7.1. Основні світлотехнічні характеристики
Кількісні показники: світловий потік, сила світла, освітленість, світність, яскравість.
Для якісної оцінки умов зорової роботи використовують такі показники як фон, контраст об'єкта з фоном, коефіцієнт пульсації освітленості, спектральний склад світла.
Световойпоток (Ф) - частина променистого потоку, яка сприймається людиною як світло; характеризує потужність світлового випромінювання.
Світловий потік є основною характеристикою світлотехніки.
Одиниця виміру - люмен (лм).
Сила світла (I) - просторова щільність світлового потоку; визначається як відношення світлового потоку Ф. виходить від джерела і рівномірно поширюється усередині елементарного тілесного кута, до величини цього кута; вимірюється в канделах (кд)
Ця формула дає значення середньої сили світла для кінцевого тілесного кута.
Тілесний кут вимірюється ставленням площі S, яку він вирізає на поверхні сфери, описаної з його вершини, до квадрату радіуса r цієї сфери:
За одиницю тілесного кута прийнято стерадіан (ср) - тілесний кут з вершиною в центрі сфери, вирізує на її поверхні площа, рівну площі квадрата зі стороною, що дорівнює радіусу сфери.
Освітленість (Е) - щільність світлового потоку, що падає на дану поверхню. Освітленість визначається відношенням світлового потоку Ф до площі освітлюваної їм поверхні S
характеризує середню освітленість поверхні.
Одиницею вимірювання освітленості є люкс (лк). який дорівнює освітленості поверхні площею 1 м2 при світловому потоці падаючого на нього випромінювання, що дорівнює 1ЛМ.
Світність (R) - відношення випускається поверхнею світлового потоку Ф до площі цієї поверхні S
характеризує середню світність поверхні.
Одиницею світності є люмен на квадратний метр (лм / м2).
Яскравість (В) - це відношення сили світла, що випромінюється, що освітлюється або світиться поверхнею, до площі проекції цієї поверхні, перпендикулярної до напрямку випромінювання.
Яскравість вимірюється в канделах (кд) на 1 м 2 площі поверхні, кд / м2.
Фон - поверхня, на якій відбувається розрізнення об'єкта. Фон характеризується здатністю поверхні відображати падаюче на неї світловий потік. Ця здатність (коефіцієнт відбиття) визначається як відношення відбитого від поверхні світлового потоку Фотріє до падаючого на неї світлового потоку ФПАД:
Залежно від кольору і фактури поверхні значення коефіцієнта відображення знаходяться в межах 0,02. 0,95; при> 0,4 фон вважається світлим; при = 0,2. 0,4 - середнім і при 2)
ок - коефіцієнт світловий активності віконного отвору;
kзд - коефіцієнт, що враховує затінення вікон ворогуючими будинками;
kз- коефіцієнт запасу; визначається з урахуванням запилення приміщення, розташування стекол (похило, горизонтально, вертикально) і періодичності очищення;
р - коефіцієнт, що враховує вплив відбитого світла; визначається з урахуванням геометричних розмірів приміщення, светопроемов і значень коефіцієнтів відбиття стін, стелі, підлоги;
Tобщ - загальний коефіцієнт світлопропускання; визначається в залежності від коефіцієнта світлопропускання стекол, втрат світла в палітурках вікон, шару його забруднення, наявності несучих і сонцезахисних конструкцій перед вікнами.
При обраних світлопрорізах дійсні значення коефіцієнта природного освітлення для різних точок приміщення розраховують з використанням графоаналітичного методу Данилюка по СНиП 23-05-95.
7.3. Штучне освітлення
Нормальні умови для роботи в темний час доби створюють електричним освітленням.
Джерела світла, що застосовуються для штучного освітлення, ділять на дві групи - газорозрядні лампи та лампи розжарювання.
Лампи розжарювання відносяться до джерел світла теплового випромінювання. Видиме випромінювання в них виходить в результаті нагрівання електричним струмом вольфрамової нитки.
