Кафедра 6 (метрологического обеспечения инновационных технологий и промышленной безопасности) ФПТИ ГУАП ЛЕКЦИЯ
1 — сетчатка, 2 — зрачок; 3 — хрусталик дно, действительное, уменьшенное и обратное изображение фиксируемых глазом предметов.
Светотехнические величины Световые излучения входят в оптическую часть спектра электромагнитных колебаний. 1. Световым потоком Ф (люмен, лм) называется мощность лучистой энергии, воспринимаемая как свет, оцениваемая по действию на средний человеческий глаз. 2. Сила света I ( кандела, кд) - это пространственная плотность светового потока, заключённого в телесном угле Ώ, который конической поверхностью ограничивает часть пространства. S R 1
3. Освещённость Е (люкс, лк) - это поверхностная плотность светового потока, отнесённая к площади S, на которую он распределяется. Величина освещённости задаётся в нормах. 4. Яркость поверхности ( L, кд/м 2 ) - это отношение силы света, к проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную направлению распространения света. S α I α L E 2
1. Свет обеспечивает связь организма с окружающей средой, передачу 80% информации, обладает высоким биологическим и тонизирующим действием. Наиболее благоприятен для человека естественный свет, причём в отличие от искусственного, он содержит гораздо большую долю ультрафиолетовых лучей. 2. При недостаточной освещённости у человека появляется ощущение дискомфорта, снижается активность функций ЦНС, повышается утомляемость. При недостаточной освещённости развивается близорукость, ухудшается процесс аккомодации. При чрезмерной яркости светящейся поверхности может наступить снижение видимости объектов различения из-за слепящего эффекта. 3
Естественное освещение непостоянно в течение суток и поэтому его оценивают относительной величиной - коэффициентом естественной освещённости КЕО в %. где Е вн - освещённость в данной точке помещения, лк; Е нар - одновременная освещённость от небосвода, лк. Е норма Величина КЕО измеряется в нескольких точках по про- дольному разрезу помещения и с нормой сравнивается ми- нимальная величина. Нормы задают от точности работы. Е вн Е нар 4
● БОКОВОЕ – одно и двухстороннее, через световые проемы в наружных стенах ● ВЕРХНЕЕ – через аэрационные зенитные фонари, проемы в кровле и перекрытиях ● КОМБИНИРОВАННОЕ – сочетание верхнего и бокового освещения
Глаз человека воспринимает яркость, но нормы задаются по освещённости, так как нормирование по яркости каждой, одновременно видимой поверхности, затруднительно. Нормируемым параметром является допустимая минимальная освещённость Е (лк), которая устанавливается в зависимости от следующих факторов: 1. Характеристика зрительной работы (работы по точности делят на 8 разрядов). 2. Контраст объекта с фоном различения К, который определяется отношением абсолютной разности между яркостью объекта L о и фона L ф к яркости фона. Различают контраст: большой, средний, малый. 5
3. Характеристика фона, которая задаётся в зависимости от коэффициента отражения света ρ (различают фон светлый, средний, тёмный). 4. Вида освещения (общее или комбинированное). 5. Тип источника света: лампы накаливания или газоразрядные (для газоразрядных ламп нормы освещённости задаются выше, так как световая отдача этих ламп больше и нет смысла задавать меньшую нормативную освещённость). Примеры нормирования освещённости Механический цех : местное в составе комбинированного при газо- разрядных лампах - 1800 лк.; общее в составе комбинированного - 200 лк.; одно общее - 500 лк; при лампах накаливания - 1350 лк, 150 лк, 300 лк соответственно. 6
