Электрическое освещение: термины и определения

С установками искусственного освещения мы все сталкиваемся ежедневно, и из всех инженерных устройств они являются, пожалуй, наиболее массовыми. Их осуществление и эксплуатация требуют больших затрат материальных средств, электроэнергии и человеческого труда, но эти затраты с избытком окупаются тем, что обеспечивается возможность нормальной жизни и деятельности в условиях отсутствия или недостаточности естественного освещения. Более того, искусственное освещение решает ряд задач, вообще недоступных естественному освещению, от особенностей же устройства исскуственного освещения, которые нам кажутся незначительными, во многом зависят и общее самочувствие, и производительность труда, и безопасность работы, и сохранность зрения, и архитектурный облик помещения.

Например, знаете ли вы, что по исследованиям немецких ученых увеличение освещенности в помещении в 1,5 раза значительно повышает самочувствие и работоспособность людей, которые постоянно находятся в этом помещении, а кроме также этого доказано, что  увеличение освещенности значительно оживляет умственную активность и общее развитие детей. Однако, слишком большие освещенности приводят к раздражительности, быстрой утомляемости и даже нервным расстройствам. Т. е. везде надо знать и чувствовать тонкие грани.

Отмечу также, что не все зависит только от уровня освещенности, т. к. на самочувствие и ощущения человека влияют также еще целая масса параметров, такие как:

- блеклость (ослепление человека осветительными приборами непосредственно или через отражение от различных поверхностей),

- контраст между отдельными деталями и фоном, который определяет условия видимости деталей (контраст может быть уменьшен или увеличен средствами освещения),

- насыщенность помещения светом  (чем больше впечатление человека о насыщенности светом, тем приятнее находится в данном помещении),

-тени (создают в поле зрения ненужный контраст и отвлекают внимание). Поучителен тот случай, когда на трикотажной фабрике подбор чулок по цвету был очень затруднен, тем, что на часть поверхности чулка падала тень от корпуса работницы, создавая ложный контраст. Особенно вредны движущиеся тени.

- постоянство освещения во времени (вызывают утомление зрения и головную боль). Правильно спроектированным искусственным освещением можно или полностью устранить или значительно снизить колебания освещенности.

- равномерность освещения (резкое различие яркостей, которые одновременно находятся в поле зрения, вызывает неустойчивое состояние адаптационного аппарата человека, ухудшение самочувствия и снижение работоспособности.

Все перечисленные выше факторы называют качеством освещения. Вместе с уровнем освещенности они являются главными критериями оценки правильной или неправильной организации искусственного освещения в любом помещении.

Эта страничка предназначена для тех кто еще мало знает о светотехнике, но хотел бы узнать о ней больше.  Эта страничка не даст вам систематических знаний по светотехнике, но послужит как бы введением в эту область науки и техники.

          Основные светотехнические величины и соотношения

1.   Световой поток Ф Единица измерения: люмен [лм]. Световым потоком Ф называется вся мощность излучения источника света, оцениваемая по световому ощущению глаза человека. Полный световой поток характеризует излучение, которое распространяется от источника света по всем направлениям. Для практических же целей часто важнее знать не полный световой поток, а тот поток, который идет по определенному направлению или падает на определенную площадку. (Автомобилист – небольшой участок шоссе и письменный стол). В соответствии с этим установлены два вспомогательных понятия – сила света и освещенность.

      Сила света I Единица измерения: кандела [кд]. Источник света излучает световой поток Ф в разных направлениях с различной интенсивностью. Интенсивность излучаемого в определенном направлении света называется силой света I.

3.   Освещенность Е Единица измерения: люкс [лк]. Освещенность Е отражает соотношение падающего светового потока к освещаемой площади. Освещенность равна 1 лк, если световой поток 1 лм равномерно распределяется по площади 1м² Из определений освещенности, силы света и телесного угла Омега = S/r² для освещенности выводится: E = I / r² – Фотометрический закон удаления. Он соблюдается при условии, что свет падает вертикально к поверхности. Если поверхность наклонена под углом a, то E = I / r² умножается на cos a. Единица СИ телесного угла: [ ] = стерадиан (ср) = м² / м² = 1 Полный телесный угол  равен 4 ср.Телесный угол 1 ср соответствует конусу с углом раствора 65,6°Ср = = Площадь поверхности сферы / квадрат ее радиуса = S / r²

Очевидно, что с помощью источника, посылающего определенный световой поток, мы можем осуществить весьма разнообразную силу света и  весьма разнообразную освещенность (прожектор, автомобильные фары, микроскоп).

