Электрическое освещение в жизни человека играет огромную роль. Значимость его определяется тем, что при правильном выполнении осветительных установок, электрическое освещение способствует повышению производительности труда, улучшению качества выпускаемой продукции, уменьшению количества аварий и случаев травматизма, снижает утомляемость рабочих; обеспечивает значительную работоспособность и создает нормальные эстетическое, физиологическое и психологическое воздействия на человека.
1. Физиологическое значение освещения.
Зрительный анализатор человека (глаза) воспринимает электромагнитные излучения в диапазоне длин волн l 0,38 – 0,76 мкм как видимый свет. Кванты света, обладая большой энергией, влияют на структуру и метаболизм клеток и тканей живых организмов: стимулируют дыхание, кровообращение, деятельность желез внутренней секреции и процессы роста, синтез витамина D и некоторых гормонов (серотонина – «гормона радости»), усвоение кальция, фосфора и других минеральных элементов. Наибольшая чувствительность зрения проявляется в желто–зеленой части спектра (l 0,55–0,58 мкм); длинные красные лучи (l 0,76 мкм) возбуждают нервную систему; более короткие синие, зеленые лучи действуют успокаивающе. Достаточное освещение обеспечивает безопасность, высокое качество и производительность труда, которая возрастает на 15–18%. При неблагоприятных условиях видения (недостаточной или значительно изменяющейся освещенности и т.п.) глаза человека приспосабливаются благодаря особым свойствам аккомодации и адаптации.
Аккомодация – способность глаза приспосабливаться к ясному видению предметов, находящихся от него на разных расстояниях. Адаптация – способность глаза изменять чувствительность при изменении условий освещения.
Излишне яркий источник света вызывает ослепление (в первый момент человек практически не видит).В зависимости от разности яркостей излучения процесс адаптации значительно замедляется (до нескольких минут).
Ослепление, особенно систематическое (при сварочных работах), вызывает раздражение и резь в глазах, головные боли, травмирует орган зрения и нервную систему.
Рациональное освещение должно соответствовать гигиеническим (иметь благоприятный спектральный состав, обеспечивать достаточную освещенность, равномерность, отсутствие слепимости) и экономическим требованиям.
2. Характеристики освещения и световой среды.
Освещение (естественное, искусственное и совмещенное) и формируемую им световую среду характеризуют следующие основные показатели:
Автоматизированные системы управления освещением
... ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ УПРАВЛЕНИЯ ДОМАШНИМ ОСВЕЩЕНИЕМ Автоматическое управление Домашняя автоматизация управления освещением может быть реализована двумя ... излучение с длиной волны 3 - 14 мкм от измеряемого объекта попадает на чувствительный элемент бесконтактного датчика температуры и преобразуется в электрический ... решить эту задачу без вмешательства людей. Управление освещением по времени суток Это более ...
Световой поток Ф, люмен (лм) – часть потока световой энергии, которую воспринимает и оценивает орган зрения человека. Полный световой поток характеризует излучение, распространяемое от источника по всем направлениям. Для практических целей важнее оценить поток, идущий в определенном направлении или падающий на конкретную поверхность (площадь).
Сила света J, кандела (кд) – величина пространственной плотности светового потока (т. к. источник света может излучать энергию в разных направлениях неравномерно).
Освещенность Е, люкс (лк) – отношение падающего на поверхность светового потока Фпад (лм) к величине площади этой поверхности S (м²).
Освещенность поверхности не зависит от ее световых свойств.
Е= лк
Коэффициент отражения r, % – характеризует способность поверхности отражать падающий на нее световой поток; определяется как отношение отраженного светового потока Фотр к падающему потоку Фпад; r зависит от цвета и фактуры поверхности и может изменяться в широких пределах от 0,02 до 0,95 (т.е. от 2 до 95 %).
Световые свойства поверхностей характеризуют коэффициенты отражения – r, пропускания ¾ t, поглощения ¾ а, при этом во всех случаях r + t +а=1. Данные коэффициенты – это часть светового потока, которую, соответственно, поверхность отражает, пропускает или поглощает. Солнце и искусственные источники света – первичные источники светового потока, генераторы излучений. Поверхности объектов, от которых свет отражается – вторичные источники света.
Яркость поверхности L, кд/м² – отношение силы света (J кд), излучаемого поверхностью, к площади (S,м²) этой поверхности. Величина яркости объекта тем больше, чем больше коэффициент отражения r и падающий на поверхность световой поток Ф. Избыточная яркость обычно связана не со слишком большой освещенностью Е, а с очень высокой отражательной способностью поверхности (например, зеркальным отражением).
