Основные светотехнические характеристики. Системы и виды освещения
Технология съемочного освещения предусматривает применение различных материалов в качестве отражателей, подсветов, экранов, рассеивателей и других приспособлений, выполняемых из металлов, тканей, стекла и пластикатов. Важную роль при этом также играют светотехнические характеристики поверхностей объектов съемки, материалов и естественных образований.
Металлы в качестве подсветов и отражателей подразделяются на два вида: полированные - для зеркального (направленного) отражения и матированные - для диффузного и направленно - рассеянного. Наибольшее распространение получили алюминий, хром, никель, латунь, серебро, родий, кадмий и олово, применяемые в виде сплошных листов, гальванического, химического покрытия или порошка в составе красящих веществ (бронзовая и алюминиевая краски). На рис.7 показаны спектральные характеристики полированных металлов, применяемых при съемке, в виде зависимости коэффициента отражения r (в %) от длины волны светового излучения λ, нм.
Рис. 7. Спектральные характеристики полированных металлов
Наиболее часто при изготовлении отражателей и подсветов используется алюминий в виде тонких листов или фольги, наклеенной на какую-либо плоскую основу, или алюминиевого порошка в составе краски. Алюминий – легкий металл серебристого цвета, стойкий к атмосферным воздействиям и коррозии. Отличительные свойства алюминия как светотехнического материала: высокий коэффициент отражения (0,8-0,95), стабильность отражательной способности при длительном пребывании на воздухе, а также при изменении температуры при нагревании в больших пределах (300-750 К), равномерная спектральная характеристика в видимой части спектра с незначительным ростом коэффициента отражения (на 0,1 в пределах от 400 до 700 нм).
Зеркало серебряного металлического отражателя получается путем гальванического отложения серебра на другом металле. Полированное серебро имеет максимальный коэффициент отражения равный 0,95. Однако серебро подвергается окислению, вследствие чего уже к концу первого года службы у металлических серебряных зеркал их коэффициент отражения уменьшается на 15-25%.
Хром - металл белого цвета с оттенком синего, стойкий к воздействию большинства газов и органических кислот. В атмосферных условиях хром сохраняет высокую отражающую способность длительное время. Хром мало окисляется при нагреве до температуры 400-600 К. Механическая прочность хромовых покрытий, нанесенных на подслой из меди, никеля, высокая. Все это позволяет использовать хромированные отражатели в осветительных приборах с высокими рабочими температурами. Коэффициенты отражения хромированных отражателей 0,61-0,62.
Родий - металл белого цвета с розовато-голубым оттенком, очень стойкий к коррозии и действию паров кислот, щелочей и других химически активных веществ, присутствующих в атмосфере. Высокая отражательная способность (коэффициент отражения 0,72-0,74) и твердость родиевых покрытий являются ценными свойствами, которые используются в производстве точных высококачественных отражателей. Недостатками отражателей с родиевым покрытием являются их высокая стоимость и сложность изготовления.
Никель - металл серебристо-белого цвета, стойкий к атмосферной коррозии. Коэффициент отражения недостаточно высок и составляет 0,55-0,60. Чаще всего никель используется как подслой под хромовые и родиевые покрытия.
Поглощение света в металлах. Из всех известных веществ наибольшим поглощением света отличаются металлы. Для того чтобы наблюдать прохождение света через слой металла, необходимо изготовить из него очень тонкие пленки-толщиной в миллионные доли миллиметра. В принципе свет, проходящий через: металл, поглощается по общему закону Бугера. Отличие состоит лишь в абсолютном значении показателя поглощения а", который в этом случае становится очень большим. Так, например, при длине волны 589 нм серебро имеет показатель поглощения около 8×10 5 см -1 , платина - 9×10 5 см -1 , алюминий - 1×10 6 см -1 . Металлооптика пользуется безразмерной величиной c, связанной с показателем поглощения а" соотношением:
а"=4pc/l,
где l - длина волны поглощаемого света в воздухе. Переписав последнее выражение как c=а" l/(4p) легко сообразить, что значениеc=1 характеризует такой материал, который при толщине, равной l , имеет коэффициент пропускания:
t= e - а" l =10 -0,434 × 4 p =10 -5,45 =0,355×10 -5
Значения постоянной c для некоторых металлов приведены в таблице 4.
Таблица 4. Оптические постоянные некоторых металлов для l=589,3 нм
В табл. 5, 6, 6 приведены светотехнические характеристики некоторых материалов, применяемых в качестве отражателей осветительных приборов, отражательных подсветов, экранов и др.
Таблица 5. Коэффициенты отражения полированных металлов (направленное отражение)
Можно отметить, что даже самые хорошие и чистые зеркала рассеивают некоторую часть падающего светового потока. Для металлических зеркал эта часть составляет десятую или сотую долю процента, а хорошо полированное стекло рассеивает около тысячной доли процента.
Таблица 6. Коэффициенты отражения матированных металлов (направленно-рассеянное отражение)
Таблица 7. Коэффициенты отражения практически диффузно отражающих материалов
Из светорассеивающих тел, свойства которых приближаются к свойствам идеального рассеивателя, кроме окиси магния, осажденной на поверхность холодного предмета при сжигании металлической ленты или металлических стружек, можно указать на прессованные пластинки из чистых порошков сернокислого бария или углекислого кальция.
В табл. 8 и 9 приведены сводные данные по светотехническим характеристикам материалов и естественных образований.
Таблица 8. Коэффициенты пропускания, отражения и поглощения света материалами
| Материал | Коэффициент пропускания, t | Коэффициент отражения, r | Коэффициент поглощения, a | Толщина слоя материала, мм | Степень рассеяния |
| Стекло прозрачное бесцветное | 0,89-0,91 | 0,08 | 0,01-0,02 | 1,0-3,0 | Нет |
| Стекло узорчатое бесцветное | 0,57-0,90 | 0,08-0,24 | 0,02-0,04 | 3,2-5,9 | Средняя |
| Стекло бесцветное, матированное песком | 0,72-0,85 | 0,15-0,12 | 0,03-0,16 | 1,8-4,4 | Слабая |
| Стекло бесцветное, матированное кислотой | 0,75-0,89 | 0,09-0,13 | 0,02-0,12 | 1,3-3,7 | Слабая |
| Стекло глушеное, сплошное | 0,10-0,66 | 0,30-0,75 | 0,04-0,28 | 1,3-6,1 | Сильная |
| Стекло глушеное накладное | 0,45-0,55 | 0,40-0,50 | 0,04-0,06 | 1,5-2,0 | Сильная |
| Стекло опаловое | 0,60 | 0,29 | 0,11 | 2,5 | Средняя |
| Стекло органическое глушеное | 0,53 | 0,32 | 0,15 | 3,0 | Сильная |
| Арказоль | 0,75 | - | - | 0,2-0,3 | Средняя |
| Эксельсиор | 0,6 | - | - | 0,2-0,3 | Средняя |
| Стеклоткань | 0,6 | - | - | 0,3-0,5 | Средняя |
| Калька-лавсан | 0,4-0.75 | - | - | 0,2-0,3 | Средняя |
| Марля белая | 0,6-0,8 | - | - | - | Нет |
| Ткань хлопчатобумажная белая | 0,50-0,60 | 0,30-0,35 | 0,08-0,10 | - | Нет |
| Шелк белый | 0,60-0,65 | 0,35-0,40 | 0,01-0,02 | - | Нет |
Таблица 9. Коэффициенты отражения некоторых поверхностей объектов съемки
| Отражающая поверхность | Коэффициент отражения r | Отражающая поверхность | Коэффициент отражения r |
| Снег свежевыпавший | 0,99 | Песок красный | 0,10 |
| Снег средней свежести | 0,90 | Песок белый мокрый | 0,08 |
| Снег лежалый и тающий | 0,60-0,80 | Бетон | 0,20-0,30 |
| Бумага белая | 0,75-0,85 | Кирпич белый | 0,35 |
| Краска клеевая белая | Кирпич красный | 0,20 | |
| свежая | 0,70-0,80 | Галька белая сухая | 0,32 |
| Краска масляная или эмалевая | Шоссе сухое | 0,32 | |
| белая | 0,58-0,65 | Дорога грунтовая сухая | 0,20-0,21 |
| Краска клеевая белая не | Булыжная мостовая сухая | 0.20 | |
| свежая | 0,65-0,70 | Шоссе мокрое | 0,11 |
| Алюминий оксидированный | 0,70-0,75 | Мостовая асфальтовая сухая | 0.10-0.12 |
| Алюминиевая краска | 0,50-0,60 | Булыжная мостовая мокрая | 0.09 |
| Ткань полотняная белая | 0,55-0,70 | Мостовая асфальтовая | |
| Шелк белый | 0,35-0,40 | Мокрая | 0,07 |
| Ткань хлопчатобумажная | Почва в поле сухая | 0,10-0,15 | |
| белая | 0,30-0,35 | Почва в поле мокрая | 0,06-0,08 |
| Ткани темные (серые и | Лес лиственный, осенний | 0.15 | |
| цветные) | 0,05-0,08 | Солома | 0,15 |
| Кожа человека светлая | 0,35-0,40 | Степь желтая сухая | 0,10 |
| Кожа лица в среднем | 0,30 | Жнивье | 0,10 |
| Кожа человека смуглая | 0,25 | Трава свежая | 0,07-0,10 |
| Стены светлых тонов в | Лес лиственный зеленый | 0,07-0,12 | |
| среднем | 0,30 | Лес хвойный | 0,04-0,07 |
| Тес сосновый свежий | 0,50 | Мох влажный | 0,05 |
| Тес старый посеревший | 0,14 | Пахота-чернозем сухой | 0,03-0,05 |
| Бревенчатая стена | 0,20 | Пахота-чернозем сырой | 0,02 |
| Крыша деревянная (дранка) | 0,15 | Черная бумага | 0,04-0,06 |
| Известняк светлый | 0,40 | Черное сукно, шерсть | 0,04-0,05. |
| Песок белый сухой | 0,35 | Черный бархат | 0,005-0,04 |
| Песок желтый сухой | 0,15 | Сажа | 0,002- 0,04 |
Отражатели, просветные экраны, конструктивно выполненные в виде гибких кругов, эллипсов и т. п. принято называть лайт-дисками (“световые диски” – рис.8…рис.12). В этих дисках традиционный жесткий каркас заменен эластичной стальной лентой в виде плоской пружины. Лента заклепывается в кольцо или эллипс и по контуру обшивается прочной светотехнической тканью, обеспечивающей или рассеяние, или поглощение, или отражение, или пропускание света.
Просветной белый лайт-диск (рис.8) может работать как диффузно расеивающая поверхность, пропуская или отражая световой поток, снижая приэтом контраст освещения. Такой лайт-диск больших размеров используется в некоторых случаях как белый фон.
Рис. 8 – Просветной лайт-диск
Белые и полуматовые серебряные лайт-диски в виде отражателей небольших размеров диаметром до 0.7 м очень востребованы при репортажных съемках как на натуре, так и в интерьерах, а лайт-диск желтого цвета в результате селективного отражения белого света позволяет получить эффект света камина, свечей, предзакатное освещение в виде золотистых бликов даже на больших съемочных площадях до 30 кв.м (Рис.9).
Рис. 9 Лайт-диски с отражающей поверхностью
Если лайт-диск выполнен в виде черной светопоглощающей панели размерами до 1,5м, то такой панелью можно полностью перекрыть в интерьере падающий на снимаемый объект свет или создать за актером черный фон (рис.10).
