Производственное освещение. Источники света и осветительные приборы. Расчет производственного освещения

1.

Пензенский государственный университет
Кафедра техносферной безопасности
СЛАЙД-ФИЛЬМ
на проведение лекции
по дисциплине «БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ»
Лекция. Производственное освещение

2.

УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Основные светотехнические характеристики.
2. Системы и виды производственного
освещения.
3. Источники света и осветительные приборы.
Расчет производственного освещения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности. М.:
Изд. Юрайт, 2011 – с. 305…327.

3.

УЧЕБНАЯ ЦЕЛЬ
знать:
основные светотехнические характеристики, их
физический смысл и воздействие на человека;
системы и виды производственного освещения;
методику расчета производственного освещения;
об источниках света и осветительных приборах,
применяемых в производственных помещениях.

4.

1. Основные светотехнические характеристики
Световое излучение входит в оптическую (видимую)
часть спектра электромагнитных колебаний с длиной
волны 0,38…0,76 мкм.
Освещенность характеризуется
количественными и
качественными характеристиками.
Количественные характеристики:
Световым потоком Ф называется мощность лучистой
энергии, воспринимаемая как свет, оцениваемая по
действию на средний человеческий глаз.[Ф] = [лм]
Сила света I - пространственная плотность светового
потока, заключённого в телесном угле Ώ, который
конической
поверхностью
ограничивает
часть
пространства. I лм кд
рад
Ф
I
S
2
R
R
S

5.

3. Освещённость Е (люкс, лк) поверхностная
плотность светового потока, отнесённая к площади S,
на
которую
он
распределяется.
Величина
освещённости задаётся в нормах.
Ф
E
S
4. Яркость поверхности (L, кд/м2) - это отношение силы
света к проекции светящейся поверхности на
плоскость,
перпендикулярную
направлению
распространения света.
I
L
S cos
L
E
Iα
S
α

6.

Качественные характеристики:
Фон – поверхность, на которой происходит различение объектов,
характеризуется способностью поверхности отражать подающий
на нее световой поток
Ф отр
Фпад
,
коэффициент отражения;
где Фотр – отраженный световой поток;
Фпад – падающий световой поток.
> 0,4 – светлый фон;
= 0.2…0,4 – средний фон;
< 0,2 – темный фон
Контраст объектов с фоном – соотношение
рассматриваемого объекта и фона Lоб > Lф
К
lоб L ф
L об
,
где Lоб - яркость объекта;
Lф – яркость фона
К > 0,5 – сильный контраст;
К = 0.2…0,5 – средний контраст;
К < 0,2 – слабый контраст
яркости

7.

Коэффициент пульсации освещенности – критерий
глубины колебаний освещенности в результате
изменения величины светового потока
100(Еmax Еmin )
КЕ
,
2Еср
где
Еmax, Еmin, Еср – максимальное, минимальное и
среднее значение освещенности за период ее
колебаний
КЕ = 25…65% – для газоразрядных ламп;
КЕ = 6…7% – для ламп накаливания;
КЕ = 1…2% – для галогенных ламп

8.

Видимость – способность глаза воспринимать объект;
определяется числом пороговых контрастов в
контрасте объекта с фоном
K
V
,
Kпор
где
Кпор - пороговый или наименьший различаемый
глазом контраст, обеспечивающий видимость
объекта
Показатель ослепленности – критерий оценки слепящего
действия источника света
1000
Р0
,
V1
1
V2
где
V1, V2 - видимость объекта соответственно при
экранировании и наличии ярких источников

9.

2. Системы и виды
производственного освещения
Производственное освещение
Естественное
Искусственное
Совмещенное

10.

Оценка и нормирование естественного
освещения
Естественное освещение непостоянно в течение суток
и поэтому его оценивают относительной величиной коэффициентом естественной освещённости КЕО в %.
Евн
КЕО
100 ,
Енар
где Евн - освещённость в данной точке помещения, лк;
Енар- одновременная освещённость от небосвода, лк.
Величина КЕО измеряется
в нескольких точках по
продольному разрезу
помещения и с нормой
сравнивается
минимальная величина.
Енар
Евн
Енорма
Нормы задают от
точности работы

11.