При этом может возникать явление ослепленности. Если объект и поверхность (фон), на которой располагается объект, имеют близкую по величине яркость, то интенсивность восприятия световых потоков, поступающих от фона и объекта, одинакова (или различается слабо).
Соответственно, зрительный анализатор не различает объект на данном фоне.
Фон – поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Фон считается:
- светлым – при коэффициенте отражения поверхности более 0,4 (r >
- 40%);
- средним – при r от 0,2 до 0,4 (r = 20 – 40%);
- темным – при r менее 0,2 (r < 20%).
Чтобы объект был хорошо виден, яркости объекта и фона должны различаться, контрастировать.
Контраст объекта различения с фоном К – определяется отношением разности между яркостью объекта (Lо, кд/м²) и фона (Lф, кд/м²) к яркости фона.
Контраст объекта различения с фоном считается:
большим – при К более 0,5 (объект и фон сильно отличаются по яркости); средним – при К от 0,2 до 0,5 (объект и фон заметно отличаются по яркости); малым – при К менее 0,2 (объект и фон мало отличаются по яркости).
Свет. Основные светотехнические величины и единицы
... в которой распространяются волны, их свойства различны и поэтому различают: волны на поверхности жидкости; – упругие волны ( ... переноса энергии, а абсолютная величина равна количеству энергии, переносимой волной за единицу времени через единичную ... света, проявляется заведомое неравноправие между групповой и фазовой скоростями. Фазовая скорость не является ни скоростью движения материального объекта, ...
Объект различения – рассматриваемый объект, отдельная его часть или дефект, которые требуется различать в процессе работы. Размер объекта различения – минимальный размер наблюдаемого объекта (его части или дефекта) определяет характеристику работы и ее разряд. Например, при размере объекта менее 0,15 мм работе присваивают разряд наивысшей точности (I разряд); при размере 0,15 – 0,3 мм – разряд очень высокой точности (II разряд); при размере 0,3 – 0,5 мм – разряд высокой точности (III разряд) и т.д. (см. табл.11).
Чем меньше размер объекта различения (выше разряд работы) и меньше контраст объекта различения с фоном, на котором выполняется работа, тем больше требуется освещенность Е (лк) рабочих мест, и наоборот.
Наименьшие размеры объекта различения и соответствующие им разряды зрительной работы устанавливают при расположении объектов различения на расстоянии не более 0,5 м от глаз работающего.
Коэффициент пульсации освещенности Кп, % – критерий оценки колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока ламп при питании их переменным током. Кп для газоразрядных ламп составляет 25 – 65%; ламп накаливания – менее 7%; галогенных ламп – около 1%.
Показатель ослепленности Р – критерий оценки слепящего действия источника света.
3. Виды и конструктивные особенности производственного
освещения.
Световую среду формируют Солнце и световые установки.
Различают три вида производственного освещения: естественное, искусственное и совмещенное.
3.1. Естественное освещение.
Естественным называют освещение помещений светом неба (прямым или отраженным), проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях. Является обязательным для производственных помещений с постоянным пребыванием людей (исключение – помещения, предназначенные (в установленном порядке) для определенных видов работ, и помещения, размещение которых разрешено в подвальных и цокольных этажах зданий и сооружений – транспортные туннели, электрощитовые, вентиляционные камеры, светокопировальные и фотомастерские, проходы, переходы и т.д.).
Интенсивность естественного освещения помещений зависит от времени суток и года, атмосферных явлений, ориентировки зданий С – Ю, В – 3, высоты, расстояния и окраски соседних зданий, величины и формы окон, внутренней отделки (окраски) и глубины помещений и т.п.
Наиболее благоприятное освещение достигается при ориентации зданий на южную половину горизонта, при расстояниях между зданиями не менее высоты здания, при окраске их в светлые тона, при устройстве комнат глубиной, не превышающей удвоенного расстояния от верхнего края окна до пола.
При устройстве легких металлических переплетов световых проёмов теряется 5 – 10% естественного света; при деревянных переплетах эти потери возрастают до 35 – 40%. Обыкновенные оконные стекла поглощают 8 – 15% дневного света, в том числе биологически активные УФ лучи. Зимнее двойное застекление поглощает до 25% света. Загрязнение оконных стекол повышает потери световых лучей до 50%. Тюлевые занавески поглощают еще до 20–30% света.
