Основные характеристики производственного освещения
Производственное освещение – неотъемлемый элемент условий трудовой деятельности человека. При правильно организованном освещении рабочего места обеспечивается сохранность зрения человека и нормальное состояние его нервной системы, а также безопасность в процессе производства. Производительность труда и качество выпускаемой продукции находятся в прямой зависимости от освещения.
Видимый свет – это электромагнитные волны с длиной волны от 770 до 380 нм1. Он входит в оптическую область электромагнитного спектра, который ограничен длинами волн от 10 до 340 000 нм. Кроме видимого света в оптическую область входит ультрафиолетовое излучение (длины волн от 10 до 380 нм) и инфракрасное (тепловое) излучение (от 770 до 340 000 нм).
1 1 нм (1 нанометр) = 10-9 м.
С физической точки зрения любой источник света – это скопление множества возбужденных или непрерывно возбуждаемых атомов. Каждый отдельный атом вещества является генератором световой волны.
С физиологической точки зрения свет является возбудителем органа зрения человека (зрительного анализатора). Человеческий глаз различает семь основных цветов и более сотни их оттенков. Приблизительные границы длин волн (нм) и соответствующие им ощущения (цвета) следующие:
380-455 – фиолетовый 540-590 - желтый
455-470 – синий 590–610 - оранжевый
470–500 – голубой 610–770 – красный
500–540 – зеленый
Наибольшая чувствительность органов зрения человека приходится на излучение с длиной волны 555 нм (желто-зеленый цвет).
Введем основные световые величины, позволяющие количественно описать видимое излучение.
Часть лучистого потока, воспринимаемая органами зрения человека как свет, называется световым потоком,
обозначается буквой Ф и измеряется в люменах (лм). С физической точки зрения световой поток – это мощность видимого излучения, т.е. световая энергия, излучаемая по всем направлениям за единицу времени. Но так как измерение светового потока основывается на зрительном восприятии, то световой поток – величина не только физическая, но и физиологическая.
Пространственную плотность светового потока называют силой света и измеряют в канделах (кд). Она характеризует неравномерность распространения светового потока в пространстве и определяется выражением:
где dФ –
световой поток, исходящий от источника света и распространяющийся равномерно
внутри элементарного телесного угла;
–
величина элементарного телесного угла.
Единицей меры телесного угла является телесный угол, вырезающий из сферы (с центром в вершине угла) площадь, равную площади квадрата, построенного на радиусе. Такой телесный угол называют стерадианом (ср). Полный телесный угол вокруг точки равен 4? ср, поэтому сила света точечного источника:
Следующая светотехническая величина – это освещенность. Освещенностью поверхности Е называется величина, измеряемая отношением светового потока dФ, падающего на поверхность dS, к величине поверхности dS, т. е.
Освещенность измеряется в люксах (лк). Освещенность может быть выражена и через силу света. Так, для точечного источника света:
где I
– сила света в направлении от источника на данную точку поверхности;
r – расстояние от светильника до поверхности;
? – угол между нормалью поверхности и направлением светового потока от источника.
Яркость используется для характеристики протяженного источника света, обладающего светящейся поверхностью dS. Яркость протяженного источника света L определяется отношением силы света в данном направлении dI
к поверхности источника, видимой по этому направлению, либо отношением светового потока dФ к произведению телесного угла d?,
внутри которого излучается поток, на видимую поверхность источника света:
где ? – угол между нормалью к светящейся поверхности и глазом наблюдателя.
Яркость измеряется в кд/м2.
Кроме перечисленных выше светотехнических величин используют коэффициент отражения, характеризующий способность поверхности отражать падающий на нее световой поток:
