Количественные характеристики освещения

Световой поток – часть лучистого потока, воспринимаемого человеком как

свет. Эта величина характеризует мощность лучистой энергии. Единица измерения – люмен (лм).

Освещённость – поверхностная плотность светового потока, является основной характеристикой светового потока и определяется как отношение светового потока к площади освещаемой поверхности. Единица измерения – люкс (лк).

Сила света– пространственная плотность светового потока, измеряется

в канделах (кд).

4. Яркость – поверхностная плотность силы света в направлении, перпендикулярном к рассматриваемой плоскости. Единица измерения кандела на квадратный метр (кд / м²). Человек в своей практике реагирует на яркость, т.е. на световой поток, отразившийся от предмета по направлению к глазу. Отражательная способность окружающих нас предметов неодинакова. Если бы глаз человека реагировал не на яркость, а на освещённость предметов, то окружающий мир потерял бы свою окраску и казался нам однообразным (серым, красным и т.д.).

Фон – поверхность, на которой происходит различение объекта. Фон характеризуется способностью поверхности отражать падающий свет. В зависимости от отражательной способности фон бывает светлым, средним, тёмным.

Контрастность – степень различия яркостей объекта и фона. Контрастность бывает большой, средней, малой.

Для естественного освещения характерно изменение, создаваемой освещённости в очень широких пределах в зависимости от времени дня, года, географического положения и метеорологических факторов, состояния облачности. На естественное освещение помещений также оказывают влияние эксплуатационные условия, характер застекления световых проёмов, загрязнение стёкол. В силу перечисленных обстоятельств характеризовать естественное освещение абсолютным значением освещенности на рабочем месте невозможно. Поэтому в качестве основного критерия оценки естественного освещения принята относительная величина – коэффициент естественной освещённости – КЕО.

КЕО е_N = КЕО е_H · m_{N ,} (2)

где КЕО е_H – нормированное значение КЕО для первой группы административныхрайонов по ресурсам светового климата;

m_N – коэффициент светового климата;

N – номер группы обеспеченности естественным светом.

Применительно к одностороннему боковому естественному освещению минимальное значение КЕО нормируется в точке, расположенной на расстоянии 1 м от стены наиболее удалённой от световых проёмов на высоте 0,8 м от пола.

Уровень естественного освещения в помещениях в процессе эксплуатации здания может значительно снижаться в результате загрязнения остеклённых поверхностей, стен, потолков, что уменьшает коэффициент отражения света. Поэтому для повышения качества естественной освещённости рекомендуется предусматривать:

1. Обязательную очистку стёкол световых проёмов не реже двух раз в год в помещениях с незначительным выделением пыли и не реже четырёх раз в год при значительном загрязнении.

2. Не реже 1 раза в год должна производиться побелка и окраска потолков и стен.

Искусственное освещение

Искусственное освещение может быть трёх типов – общее, местное и

комбинированное.

Общее освещение подразделяется на равномерное, которое создаёт одинаковую освещённость по всей площади без учёта расположения рабочих мест и локализованное с учётом их расположения.

Местное освещение создаётся в местах, где производственное оборудование

или строительные конструкции создают тени, а также при выполнении точных работ,

когда общего освещения недостаточно.

Комбинированное освещение представляет собой совокупность общего и местного.

Искусственное освещение подразделяется также на рабочее, аварийное, охранное и дежурное.

Рабочее освещение поддерживает в помещении условия освещения, соответствующие характеру зрительной работы.

Аварийное освещение предназначено для продолжения работы при внезапном отключении питания, а разновидность его – эвакуационное для эвакуации людей в чрезвычайных ситуациях.

Требования к искусственному освещению регламентируются СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278 – 03 «Гигиенические требования к естественному, искусственному и смешанному освещению жилых и общественных зданий» или СНиП 23 – 05 – 95

« Естественное и искусственное освещение» [2]. Согласно СНиП 23 – 05 – 95, все зрительные работы при искусственном освещении в зависимости от размера объекта различения делятся на восемь разрядов.

В свою очередь, в зависимости от фона и контраста объекта с фоном каждый разряд делится на четыре подразряда. Кроме того, для уменьшения ослеплённости и оптимизации условий труда на рабочем месте для каждого разряда и подразряда даются следующие величины: показатель ослеплённости (Р 20 – 40 единиц) и коэффициент пульсации ( К_п = 10 – 20%).

