Вимоги нормативних документів до систем виробничого освітлення

Зорові відчуття при впливі світла на очі людини викликають електромагнітні хвилі оптичного діапазону. Область видимих оптичних електромагнітних випромінювань розташована між областю ультрафіолетових та ІЧ-випромінювань.

Виробниче освітлення – це система заходів і пристроїв, що забезпечують сприятливу роботу зорового аналізатора людини та виключають шкідливий або небезпечний вплив світла на нього в процесі праці.

Освітлення у виробничих будинках і на відкритих площадках здійснюється природним і штучним світлом. При недостатності природного застосовують сполучене освітлення, при якому у світлий час доби використовується одночасно природне і штучне освітлення.

Нормуються всі види освітлення за характеристикою зорової роботи (ступеня її точності) відповідно до вимог СНиП ІІ-4-79 «Природне і штучне освітлення. Норми проектування», згідно з яким для створення нормальних умов роботи зорового аналізатора людини в процесі праці повинні виконуватися такі основні вимоги:

· освітленість на робочих місцях має відповідати характеру зорової роботи (забезпечення необхідної освітленості робочих поверхонь поліпшує умови бачення об'єктів, підвищує продуктивність праці);

· рівномірний розподіл яскравості на робочій поверхні (при нерівномірній яскравості в процесі роботи око змушене переадаптуватися, що веде до стомлення зорового аналізатора);

· відсутність різких тіней на робочих поверхнях (у полі зору людини різкі тіні спотворюють розміри й форми об'єктів розрізнення, що додатково втомлює зір, а тіні, що рухаються, можуть призвести до травм);

· відсутність блисткості й засліпленості (блисткість викликає порушення зорових функцій, а засліпленість – призводить до швидкого втомлення зорового аналізатора і зниження працездатності людини);

· сталість освітленості в часі (коливання освітленості викликає переадаптацію ока, призводить до значного втомлення);

· правильна передача кольору (спектральний склад штучних джерел світла повинен бути максимально наближений до спектра природного освітлення);

· забезпечення електро-, вибухо- і пожежонебезпечності;

· економічність.

2. Основні світлотехнічні величини

Світло, а отже і зорова інформація про навколишній світ, сприймана оком людини, передається по зоровому нерві в спеціальний відділ кори головного мозку, в якому формується суб'єктивний зоровий образ. У процесі праці людина через зоровий аналізатор сприймає виробничу обстановку, предмети праці, які називають об'єктами розрізнення.

Для того, щоб людина могла якісно виконувати зорову роботу, необхідні певні характеристики світлових приладів і системи освітлення, що повинні відповідати параметрам об'єкта розрізнення і конкретним умовам праці.

Основними світлотехнічними величинами, що кількісно характеризують вплив світлового випромінювання на око людини, є наступні:

Сила світла (I) − просторова щільність світлового потоку, що визначається відношенням світлового потоку (F) до тілесного кута (ω), в якому він поширюється. За одиницю сили світла прийнята кандела (кд). Кандела являє собою силу світла точкового джерела, що випускається в перпендикулярному напрямку з площі в 1/600000 м² чорного тіла при температурі затвердіння платини Т = 2042 К і атмосферному тиску Р = 101,325 КПа.

Світловий потік (F) − це потік випромінювання, що оцінюється за його дією на очі людини. За одиницю світлового потоку прийнятий люмен (лм). Люмен відповідає світловому потоку, що випромінюється в одиничному тілесному куті точковим ізотропним джерелом із силою світла 1 кандела.

Освітленість (Е) − поверхнева щільність світлового потоку, перпендикулярного поверхні освітлення. Одиниця виміру − люкс (лк). За люкс прийнята освітленість поверхні площею 1 м² світловим потоком 1 лм. Освітленість поверхні не залежить від її світлових властивостей. Якість виробничого освітлення прийнято характеризувати необхідною освітленістю робочих поверхонь і ділянок. Освітленість робочої зони вимірюють за допомогою приладів – люксметрів. Загальний вигляд люксметра Ю-116 наведений рис. 2.7.

Яскравість (В) − поверхнева щільність сили світла. Визначається як відношення сили світла (I) у даному напрямку до проекції поверхні, що освітлюється, на площу S, перпендикулярну до напрямку спостереження:

В = (I/S) ּ соѕ α,

де α – кут між паралеллю до поверхні й напрямку до ока. За одиницю яскравості прийнятий кд/м².