У газорозрядних лампах випромінювання оптичного діапазону спектра виникає в результаті електричного розряду в атмосфері інертних газів і парів металів, а також за рахунок явища люмінесценції, яке невидиме ультрафіолетове випромінювання перетворює у видиме світло.
Для виробничих приміщень рекомендуються газорозрядні лампи незалежно від прийнятої системи освітлення в зв'язку з великими перевагами (економічними і світлотехнічними) перед лампами розжарювання. Газорозрядні лампи енергетично більш економічні і мають більший строк служби.
При виборі і порівнянні джерел світла один з одним користуються такими параметрами:
Електричними: номінальна напруга живлення UН, (В), електрична потужність лампи РН (Вт);
Світлотехнічними: світловий потік, що випромінюється лампою F (лм), або максимальна сила світла J (кд);
Економічними і експлуатаційними: світлова віддача лампи . лм \ Вт, = F \ P тобто відношення світлового потоку лампи до її електричної потужності; термін служби лампи і спектральний склад світла.
Конструктивними: форма колби, тіла розжарення, наявність, склад і тиск газу.
Лампи розжарювання знаходять широке застосування в промисловості завдяки зручності в експлуатації, простоті у виготовленні, низькою інерційності при включенні, відсутності додаткових пускових пристроїв, надійності роботи при коливаннях напруги і при різних метеорологічних умовах навколишнього середовища. Поряд із зазначеними перевагами лампи розжарювання мають і суттєві недоліки: низька світлова віддача (для ламп загального призначення Y == 7. 20 лм / Вт), порівняно малий термін служби (до 2,5 тис. Год), у спектрі переважають жовті і червоні промені, що сильно відрізняє їх спектральний склад від сонячного світла.
В останні роки все більшого поширення набувають галогенові лампи-лампи розжарювання з йодним циклом.
Наявність в колбі парів йоду дозволяє підвищити температуру розжарення нитки, тобто світлову віддачу лампи (до 40 лм / Вт). Пари вольфраму, що випаровуються з нитки розжарювання, з'єднуються з йодом і знову осідають на вольфрамову спіраль, перешкоджаючи розпорошення вольфрамової нитки і збільшуючи термін служби лампи до 3 тис. Ч. Спектр випромінювання галогенової лампи ближчий до природного.
Газорозрядні лампи - мають світловіддачу 50-100 лм \ Вт (люмінесцентні до 75-80, ртутні високого тиску 60, газові надвисокого тиску до 150).
Термін служби деяких типів ламп досягає 8000-14000 ч.
Від газорозрядних ламп можна отримати світловий потік будь-якого бажаного спектру, підбираючи відповідним чином інертні гази, пари металів, люмінофор. Істотний недолік газорозрядних ламп - Безінерційні випромінювання, що призводить до пульсацій світлового потоку (стробоскопічний ефект), велика напруга запалювання - потрібна пускова апаратура, перешкоди радіоапаратурі.
Найпоширеніші газорозрядні лампи - люмінесцентні, які мають форму циліндричної трубки. Внутрішня поверхня її покрита шаром люмінофора для перетворення ультрафіолетових променів, що утворюються в парах ртуті в видимі.
Залежно від люмінофора лампи бувають: ЛД - денного світла, ЛДЦ - денного з поліпшеною передачею кольору, ЛХБ - холодного білого, ОЛТБ - теплого білого кольору, ЛБ - Білого кольору.
Лампи ДЛР (дугові, люмінесцентні, ртутні) - ртутні лампи з виправленою кольоровістю. Лампа складається з кварцової колби, пропускає ультрафіолетові промені, яка заповнена парами ртуті при тиску 2 - 4 атм з двома електродами і зовнішньої скляною колбою, покритої люмінофором.
Ксенонові лампи засновані на випромінюванні дугового розряду в ксеноні - майже повністю відповідає сонячному випромінюванню. Ці лампи застосовують тільки для освітлення високих цехів за погодженням з органами санінспекції - надмірна частка ультрафіолетового опромінення в діапазоні лампи.
Галоїдні і натрієві газорозрядні лампи - розряд в парах галоїдних і натріевихсолей. Светоотдача цих ламп 110-130 лм \ Вт. Вони знаходять широке застосування завдяки високій економічності і відмінною передачі кольору.