Источники искусственного света

При сравнении источников света друг с другом и при их выборе пользуются следующими характеристиками [1,2,3, 4, 5, 7]:

– электрическими (номинальное напряжение, электрическая мощность лампы);

– светотехническими (световой поток, излучаемый лампой, максимальная сила света, которая задаётся для некоторых ламп вместо светового потока;

– эксплуатационными (световая отдача лампы, т. е. отношение светового потока лампы к её электрической мощности (лм / Вт), срок службы (тыс. часов), в том числе, полный срок службы – суммарное время горения лампы от момента включения до момента перегорания, полезный срок службы – время, в течение которого световой поток лампы изменится не более чем на 20 %, т.е. время экономически целесообразной эксплуатации лампы;

– конструктивными (форма колбы лампы; форма тела накала, наличие и состав газа, заполняющего колбу лампы; давление газа).

В настоящее время применяют следующие источники искусственного света: лампы накаливания, галогенные, газоразрядные лампы, газоразрядные лампы высокого давления.

Лампы накаливания

Лампы накаливания относятся к источникам света тепловогоизлучения, видимое излучение в них образуется за счёт нагрева вольфрамовой спирали электрическим током. Эти лампы считаются самыми неэкономичными, т.к. только 5 – 10% потребляемой ими энергии расходуется на создание светового потока, а остальная часть превращается в тепло. Низкие эксплуатационные характеристики этих ламп стали основанием для введения федерального закона «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности».

Согласно этому документу, с 1 января 2011 г. к обороту на территории РФ не допускаются электрические лампы накаливания мощностью 100 Вт и более. С 1 января 2013 г. может быть введён запрет на оборот на территории РФ электроламп мощностью 75 Вт и более, а с 1 января 2014 г. – ламп мощностью 25 Вт и более. В настоящее время эти лампы в силу ряда их достоинств, приведённых ниже, широко используются в жилищном строительстве.

Положительными характеристикамиламп накаливанияявляются:

– широкий ассортимент изделий по мощности и напряжению;

– малая зависимость их работы от состояния окружающей среды

(температуры, влажности и т.д.);

– простота в эксплуатации;

– компактность;

– незначительное снижение светового потока в процессе срока службы (15 % к концу срока службы);

– сравнительно малая стоимость.

К основным недостаткам ламп накаливания относятся:

§ низкая световая отдача (12 – 20 лм. / Вт ):

Галогенные лампы являются разновидностью ламп накаливания. Конструктивно они отличаются от них тем, что в колбу галогенной лампы добавляются пары йода. Наличие в колбе ламп паров йода позволяет повысить температуру накала вольфрамовой нити, что даёт возможность увеличить световую отдачу, которая у этих ламп достигает 40 лм/Вт. Кроме того, эти лампы имеют эффект самовосстановления, суть которого заключается в том, что «испаряющийся» с нити накаливания вольфрам соединяется с йодом и, вновь оседая на вольфрамовую спираль, восстанавливает её. Такая способность галогенных ламп позволила увеличить срок службы до 3,0 – 3,5 тыс. часов.

Газоразрядные лампы

Газоразрядные лампы – это лампы, в которых излучение оптического диапазона спектра (образование светового потока) возникает в результате электрического разряда в атмосфере паров металлов (ртуть, натрий) или галогенов ( йод, фтор) и инертных газов, а также за счёт явления люминесценции [1,3,4,5 ].

Люминесценция – преобразование УФ лучей, образующихся при взаимодействии электрического разряда с парами металлов или галогенов и инертных газов, в видимый свет за счёт слоя люминофора, покрывающего внутреннюю поверхность трубки лампы.

От газоразрядных ламп можно получить световой поток практически в любой части спектра, подбирая соответствующим образом, инертные газы и пары металлов или галогенов, в атмосфере которых происходит электрический разряд.

Преимущества газоразрядных ламппо сравнению с лампами накаливания:

– большая световая отдача (40 – 110 лм / Вт);

– значительный срок службы (8 – 12 тыс. часов);

Недостатки газоразрядных ламп:

– наличие вредных для здоровья человека паров ртути и натрия;

– радиопомехи;

– необходимость применения сложных пусковых приспособлений.

