і перекриттях; комбіноване – сполучення верхнього й бічного освітлення.

Штучне освітлення може бути загальним і комбінованим.

Загальним називають освітлення, при якому світильники розміщаються у верхній зоні приміщення (не нижче 2,5 м над підлогою) рівномірно (загальне рівномірне освітлення) або з урахуванням розташування робочих місць (загальне локалізоване освітлення). Комбіноване освітлення складається із загального й місцевого. Його доцільно застосовувати при роботах високої точності, а також, якщо необхідно створити певний або змінний у процесі роботи напрямок світла. Місцеве освітлення створюється світильниками, які концентрують світловий потік безпосередньо на робочих місцях. Застосування тільки місцевого освітлення не допускається, враховуючи небезпеку виробничого травматизму й професійних захворювань.