Рис.10 – Лайт-диски черного цвета
Лайт-диски обычно изготавливаются двухсторонними (за исключением просветных): одна сторона – белая, другая – черная или в таких комбинациях, как золотой – серебряный, телесный – зеркально серебряный, синий – зеленый и др. Существуют диски для определенных дикторских фонов, для электронной рир-проекции – хромакей, для создания различных цветовых эффектов, для коррекции цветовой температуры. Гибкие лайт-диски легко изменяют форму и поэтому их можно разместить в оконном или дверном проеме, в угловых изломах помещений.
Рис.11 – Осветительные зонтики
Осветительные зонтики (Рис.11) также выпускаются в самых различных комбинациях:
С единой поверхностью для отражения и пропускания светового потока
Одна поверхность отражающая, а вторая – поглощающая световой поток.
Светотехнические характеристики материалов для лайт-дисков и осветительных зонтиков позволяют создать самые различние виды отражения и пропускания светового потока. Зонтичные отражатели быстро раскрываются и легко крепятся как на отдельном штативе, так и на штативе осветительного прибора с использованием соответствующего крепежа – грипа.
Рис.12 – Софт-бокс
На рис.12 представлена насадка на осветительные приборы в виде софт-бокса. Эти насадки создают мягкий диффузно рассеяный свет. Софт-бокс представляет собой жесткий пластиковый или металлический каркас, на боковые грани которого натянута отражающая ткань (черная снаружи), а передняя часть перекрыта диффузно рассеивающим материалом. Софт-боксы (“световые короба”) получили в последние годы широкое распространение. Они имеют весьма большие площади светящейся поверхности. Можно отметить следующие типоразмеры рабочей поверхности софт-боксов: 40х40 (“лилипут”), 40х60, 50х70, 63х63, 81х81, 60х80, 90х120, 135х180 см и др. Можно отметить варианты софт-боксов в виде подвесных светящихся куполов.
Стекло, как светотехнический материал, можно разделить на две основные группы - силикатное (неорганическое) и пластмассовое (органическое, полимерное). Окрашенные в массе прозрачные стекла представляют собой цветные стёкла. Для осветительных приборов выпускается оптическое бесцветное стекло на основе силикатного. При введении в массу прозрачного стекла особых веществ получают глушеные стекла (молочные, опаловые, опалиновые). Матированные стекла рассеивают свет за счет поверхностной шероховатости, полученной механическим или химическим способом.
Для просветления оптических стекол применяются пленки из фтористого магния, расположенные между двумя прозрачными слоями серебра или двуокиси кремния. Повышение коэффициента отражения стекла достигается покрытием поверхности пленкой из двуокиси кремния и титана или из одной двуокиси титана. Светоделительные покрытия, распределяющие отраженный и пропущенный свет, выполняются нанесением прозрачных металлических пленок из сернистого цинка и трехсернистой сурьмы.
Силикатное стекло имеет в своей основе двуокись кремния с различными добавками-окислами, В зависимости от состава и способа изготовления силикатное стекло обладает различными свойствами.
Стекло оптическое бесцветное отличается высокой оптической однородностью и прозрачностью (таблица 10). Оно предназначено для изготовления линз, призм, светофильтров и других оптических деталей. Оптические стекла производятся двух серий - обычные и малотемнеющие при воздействии ионизирующих излучений.
Оптическое стекло применяется в основном в видимой области спектра (380-760 нм), в ближней ультрафиолетовой -УФ (от 300 нм) и в инфракрасной -ИК (до 2000 нм). Наиболее часто применяемые оптические стекла толщиной свыше 1 мм непрозрачны для излучения на длинах волн менее 300 нм. С уменьшением толщины стекла спектральная область пропускания расширяется.
Таблица 10. Коэффициенты пропускания t% оптического бесцветного стекла разной толщины (в мм) в УФ области спектра
| Длина волны, нм | 0,4 мм | 2 мм | 4 мм | 8 мм |
| 91,2 | 90,2 | 88,8 | ||
| 91,5 | ||||
| 57,5 | ||||
| 31,7 | 17,8 | |||
Каждый сорт стекла по своим физическим свойствам имеет точные значения двух основных констант: показателя преломления n и коэффициента дисперсии n для определенных длин волн (спектральных линий) видимой, УФ и ИК областей спектра. Чем больше величина коэффициента дисперсии, тем меньше рассеяние. Сорта стекол, у которых n >55 , называются кронами, а стекла со значениями n <50 - флинтами, за небольшим исключением. Кроны - легкие стекла с плотностью до 2,6 г/см 3 и показателем преломления 1,48-1,55. Флинты - тяжелые стекла плотностью более 2,6 г/см 3 и показателем преломления выше 1,55. Не существуют стекла с показателем преломления меньше 1,45 и больше 1,93, а по коэффициенту дисперсии - меньше 19 и больше 71. Константы, выходящие за пределы этих величин, относятся к кристаллам (например, флюорит: n= 1,4338, n =95,l).
Коэффициент преломления n указывается для определенной длины волны, отмечаемой в индексе буквой (таблица 11), которая обозначает спектральную линию излучения химических элементов.
Таблица 11.
Для видимой области спектра по измеренным значениям показателя преломления коэффициент дисперсии находят из следующего выражения:
n е =(n е -1)/(n F " - n С"),
где n е , n F " , n С" – показателя преломления стекла для спектральных линий e,F", С". Обычно в технической литературе дается коэффициент преломления для желтой линии натрия (D ) с длиной волны 589,3 нм. Показатель преломления n е для длины волны 546,1 нм, расположенной вблизи максимума спектральной чувствительности глаза (спектральная линия ртути), называется основным показателем преломления.
Кроны (К) и флинты (Ф) обозначаются следующим образом. Кроны: ЛК - легкие, ФК - фосфатные, ТФК- тяжелые фосфатные, БК - баритовые, ТК - тяжелые, СТК - сверхтяжелые, ОК - особые. Флинты: КФ - крон-флинты, БФ - баритовые, ТБФ - тяжелые баритовые, ЛФ - легкие, ТФ - тяжелые, СТФ - сверхтяжелые, ОФ - особые. Стекла ОК и ОФ -с особым ходом дисперсии.
Кварцевое оптическое стекло получается плавлением природных разновидностей кремнезема (горного хрусталя), жильного кварца, кварцевого песка, а также синтетической двуокиси кремния. Различается прозрачное (оптическое и техническое) и непрозрачное. Кварцевое стекло, получаемое плавлением горного хрусталя, совершенно однородно и обладает наименьшим среди силикатных стекол показателем преломления (n е = 1,4572, n D = 1,4584). Температура размягчения cоставляет 1400 °С. Кварцевое стекло может быть нагрето до красного свечения, а затем, при резком охлаждении водой, остаётся без повреждений. Длительное время выдерживает температуру 1000°С. Применяется кварцевае стекло в различных оптических приборах и для изготовления баллонов источников света.
КУ-1- высокопрозрачное стекло в УФ области спектра, нелюминесцирующее, радиационно оптически устойчивое, без полосы поглощения в интервале длин волн 170-250 нм.
КУ-2 - оптически прозрачное в УФ области спектра, имеет заметную полосу поглощения в интервале длин волн 170-250 нм.
KB – оптически прозрачное в видимой области спектра, имеет заметную полосу поглощения в УФ области спектра и в интервале длин волн 2600-2800 нм.
КИ - прозрачное.в ИК области спектра без заметной полосы поглощения в нтервале длин волн 2600-2800 нм.
Цветное стекло делится на окрашенное в массе, окрашенное по поверхности и накладное. Для окраски цветных стекол применяются следующие красители: фиолетовые - окись марганца, закись никеля, трехокись неодима; синие - закись кобальта, закись меди; зеленые - окись хрома, окись урана, окислы железа; желтые - металлическое серебро, двуокись титана, двуокись церия, сульфид кадмия; красные - селен, медь, золото, селенид кадмия, соединения сурьмы. Спектральное пропускание регулируется составом и количеством красителей, а также толщиной стекла. Цветное стекло широко применяется для светофильтров.
Большое количество различных типов цветных стекол, используются в технике кино- фото- и видеосъемки. Особенно большое применение находят цветные стекла при специальных видах съемки, используемых при создании научных и учебных фильмов и для научно-технических исследований.
Каждому стеклу присвоена марка, состоящая из двух или трех букв и номера. Первая или две первых буквы являются начальными буквами наименования цвета, а последняя, одинаковая для всех стекол буква С является начальной буквой слова «стекло». Таким образом, СС1 означает «синее стекло, первое», a СЗС14 - «сине-зеленое стекло, четырнадцатое».
Группы стекол по цветам имеют следующие наименования: ультрафиолетовые (УФС), фиолетовые (ФС), синие (СC), сине-зеленые (СЗС), зеленые (ЗС), желто-зеленые (ЖЗС), оранжевые (ОС), красные (КС), инфракрасные (ИКС), пурпурные (ПС), нейтральные (НС), темные (TС) и белые стекла (БС).
Стекло УФС8 позволяет выделить при научной съемке определенные области ультрафиолетовой части спектра. Стекло УФС8 (термически устойчивое) устанавливается на осветительные приборы при съемках спецэффектов с применением люминесцентных красок.
Синие стекла СС4 или СС8 находят применение в кинокопировальных аппаратах цветной аддитивной печати; СС5 - при трехцветной аддитивной проекции; СС9 можно использовать как компенсационный светофильтр ЛН-ДС, преобразующий цветовую температуру источника света (3200К-5500К). Вопросы конверсии цветовой температуры требуют отдельного рассмотрения.
Сине-зеленое стекло СЗС17 со светофильтром ПС14 превращает источник А в источник 3200 К, а со светофильтрами ПС5 и ПС14 - источник А в источник В (4800 К) или источник С (6500 К). Стекло С3C8 со светофильтрами ПС5 и ПС14 превращает источник А в источник дневного света (5500 К), в источник 15000 К («северное небо») или в «космический» солнечный свет («свет вне атмосферы»). Стекло СЗС22 вместе с ФС7 позволяет получить сенситометрический синий. Стандартные источники белого света будут рассмотрены в следующей публикации.
Сине-зеленые стекла СЗС16, СЗС24, СЗС25, СЗС26 - теплозащитные стекла. Стекло СЗС16 - термически устойчивое.
Зеленые стекла ЗС8,ЗС10, ЗС11 ЗС8 при толщине 1,9 мм в комбинации с ЖЗС18 (2,1 мм) приводят кривую чувствительности селенового фотоэлемента к кривой спектральной чувствительности глаза; ЗС10 выделяет область 500-600 нм; ЗС11 применяется при трехцветной аддитивной проекции.
ЖЗС5 и ЖЗС10 при черно-белой съемке высветляют зелень при притемнении неба; ЖЗС18 при толщине 2,1 мм в комбинации с ЗС8 (1,9 мм) приводит спектральную чувствительность селенового фотоэлемента к кривой спектральной чувствительности глаза.
Желтые стекла ЖСЗ, ЖС4, ЖС12, ЖС17, ЖС18: ЖСЗ при черно-белой съемке снижает влияние слабой дымки; ЖС4 поглощает ультрафиолетовую часть спектра, в частности при черно-белой съемке в горах; ЖС12 - «слабый желтый» светофильтр при черно-белой съемке; ЖС17 - «средний желтый» при черно-белой съемке; ЖС18 - «плотный желтый» при черно-белой съемке, сенситометрический желтый светофильтр, в комбинации с СЗС22 находит применение в кинокопировальных аппаратах цветной аддитивной печати (толщина стекол ЖС12, ЖС17 и ЖС18 - 5 мм).