Призначення світильників. Їх основні характеристики та виконання.
Світильник це сукупність джерела світла та арматури. Призначення світильника перерозподіляти світловий потік, підвищуючи економічність освітлювальної установки.
Для характеристики світильника з точки зору розподілу світлового потоку в просторі будують графік сили світла в полярній системі координат. Ступінь захисту очей працівників від сліпучого дії джерела світла визначають захисним кутом світильника. Захисний кут - це кут між горизонталлю і лінією, що з'єднує нитку розжарення (поверхню лампи) з протилежним краєм відбивача.
Інше призначення освітлювальної арматури - запобігання працюючих від впливу великої яскравості джерел світла, а також джерела світла від забруднення і механічного пошкодження.
Основною характеристикою світильника є його ККД - відношення фактичного світлового потоку світильника до світлового потоку лампи.
За розподілом світлового потоку в просторі розрізняють світильники:
- прямого світла - більше 90% світлового потоку в нижню півсферу;
- переважного прямого світла - вниз 60-90%;
- розсіяного світла - 40-60% світлового потоку в кожну півсферу;
- переважного відбитого світла - вгору від 60 до90%;
- відбитого світла - вгору більше 90% світлового потоку.
За конструкцією: відкриті, захищені, закриті, пилонепроникні, вологозахищені, вибухозахищені, вибухобезпечні.
За призначенням: загального і місцевого освітлення.
7.4. Методи використовувані при проектуванні систем штучного освітлення
Для розрахунку штучного освітлення користуються в основному трьома методами:
Метод коефіцієнта використання світлового потоку для розрахунку загального рівномірного освітлення при горизонтальній робочої поверхні.
Точковий метод - застосовують для локалізованого та місцевого освітлення, освітлення похилих площин і для перевірки розрахунку рівномірного загального освітлення, коли відбитим світловим потоком можна знехтувати.
В основу точкового методу покладено рівняння, що зв'язує освітленість і силу світла. Дані розподілу сили світла наводяться в довідниках. При розрахунку освітленості в точці створюваної декількома світильниками підраховують освітленість від кожного з них і обчислюють арифметичну суму освітленості.
Метод питомої потужності (відношення потужності освітлювальної установки до площі освітлюваного приміщення). Є найбільш простим, але і найменш точним, тому застосовується тільки при орієнтовних розрахунках.
Значення питомої потужності наводяться в таблиці в залежності від рівня освітленості, площі приміщення, висоти підвісу і типу світильника.
Порядок розрахунку освітлення методом коефіцієнта використання світлового потоку
Метою розрахунку є визначення необхідної потужності електричної освітлювальної установки для створення у виробничому приміщенні заданої освітленості, або при відомому числі і потужності ламп, визначення очікуваної освітленості на робочій поверхні.
Вибрати тип джерела світла.
Слід застосовувати газорозрядні лампи. Якщо температура повітря менше +10 о С і напруга падає нижче 90% від номінального слід застосовувати лампи розжарювання.
Вибрати систему освітлення (комбіновану або загальну).
Вибрати тип світильників з урахуванням забрудненості повітряного середовища відповідно до вимог розподілу яскравості в полі зору і з вимогами вибухо-і пожежобезпеки.
Провести розподіл світильників і визначити їх кількість. Світильники розташовуються рядами, в шаховому порядку, ромбовидно.
Визначити нормовану освітленість на робочому місці (найменший розмір об'єкта розрізнення, контраст об'єкта з фоном і фон на робочому місці) за таблицями.
Для розрахунку загального рівномірного освітлення горизонтальної робочої поверхні розраховують світловий потік світильника.
де ЕН - нормована мінімальна освітленість, лк;
S - площа освітлюваного приміщення, м 2;
Z - коефіцієнт мінімальної освітленості (1.1 - 1.5);
k - коефіцієнт запасу (1.3 - 1.8) - табличні дані, залежать від виконуваних робіт;
N - число світильників в приміщенні;
- коефіцієнт використання світлового потоку ламп, який залежить від ККД і кривої розподілу сили світла світильника, коефіцієнт відбиття стелі - П. стін - С. висоти підвісу світильника і розмірів приміщення. Значення коефіцієнта визначають за таблицями залежно від коефіцієнта відбиття світлового потоку від стелі і стін і показника приміщення i, що визначається з відношення
де А і B - характерні розміри приміщення, НР - висота світильників над робочою поверхнею.