Нормирование искусственного освещения
Глаз человека воспринимает яркость, но нормы задаются
по освещённости, так как нормирование по яркости
каждой,
одновременно
видимой
поверхности,
затруднительно.
Нормируемым
параметром
является
допустимая
минимальная
освещённость
Е
(лк),
которая
устанавливается в зависимости от следующих факторов:
1. Характеристика зрительной работы (работы по точности
делят на 8 разрядов).
2. Контраст объекта с фоном различения К, который
определяется отношением абсолютной разности между
яркостью объекта Lо и фона Lф к яркости фона.
К
L0 Lф
Lф
Различают контраст: большой, средний, малый.

12.

3. Характеристика фона, которая задаётся в
зависимости от коэффициента отражения света ρ
(различают фон светлый, средний, тёмный).
4. Вида освещения (общее или комбинированное).
5. Тип источника света: лампы накаливания или
газоразрядные (для газоразрядных ламп нормы
освещённости задаются выше, так как световая отдача
этих ламп больше и нет смысла задавать меньшую
нормативную освещённость).
Примеры нормирования освещённости
Механический цех: местное в составе
комбинированного при газоразрядных лампах - 1800
лк.; общее в составе комбинированного - 200 лк.; одно
общее - 500 лк; при лампах накаливания - 1350 лк,
150 лк, 300 лк соответственно.

13.

Классификация систем освещения
Искусственное освещение по виду делят:
Общее равномерное
Общее локализованное
Комбинированное =
Общее +
Местное

14.

Искусственное освещение
Рабочее
Аварийное
Эвакуационное
Охранное
(дежурное)
Бактерицидное (УФ
= 0,254…0,257 мкм)
Эритемное (УФ
= 0,297 мкм)
Для обеспечения нормального
производственного процесса
Для работы в аварийном режиме
Е 2 лк
Для освещения путей эвакуации Е 0,2 лк
(на открытых территориях) Е 0,5 лк (на
открытых территориях)
Для освещения охраняемых
территорий Е 0,5 лк
Для обеззараживания помещений
Для компенсации недостатка
солнечного света

15.

Требования к производственному освещению:
– равномерное распределение яркости;
- отсутствие резких теней;
- отсутствие прямой и отраженной блесткости
(повышенной яркости светоотражающих потоков);
- отсутствие колебаний освещенности на рабочем
месте;
- оптимальный спектральный состав светового
потока (близкий к естественной освещенности);
- удобство, простота, долговечность и безопасность
осветительных установок

16.

3. Источники света и осветительные приборы.
Расчет производственного освещения
Основные характеристики источников света
1. Рабочее напряжение U (В) и электрическая мощность
N (Вт).
2. Световой поток лампы Ф (лм) или максимальная сила
света I (кд).
3. Характеристика спектра излучения.
4. Срок службы лампы t, час.
5. Конструктивные параметры (форма колбы лампы, тела
накала; наличие и состав газа, заполняющего колбу).
6. Световая отдача или экономичность (лм/Вт), то есть
отношение светового потока к мощности лампы.
Ф
N

17.

1. Лампы накаливания (ЛН)
Свечение возникает в результате нагрева вольфрамовой
нити до высокой температуры.
Типы ламп:
НВ - накаливания вакуумная.
НГ - накаливания газонаполненная.
НБ - накаливания биспиральная.
Преимущества ЛН: малые габариты, простота включения,
нечувствительность к внешней температуре, устойчивость
работы при колебаниях напряжения.
Недостатки ЛН: низкая световая отдача ( 7-20 лм/Вт),
небольшой срок службы до 2500 ч. Преобладание в
спектре излучения красно-жёлтых тонов.

18.

2. Галогенные лампы накаливания
Наличие в колбе паров йода повышает температуру
накала спирали; образующиеся пары вольфрама
соединяются с йодом и вновь оседают на
вольфрамовую спираль, препятствуя распылению
вольфрамовой нити.
Преимущества галогенных ламп: более высокая, чем
у ламп накаливания световая отдача (до 40 лм/Вт),
срок службы 3000ч, спектр излучения близок к
естественному.
3. Газоразрядные лампы
Излучают свет в результате электрических разрядов
в парах газов. Слой
люминофора преобразует
электрические разряды в видимый свет. Различают
газоразрядные лампы низкого (люминесцентные) и
высокого давления.

19.