Лампа накаливания и история ее изобретения
... Чем меньше температура, тем меньше доля видимого света и тем более «красным» кажется излучение. Часть потребляемой электрической энергии лампа накаливания преобразует в излучение, часть уходит в ... когда надо обеспечить надежное дежурное освещение без особых требований к яркости, например, на лестничных площадках. Ограниченность времени жизни лампы накаливания обусловлена в меньшей степени испарением ...
Светлая окраска стен и потолка усиливает освещенность помещений, т.к. свет, падая на светлые поверхности, многократно отражается.
Конструктивные системы естественного освещения: боковое – световые проемы расположены в стенах; верхнее – прозрачные перекрытия и световые фонари на крыше; комбинированное – наличие световых проемов в стенах и перекрытиях одновременно.
3.2. Совмещённое освещение
Совмещенным называют освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняют искусственным. Для выполнения работ I–III разрядов, т.е. наивысшей, очень высокой и высокой точности, в основном применяют совмещенное освещение в связи с недостаточностью естественного освещения.
3.3. Искусственное освещение.
Искусственное освещение выполняют электрическими источниками света. Функциональные виды искусственного освещения: рабочее ¾ обязательное для всех производственных процессов; аварийное ¾ для продолжения работы при отключении рабочего освещения в случаях аварии. эвакуационное ¾ для эвакуации людей из помещений при аварийном отключении рабочего освещения; освещенность основных проходов и запасных выходов должна быть не менее 0,5 лк на уровне пола и не менее 0,2 лк на открытых территориях; охранное («темное освещение») ¾ выполняют вдоль границ охраняемых территорий; сигнальное – для фиксации границ опасных зон, указывает безопасный путь эвакуации.
Конструктивные системы искусственного освещения: общее –источники света распределены равномерно без учета расположения рабочих мест; общее локализованное ¾ для увеличения освещения посредством размещения ламп ближе к рабочим поверхностям; местное ¾ для освещения рабочего места (настольная лампа); применение одного местного освещения внутри производственных зданий запрещено, т.к. образуются резкие тени, зрение утомляется, создается опасность травматизма; комбинированное – включает общее и местное освещение.
4. Характеристики искусственных (электрических) источников света.
Электрическое освещение при недостаточном естественном освещении и в темное время суток выполняют с помощью ламп накаливания (ЛН) и газоразрядных ламп (ГЛ).
На качество освещения влияют: световой поток лампы; тип и свет светильника; цвет окраски помещения и оборудования; их состояние (свежесть окраски, запыленность).
Основные характеристики ламп: номинальное напряжение, электрическая мощность, световой поток, световая отдача (КПД), срок службы.
Лампы накаливания.
В лампах накаливания используют способность нагретого до высокой температуры тела излучать свет: электрический ток, проходя через тонкую нить тугоплавкого металла (вольфрама), раскаляет ее, благодаря чему она начинает ярко светиться. Вольфрамовую нить для повышения температуры и уменьшения распыления помещают в стеклянную колбу, наполненную при изготовлении инертным газом (аргоном, ксеноном, криптоном и их смесями).
Достоинства ламп накаливания:
1 — просты в изготовлении и эксплуатации;
2 — работают в широком диапазоне температур и атмосферного давления при любом положении в пространстве;
3 — в спектре света отсутствует ультрафиолетовое излучение;
4 — материалы, из которых они изготовлены, экологически безопасны.
Электрическое освещение (2)
... источниками света, которые наряду с лампами накаливания нашли массовое применение для освещения. Этому способствовали высокая эффективность люминесцентных ламп (в ... освещения, при которой к общему освещению помещения или Пространства добавляется местное, создающее повышенную освещенность на рабочем месте. Основным элементом осветительной электроустановки является источник света - лампа, ...
Недостатки ламп накаливания:
1 — при создании высокого уровня освещенности возможен перегрев помещения;
2 — относительно небольшой срок службы (около 1000 часов);
3 — повышенная чувствительность к колебаниям напряжения в сети;
4 — неблагоприятный спектральный состав с преобладанием желтых и красных лучей, что значительно отличается от спектра солнечного света;
5 — низкая светоотдача – 7–20 лм/Вт (светоотдача лампы – это отношение светового потока лампы к ее электрической мощности);
6 — большая яркость (чтобы предотвратить прямое попадание света в глаза и вредное воздействие большой яркости на зрение, нить накаливания лампы необходимо закрывать);
7 — не дают равномерного распределения светового потока (при применении открытых ламп почти половина светового потока не используется для освещения рабочих поверхностей, поэтому лампы накаливания устанавливают в осветительной арматуре).
