Файл: Лекция 1 Введение в дисциплину Основные понятия История развития производственной санитарии и гигиены труда.docx

Литература [32, 34, 36, 39, 40, 43, 45, 47, 48, 49, 50].

Лекция 9 Освещение

9.1 Общие сведения

Освещение – использование световой энергии Солнца и искусственных источников света для обеспечения зрительного восприятия окружающего мира. Восприятие света является важнейшим элементом нашей способности действовать, поскольку позволяет оценивать местонахождение, форму и цвет окружающих нас 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 3880 до 780 нм вызывают у человека ощущение света и цвета. Поэтому светом называют характеристику светового стимула, создающего определённое зрительное ощущение, а излучения указанного диапазона длин волн – видимым участком спектра. При действии на глаз излучений с длиной волны меньше 380 нм (инфракрасное излучение) и больше 780 нм (ультрафиолетовое излучение) световых и цветовых ощущений не возникает. Свет является адекватным раздражителем зрительного анализатора, через который поступает до 90 % информации об окружающем нас мире. Все излучения делятся на два типа: монохроматические и сложные. Монохроматическое излучение – излучения какой– либо одной длины волны. Сложные излучения состоят из нескольких монохроматических, вплоть до всех излучений види- мого участка спектра. Если тело испускает световой поток, содержащий все излучения от 380 до 760 нм с одинаковой мощностью этих излучений, то цвет этого излучения воспринимается как белый. Глаз человека различает семь основных цветов и более сотни их оттенков. Относительная чувствительность глаза к излучению видимой области спектра и соответствующие им ощущения цвета следующие: фиолетовый 380–455 , синий 455–470 , голубой 470–500 , зелёный 500–540 , жёлтый 540–590 , оранжевый 590– 610, красный 610–770 нм. Наибольшая чувствительность органов зрения человека приходится на излучение с длиной волны 555 нм (жёлто–зелёный цвет). Все цвета делятся на две группы: ахроматические и хроматические. К ахроматическим относятся белые, серые и чёрные цвета. Все остальные цвета являются хроматическими. Освещение является одним из важнейших элементов условий труда. Рациональное производственное освещение, создаваемое естественными или искусственными источниками света, призвано решить ряд вопросов, главными из которых являются следующие: улучшение условий зрительной работы, снижение утомляемости, повышение производительности труда и качества продукции, повышение безопасности труда и снижение травматизма на производстве. В производственных условиях используется три вида освещения: естественное (источник – Солнце), искусственное (общие и метные светильники) и совмещённое (одновременное сочетание естественного и искусственного). Естественное освещение по конструктивному исполнению делится на:

---

– боковое (через световые проёмы в наружных стенах);

– верхнее (через световые фонари, световые проёмы в сте- 54 нах в местах перепада высот здания);

– комбинированное (сочетание верхнего и бокового).

Искусственное освещение по конструктивному исполнению делится на:

– общее (равномерное, локализованное);

– комбинированное (общее + местное).

При общей системе освещения светильники располагаются в верхней потолочной зоне. При этом они могут находиться на одинаковом расстоянии друг от друга и от стен (равномерное освещение) или ближе к местам расположения оборудования (локализованное). Местное – это освещение дополнительно к общему конкретного рабочего места. Применение одного местного освещения не допускается. Искусственное освещение по функциональному назначению делится на: рабочее; охранное; дежурное; аварийное (эвакуационное и резервное). Охранное освещение предусматривается вдоль границ охраняемых территорий в ночное время. Освещённость должна быть не менее 0,5 лк на уровне земли. Дежурное освещение – освещение в нерабочее время производственных помещений. Область применения, величины освещённости, равномерность и требования к качеству не нормируются. Резервное – в случае внезапного отключения рабочего освещения и связанного с этим нарушение норм обслуживания оборудования могут вызвать травмы, отравления людей, взрыв, пожар. Освещённость должна быть не менее 2 лк. Эвакуационное освещение – освещение для эвакуации людей из помещений при аварийном отключении нормального освещения. Его следует предусматривать: в местах опасных для прохода людей; в проходах и на лестницах, служащих участками путей эвакуации людей при числе эвакуирующихся более 50 человек; по основным проходам производственных помещений, в которых работают более 50 человек; в производственных помещениях с постоянно работающими в них людьми, где выход людей из помещения связан с опасностью травматизма из–за продолжения работы производственного оборудования; в про-изводственных помещениях без естественного света. Условно к производственному освещению относят бактерицидное и эритемное излучение. Бактерицидное излучение (освещение) создаётся для обеззараживания воздуха, питьевой воды, продуктов питания. Наибольшей бактерицидной способностью обладают ультрафиолетовые лучи с λ=0,254 – 0,257 мкм. Эритемное облучение создаётся там, где недостаточно солнечного света (северные районы, подземные сооружения). Лучи стимулируют обмен веществ, кровообращение, дыхание.

---

9.2 Светотехнические понятия и единицы.