Оранжевые стекла ОС5, ОС6, ОС12, ОС14: ОС5 (толщина 1мм) или ОС6 (толщина 2 мм) - компенсационные светофильтры (эти светофильтры и их применение требуют отдельного рассмотрения) для цветной натурной съемки на пленках типа ЛН, сбалансированных на цветовую температуру 3200 К; ОС12 - «средний оранжевый» светофильтр при черно-белой съемке; ОС14 - «плотный оранжевый» при черно-белой съемке (толщина стекол ОС12 и ОС14 - 5 мм)
Красные стекла КС11, КС14, КС19: КС11 используются в копировальных аппаратах цветной аддитивной печати; «слабый красный» светофильтр - при черно-белой съемке и при трехцветной аддитивной проекции; КС14 – сенситометрический красный светофильтр; «плотный красный» светофильтр - при черно-белой съемке; КС19 выделяет области излучений 700-2800 нм.
Пурпурные стекла ПС5, ПС8, ПС14: ПС5 в комбинации с ПС14 и СЗС17 превращает источник А в источник В и С и источник дневного света 5500 К; комбинации ПС5, ПС14 и С3C8 превращают источник А в источник 15000 К («северное небо») или в «космический» солнечный свет; ПС8 поглощает область излучений 500-550 нм.
Инфракрасные стекла ИКС служат для избирательного выделения зон инфракрасного излучения в основном при научной кино-фотосъемке.
Нейтральные стекла НС используются для равномерного ослабления света по всему видимому спектру. При научной съемке очень ярких самосветящихся объектов оператор часто встречается с затруднениями, связанными с получением на пленке чрезмерно большого значения экспозиции. Сильное диафрагмирование объектива в этом случае, например до относительных отверстий порядка 1:16-1:22, не может быть рекомендовано вследствие того, что у большинства объективов при диафрагмировании более чем 1:5,6-1:8 значительно снижается разрешающая способность. Хорошим выходом из положения в таких случаях является применение нейтрально-серых светофильтров из стекла типа НС, устанавливаемых перед объективом съемочной камеры.
Белые стекла БС применяются для получения избирательного пропускания излучения в разных зонах УФ части спектра, в основном при научной киносъемке. Стекла БС11, БС14 и БС15 пропускают также и ИК излучение.
Увиолевымистеклами называются стекла, пропускающие световые излучения с длиной волны короче 400 нм, относящиеся к биологически активной области спектра. Слово увиолевый означает: «у» - за пределами, «виоле» - фиолетового. Бывают бесцветные и черные стекла. В увиолевых стеклах отсутствуют компоненты, поглощающие УФ лучи.
По химическому составу увиолевые стекла делятся на четыре группы, имеющие следующие нижние границы пропускания: кварцевое –185 нм, боросиликатное –220 нм, фосфатное (чёрное) – 250 нм, силикатное – 260 нм.
Например, для эритемного силикатного стекла С89-4 на длине волны равной 296 нм коэффициент пропускания составляет 65%, а на длине волны 253,7 нм только 2 %.
Черные увиолевые стекла непрозрачны для видимой области спектра. При толщине 2 мм они имеют следующую полосу пропускания: 240-400 нм (УФС1), 270-380 нм (УФС2), 320-390 нм (УФС3), 340-390 нм (УФС4).
Неувиолевые стекла поглощают УФ, фиолетовые и часть синих лучей и применяются в качестве защитных от УФ излучений мощных дуговых и других источников света. Эти стёкла могут быть бесцветными и цветными.
От варки к варке спектральные свойства цветных стекол несколько изменяются. Допустимые отклонения нормируются ГОСТ и Техническими условиями. Для точных расчетов, например, комбинированных светофильтров, преобразующих нормированное распределение энергии или цветовую температуру одних источников света в другие, необходимо определять характеристики стекол путем непосредственных измерений.
Под влиянием нагрева спектральное поглощение многих стекол изменяется, а при охлаждении, как правило, восстанавливается. Общим для всех стекол является смещение при нагревании коротковолновой границы и полос поглощения в область более длинных волн, размывание полос поглощения и увеличение плотности в минимумах. В некоторых случаях эти изменения значительны. Например, оптическая плотность стекол типа C3C20-З3C25 в зоне минимального пропускания инфракрасных лучей при нагреве до 400°С падает приблизительно в два раза.
Граница поглощения желтых, оранжевых и красных стекол при повышении температуры на каждые 100°С смещается на 10-15 нм. Особенно сильно смещается граница у темно-красных стекол. Это следует учитывать при использовании стекол в качестве светофильтров на источниках света.
У некоторых стекол, в частности марок УФС, под влиянием длительного ультрафиолетового облучения может изменяться их спектральное поглощение в ультрафиолетовой части спектра в сторону увеличения. Специальной термообработкой прозрачность этих стекол можно восстановить почти полностью.
Технические условия на размеры, толщину, качество стекол (их спектральную характеристику, пузырность, бессвильность) и условия поставки для большинства марок установлены ГОСТом.
Фотостекло - стекло для фотографических пластинок, характеризуется повышенной ровностью и гладкостью поверхности с равномерной прозрачностью. Выпускается в зависимости от размеров толщиной 1; 1,2; 1,4; 1,8 и 2мм. Разнотолщинность не превышает 0,1 мм. Коэффициент пропускания в видимой области спектра для стекла толщиной: до 1,8 мм составляет не менее 90 %,толщиной до 2 мм – не менее 87 %.
К светотехническим стеклам относятся теплозащитные стекла (теплофильтры), которые задерживают ИК излучение и пропускают видимый свет. Подразделяются на теплопоглощающие, теплорассеивающие и теплоотражающие.
Плоское прозрачное стекло: оконное толщиной 2; 2,5; 3; 4; 5 и 6 мм с коэффициентом пропускания 0,84-0,87 в зависимости от толщины; витринное толщиной 8-10 мм с коэффициентом пропускания не менее 0,84; полированное с коэффициентом пропускания 0,86-0,96.
Призматические стекла - линзы дисковые ступенчатые для кинопрожекторов (линзы Френеля)- применяются для оптики прожекторов и предназначены для формирования пучка световых лучей (таблица 12).
Таблица 12.
Органическое светотехническое стекло изготовляется из полимеров. Выпускается прозрачным и рассеивающим, бесцветным и окрашенным, в листах, гранулах и порошке. Для изготовления стекол со свойствами, близкими к силикатным кроновым стеклам, применяется метилметакрилат (плексиглас марок CT-1 и СОЛ) и целлулоид; для стекол со свойствами флинта - полистирол и полидихростирол. Бесцветное органическое стекло характерно оптической прозрачностью в ближней УФ области спектра.
По светотехническим характеристикам выделяются шесть групп органических стекол: I группа - прозрачные. У остальных стекол степень рассеяния света возрастает от II к V группе, приближаясь у последней к диффузному с одновременным снижением коэффициента пропускания. Стекла VI группы полностью непрозрачные, они примененяются в качестве отражателей и для них нормируется только коэффициент отражения (таблица13).
Таблица 13. Светотехнические характеристики органических стекол
| Группа | t | a | r |
| I | 0,90-0,70 | 0,05 (0,1) | - |
| II | 0,80-0,60 | 0,05 (0,1) | - |
| III | 0,70-0,50 | 0,05 (0,1) | - |
| IV | 0,65-0,40 | 0,05 (0,1) | - |
| V | 0,39-0,20 | 0,10 (0,15) | - |
| VI | - | - | 0,85 |
В скобках указаны коэффициенты поглощения для окрашенного органического стекла.
Таблица 14. Спектральные коэффициенты пропускания t l органических стекол СОЛ, СТ-1, 2-55, Т2-55 в диапазоне длин волн l от 320 до 1600 нм.
| l, нм | |||||||||||
| СОЛ | 0,53 | 0,76 | 0,86 | 0,88 | 0,89 | 0,92 | 0,9 | 0,9 | 0,61 | 0,6 | 0,7 |
| СТ-1 | 0,11 | 0,85 | 0,89 | 0,9 | 0,9 | 0,92 | 0,92 | 0,9 | 0,6 | 0,69 | |
| 2-55 | 0,67 | 0,85 | 0,88 | 0,9 | 0,88 | 0,88 | 0,82 | 0,5 | 0,49 | 0,25 | |
| Т2-55 | 0,45 | 0,74 | 0,8 | 0,9 | 0,89 | 0,9 | 0,8 | 0,6 | 0,49 |
Устранение электризации предметов из оргстекла. Для устранения электростатического электричества, способствующего собиранию пыли на поверхностях, предметы из оргстекла обрабатывают антистатическими химическими средствами (антистатиками). Их действие основано на повышении электропроводимости поверхностей, обеспечивающей утечку электростатического заряда. В качестве антистатиков для пластмасс применяют поверхностно-активные вещества (ПАВ). Растворы ПАВ (0,5-10 %) наносят на поверхности при погружении в раствор, протиркой или пульверизацией. Поверхности после обработки сушатся при температуре 20-25 °С в течение 3-5 ч. , а затем при 50-60 °С в течение 20 ч.
При поверхностном нанесений длительность действия ПАВ зависит от концентрации раствора и свойств растворителя. Антистатические свойства сохраняются не менее месяца. Антистатиками являются: для полиэтилена - оксамин С-2; для полистирола - оксанол ЦС-17, алкамон ДЛ, моющее средство ОП-7, ОП-10; для полиметилметакрилата - алкамон ДЛ, ОП-7, ОП-10, ОС-2 (ОП-7 и ОП-10 заменяются некоторыми бытовыми моющими средствами).
Техническое органическое стекло : ТОСП - пластифицированное, ТОСН - непластифицированное. Выпускается прозрачным (бесцветным и цветным) и непрозрачным (красным, желтым, оранжевым, зеленым и синим), размерами от 100х100 до 1250х1150 мм при толщине листов от 1 до 200 мм.
Силикатные светотехнические стекла . Эти стёкла имеют свои обозначения и характеристики, приведенные в таблице 15.
Таблица 15.
В обозначении стекла имеются буквы, показывающие вид обработки: Б - необработанная поверхность, С - сочетание рифления с декорированием.
Светорассеивающие стекла отличаются по своему рассеивающему эффекту: объемный (молочные, опаловые, опалиновые), поверхностный (матированные) и объемно-поверхностный (глушеные матированные).
Глушеное стекло. Рассеяние света здесь достигается введением в массу стекла частичек глушителя размером 10-200 нм различной концентрации. Степень заглушенности колеблется от незначительной до предельной, характеризующей полное непропускание света. По степени заглушенности стекла подразделяются на молочные (наиболее заглушенные), опаловые и опалиновые (наименее заглушенные). Глушеные стекла обладают направленным пропусканием, отличающим их от матированных стекол. Характер направленности выражается четким изображением нити накала лампы, излучающей свет в красной области спектра. Если с расстояния 100 мм нить накала лампы мощностью 100Вт не просматривается, то стекло считается молочным. Через опаловое стекло нить лампы едва различается, сквозь опалиновое нить видна хорошо.