Искусственное освещение по виду делят: Общее равномерное (по всей площади) Общее локализованное (с учетом рабочего места) Комбинированное = Общее + Местное Совмещённое освещение Естественное + Искусственное 1 ОБЩЕЕ
Основные характеристики 1. Рабочее напряжение U ( В) и электрическая мощность N (Вт). 2. Световой поток лампы Ф (лм). 3. Характеристика спектра излучения. 4. Срок службы лампы t, час. 5. Конструктивные параметры (форма колбы лампы, тела накала; наличие и состав газа, заполняющего колбу). 6. Световая отдача или экономичность φ (лм/Вт), то есть отношение светового потока к мощности лампы. 2
1. Лампы накаливания (ЛН) Свечение возникает в результате нагрева вольфрамовой нити до высокой температуры. Типы ламп: НВ - накаливания вакуумная. НГ - накаливания газонаполненная. НБ - накаливания биспиральная. Преимущества ЛН : малые габариты, простота включения, нечувствительность к внешней температуре. Недостатки ЛН : низкая световая отдача ( 7-20 лм/Вт), небольшой срок службы (1000ч), восприимчивость к изменению напряжения, преобладание в спектре излучения красно-жёлтых тонов. 3
2. Галогенные лампы накаливания Наличие в колбе паров йода повышает температуру накала спирали; образующиеся пары вольфрама соединяются с йодом и вновь оседают на вольфрамовую спираль, препятствуя распылению вольфрамовой нити. Преимущества галогенных ламп: более высокая, чем у ламп накаливания световая отдача (до 40 лм/Вт), срок службы 3000ч, спектр излучения близок к естественному. 3. Газоразрядные лампы Излучают свет в результате электрических разрядов в парах газов. Слой люминофора преобразует электрические разряды в видимый свет. Различают газоразрядные лампы низкого (люминесцентные) и высокого давления. 4
Марки ламп: ЛБ - лампа белого света, ЛД - лампа дневного света, ЛТБ - лампа тёпло-белого света, ЛХБ - лампа холодного света, ЛДЦ - лампа с улучшенной цветопередачей. Преимущества ЛЛ: значительная световая отдача (40-80 лм/Вт), большой срок службы (8000ч), спектр излучения близок к естественному свету. Недостатки ЛЛ: большие габариты, чувствительность к низкой температуре, пульсация светового потока, высокая стоимость. Газоразрядные лампы высокого давления Марки ламп : ДРЛ - дуговая ртутная люминесцентная, ДКсТ - дуговая ксеноновая трубчатая, ДНаТ - дуговая натриевая трубчатая. Преимущества : эти лампы работают при любой температуре. Применение : для открытых площадок и в высоких помещениях. 5 Источники света (продолжение 3)
Рис. 33 Некоторые типы ламп (масштабы разные) а - криптоновая; б - зеркальная; в - галогенная; г - ДРЛ; д - ДНаТ; 1 - отражающий слой; 2 - нить накала; 3 - кварцевая колба; 4 - ртут- ная кварцевая лампа; 5 - внешняя стеклянная колба; 6 - люминофор; 7 - горелка, заполненная парами натрия. 6 Анв
Рис. 34 Лампы накаливания общего назначения 1. НБ 220 - 100 - накаливания биспиральная, световой поток - 1240 лм, световая отдача - 12,4 лм/Вт; 2. НБК 220 -100 - накаливания биспиральная криптоновая, свето- вой поток - 1380 лм; световая отдача - 13,8 лм/Вт. 7
Осветительные приборы включают источник света и арматуру. Их делят на светильники и прожекторы. Характеристики светильников : 1 - кривые распределения силы света; 2 - защитный угол (от ослепления), 3 - КПД светильника, как отношение светового потока светильника к световому потоку источника света. 8 По распределению светового потока светильники делят: - прямого света; - преимущественно прямого света; - рассеянного света; - отражённого света. По исполнению светильники делят: - открытые; - защищённые; - брызгозащищённые; - взрывозащищённые и др.