Тло − поверхня, що безпосередньо прилягає до об'єкта розрізнення. Тло вважають світлим при ρ > 0,4, середнім при 0,4 ≥ ρ > 0,2 і темним при ρ < 0,2, де ρ – коефіцієнт відбиття поверхні.

Основними показниками, що визначають працездатність зорового аналізатора людини, є: контрастність; гострота зору; ймовірність розрізнення; час зорового сприйняття; поле зору; ступінь засліпленості.

Контрастність (К)об'єкта спостереження визначається як відношення різниці між яскравістю об'єкта розрізнення (В_п) і тла (В_ф) до яскравості об'єкта розрізнення або тла:

К_пр = (В_ф – В_п)/В_ф або К_обр = (В_п – В_ф)/В_п.

Контраст вважають великим (К > 0,5), якщо об'єкт і тло значно відрізняються за яскравістю; середнім (0,2 < К < 0,5), якщо різниця яскравості об'єкта розрізнення і тла досить помітна, і малим (К < 0,2), якщо різниця яскравості В_п і В_ф ледь помітна.

Коефіцієнт відбиття – це відношення відбитого від поверхні світлового потоку до падаючого на неї світлового потоку Ф_пад, тобто

ρ = Ф_отр/Ф_пад.

При ρ > 0,4 тло вважають світлим, ρ = 0,2 ÷ 0,4 тло вважається середнім, а при ρ < 0,2 – темним.

Гострота зору – характеристика просторового порога зору, що визначається величиною, зворотною мінімальному розміру об'єкта розрізнення, при якій він помітний оком.

Розміри предмета виражають у кутових величинах, що пов'язані таким лінійним співвідношенням:

tg α = α /2 = h/2ℓ,

де α – кутовий розмір об'єкта розрізнення; h – його лінійний розмір; ℓ – відстань від очей до об'єкта.

Основними часовими характеристиками зорового аналізатора є латентний період зорової реакції; критична частота злиття миготінь; мінімальна тривалість сигналу, який викликає зорове відчуття; час адаптації.

Латентним періодом називають проміжок часу від моменту подачі сигналу до виникнення зорового відчуття людиною. Для більшості людей τ_лат = 160…240 мс.

Критична частота злиття миготінь – мінімальна частота сигналів, при якій виникає їх злите сприйняття. При нормальній яскравості f_кр = 20...25 Гц.

При розробці системи виробничого освітлення необхідно обов’язково враховувати особливість процесу адаптації ока. При переході від високої яскравості до практичної темряви процес адаптації відбувається повільно і складає 60...90 хв. Зворотний процес відбувається швидше – 5…10 хв. У період процесу адаптації око працює зі зниженою працездатністю, тому необхідно уникати створення умов, що вимагають частої і «глибокої» переадаптації.

Поле зору людини, залежно від чіткості розрізнення деталей предметів, прийнято розбивати на три зони: центрального зору (~ 2⁰), де деталі розрізняються чітко; ясного бачення (30…35⁰), де при нерухомому оці можна пізнати предмет без розрізнення дрібних деталей; периферичного зору (75...90⁰), де предмети тільки виявляються.

Імовірність розрізнення (видимість)– характеристика здатності ока сприймати об'єкт. Ця характеристика визначається числом граничних контрастів (К_пор – найменший помітний контраст) у контрасті об'єкта розрізнення з тлом:

V = К/К_пор.

Показник дискомфорту (М) – характеристика якості освітлення, що визначає ступінь додаткового напруження зорової роботи людини, викликаного наявністю різкої різниці яскравості одночасно видимих поверхонь в освітленому приміщенні.

Розглянуті характеристики працездатності ока взаємозв’язані й взаємозалежні.

Одним з основних факторів сприятливого функціонування зору є достатня яскравість або освітленість робочих поверхонь і їх ділянок. При незадовільних характеристиках освітленості виробниче освітлення може бути шкідливим чи небезпечним виробничим фактором.

При незадовільній освітленості погіршуються умови для здійснення зорових функцій і життєдіяльності організму: з'являються втомлення, очні хвороби, головні болі, що може бути непрямою причиною нещасних випадків. Погано освітлені небезпечні зони, прожектори і лампи, що засліплюють, відблиски від них, різкі тіні погіршують або можуть викликати втрату орієнтації працюючих.