Глушеные стекла могут быть сплошными и накладными. Накладные бывают с односторонним и двусторонним светорассеивающими слоями. При малых размерах и малой концентрации частиц глушеное стекло в отраженном свете имеет голубоватую окраску, а в проходящем - красноватую (опаловое стекло). При больших размерах и высокой концентрации частиц глушителя стекло отражает и пропускает свет неизбирательно и имеет молочно-белую окраску (молочное стекло).
Молочное стекло . Характерными особенностями в рассеянии падающего света обладает часто используемое в светотехнических, фотометрических и оптических приборах молочное стекло. Оно отличается от прозрачного тем, что в процессе его выработки в остывающей прозрачной массе стекла появляется очень большое число мелких (порядка 1 мкм) частиц иного показателя преломления, которые делают стекло непрозрачным и напоминающим по внешнему виду твердое молоко (откуда и его название).
Если из такого стекла изготовить пластинку с полированными поверхностями, то и в отношении светорассеяния эта пластинка будет иметь много общего с чистой поверхностью молока. От окиси магния, сернокислого бария и других белых порошков молочное стекло (и молоко) отличается тем, что в первом случае светорассеивающие частицы находятся в воздухе, а во втором - в веществе с показателем преломления, большем единицы (стекло, вода). Гладкая поверхность раздела воздуха и стекла (или воздуха и воды) отражает зеркально часть падающего света в соответствии с формулами Френеля (см. “625”, №7, 2004). Основная часть светового потока входит внутрь стекла и рассеивается массой мелких неоднородностей. В результате некоторая доля потока выходит обратно (или проходит через слой), претерпевая новое отражение и преломление на поверхности раздела. Часть потока поглощается в толще стекла.
Таким образом, при отражении пучка света от полированного молочного стекла наблюдаются два различных явления: зеркальное отражение от гладкой поверхности и диффузное рассеяние в массе мелких частиц. На это различие иногда не обращают должного внимания, что приводит к недоразумениям.
Заводы оптического стекла выпускают более 10 сортов светорассеивающих стекол:
МС- молочное, ОНС - отражающее нейтральное стекло. Стекла марок МС16, МС17, МС18 и МС19 с показателем преломления п= 1,472 предназначены для изготовления образцов и рабочих эталонов мутности, а также имитаторов рассеивающих средств. Стекла марок МС12 (п= 1,49), МС13 (п= 1,51), МС19 (п =1,472) и МС23 (п= 1,52) предназначены для изготовления деталей, преобразующих направленный световой поток в диффузный при работе в проходящем свете. Стекло марок МС20 (взамен МС14) с п= 1,52 и стекла ОНС1, ОНС2, ОНСЗ и ОНС4 с п= 1,5 предназначены для изготовления непрозрачных деталей, диффузно отражающих направленный свет (экраны, сферы, кюветы, пластины, образцы сравнения и рабочие эталоны белизны отражения).Стекло МС-23 предназначено для рассеяния проходящего света и потому отражает относительно малую часть падающего потока. При толщине 1 мм стекло МС-23 пропускает примерно 70 % падающего светового потока, рассеивая его достаточно равномерно по всем направлениям. Еще равномернее рассеивает это стекло при толщине 2 мм и 3 мм, но тогда его коэффициенты пропускания составляют 60 и 50 %.
Когда нужно по возможности воспроизвести поверхность идеального рассеивателя, то пользуются полированной пластинкой из стекла МС-20 толщиной 7-8 мм, которая отражает 97 % светового потока, падающего на нее по нормали. В пределах видимого спектра коэффициент отражения такой пластинки колеблется от 94 до 97%. Около 4% падающего потока отражается зеркально от гладкой поверхности, а остальная часть выходит из толщи стекла после рассеяния на внутренних неоднородностях. Как можно увидеть из таблицы 16 изменения коэффициента отражения молочных стекол в видимой части спектра в зависимости от длины волны незначительны.
Таблица 16. Спектральный коэффициент отражения r l молочных стекол
| l, нм | МС20 (МС14) | ОНС1 | ОНС2 | ОНСЗ | ОНС4 |
| 0,935 | 0,69 | 0,45 | 0,29 | 0,17 | |
| 0,945 | 0,715 | 0,485 | 0,3 | 0,165 | |
| 0,96 | 0,735 | 0,515 | 0,3 | 0,155 | |
| 0,97 | 0,74 | 0,53 | 0,295 | 0,155 | |
| 0,97 | 0,74 | 0,53 | 0,29 | 0,15 | |
| 0,97 | 0,74 | 0,525 | 0,285 | 0,15 | |
| 0,965 | 0,735 | 0,525 | 0,28 | 0,15 | |
| 0,965 | 0,735 | 0,525 | 0,275 | 0,165 |
Таблица 17.Общий коэффициент пропускания молочных стекол в зависимости от толщины
Матированные стекла со значительной степенью матирования имеют коэффициент пропусканияравный 0,7-0,85. Коэффициент пропускания с глянцевой и матированной стороны различен. Больший коэффициент наблюдается если, матированная поверхность будет направлена в сторону источника света.
Нормативные данные по показателям пропускания t , отражения r и поглощения a силикатных рассеивающих стекол приведены в таблице 18.
Таблица 18. Силикатные рассеивающие стекла
| Тип | Название | t | r | a |
| НМ | Накладное молочное полностью рассеивающее | 0,3-0,5 | 0,3-0,5 | 0,7-0,8 |
| НМП | Накладное молочное с малой составляющей прямого пропускания | 0,5-0,7 | 0,2-0,3 | 0,5-0,7 |
| НМЦ | Накладное молочное цветное | 0,3-0,6 | 0,2-0,3 | 0,5-0,8 |
| О | Опаловое с заметным пропусканием и хорошим рассеянием | 0,5-0,8 | - | 0,1-0,2 |
| М, МЦ | Матированное бесцветное или цветное с зернистой структурой поверхности, полученной химическим способом | 0,7-0,8 | - | 0,1-0,15 |
| ПО | Прозрачное, окрашенное рассеивающей краской | 0,5-0,7 | - | 0,1-0,15 |
| М | Молочное | 0,35 | 0,5 | 0,1 |
| О | Опаловое | 0,55 | 0,35 | 0,1 |
| О | Опалиновое | 0,7 | 0,25 | 0,05 |
| Химически матированное | 0,96 | - | - | |
| Односторонне механически матированное стекло | 0,35-0,87 | - | - | |
| Двусторонне химически матированное стекло | 0,83 | - | - | |
| Двусторонне механически матированное стекло | 0,28 | - | - |
Рентгеновские защитные стекла выпускаются двух марок: ТФ5 и ТФ105 (тяжелый флинт) толщинойот 10 дo 50 мм. Форма стекол - прямоугольная размерами от 146х135 до 600х500 мм и круглая - диаметром от 30 до 250 мм. Защитные свойства характеризуются свинцовым эквивалентом при напряжении180- 200 кВ, т. е. толщиной слоя свинца в миллиметрах, ослабляющего рентгеновское излучение в то же число раз, что и данное защитное стекло (Таблица 19).
Таблица 19.
Оптические стекла с особыми свойствами. Инфракрасные бескислородные стекла (ИКС) прозрачны в диапазоне 1-17 мкм. Отличаются отсутствием компонентов, содержащих кислород.
Люминесцирующие стекла содержат неодим. Обозначаются индексом ГЛС (генерирующие люминесцирующие стекла). Имеют узкие полосы люминесценции. На полосу 1060 нм приходится до 80 % всей энергии люминесценции. Применяются для изготовления активных элементов твердотельных лазеров направленного излучения с длиной волны излучения 900, 1060 и 1300 нм.
Фотохромные стекла (ФХС), обратимые. Меняют свою прозрачность при изменении освещенности. Основные характеристики: коэффициент монохромности К ф -величина, показывающая уменьшение оптической плотности при нагреве на 30 °С; чувствительность S ф - величина, обратная количеству освещения, необходимого для получения добавочной плотности D = 0,2. Стекло ФХСЗ, с параметрами К ф =0,5...0,7 и S ф =(2...5)10 -6 (лк×с) -1 , применяется для изготовления светофильтров и светозащитных очков.
Оптические керамика и кристаллы характеризуются свойствами, отсутствующими у оптического стекла: пропусканием в УФ и ИК областях спектра и значительной величиной коэффициента основной средней дисперсии при малом показателе преломления.
Оптическая керамика (КО) - поликристаллический материал производится методом горячего прессования под большим давлением в вакууме. Обладает высокой механической прочностью и термостойкостью.Предназначена для различных оптических приборов ИК диапазона и подложек интерференционных осветительных фильтров. Оптическая керамика КО4 прозрачна в диапазоне 1-20 мкм, КО5 - в диапазоне 18 мкм.
Хлористый натрий NaCl - мягкий природный кристалл (каменная соль) с коэффициентом преломления п = 1,52 на длине волны излучения 2000 нм. Прозрачен в спектральной области 250-3000 нм. Растворим в воде и глицерине, гигроскопичен. Применяется для изготовления спектральных призм ИК. диапазона.
Бромистый калий КВг - мягкий кристалл с п =1,54 на длине волны излучения 2000 нм. Прозрачен в области спектра 210-27000 нм. Растворим в воде и глицерине, гигроскопичен. Применяется для изготовления спектральных призм ИК диапазона.
Хлористый калий КС1 - природный минерал (сильвин), мягкий, гигроскопичный. Растворим в воде, щелочах, эфире, глицерине. Прозрачен в области спектра 330-21 000 нм. Применяется для конденсоров микроскопов УФ и призм ИК диапазонов.
Фтористый кальций CaF - природный флюорит, твердый, хрупкий кристалл с
п = 1,42 на волне 2000 нм. Прозрачен в диапазоне180-10000 нм. Негигроскопичен и нерастворим в воде. Применяется для изготовления деталей микроскопов и призм спектроскопов УФ и ИК диапазонов.
Фтористый литий LiF - кристалл средней твердости с п = 1,38 на волне 2000 нм. Прозрачен в области спектра 180-6000 нм. Негигроскопичен и практически нерастворим в воде. Применяется для изготовления оптических деталей УФ и ИК диапазонов.
Германий Ge - синтетический хрупкий кристалл с п = 4,12 на волне 2000 нм. Непрозрачен в видимой области спектра, пропускает излучения от 2000 до 15000нм и от 40000 до 60000 нм. Требует просветления из-зa больших потерь на отражение при преломлении. Применяется в ИК диапазоне.
Кремний Si - синтетический хрупкий кристалл с п = 3,46 на волне 2000 нм. Непрозрачен в видимой области спектра. Пропускает лучи в области от 15000 до 22000 нм.
Кварц кристаллический SiО 2 - синтетический кристалл (природный - горный хрусталь) с п = 1,52 на волне 2000 нм. Имеет.слабовыраженное двойное лучепреломление. Прозрачен в области спектра 180-10000 нм. Применяется для изготовления оптических деталей спектральных и поляризационных приборов.
Кальцит СаСОз - синтетический кристалл (природный - исландский шпат), хрупкий и нетермостойкий с п = 1,66 на волне 560 им. Имеет сильно выраженное двойное лучепреломление. Пропускает видимую и ближнюю ИК область спектра.
Фтористый магний MgF 2 - природный кристалл средней твердости, нерастворим в воде с п = 1,38 в дипазоне излучений 400-700 нм. Пропускает лучи в области спектра 100-1000 нм. Применяется для интерференционных и интерференционно-поляризационных фильтров. .