Законы освещенности

Освещенность и сила света связаны между собой. Освещенность площадки равна силе света, деленной на квадрат расстояния до точечного источника: Е = I / R²

Освещенность, создаваемая точечным источником на некоторой площадке, равна силе света, умноженной на косинус угла падения света на площадку и деленной на квадрат расстояния до источника: Е = I Cos a / R² Освещенность поверхности зависит от угла, под которым падают на эту поверхность световые лучи.

 Ну а теперь термины, понимание которых часто вызывает определенные затруднения.

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.

Геометрический коэффициент естественной освещенности — отношение естественной ос­вещенности, создаваемой в рассматриваемой точке заданной плоскости внутри помещения светом, прошедшим через незаполненный све­товой проем и исходящим непосредственно от равномерно яркого неба к одновременному значению наружной горизонтальной освещен­ности под открытым полностью небосводом, при этом участие прямого солнечного света в создании той или другой освещенности исклю­чается, выражается в процентах.

Дежурное освещение — освещение в нерабочее время.

Естественное освещение — освещение по­мещений светом неба (прямым или отражен­ным), проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях.

Индекс цветопередачи — мера соответствия зрительных восприятий цветного объекта, ос­вещенного исследуемым и стандартным источ­никами света при определенных условиях наблюдения.

Комбинированное освещение — освещение, при котором к общему освещению добавляет­ся местное.

Комбинированное естественное освещение — сочетание верхнего и бокового естественного освещения.

Контраст объекта различения с фоном К определяется отношением абсолютной вели­чины разности между яркостью объекта и фона к яркости фона.

Контраст объекта различения с фоном считается:

большим — при К более 0,5 (объект и фон резко 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).

Коэффициент естественной освещенности (КЕО) — отношение естественной освещен­ности. создаваемой в некоторой точке задан­ной плоскости внутри помещения светом неба (непосредственным или после отражений), к одновременному значению наружной горизон­тальной освещенности, создаваемой светом полностью открытого небосвода; выражается в процентах.

Коэффициент запаса К_з — расчетный коэффициент, учитывающий снижение КЕО и освещенности в процессе эксплуатации вслед­ствие загрязнения и старения светопрозрачных заполнений в световых проемах, источников света (ламп) и светильников, а также снижение отражающих свойств поверхностей помещения.

Коэффициент пульсации освещенности К_п , % — критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока газоразрядных ламп при питании их переменным током, выражающийся формулой

где Е_макс и Е_мин — соответственно максималь­ное и минимальное значе­ния освещенности за пери­од ее колебания, лк; Е_ср — среднее значение освещен­ности за этот же период, лк.

Коэффициент светового климата т — коэффициент, учитывающий особенности свето­вого климата.

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

Неравномерность естественного освещения — отношение среднего значения к наименьшему значению КЕО в пределах характерного раз­реза помещения.

Облачное небо МКО (по определению Международной комиссии по освещению — МКО) — небо, полностью закрытое облаками и удовлетворяющее условию, при котором от­ношение его яркости на высоте над горизонтом к яркости в зените равно (1+2 sin )/3.

Объект различения — рассматриваемый предмет, отдельная его часть или дефект, ко­торые требуется различать в процессе работы.

Площадь окон S_o — суммарная площадь световых проемов (в свету), находящихся в наружных стенах освещаемого помещения, м²

Площадь фонарей S_ф — суммарная площадь световых проемов (в свету) всех фонарей, находящихся в покрытии над освещаемым помещением или пролетом, м².

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

Освещение безопасности — освещение для продолжения работы при аварийном отклю­чении рабочего освещения.

Относительная площадь световых проемов S_ф/S_п; S_о/S_п — отношение площади фонарей или окон к освещаемой плошали пола поме­щения: выражается в процентах.

Отраженная блескость — характеристика отражения светового потока от рабочей повер­хности в направлении глаз работающего, определяющая снижение видимости вследствие чрезмерного увеличения яркости рабочей поверхности и вуалирующего действия, снижа­ющего контраст между объектом и фоном.

