Основные светотехнические характеристики зрительной работы

Каждый человек получает до 90% внешней информации через зрение. Глаза человека — это высокочувствительный биологический прибор, реагирующий на световое излучение в пределах длин волн 380 — 760 нм (1нм = 10−9м = 10−6мм). Восприятие световой информации зависит от к о л и ч е с т в е н н ы х и к, а ч е с т в е н н ы х светотехнических характеристик освещения зрительного пространства.

К количественным характеристикам освещения относятся:

А. Световой поток F — это та часть электромагнитных излучений, которая воспринимается зрением человека как свет. Единицей измерения светового потока является люмен (лм).

Б. Сила света J — это интенсивность светового потока в любом направлении от светящейся точки. Или иначе, это пространственная плотность светового потока.

J = F/W,.

где W — телесный (пространственный) угол в стерадианах (сp).

W = S/R2, где S — площадь, вырезанная из сферы произвольного радиуса R в метрах.

Единицей силы света является кандела (кд) 1кд = 1лм/1сp.

Сила света J постоянной по всем направлениям от центра сферы может быть только для точечных источников света. Для реальных осветительных приборов сила света по направлениям пространства не равномерна и представляется в виде некоторой кривой в полярной системе координат (рис. 3), называемой кривой силы света.

Рисунок 3 — Кривая силы света В. Освещенность — отношение светового потока к площади, освещаемой им поверхности:

(лк) Единица освещенности — люкс (лк). Это освещенность поверхности площадью 1 м² при световом потоке падающего на нее излучения, равном 1 люмену. Освещенность нормируется и контролируется на производстве.

Г. Яркость:

(кд/м2).

где — угол между нормалью освещаемой поверхности и направлением светового потока от источника света.

Яркость освещенных поверхностей зависит от их световых свойств, от степени освещенности, а в большинстве случаев так же от угла, под которым рассматривается поверхность.

Д. Коэффициент отражения — это отношение отраженного светового потока к падающему световому потоку :

Е. Коэффициент поглощения — это отношение поглощенного светового потока к падающему световому потоку :

Ж. Коэффициент пропускания — это отношение прошедшего через прозрачную поверхность светового потока к падающему на данную поверхность светового потока :

Коэффициенты зависят от цвета (белый, черный и т. д.), физических свойств материала (металл, стекло, бумага, шероховатость и др.) и состояния освещенных поверхностей, но сумма их всегда равна единице, т. е. .

Численные значения вышеуказанных коэффициентов некоторых материалов указаны в таблице 1.

Таблица 1.

З. Коэффициент естественной освещенности — есть отношение освещенности внутри помещения к освещенности уличной:

%.

Естественное освещение, из-за его непостоянства во времени оценивается только величиной коэффициента .

К качественным характеристикам относятся:

А. Фон — это поверхность, прилегающая к объекту различения. Например, чертеж на белой бумаге. Линии чертежа — это объект различения. Белая бумага, на которой расположен чертеж с линиями, обозначениями и др. — это фон.

В зависимости от величины коэффициента отражения фоновых поверхностей фон считается:

• — светлым при ;
• — средним при ;
• — темным при .

Б. Контраст объекта различения с фоном :

где — яркость объекта и фона.

В зависимости от величины контраст считается:

• — большим при (объект и фон резко различаются по яркости);
• — средним при (объект и фон заметно отличаются по яркости);
• — малым при (объект и фон мало или почти неразличимы по яркости).

Соотношения характеристик фона и контраста (и) на практике в значительной мере определяют зрительные условия труда.

В. Спектральный состав света Спектр естественного света гораздо шире и богаче спектра искусственного света. Благодаря этому жизнедеятельность человека протекает наиболее благоприятно в условиях естественного освещения.

Г. Блесткость или ослепленность — это наличие ярких источников света в поле зрения, оказывающее неблагоприятное ощущение и раздражающие человека.

В ряде случаев на практике, вместо понятия блескости, пользуются показателем ослепленности, выражающийся формулой:

где — видимость объекта различения соответственно при экранизировании и наличии ярких источников света в поле зрения.

Видимость характеризует способность глаза воспринимать объект; зависит от освещенности, размера объекта, его яркости, контраста объекта с фоном, длительности наблюдения и др.

Д. Пульсация освещенности, выражаемая коэффициентом пульсации :

где — соответственно максимальный, минимальный и средний световой поток в единицу времени. Пульсация освещенности характерна для газоразрядных ламп, питаемых переменным током.

Е. Цилиндрическая освещенность — это средняя освещенность боковой поверхности вертикального цилиндра, размеры которого стремятся к нулю. Определяется делением вертикальной освещенности в плоскости, перпендикулярной к поверхности светового луча, на .

Ж. Показатель дискомфорта — это характеристика качества освещения, определяющая степень дополнительной напряженности зрительной работы, вызванной наличием резкой разницы яркостей одновременно видимых поверхностей в освещенном помещении.