Вопрос 3.3.5. Освещение

Практически всю информацию из внешнего мира человек получает с помощью зрения. Восприятие света является важнейшим элементом нашей способности действовать, поскольку позволяет оценивать местонахождение, форму и цвет окружающих нас предметов. Даже такие элементы человеческого самочувствия, как душевное состояние или степень усталости, зависят от освещения и цвета окружающих предметов.

Все окружающие нас тела и предметы делятся на светящиеся и несветящиеся. Светящиеся природные и искусственно созданные тела испускают электромагнитные излучения с различными длинами волн, но только излучения с длиной волны от 380 до 780 нм вызывают у нас ощущение света и цвета. Поэтому светом называют характеристику светового стимула, создающего определенное зрительное ощущение, а излучения указанного диапазона длин волн – видимым участком спектра.

Подавляющее большинство окружающих нас предметов не имеет собственного свечения. Собственного света они не излучают, и мы можем видеть их только в отраженном ими свете.

Цвет несветящихся непрозрачных предметов обусловлен спектральным составом отраженного от них светового потока, а прозрачных предметов – составом прошедшего через них излучения.

Все цвета делятся на две группы – ахроматические и хроматические. К ахроматическим относятся белые, серые и черные цвета.

Тела, имеющие ахроматический цвет, обладают неизбирательным отражением или пропусканием падающих на них лучей, т.е. они в равной степени отражают или пропускают излучения всех длин волн видимой части спектра, отличаясь только коэффициентом отражения/пропускания. Считается, что белые тела имеют коэффициент отражения выше 60%, черные – меньше 10%.

Всякий светящийся предмет излучает энергию, которая в форме электромагнитных волн распространяется в разные стороны.

Для оценки зрительного восприятия потока световой энергии используются понятия: световой поток, сила света, яркость, освещенность.

Световым потоком называют поток световой энергии, оцененный по его воздействию на глаз человека.

Силой света называют пространственную плотность светового потока, т.е. отношение светового потока точечного источника света к величине телесного угла, в котором этот поток распространяется.

Яркостью (или фотометрической яркостью) называют силу света в определенном направлении (в глаз наблюдателя), отнесенную к единице площади видимой светящейся поверхности, расположенной перпендикулярно направлению распространения света.

Освещенностью называют поверхностную плотность светового потока, т.е. световой поток, отнесенный к единице площади освещаемой поверхности.

Контрастом называют разницу яркостей объекта наблюдения и его окружения (фона) или между различными частями объекта.

Ахроматические цвета характеризуют коэффициентом отражения, т.е. отношением отраженного светового потока к падающему. Хроматические цвета характеризуют тремя колориметрическими величинами: цветовым тоном (доминирующей длиной волны), чистотой (насыщенность) цвета и яркостью или светлотой. Яркость определяется для характеристики цвета светящихся тел, светлота (или относительная яркость ) – для характеристики цвета несветящихся тел.

К функциям зрения, особенно необходимым для безопасности и результативности труда, относятся: контрастная чувствительность, острота зрения, быстрота различения деталей, устойчивость ясного видения, цветовая чувствительность.

Способность глаза различать минимальные значения разности яркости объекта (детали) и фона называется контрастной (различительной) чувствительностью. Установлена зависимость контрастной чувствительности от условий освещения объекта и яркости, к которой глаз предельно адаптировался. Максимально контрастная чувствительность достигается при определенной яркости фона, а при меньших и больших яркостях контрастная чувствительность понижается. Заметим, что даже мгновенное попадание в поле зрение предметов больших яркостей может вызвать не только временное ослепление, но и привести к повреждению светочувствительных элементов сетчатки.

Острота зрения – это максимальная способность различать отдельные объекты. Нормальный глаз может различить две точки, видимые под углом в 1 градус. Большое влияние на остроту зрения оказывает освещенность. С ростом освещенности до определенного уровня растет и острота зрения.

Важно отметить, что человеческий глаз при разглядывании чего-либо не зафиксирован строго в одной точке, а постоянно «сканирует» рассматриваемые предметы. Поэтому в процессе работы, особенно при необходимости различения мелких предметов и отдельных деталей, важна скорость их различения – скорость зрительного восприятия. Эта функция (как и острота зрения) находится в прямой зависимости от величины освещенности и растет с ростом освещенности.

Способность удерживать отчетливое изображение рассматриваемой детали принято называть устойчивостью ясного видения. Устойчивость ясного видения определяется как отношение времени ясного видения к общему времени рассматривания детали. Наблюдается заметное повышение устойчивости ясного видения при увеличении величины освещенности и ее снижение в процессе работы в результате развития зрительного утомления. При одинаковых условиях освещенности устойчивость ясного видения при менее напряженной работе будет выше, чем при более напряженной.

Определенная роль при выполнении зрительной работы принадлежит такой зрительной функции, как цветоощущение. Значение этой функции возрастает при выполнении производственных операций, связанных с необходимостью цветоразличения.

