Основные показатели освещенности

 

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 [1–5]:

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):

. (1)

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 (м²), измеряется в люксах (лк):

. (2)

Один лк – это освещенность 1 м² 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 (м²) проекции этой поверхности, на плоскость перпендикулярную к этому направлению, измеряется в кд/м²:

, (3)

где a – угол между направлениями силы света и вертикалью.

Одна кд/м² – это яркость равномерно светящейся плоской поверхности, излучающей в перпендикулярном направлении с площади S = 1 м²
силу света в 1 кд.

Для диффузно отражающих поверхностей

, (4)

где r – коэффициент отражения, формула (6).

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

Светимость – определяется величиной светового потока, испускаемого с единицы площади светящейся поверхности. Измеряется в люксах, лк.

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 [6]:

, (5)

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:

. (6)

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:

. (7)

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:

(8)

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.

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
(рис. 4).

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.

Для уменьшения коэффициента пульсации освещенности люминесцентные лампы включаются в разные фазы трехфазной электрической цепи. На правой нижней кривой рис. 4 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 [3; 4].

В последнем случае за счет сдвига фаз в трехфазной цепи на 1/3 периода «провалы» в световом потоке каждой из ламп компенсируются световыми потоками двух других ламп, в результате пульсации суммарного светового потока существенно меньше.

Показатель ослепленности Р – критерий оценки слепящего действия, определяемый по формуле:

, (9)

где S – коэффициент ослепленности; ; ∆В_пор – пороговая разность яркости объекта и фона при обнаружении объекта на фоне равномерной яркости, кд/м²; (∆В_пор)_s – пороговая разность яркости объекта и фона при наличии в поле зрения блеского (яркого) источника света, кд/м².