Рис. 35 Кривые силы света светильника 1 - широкая; 2 - равномерная; 3 - глубокая. Рис. 36 Защитный угол светильника а - с лампой накаливания б - с люминесцентными лампой. 9
Проектируя осветительную установку, необходимо решать следующие вопросы: 1. Выбор типа источника света. Рекомендуется применять газоразрядные лампы, а для помещений, где температура воздуха может быть менее +10 о С, следует отдавать предпочтение лампам накаливания. 2. Выбор системы освещения. Более экономичной является система комбинированного освещения, но в гигиеническом отношении система общего освещения более совершенна. 3. Выбор типа светильника с учётом загрязнённости воздушной среды, распределения яркостей и с требованиями взрыво- и пожаробезопасности. Для расчёта освещения применяют метод коэффициента использования светового потока и точечный метод. 1
Рис. 37 Расчётная схема при проектировании системы общего освещения методом коэффициента использования светового потока а - лампы накаливания; б - люминесцентные лампы. L - длина, В - ширина, H - высота помещения h - высота подвеса светильников; h p - высота от пола до рабочей поверхности; h c - высота от потол- ка до светильников, м. 2 Анв h c B L h h p H а б
Метод применяется для расчёта общего освещения. При установке ламп накаливания определяют требуемый све- товой поток Ф (лм) лампы, чтобы обеспечить норму Е нор (лк). где Z - коэффициент неравномерности освещения (1,1-1,2); К з - коэффициент запаса, который учитывает старение лампы и запылённость (1,3-1,5); S - площадь освещаемой поверхности, м 2 ; n - количество ламп, которое задаётся; η - коэффициент использования светового потока рав- ный отношению полезного светового потока к сум- марному ; зависит от индекса помещения, коэффи- циентов отражения света и от типа светильника. При люминесцентных лампах по этой формуле находят n. 3
Рис. 38 Схема для расчёта местного освещения точечным методом А - расчётная точка; d - размер по горизонтали, м; h - размер по вертикали, м. 4 Анв d h А
Метод применяют для расчёта местного освещения, освещения наклонных поверхностей, наружного освещения. Он также может быть использован для расчёта общего освещения, особенно при светильниках прямого света. Необходимый световой поток лампы Ф (лм) где μ - коэффициент по учёту отражённого света (1,1);ΣЕ усл - суммарная условная освещённость Условной освещённостью называет- ся освещённость, создаваемая све- тильником с лампой Ф = 1000 лм. Условная освещённость для светильников определяется по графикам пространственных изолюкс (рис. 39). 5
Рис.39 6 Анв 30 15 10 5
Люминесцентные лампы ПДУ на рабочем месте 400 люкс (лк) На площадь 50 м2 необходима – удельная мощность 32,2 Вт/м2, для этого нужно – 22 светильника по 72 Вт (2 длинные лампы по 36 Вт или 4 короткие лампы по 36 Вт); – 20 светильников по 80 Вт (2 длинные лампы по 40 Вт). ЛАМПЫ НАКАЛИВАНИЯ ПДУ на рабочем месте 300 люкс (лк) На площадь 50 м2 необходима – удельная мощность 72,2 Вт/м2, для этого нужно 12 световых точек по 300 Вт в каждой точке (5 лампочек по 60 Вт)
– степенью точности зрительных работ – степенью контраста объекта и фона; – яркости фона; – системы освещения; – типа используемых ламп и т.д.
Характеристика зрительной работы Наименьший или Эквивалентный размер объекта различения, мм Разряд Зрит раб Под раз ряд зрит раб Продолж раб, % Освещенность на рабочей поверхности от системы общего искусствен ного освещения. лк Средний КЕО при Верхнем или верхнем и Боковом освещении Минима льный КЕО при боковом освеще нии Различение объектов при фиксированной линии зрения СанПиН 2.2.1/2.1.1278–03 Очень высокой точности 0,1-0,3 А 1 5>70 500 4,0 1,5 2 <70 400 3.5 1.2 Высокой точности 0,3-0,5 Б 1 >70 300 3.0 1,2 2 <70 200 2,5 1.0 Средней точности >0,5 В 1 >70 150 2,0 0,5 2 <70 100 2.0 0,5
Обзор окружающего пространства Высокая насыщен ность помещения светом - Г - 300 3,0 1,0 Средняя насыщен ность помещений светом - д - - 200 2,5 0,7 Низкая насыщен ность помещения светом - Е - - 150 2,0 0,5
Общая ориентировка в пространстве Большое скопление людей _ Ж 1 75 _ Малое скопление людей _ Ж 2 50 _ _ Общая ориентировка в зонах передвижения Большое скопление людей – 3 1 30 – – Малое, скопление людей - 3 2 20 - -
Желаем безопасной жизнедеятельности