Лейкосапфир - искусственный кристалл, беспримесный корунд А1 2 O 3 (природный корунд - сапфир). Термостойкий и химически стойкий кристалл. С примесью хрома представляет собой рубин, применяемый для активных тел лазеров. Изготовляется следующих марок: Л-У - для УФ области, Л-В - для видимой и Л-И - для инфракрасной области спектра.
Белые пигменты являются составной частью многих светотехнических материалов. Они улучшают отражение и рассеяние светового потока. Применяются белые пигменты в качестве наполнителей эмалей, красок и органических стекол. Различаются светоотражающие и светорассеивающие (глушители) пигменты. В таблицах 20 и 21 приведены показатели преломления п и коэффициенты отражения r белых пигментов.
Таблица 20. Белые светоотражающие пигменты.
Таблица 21. Белые светорассеивающие пигменты
Белые эмали используются при изготовлении диффузных отражателей. Наиболее распространены белые эмали с пигментом двуокиси титана и алюм
Похожая информация.
Величины и параметры, определяющие зрительные условия работы
Световой поток (Ф) – часть лучистой энергии, воспринимаемая человеком как свет, характеризует мощность светового излучения, измеряется в люменах (лм).
Освещенность (Е) – поверхностная плотность светового потока, определяемая как отношение светового потока равномерно падающего на поверхность, к ее площади.
Люкс = 1 люмен/ 1 м^2
Сила света (I) – пространственная плотность потока, определяемая как отношение светового потока, исходящего от источника света и равномерно распространяющегося внутри элементарного телесного угла, к величине этого угла. Измеряется в канделах.
I (кд) = Ф (км)/ Д (..)
Яркость (L) протяженного источника света в данном направлении определяется как отношение силы света, излучаемой поверхностью S в этом направлении, к площади проекции светящейся поверхности, на плоскость, перпендикулярную к этому направлению.
L (кд/ м^-2) = I / S cos α
Коэф-т отражения ρ характеризуется как отношение отраженного от поверхности светового потока к падающему на нее световому потоку.
Ρ = Фотраж / Фпадающ
Фон – поверхность, на которой происходит различение объекта.
Под объектом различения понимается минимальный элемент рассматриваемого предмета, который необходимо выделить для зрительной работы.
Контраст объекта с фоном – степень различения объекта и фона - определяется соотношением яркостей рассматриваемого объекта и фона.
К = (Lфона – Lобъекта) * 100% / Lфона
Контраст бывает большой (k>0.5), средний (0.2 – 0.5) и малый (<0.2).
2. требования к производственному освещению
· соответствие уровня освещенности мест и характера выполняемой осветительной работы.
· качество освещенности – достаточно равномерное распределение яркости на рабочей поверхности и окр-щем пр-ве, отсутствие резких теней, прямой и отраженной блескости.
· постоянство освещенности во времени – в рабочей сети скачет рабочее напряжение, изменяется световой поток.
· оптимальное направление потока, излучаемого осветительными приборами.
· долговечность (1000 часов)
· экономичность КПД
· электро и пожаробезопасноть
· удобство и простота в эксплуатации
3. Виды и системы производственного освещения
Виды:
естественное; искусственное; совмещенное
Естественное:
+: наиболее благоприятный для глаза спектр. Отсутствуют затраты электроэнергии, удобство эксплуатации, надежность и безопасность.
-: неравномерность и непостоянство во времени (зависит от времени суток, года)
зависит от широты расположения зданий, от ориентации частей света, от затемнения противостоящими зданиями и деревьями.
Конструктивно естественное освещение разделяют на:
· боковое – через световые проемы в наружных стенах (одно-, двухстороннее)
· верхнее – через световые проемы (фонари) в покрытиях и через проемы в стенах в местах перепада высот зданий;
· комбинированное – сочетание верхнего и бокового
Поэтому для различения частей ввели КЕО (коэф естественной освещенности)
КЕО = Евн помещения * 100% / Е одновр осв на открытой площадке
Прибор люксметр – наиб. распростран, для опред. КЕО и нормируем зависимость от разряда зрительной работы:
А. Контраста
Б. Контраста объекта с фоном
Для учеб. аудитории КЕО > 1.5%
Искусственное освещение: помогает избежать недостатки естествен. освещения и обеспечить оптимальный световой режим. Оно может быть общим, местным, комбинированным.
Локальное освещение – достигается за счет плотности расположения светильника, изменения мощности осветительных устройств, высоты подвеса, за счет исп. разл. светильников с разл коэф-том отражения.
Равномерное освещение – освещение, которое распределяется равномерно.
Местное освещение – при необходимости дополняет общее и концентрирует дополнительный световой поток на раб. местах.
Комбинированное – сочетание местного и общего освещения.
Применение одного местного освещения не допускается.
По функциональному назначению искусств освещение делится на:
· рабочее; аварийное; эвакуационное
· охранное; дежурное; сигнальное
Рабочее – освещение, обязательное во всех помещениях и на освещаемых территориях для обеспечения нормальной работы, движения людей и тр-та.
Аварийное – освещение, предусматривающее обеспечение миним. освещенности в случае отключения рабочего освещения и связан. с этим нарушение нормальн. обслуживания оборудования. Оно должно питаться от самостоят. источника. Может переходить на автономную работу. Минимальная освещенность рабочих поверхностей при аварийном освещении должна составлять 5% нормируемой освещенности рабочего освещения, но не менее 2лк.
Эвакуационное – освещение, предназначенное для эвакуации людей из помещения при авариях и отключения рабочего освещения. Должно обеспечивать не менее 0.5 люкс на уровне пола, в проходах и 0.2 люкса на открытых площадках.
Охранное – освещение на охраняемых территориях (линейно-диспетчерская станция).
Сигнальное – освещение, применяемое для фиксации границы опасной зоны.
4. Нормирование искусственного освещения
Нормирование производится в соответствии с СНиП.
Нормирование в зависимости:
· от характера зрительной работы (наим размер объекта различения)
· от системы и вида освещения
· от фона (светлый, темный)
· от контраста объекта с фоном
· от источника света
Искуств нормируется количественными (минимальной освещенностью) и качественными показателями (показателями ослепленности, дискомфорта, коэффициентом пульсации освещенности).
Наружное освещение должно иметь управление, независимо от управления освещением внутри здания. СНиП нормирует и высоту установок наружного освещения для ограничения их слепящего действия.
Расчет искусственного освещения сводится к решению следующих вопросов: выбор системы освещения, типа источников света, нормы освещенности, типа светильников, расчета освещенности на рабочих местах, уточнение размещения и числа светильников, определение одиночной мощности ламп.
5. Источники искусственного света
Искусственное освещение осуществляется в темное время суток при помощи осветительных приборов, состоящих из светильников.
Электрич. светильник представляет собой совокупность источника света и арматуры.
Наиболее важной функцией осветительной арматуры является перераспределение светового потока, которое повышает экономичность осветительной установки.
Другим не менее важным назначением осветительной арматуры является предохранение глаз работающих от воздействия чрезмерно больших яркостей источников света. Применяющиеся источники света имеют яркость колбы, в десятки и сотни раз превышающую допустимую яркость в поле зрения.
Источниками света при искуств освещении служат газоразрядные лампы и лампы накаливания, Люминесцентные лампы
Лампы накаливания :
Преимущества:
· удобство в экспл. ; Простота в изготовлении; Надежность работы
· Низкая инертность при включении
Недостатки:
· маленький КПД – 18%; низкая световая отдача; время работы 1000 часов
Люминесцентные
Преимущества:
· 8000 часов; большая световая отдача
Недостатки:
· сумеречный эффект (для общего освещения) – поскольку спектр этих ламп близок к спектру дневного света, то глазу необходимо еще освещение (местное)
· более дорогостоящие; наличие пускорегулирующей аппаратуры.
Промышленность выпускает люминесцентные лампы: белого цвета (ЛБ), теплого белого света (ЛТБ), холодного белого света (ЛХБ), дневного света (ЛД), с исправленной цветопередачей (ЛДЦ).
6. Классификация светильников
Светильник – сов-ность источника света и осветительной арматуры.
Осветительная арматура – предназначена для перераспределения светового потока лампы, предохранения глаз от слепящего действия, защиты источника от механических повреждений и воздействия окр. среды.
По распределению светового потока в пространстве различают светильники:
· прямого света, не менее 90% светового потока на раб. пов-ть.
· Рассеянного света (молочный шар)
· Преимущественного отраженного
· отраженного света: от 60-90% светового потока на отражаемую пов-ть света. (в кинотеатре)
По конструктивному исполнению светильники бывают:
· открытые: когда источник света контактирует с окружающей средой
· защищенные
· закрытые
· взрывобезопасные,
· пыленепроницаемые
· влагонепроницаемые
В помещениях, стены и потолки которых обладают высокими отражающими свойствами, надлежит устанавливать светильники преимущественно прямого света, направляющие часть светового потока на потолок.
В высоких помещениях рационально применять светильники концентрированного светораспределения. Они значительно увеличивают силу света лампы по оси светильника и направляют основную часть светового потока вниз, непосредственно на рабочие места. В помещениях с большой площадью и небольшой высотой целесообразно использовать светильники более широкого светораспределения.
При выборе типа светильника важнейшим требованием является учет условий среды. В помещениях с нормальной средой к конструкции светильника не предъявляется специальных требований. Это же относится и к помещениям влажным и сырым, но с одним с требованием патрон должен иметь корпус из изоляционных влагостойких материалов. В помещениях особо сырых, с химически активной средой, пожаро - и взрывоопасных конструкция светильника должна отвечать специальным требованиям.
Светильники местного освещения предназначены для освещения места выполнения работы , они укрепляются обычно на шарнирных кронштейнах, обеспечивающих возможность их перемещения и изменения направления светового потока.
7. Методы расчета искусственного освещения
· метод по коэффициенту использования светового потока
· точечный метод
· метод предельной мощности
Методика расчета по требуемой норме освещенности (для равномерного освещения): спроектировать систему освещения, определить кол-во ламп, тип лампы/светильника, их мощность (80Вт), оптимально размещение, высота подвеса светильника.
Метод по коэффициенту использования светового потока:
Коэф-т использования светового потока, давший название методу расчета, определяют по СНиП 23-05 – 95 в зависимости от типа светильника, отражательной способности стен и потолка, размеров помещения. По полученному в результате расчета световому потоку выбирают ближайшую стандартную лампу и определяют необходимую электрическую мощность.
Для расчета местного освещения, а также для расчета освещенности конкретной точки наклонной поверхности при общем локализованном освещении применяют точечный метод .
Ea = Iα cosα / r^2
Ea – освещенность горизонтальной поверхности в расчетной точке А
Iα – сила света в направлении от источника к точке А
α – угол м/у нормалью к поверхности, которой принадлежит точка, и направлением вектора силы света в точку А
R – расстояние от светильника до А.
Метод предельной мощности
w – удельное
PΣ – суммарное кол-во Вт на м^2 ед. мощности
n – кол-во ламп
P1 – мощность одной лампы
8. Нормирование естественного освещения
Естеств освещение характеризуется тем, что создаваемая освещенность изменяется в зависимости от времени суток, года, погоды. В качестве критерия оценки естест освещения принят коэф. естеств освещенности КЕО. КЕО – отношение освещенности в данной точки внутри помещения к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности, создаваемой светом полностью открытого небосвода, выраженное в процентах.
КЕО = Евн пом * 100% / Е одновр осв на открытой площадке
При одностороннем боковом освещении согласно СНиП11-4-79 нормируется минимальное значение КЕО в точке, расположенной на расстоянии 1 м от стены, наиболее удаленной от световых проемов, на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности (или пола).