Показатель дискомфорта М — критерий оценки дискомфортной блескости, вызывающей неприятные ощущения при неравномер­ном распределении яркостей в поле зрения, выражающийся формулой

где L_c — яркость блеского источника, кд/м²;

       w — угловой размер блеского источника, стер;

 — индекс позииции блеского источника относительно линии зрения;

     L_ад — яркость адаптации, кд/м².

При проектировании показатель дискомфорта рассчитывается инженерным методом.

Показатель ослепленности Р — критерий оценки слепящего действия осветительной ус­тановки, определяемый выражением

Р = (S - 1) 1000,

где S — коэффициент ослепленности, рав­ный отношению пороговых разнос­тей яркости при наличии и отсутст­вии слепящих источников в поле зре­ния.

Полуцилиндрическая освещенность — характеристика насыщенности светом пространст­ва и тенеобразующего эффекта освещения для наблюдателя, движущегося по улице параллель­но ее оси. Определяется как средняя плотность светового потока на поверхности вертикально расположенного на продольной линии улицы на высоте 1,5 м полуцилиндра, радиус и высо­та которого стремятся к нулю. Расчет полуцилиндрической освещенности производится инженерным методом.

Рабочая поверхность — поверхность, на которой производится работа и нормируется или измеряется освещенность.

Рабочее освещение — освещение, обеспечивающее нормируемые осветительные усло­вия (освещенность, качество освещения) в помещениях и в местах производства работ вне зданий.

Световой климат — совокупность условий естественного освещения в той или иной мес­тности (освещенность и количество освещения на горизонтальной и различно ориенти­рованных по сторонам горизонта вертикальных поверхностях, создаваемых рассеянным светом неба и прямым светом солнца, продолжитель­ность солнечного сияния и альбедо подстила­ющей поверхности) за период более десяти лет.

Селитебная зона — территория, предназна­ченная для размещения жилищного фонда, общественных зданий и сооружений, в том числе научноисследовательских институтов и их комплексов, а также отдельных коммунальных и промышленных объектов, не требую­щих устройства санитарно-защитных зон; для устройства путей внутригородского сообщения, улиц, площадей, парков, садов, бульваров и других мест общего пользования.

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

Средняя освещенность улиц, дорог и площадей — освещенность, средневзвешенная по площади.

Средняя яркость дорожной поверхности — средневзвешенная по площади яркость сухих дорожных покрытий в направлении глаз наблюдателя, находящегося на оси движения транспорта.

Стробоскопический эффект — явление ис­кажения зрительного восприятия вращающих­ся, движущихся или сменяющихся объектов в мелькающем свете, возникающее при совпа­дении кратности частотных характеристик дви­жения объектов и изменения светового пото­ка во времени в осветительных установках. выполненных газоразрядными источниками света, питаемыми переменным током.

Условная рабочая поверхность — условно принятая горизонтальная поверхность, распо­ложенная на высоте 0,8 м от пола.

Фон — поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается.

Фон считается:

светлым — при коэффициенте отражения поверхности более 0,4;

средним — то же, от 0,2 до 0,4;

темным — то же, менее 0,2.

Характерный разрез помещения — поперечный разрез посередине помещения, плоскость которого перпендикулярна к плоскости остекления световых проемов (при боковом осве­щении) или к продольной оси пролетов поме­щения. В характерный разрез помещения должны попадать участки с наибольшим ко­личеством рабочих мест, а также точки рабо­чей зоны. наиболее удаленные от световых проемов.

Цветовая температура, Т_с — температура излучателя Планка (черного тела), при кото­рой его излучение имеет ту же цветность, что и излучение рассматриваемого объекта, °К.

Цветопередача — общее понятие, характеризующее влияние спектрального состава ис­точника света на зрительное восприятие цветных объектов, сознательно или бессознательно сравниваемое с восприятием тех же объектов, освещенных стандартным источником света.

Цилиндрическая освещенность Е_ц — характеристика насыщенности помещения светом. Определяется как средняя плотность светового потока на поверхности вертикально распо­ложенного в помещении цилиндра, радиус и высота которого стремятся к нулю. Расчет ци­линдрической освещенности производится инженерным методом.

Эвакуационное освещение — освещение для эвакуации людей из помещения при аварийном отключении нормального освещения.

Эквивалентный размер объекта различе­ния — размер равнояркого круга на равноярком фоне, имеющего такой же пороговый контраст, что и объект различения при дан­ной яркости фона.

Источник: www.electrolibrary.narod.ru - "Электротехническая библиотека".