Физиологические методы оценки зрительного анализатора

Свет характеризуют определённые понятия и единицы. Световой поток (Ф) – поток лучистой энергии, оцениваемый по зрительному ощущению, характеризует мощность светового излучения. Единица светового потока – люмен (лм) – световой поток, излучаемый точечным источником в телесном угле в 1 стерадиан (ср) при силе света, равной 1 канделе (кд). Сила света (I) – пространственная плотность светового потока, равная отношению светового потока к величине телесного угла (стерадиана), характеризует пространственную плотность светового потока в определённом направлении. Единица силы света – кандела (кд) – сила света, излучаемая в перпенди- кулярном направлении абсолютно чёрным телом с площади 1/600000 м2 при температуре затвердевания платины и давлении 101 кПа. Яркость (В) – поверхностная плотность силы света в данном направлении – равна отношению силы света к площади проекции светящей поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению. Единица яркости – кандела на квадратный метр (кд/м2 ) – яркость равномерно светящей плоской поверхности, излучающей в перпендикулярном направлении с каждого квадратного метра силу света, равную одной канделе. Яркость – световая величина, на которую непосредственно реагирует глаз человека. Освещённость (Е)– поверхностная плотность светового потока, падающего на поверхность – равна отношению светового потока, падающего на элемент поверхности, к площади освещаемой поверхности. Единица освещённости – люкс (лк) – освещённость поверхности площадью 1 квадратный при свето- вом потоке падающего на него излучения, равном 1 люмен (лм). Важной характеристикой, от которой зависит требуемая освещённость на рабочем месте, является размер объекта различения – минимальный размер наблюдаемого объекта (предмета), отдельной его части или дефекта, которые необходимо различать при выполнении работы. Одной из характеристик зрительной работы является фон – поверхность, на которой рассматривается объект различения. Фон характеризуется способностью отражать падающий на неё свет. Отражательная способность определяется коэффициентом отражения – ρ. В зависимости от света и фактуры поверхности значения ρ изменяются в широких пределах. Фон считается светлым при ρ > 0,4; средним 0,2≤ ρ≤ 0,4 и тёмным ρ < 0,2. Чтобы объект был хорошо виден, яркости объекта ВО и фона ВФ должны различаться. Разница между яркостями ВО и ВФ, отнесённая к яркости фона ВФ, называется контрастом. Величина контраста берётся по модулю. Контраст считается боль шим при К > 0,5; средним 0,5≤ К≤ 0,2 и малым К< 0,2. К функциям зрения, особенно необходимым для безопасности и результативности труда, относятся: острота зрения, контрастная чувствительность, быстрота различения объекта, про- пускная способность зрительного анализатора, цветовая чувствительность и др. Острота зрения определяется способностью глаза видеть форму предмета, его очертания, размер, отдельные детали. Острота зрения определяется тем минимальным угловым размером объекта, при котором глаз еще в состоянии различать объект при заданных яркости фона и порога контрастной чувстви- тельности. Этот минимальный угловой размер называют разрешающим углом зрения – чем он меньше, тем больше острота зрения. Нормальный глаз способен различать две точки, видимые под углом в 10 . Контрастная чувствительность – это способность глаза различать разность яркости объекта и фона. Скорость различения – интегральная функция глаза, позволяющая «сканировать» рассматриваемые предметы во времени. Быстрота зрительного восприятия является важным показателем при выполнении многих производственных процессов, где необходим зрительный контроль. Данная функция (как и острота зрения) находится в прямой зависимости от величины освещённости и растёт с ростом освещённости. Пропускная способность зрительного анализатора является интегральной функцией, учитывающей скорость зрительного восприятия, остроту зрения, время скрытого периода простой условно рефлекторной реакции на свет и др. Именно этот параметр позволяет со всей полнотой оценить функциональное состояние зрительного анализатора в течение дня, недели, года. Определяется максимальное количество «полезной» ин- формации, которое может быть воспринято глазом за опреде- ленный период времени. Единицей измерения информации является бит в секунду (бит/с). Определённая роль при выполнении зрительной работы принадлежит такой зрительной функции как цветоощущение. Значение этой функции возрастает при выполнении производственных операций, связанных с необходимостью цветоразличения. Для успешной зрительной работы в условиях изменчиво- сти освещения большое значение имеет так называемая «зрительная адаптация». Процесс адаптации сопровождается фотохимическими и нервными процессами, перестройкой рецептивных полей в сетчатке глаза, изменением диаметра зрачка. Существует несколько механизмов зрительной адаптации. Быстрая и не утомительная (световая) – это пупилломоторная адаптация, когда при оптимальных уровнях яркости поля зрения диаметр зрачка меняется от 2 до 8 мм. При этом перепады яркости в 10–15 раз будут глазом не заметны. При низких уровнях яркости зрительная адаптация (темновая) происходит за счёт ретиномоторных и биохимических процессов в сетчатке – длительных и весьма утомительных для глаза. Работа при низких уровнях яркости приводит к снижению зрительной работоспособности и производительности труда.