При двустороннем боковом освещении нормируется минимальное значение КЕО в точке по середине помещения на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности (или пола).
При верхнем или верхним с боковым естественным освещением нормируется среднее значение КЕО в точках, расположенных на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности (или пола). Первая и последняя точки принимаются на расстоянии 1 м, от поверхности стен или перегородок.
Принято нормировать минимальную освещенность на более темном участке рабочей поверхности. При этом учитывается: точность зрительной работы, коэффициент отражения рабочей поверхности и контраст объекта различения с фоном. Точность работы определяется наименьшим размером (в мм) объекта различения, за который принимается предмет, его часть или дефект, различаемые во время работы (риска, трещина, линия на чертеже).
Если работа связана с повышенной опасностью травматизма или напряженная зрительная работа выполняется в течение всего рабочего дня, то нормы освещенности повышаются на одну ступень согласно шкале освещенности (см. п.1.3.СНиП).
В помещениях, где выполняют работу малой и очень малой точности, при кратковременном пребывании людей или при наличии оборудования, не требующего постоянного обслуживания, нормы освещенности снижаются на одну ступень.
Нормируется также качествен. показатели: ослепленности, дискомфорта и пульсации излучения, характеризующ. свет от блеских источников, неравномер. распределение яркостей в поле зрения и изменение яркости освещения (люминесцентн. лампы). Совмещен. освещение допускается, когда при условии технологии или организации произ-ва, а также при условии планировки невозможно обеспечить нормирован. значение КЕО, за исключением жилых кухонь, учебных помещений и др. В кач-ве искусствен. освещения в данном случае исп-ся газоразрядн. лампы. Прямые солнечн. лучи в больших дозах вредны: вызывают слепимость и повышают температуру воздуха в помещениях, нагревают оборудование.
Все это ведет к утомлению зрения, к потере ориентации, к снижению производительности труда, авариям, травмам. Поэтому в производственных помещениях (II-V климат. районах) предусматриваются солнцезащитные устройства (жалюзи, шторы).
9. Методика расчета естественного освящения
Естественное освещение создается солнечным светом через световые проемы. Оно зависит от многих объективных факторов, как-то: времени года и дня, погоды, географического положения и т. п. Основной характеристикой естественного освещения служит коэффициент естественного освещения (КЕО), то есть отношение естественной освещенности внутри здания Ев к одновременно измеренной наружной освещенности горизонтальной поверхности (Ен). КЕО обозначается через "е":
https://pandia.ru/text/78/539/images/image002_198.gif" width="84" height="32">
Чем выше разряд зрительной работы, тем меньше допускается неравномерность освещенности.
Для определения потребных площадей световых проемов используются зависимости:
Для бокового освещения (площадь окон):
https://pandia.ru/text/78/539/images/image004_124.gif" width="126" height="62 src=">
где Sп - площадь пола, м2;
ен - нормированное значение КЕО;
ho, hф - световая характеристика соответственно окон и фонарей;
К - коэффициент учета затенения окон противоположными зданиями;
r1, r2 - коэффициенты, учитывающие повышение КЕО при боковом и верхнем освещении благодаря свету, отраженному от поверхностей помещения;
τо - общий коэффициент светопропускания светопроемов.
В основе расчета КЕО лежит зависимость его от прямого света небосвода и света, отраженного от поверхностей зданий и помещений. Так, при боковом освещении eδ = (Eδq + E3qK) τоr, где: Eδ, E3q - геометрические коэффициенты освещенности от небосвода и противоположного здания; q - коэффициент учета неравномерной яркости небосвода; К - коэффициент учета относительной яркости противостоящего здания; τо - коэффициент светопропускания световых проемов; коэффициент учета роста КЕО за счет отражения света от поверхностей помещения.
Геометрические коэффициенты освещенности определяются графически по методу Данилюка путем подсчета числа участников (секторов) небосвода, видимых в светопроеме в вертикальной и горизонтальной плоскости.
КЕО определяется для характерных точек помещения. При одностороннем боковом освещении принимается точка, расположенная на расстоянии 1 м от стены, наиболее удаленной от световых проемов. При двустороннем боковом освещении определяется КЕО в точке посредине помещения.
10. Контроль освещения в производственных условиях, используемые приборы.
Для создания благоприятных условий труда важное значение имеет рациональное освещение. Недостаточное освещение рабочего места затрудняет проведение работ, снижает производительность труда и может быть причиной случайных случаев.
Для помещения с компьютерами:
1.следует избегать большого контраста м/у яркостью экрана и окружающим пространством (прибор яркометр). Запрещается работать в темном/полутемном помещении. Освещение должно быть смешанным (естественное + искусственного)
2.освещенность на поверхность стола в зоне размещения рабочего документа должно быть от 300-500 люкс. (люксметр)
3.в дополнении к общему освещению применяются местные светильники. Они не должны создавать блики на поверхности экрана, должна быть увеличить освещенность экрана > 300 люкс.
Эксплуатация включает: регулярную очистку остеклённых проёмов и светильников от грязи; своевременную замену перегоревших ламп; контроль напряжения в сети; регулярный ремонт арматуры светильников; регулярный косметический ремонт помещения . Для этого предусмотрены специальные передвижные тележки с платформами, телескопические лестницы, подвесные устройства. Все манипуляции производятся при отключенном питании. Если высота подвеса до 5м – обслуживаются лестницами стремянками (обязательно 2 человека). Контроль освещения осуществляется не реже 1 раза в год путём измерения освещённости или силы света при помощи фотометра; последующее сравнение с нормативами. Приборы контроля: Люксметр Ю-16, Ю-17
11. Влияние освящения на безопасность труда и его производительность.
Требования к рациональной освещенности производствен. помещений сводятся к следующим:
правильный выбор источников света и системы освещения;
создание необходимого уровня освещенности рабочих поверхностей;
ограничение слепящего действия света;
устранение бликов, обеспечение равномерного освещения;
ограничение или устранение колебаний светового потока во времени.
При недостаточной освещенности и напряжении зрения состояние зрительных функций находится на низком функциональном уровне, в результате развивается утомление зрения, понижается общая работоспособность и производительность труда, возрастает количество ошибок.
Освещенность на рабочем месте при работе с дисплеем должна быть 200 лк, а в сочетании с работой с документами - 400 лк.
Применяется мягкий рассеян. свет из неск-ких источников, светлая окраска потолка, стен и оборудован. Удобным направление искусствен. света считается слева сверху и немного сзади
Для уменьшения бликов от экрана монитора, затрудняющих работу оператора, необходимо использовать экранные фильтры, повышающие контрастность изображения и уменьшающие блики, или мониторы с антибликовым покрытием.
Важной задачей является выбор вида освещения (естественное или искусственное). Применение естественного света имеет ряд недостатков:
поступление света, как правило, только с одной стороны;
неравномерность освещенности во времени и пространстве;
ослепление при ярком солнечном свете и т. п.
Применение искусственного освещения помогает избежать рассмотренных недостатков и создать оптимальный световой режим.
12. Аварийное освящение.
Аварийное – освещение, предусматривающее обеспечение минимальной освещенности в случае отключения рабочего освещения и связанное с этим нарушение нормального обслуживания оборудования. Оно должно питаться от самостоятельного источника. Может переходить на автономную работу. Минимальная освещенность рабочих поверхностей при аварийном освещении должна составлять 5% нормируемой освещенности рабочего освещения, но не менее 2лк.
Различают запасное или вспомогательное освещение с одной стороны, и аварийное освещение с другой стороны.
Запасное освещение принимает на себя функции общего освещения в случае перебоя в электроснабжении и обеспечивает т. о. дальнейшее проведение основных работ. В основном в этих случаях используются запасные электрогенераторы, которые подают электроэнергию к тем же светильникам. Должно быть гарантированно минимум 10% от обычной рекомендуемой для данной деятельности освещенности.
Аварийное освещение подразделяется на:
Освещение для спасательных путей; для возможности безопасно покинуть помещение требуется минимальная освещенность в размере 1 лк на каждые 0,2 м высоты von >1lx in 0,2 m Hohe, при равномерности 1:40.
Освещение, предотвращающее панику, как минимальное основное освещение, делающее возможным беспроблемное достижение запасных выходов из больших помещений.
Освещение для особо опасных рабочих мест (возле агрегатов с движущимися частями), где при сбое в освещении возникает непосредственная опасность аварии и опасность для жизни работников.
13. Воздействие инфракрасных и ультрафиолетовых излучений на организм человека и методы защиты от них.
Световое излучение - это электромагнитные колебания в оптической области спектра; наряду с видимой частью дает невидимую ультрафиолетовую (длина волны 0,1 - 0Б38 мкм) и инфракрасную (0,78-3,4 мкм). Ультрафиолетовое излучение является носителем в основном химической энергии, инфракрасное - тепловой.
Ультрафиолетовые излучение оказывают биологически положительное воздействие на организм человека, одновременно вызывая потемнение кожи - эрительный эффект (загар).
Однако при высоких интенсивностях УФ могут вызвать ожоги кожи, ожог сетчатки глаз, что может привести к потере зрения. УФ излучение возникают при: работе кварцевых ламп, электрической дуги, работе лазерных установок, электро - и газовой сварках.
Защита от УФ - одежда, ткань, очки с обычным стеклом.
Инфракрасное излучение проявляется в основном их тепловым воздействием и при длительном воздействии может быть причиной теплового удара и солнечного удара.
Источники теплового излучения в промышленности - пламенные печи, паропроводы, теплоагрегаты.
Защита от теплового излучения:
Устранение источников тепловыделения;
Экранирование (отражающие экраны из кирпича, алюминия , жести, асбеста);
Поглощающие экраны (водяные и цепные завесы);
Индивидуальная защита (спецодежда, шляпы из войлока, теплостойкие обувь и рукавицы, защитные очки с синим стеклом).
14. Шумы. Основные меры защиты
Шумы и вибрации отрицательно влияют на здоровье чел-ка, вызывая проф. заболевания.
Шум - беспорядочное сочетание звуков различн. частоты и интенсивности, возник. при мех. колебаниях в упругой среде. Среда бывает твердой, жидкой, газообр. Шумы бывают поэтому мех-ми, гидрошумы, воздушные, аэродинамич. Длит. воздействие шума: снижение остроты слуха, зрения. Снижается кровян. давление, страдает ЦНС. Увел. кол-во ошибок, что приводит к несчастным случаям . Органами слуха восприним. звуки: 20Гц-20кГц.
· <20Гц – инфразвуки
· >20кГц – ультразвуки
Также биолог. воздействие на организм чел-ка. При звук. колебаниях частиц среды возник. перемен. давление, Н/м2.
Распространение звук. волн сопровождается переносом энергии, величина кт опр-ся интенсивностью звука. Интенсивность – кол-во Е, переносимой звук. волной в ед-цу площади, нормальной к напр. распространению волны за ед-цу времени. I=p2/ρ*c, Вт/м2.
p – Зв. давление, Па
ρ – плотность, кг/м3
ρ*с – волновое сопротивление
с – скорость звука в среде, м/с
Мин. p0 и I0, различаемые чел-ком как звук, наз. порогом слышимости.
Для оценки шума исп-ют не абс. значения интенсивности и p, а относительные их уровни в логарифм. ед-цах, взятые по отношению к пороговым p0 и 0I. Измеряется в децибелах.