С позиции безопасности труда организация правильного освещения, зрительная способность и зрительный комфорт чрезвычайно важны. Необходимыми для зрительного комфорта условиями являются: достаточное однородное освещение с оптимальной яркостью и отсутствием бликов, соответствующая контрастность предметов различения и фона, правильная цветовая гамма и отсутствие стробоскопического эффекта или мерцания света.

Каждый вид деятельности, связанный с необходимостью различения того или иного объекта, требует определенного уровня освещенности на том участке, где эта деятельность осуществляется. Обычно чем сильнее затруднено зрительное восприятие, тем выше должен быть средний уровень освещенности.

Недостаточная освещенность рабочей зоны и пониженная контрастность вызывают напряженность зрительного анализатора, что в свою очередь может привести к нарушениям зрения.

В условиях, когда общая освещенность отсутствует, выполнение работ невозможно без индивидуальных головных или ручных светильников.

Вместе с тем, чрезмерная локальная яркость может вызывать ослепление. Когда в поле зрения попадает яркий источник света, глаз на какое-то время теряет способность различать предметы. Человеческий глаз защищается от поражения слишком ярким светом с помощью мигательного рефлекса, однако ослепление от сварочной дуги может быть преодолено только с помощью средств индивидуальной защиты.

Для создания нормальной световой среды применяют различные системы освещения.

Естественное освещение – освещение помещений светом, исходящим от неба (прямым или отраженным), проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях. Подразделяется на боковое, верхнее и комбинированное. Нормируемой характеристикой является коэффициент естественной освещенности. Боковое естественное освещение – естественное освещение помещения через световые проемы в наружных стенах. Верхнее естественное освещение – естественное освещение помещения через фонари, световые проемы в стенах (в местах перепада высот здания). Комбинированное естественное освещение – сочетание верхнего и бокового естественного освещения.

Искусственное освещение – освещение помещений и других мест, где недостаточно естественного освещение. Подразделяется на рабочее, аварийное, охранное, дежурное, общее, местное и комбинированное. При необходимости часть светильников рабочего или аварийного освещение используется для дежурного освещения.

Рабочее освещение обеспечивают во всех помещениях, а также на участках открытых пространств, предназначенных для работы, прохода людей и движения транспорта. Для помещений, имеющих зоны с разными условиями естественного освещения и с разными режимами работы, предусматривается раздельное управление рабочим освещение.

Аварийное освещение – освещение объектов различного назначения, не прекращающееся или автоматически вводимое в действие при внезапном отключении рабочих (основных) источников света. Предназначено для обеспечения эвакуации людей или временного продолжения работы на объектах, где внезапное отключение освещение создает опасность травматизма или недопустимого нарушения технологического процесса.

Охранное освещение (при отсутствии специальных технических средств охраны) предусматривается вдоль границ территорий, охраняемых в ночное время.

Дежурное освещение – освещение в нерабочее время. Область применения, величины освещенности, равномерность и требования к качеству не нормируются.

Общее освещение – освещение, при котором светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к расположению оборудования (общее локализованное освещение).

Местное освещение – освещение, дополнительное к общему, создаваемое светильниками, концентрирующими световой поток непосредственно на рабочих местах.

Комбинированное освещение – освещение, при котором к общему освещение добавляется местное.

Совмещенное освещение – освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным.

Эвакуационное освещение – освещение для эвакуации людей из помещений при аварийном отключении нормального освещение.

Источниками искусственного освещения являются газоразрядные лампы и лампы накаливания.

Газоразрядные лампы предпочтительнее для применения в системах искусственного освещения. Они имеют высокую световую отдачу (до 100 лм/Вт) и большой срок службы (10 000-14 000 ч). Световой поток от газоразрядных ламп по спектральному составу близок к естественному освещению и поэтому более благоприятен для зрения. Однако газоразрядные лампы имеют существенные недостатки, к числу которых относится пульсация светового потока. При рассмотрении быстро движущихся или вращающихся деталей в пульсирующем световом потоке возникает стробоскопический эффект, который проявляется в искажении зрительного восприятия объектов (вместо одного предмета видны изображения нескольких, искажаются направление и скорость движения). Это явление ведет к увеличению опасности производственного травматизма и делает невозможным выполнение некоторых производственных операций.

Применяются для освещения производственных помещений также лампы накаливания, в которых свечение возникает путем нагревания нити накала до высоких температур. Они просты и надежны в эксплуатации. Недостатками их являются низкая световая отдача (не более 20 лм/Вт), ограниченный срок службы (до 1000 ч), преобладание излучения в желто-красной части спектра, что искажает цветовое восприятие.

Качественные показатели освещения в производственных помещениях во многом определяются правильным выбором светильников, представляющих собой совокупность источника света и осветительной арматуры. Основное назначение светильников 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, оптических и электрических элементов от воздействия окружающей среды.