---

9.3 Источники искусственного освещения

Источниками искусственного освещения являются лампы накаливания и газоразрядные лампы, различающиеся принципом генерирования света. От применяемого типа источников света зависит правильность цветопередачи. Правильный выбор цвета для рабочего места способствует повышению про- изводительности труда, безопасности и общему самочувствию работников. Источники света подразделяются на следующие три категории в зависимости от цвета света, который они излучают:

«теплого» цвета: белый красноватый свет;

промежуточного цвета: белый свет;

«холодного» цвета: белый голубоватый свет.

В зависимости от тона цвета подразделяются на холодный или теплый. Для характеристики цвета излучения используется понятие цветовой температуры. Цветовая температура Тцв — это такая температура излучателя Планка (чёрного тела), при которой его излучение имеет такую же цветность, как и рассматриваемое излучение. В зависимости от их цветовой температуры цвета электрических ламп условно делят на три группы: белый дневного цвета с температурой около 6000 К; нейтральный белый — около 4000 К; тёплый белый — около 3000 К. Лампы накаливания генерируют свет на принципе теплового нагрева. Видимое излучение возникает в результате нагрева тела нити лампы до температуры свечения, от которой и зависит спектральный состав света; в лампах накаливания это преимущественно оранжево–красная часть спектра. Цветовая температура ламп накаливания составляет 2800–3600 0К. В силу этого светящаяся нить лампы создает высокую яркость, превосходящую абсолютно слепящую. Кроме того, сами лампы становятся источником обогрева окружающего воздуха (70–80% приходится на долю теплового излучения), и лишь 5% потребляемой энергии превращается в свет. Газоразрядные лампы генерируют свет на принципе люминесценции (люминесцентные лампы), при котором разные виды энергии – электрическая, химическая и др. превращаются в видимое излучение. Явление электролюминесценции используется в неоновых, аргоновых, ртутных, ксеноновых, натриевых и т.п. газоразрядных лампах. Различают газоразрядные лампы низкого (люминесцентные) и высокого давления. Люминесцентная лампа низкого давления имеет форму цилиндрической трубки, длина и диаметр которой определяют тип и мощность лампы. Цилиндр содержит небольшое количество ртути и газ (аргон, неон и т.д.), находящийся под давлени- ем 3–4 мм рт. ст. Внутренняя поверхность трубки покрыта тон- ким слоем люминофора, который преобразует ультрафиолето- вое излучение, возникающее при

---

электрическом разряде в парах ртути, в видимое излучение, спектральная характеристика кото- рого зависит от состава и способа приготовления люминофора. Выпускаются несколько типов люминесцентных ламп с цвето- вой температурой от 6500 до 3600 0К, генерирующих свет раз- личного спектрального состава. В зависимости от состава люминофора различают следующие основные типы люминесцентных ламп: ЛД – дневного света; ЛБ – белого света; ЛХБ – холодно–белого света; ЛТБ – тепло–белого света; ЛБЦТ – белого света с улучшенной цветопередачей; ЛЕ – близкие по спектру к солнечному свету и др. Лампы ЛЕ и ЛДЦ используются в тех случаях, когда предъявляются высокие требования к определению цвета, в остальных случаях - лампы ЛБ как более экономичные. К газоразрядным лампам высокого давления относятся: ДРЛ – дуговые ртутные лампы с исправленной цветностью: ДКсТ – ксеноновые, ДНаТ – натриевые высокого давления, ДРИ – металлогалогенные. Наибольшее применение находят лампы с исправленной цветностью с преимущественным излучением в красной части спектра; уровень светового потока у них значительно больше, чем у ламп люминесцентных и особенно ламп накаливания; они более удобны с эксплуатационной точки зрения; их применяют в высоких цехах металлургической, машиностроительной промышленности. Преимущества газоразрядных ламп: – спектр излучения может быть приближен к солнечному; – излучение рассеянного света без теней и бликов; – обеспечение высокой светоотдачи (в 2 раза больше по сравнению с лампами накаливания при одинаковой мощности); – экономичность по расходу энергии и сроку действия. Недостатки люминесцентных ламп: – эффективность эксплуатации при температурах воздуха 60 не ниже +12 0С; – монотонный шум; – искажение цветопередачи; – наличие стробоскопического эффекта. Качественные показатели освещения в производственных помещениях во многом определяются правильным выбором светильников, представляющих собой совокупность источников и осветительной арматуры. Основное назначение светильников – перераспределение светового потока источников света в требуемых для освещения направлениях, механическое крепление источников света и подводка к ним электроэнергии, а также защита ламп, оптических и электрических элементов от воздействия окружающей среды. Различают светильники прямого света, которые более 80% светового потока направляют в нижнюю полусферу; светильники рассеянного света, излучающие световой поток в обе полусферы (одни 40–60% светового потока вниз, другие 60–80% вверх); светильники отраженного света, направляющие более 80% светового потока вверх, на потолок, а отражаемый от него свет вниз в рабочую зону. Кроме перераспределения светового потока, применение светильников способствует защите глаз от слепящего действия источников света. Это достигается как обеспечением необходимого защитного угла, так и

---