Нормируется уровень шума:
LI=10 lg I/I0 Lp=20 lg p/p0
верх. порог I: 150дб.
Инженерные методы : низкочаст. шумы <400Гц
среднечаст. Гц
высокочаст. >1000Гц
Нормирование шума .
Нормирование уровней шума в производственных условиях осуществляется по ГОСТ 12.1.003-83 (шум, общие требования безопасности). Он устанавливает допустимые уровни дБ звукового давления на рабочих местах в определенных (октавных) полосах частот со среднегеометрическими частотами 63,125,250,500,1000,2000,4000,8000 Гц. Например, рабочие места в производственных помещениях соответственно: 99,92,86,83,78,76,74 дБ или 85 дБА.
Среднегеометрическая октавная (третьоктавная) полоса частот определяется:
f(ср) = f(н)*f(в), где
f(н),f(в)- нижняя и верхняя граничные частоты, для октавных полос f(в)/f(н)=2, для третьоктавных f(в)/f(н)=1,26.
Гигиенические нормативы опр-ны ГОСТом. Сущ-ют санитарные нормы для жилых и общ. зданий. Шум на рабочих местах нормируется 2 способами: основной – нормирование
По отдельному спектру шума . Нормируются допустим. уровни звуков. давления в 8 октавных полосах. Для кж октавы/полосы частот с ее сред. геометр. частотой. определяется допустим. уровень звуков. давления в зависимости от выполняем. работ, от времени воздействия
По характеру спектра шума – широкополосные, тональные.
По времени шум хар-ся как постоянный и непостоянный (прерывистый, импульсный).
Соласно др. методу для ориентировочной оценки в качестве хар-ки шума на рабочих местах принимают эквивалентный уровень звука, измеряемый в дб «А»: ШВ-1, ШВ-2.
Шумомер – прибор-динамик, стрелочный прибор, опр. по звук. давлению. Есть шкала «А» для получения рез-тов в дб «А». В набор шумомера включ. полосовые, триоктавные фильтры.
Для санитарно-гигиен. оценки исп-ся ШВК (шумо-вибр. комплекс).
В помещении, где работают рабочие, уровень не должен превышать 60 дб «А», где установлены агрегаты – 75 дб «А».
Для снижения шума в произ-ых помещениях проводятся мероприятия:
· уменьшение уровня шума в ист. его возникновения
· звукопоглощение и звукоизоляция
· установка глушителей шума (активных и реактивных)
· рациональное размещение оборудования
СИЗ: противошумные наушники, шлемы, вкладыши, заглушка.
Шум, вибрация и ультразвук представляют собой колебания материальных частиц газа, жидкости или твердого тела. Производственные процессы часто сопровождаются значительным шумом, вибрацией и сотрясениями, которые отрицательно влияют на здоровье и могут вызвать профессиональные заболевания.
Слуховой аппарат человека обладает неодинак. чувствительностью к звукам различн. частоты, наибольшей чувствительностью на средних и высоких частотах (Гц) и наименьшей - на низких (20-100 Гц). Поэтому для физиологич. оценки шума используют кривые равной громкости (рис.30), получен. по резул-там изучения свойств органа слуха оценивать звуки различн. частоты по субъективн. ощущению громкости, т. е. судить о том, какой из них сильнее или слабее.
Уровни громкости измеряются в фонах. На частоте 1000 Гц уровни громкости приняты равными уровням звукового давления. По характеру спектра шума подразделяются на:
широкополостные: спектр > одной октавы (октава, когда f(н) отличается от f(к) в 2 раза).
тональные - слышится один тон или несколько.
По времени шумы подразделяются на постоян. (уровень за 8 час. раб. день изменяется не > 5 дБ).
Непостоянные (уровень меняется за 8 час. раб. дня не менее 5 дБ).
Непостоянные делятся: колеблющ. во времени - постоянно изменяются по времени; прерывистые - резко прерываются с интервалом 1 с. и более; импульсные - сигналы с длительностью менее 1 с.
Всякое возрастание шума над порогом слышимости увеличивает мускульное напряжение, значит повышает расход мышечной энергии.
Под влиянием шума притупляется острота зрения, изменяются ритмы дыхания и сердечной деятельности, наступает понижение трудоспособности, ослабленность внимания. Кроме того, шум вызывает повышенные раздражимость и нервозность.
Тональный (преобладает определенный шум тон) и импульсный (прерывистый) шумы более вредны для здоровья человека, чем широкополосный шум. Длительность воздействия шума приводит к глухоте, особенно с превышением уровня 85-90 дБ и в первую очередь снижается чувствительность на высоких частотах.
В случае невозможности снижения шума до нормативного вышеуказанными методами применяются средства индивидуальной защиты - противошумы. Противошумы по ГОСТ 12.4.011-75 подразделяются на три типа:
· - наушники, закрывающие ушную раковину;
· - вкладыши, перекрывающие наружный слуховой канал (пробка);
· - шлемы, закрывающие часть головы и ушную раковину
Наушники по способу крепления на голове подразделяются на:
· независимые (с оголовьем);
Виброгашение (установление вибромашин на виброгасящие фундаменты)
· сигнализация
· необходим дозиметрический контроль
4 метода, заложенных в приборах:
· ионизационный метод контроля
· суинтилляционный (испускание фотонов видимого света при прохождении через него ИИ);
· фотографический метод
· химический метод – изменение окраски, осадок, разложение и тд.
Дозиметрический контроль:
1) для радиационной разведки местности - рентгенометр-радиометр;
2) для контроля облучения - дозиметры;
3) для контроля степени заражения поверхности веществ, продуктов питания
Ср-ва инд. защиты:
Халаты, комбинезоны, фартук, брюки , нарукавники, перчатки, противогазы, очки, спец обувь, чехлы, радиопротекторы.
Количественной характеристикой рентгеновского и гамма - излучения является экспозиционная доза - рентген Кл/кг. Характер и тяжесть повреждений организма зависит от величины поглощенной дозы излучения - рад (Дж/кг).
Так как разные виды излучения при одинаковой поглощенной дозе вызывают различные последствия, для оценки радиационной опасности введено понятие бэр (биологический эквивалент рентгена).
Новой единицей эквивалентной дозы в системе единиц СИ является Зиверт, 1 зв = 100 бэр.
1. Основные светотехнич. параметры, определяющие зрительные условия работы….…...1
2. требования к производственному освещению............................................................... 1
3. Виды и системы производственного освещения........................................................... 1
4. Нормирование искусственного освещения.................................................................... 2
5. Источники искусственного света.................................................................................... 3
6. Классификация светильников......................................................................................... 3
7. Методы расчета искусственного освещения.................................................................. 4
8. Нормирование естественного освещения...................................................................... 5
9. Методика расчета естественного освящения................................................................. 6
10. Контроль освещения в производственных условиях, используемые приборы.......... 7
11. Влияние освящения на безопасность труда и его производительность...................... 7
12. Аварийное освящение.................................................................................................... 8
13. Воздействие инфракрасных и ультрафиолетовых излучений и методы защиты от них. 8
14. Шумы. Основные меры защиты.................................................................................... 9
15. Вибрация...................................................................................................................... 11
16. Действие вибрации на человека, санитарно-гигиеническое и технич. нормирование: 11
17. Общие методы борьбы с вредным воздействием вибрации:..................................... 12
18. Виброизоляция машин................................................................................................ 13
19. Средства индивидуальной защиты от вредного воздействия вибрации................... 13
20. Измерение вибраций и виброизмерительная аппаратура......................................... 14
21. Мероприятия по снижению вибрации и источника их возникновения..................... 14
22. Электромагнитные поля. требования безопасности с источниками ЭМ излучения 15
23. Ионизирующие излучения.......................................................................................... 16
Чтобы было удобно сравнивать светильники между собой, необходимо иметь несколько общепринятых характеристик, основанных на понятиях о . К таким характеристикам относятся: световой поток, сила света, световая отдача, освещенность, цветовая температура, индекс цветопередачи, яркость, светимость, коэффициент пульсаций, показатели ослепленности.
Световой поток представляет собой мощность светового излучения, воспринимаемого человеком как видимый свет. Обозначается буквой Ф и измеряется в люменах (лм). Световой поток обычно указывают в характеристиках ламп. Так для люминесцентной лампы мощностью 18 Вт световой поток может достигать 1350 лм, при мощности лампы 36 Вт - 3350 лм и при мощности лампы 58 Вт - 5200 лм.
Определение светового потока светильников осуществляют с помощью гониофотометров и фотометрических шаров в соответствие с . Данный стандарт устанавливает требования к методам испытаний осветительных приборов.
Сила света представляет собой отношение направленного светового потока, распространяющегося внутри телесного угла, к величине этого телесного угла. Обозначается буквой I и имеет размерность кандела (кд).
Световая отдача (энергоэффективность). Определяется как отношение светового потока, исходящего от светильника, к электрической мощности, потребляемой светильником от электросети. Измеряется в лм/Вт. Параметр напрямую связан с кпд источника света. Следует иметь в виду, что часто под кпд светильника подразумевают не кпд источника света, а только потери светового потока в плафонах и других конструкциях светильника. У люминесцентных светильников энергоэффективность как правило не менее 30 - 35 лм/Вт, у светодиодных не менее 50 лм/Вт.
Показатели ослепленности . Характеризуют слепящее действие, создаваемое светильником. Если сравнить два источника света с одинаковым световым потоком, но с существенно разными площадями излучающих поверхностей, то очевидно, что светильник с меньшей площадью излучающей поверхностью будет иметь большее значение яркости. И вероятность слепящего действия от него будет выше.
Свет - это видимое электромагнитное излучение с длинной волны λ=(0,28…0,77) мкм.
Освещение характеризуется качественными и количественными показателями.
Количественные показатели : сила света, световой поток, освещенность, коэф-т отражения, освещенность рабочей поверхности, яркость светящейся поверхности, пульсация освещенности
Качественные показатели:
1. Минимальный объект различения - это min объект, который необходимо различать при работе.
2. Фон - это поверхность, прилегающая к объекту различения: темный, средний, светлый
3. Контраст объекта различения с фоном;
Норма наименьшей допустимой освещенности рабочей поверхности должна соответствовать характеру зрительной работы, который зависит от размера объекта различения, фона рабочей поверхности и контраста объекта различения с фоном. Чем меньше размеры объекта, чем темнее фон и чем меньше контраст объекта с фоном, тем больше норма освещенности. К объектам различения относятся, например, риска на мерительном инструменте, штрих на шкале прибора или линия на чертеже.
Искусственное освещение на промышленных предприятиях осуществляется лампами накаливания игазоразрядными лампами.
Преимущества ламп накаливания : удобство в эксплуатации, простота в изготовлении, низкая инерционность при включении, надежность работы при колебаниях напряжения. Недостатки: низкая световая отдача, сравнительно малый срок службы (до 2,5 тыс. часов), в спектре преобладают желтые и красные лучи, что сильно отличает их спектральный состав от солнечного света.
Преимущества газоразрядных ламп перед лампами накаливания: большая световая отдача (до 110 лм/Вт), значительно больший срок службы (до 12 тыс. часов). От газоразрядных ламп можно получить световой поток любого желаемого спектра, подбирая соответствующим образом инертные газы, пары металлов, любминоформ. По спектральному составу различают лампы дневного света (ДД), дневного света с улучшенной светопередачей (ЛЛД), холодного белого (ЛХБ), теплого белого (ЛТБ) и белого света (ЛБ). Недостатки газоразрядных ламп: длительный период разгорания, необходимость применения специальных пусковых приспособлений, зависимость работоспособности от температуры окружающей среды, пульсация светового потока, что может привести к появлению стробоскопического эффекта (искажение зрительного восприятия).