Порахувавши світловий потік FЛ підбирають найближчу стандартну лампу і визначають електричну потужність освітлювальної установки. Допускається відхилення потоку обраної лампи від розрахункового до -10 і + 20%.
7.5. Освітлення приміщення і робочого місця з комп'ютерними системами
Вимоги до висвітлення приміщення:
1. Приміщення з ЕОМ повинні мати природне і штучне освітлення.
2. Природне світло повинно проникати через бічні світлові прорізи, зорієнтовані, як правило, на північ або північний схід, і забезпечувати коефіцієнт природної освітленості (КПО) не нижче 1,5%.
3. При виробничій потребі дозволяється експлуатувати ЕОМ у приміщеннях без природного освітлення за узгодженням з органами державного нагляду за охороною праці та органами і установами санітарно-епідеміологічної служби.
6. Загальне освітлення має бути виконане у вигляді суцільних або переривчастих ліній світильників, що розміщуються збоку від робочих місць (переважно зліва) паралельно лінії зору працівників. Допускається застосовувати світильники таких класів светоразделенія:
- світильники прямого світла - П;
- переважно прямого світла - Н;
- переважно відбитого світла - В.
7. Необхідно передбачати обмеження прямої блесткости від джерела природного та штучного освітлення, при цьому яскравість поверхонь, що світяться (вікна, джерела штучного світла) і перебувають в полі зору, повинна бути не більше ніж 200 кд / кв. м.
10. Необхідно використовувати систему вимикачів, що дозволяє регулювати інтенсивність штучного освітлення залежно від інтенсивності природного, а також дозволяє освітлювати тільки потрібні для роботи зони приміщення.
Вимоги до освітленості робочого місця
1. Рівень освітленості на робочому столі в зоні розташування документів має бути в межах 300 - 500 лк. У разі неможливості забезпечити даний рівень освітленості системою загального освітлення допускається застосування світильників місцевого освітлення, але при цьому не повинно бути відблисків на поверхні екрану і збільшення освітленості екрану більше ніж до 300 лк.
2. Світильники місцевого освітлення повинні мати напівпрозорий відбивач світла з захисним кутом не менше ніж 40 град.
Вимоги до світильників
1. Для загального освітлення необхідно застосовувати світильники із розсіювачами та дзеркальними екранними сітками або відбивачами, укомплектовані високочастотними пускорегуллірующімі апаратами (ВЧ ПРА). Допускається застосовувати світильники без ВЧ ПРА тільки при використанні моделі з технічною назвою "Кососвет".
Застосування світильників без розсіювачів та екранних сіток забороняється.
2. В якості джерела світла при штучному освітленні повинні застосовуватися, як правило, люмінесцентні лампи типу ЛБ. При обладнанні відбитого освітлення у виробничих та адміністративно-громадських приміщеннях можуть застосовуватися металогалогенові лампи потужністю до 250 Вт. Допускається у світильниках місцевого освітлення застосовувати лампи розжарювання.
3. Яскравість світильників загального освітлення в зоні кутів випромінювання від 50 град. до 90 град. відносно вертикалі в подовжній і поперечній площинах повинна складати не більше 200 кд / кв. м, а захисний кут світильників повинен бути не більше ніж 40 град.
4. Коефіцієнт запасу (Кз) відповідно до СНиП II-4-79 для освітлювальної установки загального освітлення слід приймати рівним 1,4.
5. Коефіцієнт пульсації не повинен перевищувати 5% і забезпечуватися застосуванням газорозрядних ламп у світильниках загального та місцевого освітлення.
При відсутності світильників з ВЧ ПРА лампи багатолампових світильників або розташовані поруч світильники загального освітлення необхідно підключати до різних фаз трифазної мережі.