Под производственным освещением понимают систему устройств и мер, обеспечивающую благоприятную работу зрения человека и исключающую вредное или опасное влияние на него в процессе труда. Чтобы человек мог выполнять зрительную работу, необходимы определенные характеристики света и зрения человека.
Основными количественными показателями света являются световой поток, сила света, освещенность, яркость.
Свет представляет собой поток лучистой энергии с длинами волн 740... 400 нм. Световой поток определяют мощностью лучистой энергии, оцениваемой по производимому ею зрительному ощущению, и выражают в люменах (лм). Люмен соответствует световому потоку, излучаемому в единичном телесном угле точечным изотропным источником с силой света 1 кандела. Сила света характеризует пространственную плотность светового потока, отнесенную к единице телесного угла. Единица силы света — кандела (кд) — представляет собой силу света точечного источника, испускаемую в перпендикулярном направлении с площади в 1/600000 м2 черного тела при температуре затвердевания платины Т-2042 К и давлении 101,325 КПа.
Падая на поверхность, световой поток создает ее освещенность. За единицу освещенности — люкс (лк) — принята освещенность поверхности площадью 1 м2 световым потоком 1 лм. Освещенность поверхности не зависит от ее световых свойств. Качество производственного освещения принято характеризовать требуемой освещенностью рабочих поверхностей и участков.
Яркостью является отношение силы света, излучаемой в рассматриваемом направлении, к площади светящейся плоскости. Выражают в единицах: кандела на квадратный метр (кд/м2).
Свет, а следовательно, и зрительная информация об окружающем нас мире, воспринимаемая глазом человека, передается по зрительному нерву в мозг человека, в котором формируется субъективный зрительный образ. Основными показателями работоспособности глаза являются контрастность, острота зрения, вероятность различения, время зрительного восприятия, поле зрения и ослепленность.
Прежде всего, для различения предметов человеком необходима разность яркости предмета и фона, т. е. контрастность. Количественно контрастность определяют, как отношение разности яркости предмета и фона к яркости предмета (фона):
Оптимальным значением контрастности считают 0,6...0,9.
Нормальная видимость предметов зависит также от угловых размеров предметов различения, времени экспозиции и вероятности различения. Характеристикой пространственного порога зрения является острота зрения. Она определяется величиной, обратной минимальным размерам предмета, при которых он различим глазом. Размеры предмета выражают в угловых величинах, которые связаны с линейным соотношением
где α — угловой размер предмета различения; h — его линейный размер; l — расстояние от глаз до предмета.
У людей с нормальным зрением порог остроты зрения при нормальной яркости соответствует примерно 1'. Оптимальные условия различения предметов будут при α ≥ 30'...40'.
Основными временными характеристиками являются латентный период зрительной реакции, критическая частота слияния мельканий, минимальная длительность сигнала, вызывающего ощущение и время адаптации.
Латентным периодом называют промежуток времени от момента подачи сигнала до возникновения ощущения. Для большинства людей τлат = 160...240 мс.
Критическая частота слияния мельканий — минимальная частота сигналов, при которой возникает их слитое восприятие. При нормальной яркости f кр = 20...25 Гц.
При разработке производственного освещения важное место уделяют процессу адаптации глаза. При переходе от высоких яркостей к практической темности процесс адаптации происходит медленно и составляет 60...90 мин. Обратный процесс происходит быстрее — 5... 10 мин. В период осуществления адаптации глаз работает с пониженной работоспособностью, поэтому необходимо избегать создания условий, требующих частой и «глубокой» переадаптации.
Все поле зрения человека в зависимости от четкости различения деталей предметов принято разбивать на три зоны: центрального зрения (~2°), где детали различаются четко; ясного видения (30...35 °), где при неподвижном глазе можно опознать предмет без различения -мелких деталей; периферическое зрение (75...90 °), где предметы только обнаруживаются.
Слепящее действие света на глаза человека называют блесткостью. Чем больше блесткость, тем больше теряет человек зрительные функции, т. е. перестает различать предметы. За показатель слепящего действия принят коэффициент блесткости, характеризуемый углом перекрытия светового потока источника света.
Необходимо иметь в виду, что рассмотренные характеристики работоспособности глаза взаимосвязаны и взаимозависимы. Одним из основных факторов благоприятного функционирования зрения является достаточная яркость или освещенность рабочих поверхностей и участков.
Практический опыт показывает, что при недостаточных характеристиках освещенности производственное освещение может быть вредным и опасным производственным фактором. При неудовлетворительной освещенности ухудшаются условия для осуществления зрительных функций и жизнедеятельности организма: появляются утомление, глазные болезни, головные боли, что может быть косвенной причиной несчастных случаев. Плохо освещенные опасные зоны, слепящие прожекторы и лампы, блики от них, резкие тени ухудшают или вызывают полную потерю ориентации работающих.
На рис. 9.1 приведен пример изменения эффективности осветительной установки от освещенности рабочей поверхности. При увеличении освещенности значительно возрастает производительность труда и уменьшается утомление. В рассматриваемом случае увеличение освещенности от 30 до 300 лк дает существенный рост производительности труда. В дальнейшем возрастание освещенности приводит к незначительному росту производительности, труда. При 1000 лк утомление имеет минимальное значение.
100 300 1000 2000 Е, лк
Рис. 9.1. График эффективности осветительной установки в зависимости от освещенности:
1 — производительность труда; 2 — утомление