Люминесцентные лампы (ЛЛ)
Марки ламп: ЛБ - лампа белого света, ЛД - лампа дневного
света, ЛТБ - лампа тёпло-белого света, ЛХБ - лампа
холодного света, ЛДЦ - лампа с улучшенной цветопередачей.
Преимущества ЛЛ: значительная световая отдача (40-80 лм/Вт),
большой срок службы (8000ч), спектр излучения близок к
естественному свету.
Недостатки ЛЛ: большие габариты, чувствительность к низкой
температуре, пульсация светового потока, способная вызывать
стробоскопический эффект, применение специальных пусковых
приспособлений, инерционность при включении, создание
радиопомех.
Газоразрядные лампы высокого давления
Марки ламп: ДРЛ - дуговая ртутная люминесцентная, ДКсТ дуговая ксеноновая трубчатая, ДНаТ - дуговая натриевая трубчатая.
Преимущества: эти лампы работают при любой температуре.
Применение: для открытых площадок и в высоких помещениях.

20.

а - криптоновая; б - зеркальная; в - галогенная;
г - ДРЛ; д - ДНаТ; 1 - отражающий слой; 2 - нить
накала; 3 - кварцевая колба; 4 - ртутная
кварцевая лампа; 5 - внешняя стеклянная колба;
6 - люминофор; 7 - горелка, заполненная парами
натрия.

21.

Осветительные приборы
Осветительные приборы включают источник света и
арматуру. Их делят на светильники и прожекторы.
Характеристики светильников: 1 - кривые распределения
силы света; 2 - защитный угол (от ослепления), 3 - КПД
светильника, как отношение светового потока светильника
к световому потоку источника света.
Ф
n св
По распределению светового
потока светильники делят:
- прямого света;
- преимущественно прямого
света;
- рассеянного света;
- отражённого света.
ф
Фл
По исполнению светильники
делят:
- открытые;
- защищённые;
- брызгозащищённые;
- взрывозащищённые и др.

22.

Кривые силы света
светильника
1 - широкая;
2 - равномерная;
3 - глубокая.
Защитный угол
светильника
а - с лампой
накаливания
б - с люминесцентными
лампой.

23.

Расчет освещения
Проектируя осветительную установку, необходимо
решать следующие вопросы:
1. Выбор типа источника света. Рекомендуется
применять газоразрядные лампы, а для помещений,
где температура воздуха может быть менее +10 оС,
следует отдавать предпочтение лампам накаливания.
2. Выбор системы освещения. Более экономичной
является система комбинированного освещения, но в
гигиеническом отношении система общего освещения
более совершенна.
3. Выбор типа светильника с учётом загрязнённости
воздушной среды, распределения яркостей и с
требованиями взрыво- и пожаробезопасности.
Для
расчёта
освещения
применяются
методы
коэффициента использования светового потока и
точечный метод.

24.

hc
а
h
hp
б
H
L
B
L - длина,
В - ширина,
H - высота
помещения
h - высота подвеса
светильников;
hp - высота от пола
до рабочей
поверхности;
hc - высота от
потолка до
светильников, м.
Расчётная схема при проектировании системы общего
свещения методом коэффициента использования
светового потока
а - лампы накаливания; б - люминесцентные лампы.

25.

Метод коэффициента использования
светового потока
Метод применяется для расчёта общего освещения.
При установке ламп накаливания определяют требуемый световой поток Ф (лм) лампы, чтобы обеспечить норму Енор (лк) (по
СН и П 23-05-95).
Ф
Z K з S Eнор
n
,
где Z - коэффициент неравномерности освещения (1,1-1,2);
Кз - коэффициент запаса, который учитывает старение
лампы и запылённость (1,3-1,5);
S - площадь освещаемой поверхности, м2;
n - количество ламп, которое задаётся;
η - коэффициент использования светового потока рав
ный отношению полезного светового потока к суммарному ; зависит от индекса помещения, коэффициентов отражения света и от типа светильника.

26.

Индекс помещения определяется по формуле
AB
J
,
h(А В)
где А и В – длина и ширина помещения в плане;
h – высота подвеса светильников.
По найденному значению Ф выбирается ближайшая
стандартная лампа (ГОСТ 6825-91) и определяется
необходимая электрическая мощность
Ф
Р ;
при выборе лампы допускается отклонение светового
потока от расчетного в пределах 10…20%.

27.

Точечный метод расчета
Применяется
для
проверочного
расчета
местного
освещения, а также для расчета освещенности конкретной
точки наклонной поверхности
I cos
ЕА
,
2
r
где ЕА- освещенность горизонтальной
расчетной точке А;
поверхности
в
I - сила света в направлении от источника к расчетной
точке А; определяется по графику изолюкс.
Учитывая, что
h
r
cos
,
и вводя коэффициент запаса Кз, получим
I cos3
EA
,
hК 3
Должно выполняться условие
Е А Енорм

28.

График пространственных изолюкс
30
15
10
5