– длительный выход на рабочий режим:

– пульсация светового потока;

Пульсация светового потока – непостоянство во времени излучения света и, соответственно, освещённости, вызванное переменным током в питающей сети, малой инерционностью процессов, сопровождающих работу этих ламп. Пульсация освещённости, не всегда заметная глазом, приводит: к быстрому утомлению зрения, покраснению глаз, головным болям.

Показателем, характеризующим пульсацию светового потока, является коэффициент пульсации освещённости – это критерий глубины колебаний освещения в результате изменения во времени светового потока.

Необходимость снижения и устранения пульсацииобусловлена тем, что при рассмотрении быстро движущихся или вращающихся деталей в пульсирующем световом потоке возникает стробоскопический эффект, который проявляется в искажении зрительного восприятия объектов различения (вместо одного предмета видны изображения нескольких, либо кажется, что объект не вращается, а стоит на месте). Пульсация светового потока ухудшает условия зрительной работы, а стробоскопический эффект ведёт к увеличению опасности травматизма и делает невозможным выполнение ряда производственных операций.

В практике наибольшее распространение из газоразрядных ламп нашли люминесцентные, имеющие форму цилиндрической трубки. Внутри поверхность трубки покрыта тонким слоем люминофора, который служит для преобразования ультрафиолетового излучения, возникающего при электрическом разряде в парах ртути, в видимый свет. Относительно малая яркость этих ламп позволяет создать комфортные условия (по ограничению слепящего действия), что особенно важно для помещений, где производится напряжённая зрительная работа. Различные типы люминесцентных ламп имеют различный спектральный состав и обеспечивают широкий диапазон требований к цветности излучения. Эти лампы обладают самой высокой цветопередачей, по сравнению с другими искусственными источниками света, включая лампы накаливания.

Недостатки люминесцентных ламп:

– большие размеры источников света;

– зависимость световых характеристик от температуры окружающей среды;

– резкое снижение световой отдачи ламп при отклонении температур от

18 – 25^оС;

– зажигание гарантируется только при температуре окружающей среды + 5 ⁰С и выше;

– обладают пульсацией светового потока, для устранения и уменьшения которой необходимо применять определённые схемы включения.

Несмотря на то что затраты по установке люминесцентных ламп обычно выше затрат установки ламп накаливания, их применение следует рекомендовать:

§ в производственных помещениях, где работа связана с большим и длительным напряжением зрения;

§ в помещениях, где необходимо создать особо благоприятные условия для зрения находящихся в них людей (контрольно-браковочные операции всех производств, основные цеха электронной и радиоэлектронной промышленности, точное приборостроение и т.д.);

§ в общественных, административных и подобных им зданиях из числа газоразрядных ламп должны применяться только люминесцентные. Бесспорна необходимость их применения (а не ламп накаливания) в конторских, чертёжных, учебных и других помещениях.

В зависимости от распределения светового потока по спектру различают несколько типов люминесцентных ламп:

§ дневного света (ЛД);

§ дневного света с улучшенной цветопередачей (ЛДЦ);

§ холодного белого света (ЛХБ);

§ тёплого белого света ( ЛТБ);

§ белого света (ЛБ).

При постепенном изъятии из оборота лампы накаливания, согласно федеральному закону, вместо них будут использоваться компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) – энергосберегающие лампы. КЛЛ при той же яркости, что и у ламп накаливания, на 80% сокращают расход электроэнергии. Особенностью этих разрядных ламп является то, что они снабжены стандартным резьбовым цоколем и могут вворачиваться в электрический патрон, как обычные лампы накаливания. Современные КЛЛ постепенно вытесняют из обихода лампы накаливания. Однако, решив экономическую проблему, они обострили экологическую. Связано это с тем, что КЛЛ, как и обычные люминесцентные лампы, содержат ртуть. Если вопрос утилизации отработанных люминесцентных ламп, находящихся в эксплуатации в различных организациях, как правило, можно было решить, то при массовом внедрении КЛЛ для всего населения страны этот вопрос может выйти из-под контроля. Решение этой проблемы (о необходимости сдавать отработанные КЛЛ для утилизации в специализированные организации) потребует проведения большой организационной и разъяснительной работы среди населения.