Вибрация.
Вибрация представляет собой процесс распространения механических колебаний в твердом теле. При воздействии вибрации на организм важную роль играют анализаторы ЦНС - вестибулярный, кожный и другие аппараты.
Вибрации характеризуются частотой и амплитудой смещения, скоростью и ускорением.
Особенно вредны вибрации, совпадающие с частотой собственных колебаний тела человека или его отдельных органов (для тела человека 6.9 Гц, головы 6 Гц, желудка 8 Гц, других органов в пределах - 25 Гц). Частотный диапазон расстройств зрительных восприятий лежит между 60 и 90 Гц, что соответствует резонансу глазных яблок.
Вибрация по способу передачи телу человека подразделяется на общую (воздействие на все тело человека) и локальную (воздействие на отдельные части тела - руки или ноги).
Основные методы борьбы с вибрациями:
Снижение вибраций воздействием на источник возбуждения путем снижения или ликвидации побуждающих сил;
· световой поток Ф
· сила света I d d
· освещенность Е d dS
· яркость В dI dS
· Фон
· Контраст объекта с фоном К
где В 0 и В ф - яркость объекта и фона.
· К Е рассчитывается по формуле
,
где Е max , Е min , Е ср К Е К Е = 7%, а для галогенных К Е = 1%.
ВЫБОР МЕТОДА РАСЧЕТА ОСВЕЩЕНИЯ
Светотехнические расчеты могут быть выполнены методом коэффициента использования светового потока или точечным методом.
Метод коэффициента использования светового потока целесообразно применять для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей при отсутствии больших затенений. При расчетах этим методом учитывается как прямой, так и отраженный свет.
Точечный метод применяется для расчета общего локализованного освещения, для общего равномерного освещения при наличии существенных затенений. Точечный метод используется для расчета освещенности как угодно расположенных поверхностей. Отраженная составляющая освещенности учитывается приближенно. Освещение открытых пространств на минимальную освещенность и местное освещение рассчитывается, как правило, точечным методом.
Таблица 1
Значения для светильников с типовыми кривыми
Количество рядов светильников N , как правило, намечается до расчета.
При выбранном типе светильника и ламп световой поток ламп в каждом светильнике Ф 1 может иметь 2-3 различных значения. Число светильников в одном ряду N 1 определяется как
где Ф - световой поток одного ряда светильников.
Суммарная длина N 1 светильников в ряду сопоставляется с длиной помещения и возможны следующие случаи:
а) длина светильников в ряду превышает длину помещения. В этом случае необходимо или увеличить количество рядов N , или компоновать ряды из сдвоенных, строенных светильников и т.д., или использовать более мощные лампы;
б) длина светильников в ряду равна длине помещения. Светильники располагаются в виде непрерывного ряда светильников;
в) длина светильников в ряду меньше длины помещения. Светильники в ряду располагают с равномерно распределенными по длине ряда разрывами.
Коэффициент затенения следует вводить только для помещений (таких как конторы, чертежные залы), где положение работающего строго фиксировано и создает частичное затенение, его значение берут около 0,8.
Таблица2
Таблица 3
Выбор высоты подвеса ламп в зависимости от площади помещения
| Индекс поме щения | Площадь помещения при расчетной высоте подвеса, м | ||||||||
| 2,5 | 2,7 | 3,4 | 4,3 | 4,6 | 5,2 | 5,7 | |||
| 0,6 | 11,8 | 13,5 | 17,7 | 22,6 | 30,5 | 35,0 | |||
| 0,7 | 15,6 | 18,0 | 23,5 | 46,5 | |||||
| 0,8 | 20,1 | 23,2 | 38,5 | ||||||
| 0,9 | 37,7 | ||||||||
| 1,0 | 35,2 | ||||||||
| 1,1 | |||||||||
| 1,25 | |||||||||
| 1,5 | |||||||||
| 1,75 | |||||||||
| 2,0 | |||||||||
| 2,25 | |||||||||
| 2,5 | |||||||||
| 3,0 |
Отражающая способность потолка, стен, рабочей поверхности и пола характеризуется коэффициентами отражения потолка р п, стен р с, рабочей поверхности, пола р р. Фактическое значение этих коэффициентов определить трудно, поэтому рекомендуется применять ориентировочные значения, руководствуясь оценками состояния отражающих поверхностей, приведенными в табл. 4.
Таблица 4
Значение коэффициентов отражения потолка, стен, рабочей поверхности
Окончание табл.4
Индекс помещения i определяется по формуле
где S - площадь помещения, м 2 ; h - расчетная высота подвеса (расстояние от светильника до рабочей поверхности), м; А и В - ширина и длина помещения, м.
Значение коэффициента использования светового потока может быть определено по табл. 5-9. Обращение к той или иной таблице связано с типом источника светильника, используемого в системе освещения.
Сортамент светильников и светотехнические характеристики светильников очень разнообразны. Если в таблицах не приведены данные по конкретному типу светильника, то в них даны значения коэффициентов использования светового потока с типовыми кривыми силы света (М, Д, Г), излучаемого в нижнюю полусферу.
Таблица 5
Таблица 6
Таблица 7
Таблица 8
Лица 9
Коэффициенты использования светового потока светильников с типовыми кривыми силы света,
излучаемого в нижнюю полусферу
ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНЫХ РАСЧЕТОВ ЕСТЕСТВЕННОГО И ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ
Индивидуальные варианты для выполнения расчета берем только для задания 1(табл. 22). Пример, если предлагается выполнить задание 1, а порядковый номер по списку в журнале 25, то исходные данные для расчета берутся из табл. 23 вариант 017 и табл. 24 вариант 11. Недостающие данные (коэффициент запаса, высоту свеса светильников, высоту рабочей поверхности, коэффициент неравномерности) студентам предлагается найти самостоятельно, исходя из требований нормативных документов, особенностей варианта задания и рекомендаций, приведенных в настоящих методических указаниях.
Таблица 22
Задания для выполнения расчетов производственного освещения
Таблица 23
Варианты параметров помещений
| Номер варианта | Длина помещения А , м | Ширина помещения В , м | Высота помещения Н , м | Коэффициенты отражения, Р п -Р с -Р 0 ,% |
| 3,0 4,5 6,0 9,0 9,0 | 3,0 3.0 3,0 3,0 3,0 4,5 4,5 6,0 9,0 6,0 4,5 4,5 4,5 6,0 6,0 6,0 6,0 9,0 6,0 9,0 9,0 | 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 3,2 3,2 3,2 2,9 3,2 3,2 3,5 3,8 4,1 4,6 3,8 4,1 4,6 4,6 4,1 4,1 3,8 4,1 | 70-50-30 70-50-10 50-30-10 30-10-10 70-50-30 70-50-10 70-50-30 70-50-10 50-30-10 70-50-30 50-30-10 30-10-10 70-50-30 70-50-10 50-30-10 30-10-10 70-50-30 70-50-10 50-30-10 70-50-30 70-50-10 50-30-10 70-50-10 50-30-10 |
Таблица 24
Варианты условий зрительной работы
По результатам выполненных расчетов составляется отчет. Отчет должен состоять из титульного листа, номера варианта, формулировки задания, таблицы исходных данных, обоснования самостоятельного выбора расчетных величин, эскизов размещения светильников, расчетных формул, цифровых расчетов и выводов.
Задание 1.
Методом коэффициента использования светового потока рассчитать количество и мощность разрядных источников света, необходимых для создания нормативной освещенности в помещении. Аналогичный расчет проделать для ламп накаливания. Сравнить эксплутационные расходы при использовании источников различного типа.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Таблица П1
Таблица П2
Таблица ПЗ
Таблица П4
Таблица П12
Светильники с лампами накаливания для производственных помещений
| Тип светильника | Мощность, Вт | Защитный угол | Примечание | Тип светильника | Мощность, Вт | Защитный угол | Примечание |
| НСП 07 | Частично пылезащищенное, незащищенное, кривая силы света -Л | УПМ-15 У-15 | Частично пылезащищенное, незащищенное, кривая силы света -Д | ||||
| НСП 03 | - | Полностью пыленепроникаемое | УП-24 | Полностью пьшенепроницаемое | |||
| Астра-1; 11; Астра-3;- 2;-32 | 30 15 | Типы 11,12 -частично пылезащищенные; 1,3,32-незащищенные. Кривая силы света -д | С-200М С-500 | 200 500 | Незащищенное | ||
| СУ-200М СУ-500М | 200 500 | Частично пылезащищенное | |||||
| НСП17 | 200 500 1000 | - | Степень защиты 1Р20/50. Кривые силы света: | ||||
| УПД-500 УПД-1000 УПД-1500 | Частично пьшенепроницаем | НСП20 | - | Для высоких помещений с нормальными условиями среды | |||
| ППД2-500 | Полностью пьшенепроницаем | ИСП22 | - | Для высоких помещении с нормальными условиями среды | |||
| ППД-100 ППД-200 ППД-500 | Полностью пьшенепроницаем |
ТаблицаП13
Основные светотехнические характеристики
Освещение характеризуется количественными и качественными показателями.
К количественным показателям относятся:
· световой поток Ф - часть лучистого потока, воспринимаемая зрением человека как свет; характеризует мощность светового излучения, измеряется в люменах (лм);
· сила света I - пространственная плотность светового потока; определяется как отношение светового потока d Ф, исходящего от источника и равномерно распространяющегося внутри элементарного телесного угла d W. , к величине этого угла ; измеряется в канделах (кд);
· освещенность Е - поверхностная плотность светового потока; определяется как отношение светового потока d Ф, равномерно падающего на освещенную поверхность dS , к ее площади ; измеряется в люксах (лк);
· яркость В поверхности под углом а к нормали - это отношение силы света dI , излучаемого освещаемой или светящейся поверхностью в этом направлении, к площади dS проекции этой поверхности на плоскость, перпендикулярную к этому направлению, т.е. ; измеряется в кд×м 2 .
Для качественной оценки условий зрительной работы используют такие показатели, как фон, контраст объекта с фоном, коэффициент пульсации освещенности, спектральный состав света.
· Фон - это поверхность, на которой происходит различение объекта. Фон характеризуется способностью поверхности отражать падающий на нее световой поток. Эта способность (коэффициент отражения р) определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока Ф отр к падающему на нее световому потоку Ф пад, т.е.
В зависимости от цвета и фактуры поверхности значения коэффициента отражения находятся в пределах 0,02 . . . 0,95.
· Контраст объекта с фоном К - степень различения объекта и фона -характеризуется соотношением яркостей рассматриваемого объекта (точка, линия, знак, пятно, трещина, риска или другие элементы, которые требуется различить в процессе работы); определяется по формуле
где В 0 и В ф - яркость объекта и фона.
Пороговый, или наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект становится неразличимым на этом фоне, равен 0,01.
· Коэффициент пульсации освещенности К Е - это критерий глубины колебания освещенности в результате изменения во времени светового потока. Коэффициент пульсации К Е рассчитывается по формуле
,
где Е max , Е min , Е ср - максимальное, минимальное, среднее значения освещенности за период колебаний; для газоразрядных ламп К Е = 25...65%; для обычных ламп К Е = 7%, а для галогенных К Е = 1%.