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 (рис. 6.1) с длиной волны от 380 до 770 нм (1 нм = 10^{-9 м). 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 (УФИ) и инфракрасное (тепловое) излучение (ИКИ).}

Рис. 6.1 Длины волн электромагнитного излучения

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 (в нанометрах) и соответствующие им ощущения (цвета) следующие:

380 – 455 –       фиолетовый;

455 – 470 –       синий;

470 – 500 –       голубой;

500 – 540 –       зеленый;

540 – 590 –       желтый;

590 – 610 –       оранжевый;

610 – 770 –       красный.

Наибольшая чувствительность органов зрения человека приходится на излучение с длиной волны 555 нм.

Освещение характеризуется количественными и качественными (физическими и физиологическими) показателями. К количественным показателям относятся: световой поток, сила света, освещенность, яркость, коэффициент отражения.

Световой поток (Ф) – это часть лучистого потока, воспринимаемая органами зрения человека как свет, 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

Сила света (J) – пространственная плотность светового потока, измеряется в канделах (кд). Она характеризует неравномерность распространения светового потока в пространстве и описывается выражением:

J = ,

где dФ – световой поток, исходящий от источника света и распространяющийся равномерно внутри элементарного телесного угла; d –элементарный телесный угол.

Единицей 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). он равен:

1 ср = .

Освещенность (Е) – это поверхностная плотность светового потока, измеряется в люксах (лк). Она определяется как отношение светового потока (dФ), равномерно падающего на освещаемую поверхность, к площади этой поверхности (dS), т.е.

Е = .

Яркость (L) поверхности– это характеристика источника света, обладающего светящейся поверхностью, измеряется в канделах на метр в квадрате (кд/м²). Определяется как отношение силы света (dJ_a), излучаемой освещаемой или светящейся в данном направлении, к площади светящейся поверхности источника (dS), видимой по этому направлению:

L = .

Коэффициент отражения (ρ_отр) – это коэффициент, характеризующий способность поверхности отражать падающий на нее световой поток, это безразмерная величина. Он равен:

,

где Ф_отр – отраженный от поверхности световой поток; Ф_пад – падающий на поверхность световой поток.

К качественным показателям относятся: фон, контраст объекта с фоном, коэффициент пульсации освещенности, показатель ослепленности, видимость.

Фон – это поверхность, на которой рассматриваются объекты различения.

Для характеристики точности выполняемых работ вводится понятие «объект различения» – это наименьший размер рассматриваемого предмета, который необходимо различить в процессе работы. Например, при выполнении чертежных работ объектом различения служит толщина самой тонкой линии на чертеже, при работе с печатной документацией – наименьший размер в тексте имеет точка.

Количественно фон может быть охарактеризован коэффициентом отражения (р) светового потока от поверхности, образующей фон. В зависимости от цвета и фактуры поверхности значение р лежит в пределах 0,02 – 0,95. Если р > 0,4, то фон называется светлым, при р = 0,2 – 0,4 – средним, при р < 0,2 – темным.

Контраст объекта с фоном (k) – это степень различения объекта и фона, определяется соотношением яркостей рассматриваемых объекта и фона по формуле:

k = ,

где l_ф и l_об – это яркость соответственно фона и объекта.

При k > 0,5 контраст объекта с фоном считается большим (объект резко выделяется на фоне), при k = 0,2 – 0,5 – средним (объект и фон заметно отличается по яркости), при k < 0,2 – малым (объект слабо заметен на фоне).

Коэффициент пульсации освещенности (К_п) – это критерий глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока. Он равен:

К_п = 100 ,

где Е_мин, Е_мах, Е_ср – это максимальное, минимальное и среднее значение освещенности за период колебаний.

Для газоразрядных ламп К_п = 25 – 65 %, для обычных ламп накаливания К_п = 7 %, для галогенных ламп К_п = 1 %.

Показатель ослепленности (Р_о) – это критерий оценки слепящего действия, создаваемого осветительной установкой. Он определяется по формуле:

Р_о = 1000 ,

где V₁, V₂ – это видимость объекта различения соответственно при экранировании и наличии ярких источников света в поле зрения.

Экранирование источников света осуществляется с помощью щитков, козырьков и т.д.

Видимость (V) характеризует способность глаза воспринимать объект. Она зависит от освещенности, размера объекта, его яркости, контраста объекта с фоном, длительности экспозиции. Видимость определяется числом пороговых контрастов в контрасте объекта с фоном, т.е.

V =,

где k – контраст объекта с фоном; k_nоp – пороговый или наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект становится неразличим на этом фоне.