Kierunek: Elektrotechnika wersja z dn Promieniowanie optyczne Laboratorium

Transkrypt

1 Kirunk: Elktrotchnika wrsja z dn Prominiowani optyczn Laboratorium Tmat: OCENA ZAGROŻENIA ŚWIATŁEM NIEIESKIM Opracowani wykonano na podstawi: [1] PN-EN 6471:010 zpiczństwo fotobiologiczn lamp i systmów lampowych. [] Rozporządzni Ministra Pracy i Polityki Społcznj z dnia 7 maja 010 r. w sprawi bzpiczństwa i higiny pracy przy pracach związanych z kspozycją na prominiowan optyczn. (Dz. U. z 010 nr 100 poz. 643) [3] IEC/TR 6778:014 Aplication of IEC 6471 for th assssmnt of blu light hazard to light sourcs an luminairs 1. PODSTAWOWE WIADOMOŚCI 1.1. Zagrożni siatkówki światłm nibiskim Intnsywn prominiowani widzialn moż spowodować schorznia lub fotochmiczn uszkodzni siatkówki oka. Objawami uszkodznia siatkówki są ślpa plamka lub przrwy w polu widznia, a w skrajnych przypadkach utrata wzroku. Szczgólni nibzpiczny jst zakrs fal lktromagntycznych od 400 nm nm - światło nibiski. Maksimum widma czynngo wynosi 435 nm. Względną krzywą skutczności widmowj zagrożnia siatkówki światłm nibiskim pokazano na rysunku 1. Względna czułość widmowa [-] w [nm] Rys. 1. Krzywa skutczności widmowj zagrożnia siatkówki światłm nibiskim krzywa () 1.. Ocna zagrożnia siatkówki światłm nibiskim Ocna zagrożnia światłm nibiskim wykonywana jst na podstawi pomiaru natężnia napromininia lub luminacji nrgtycznj. 1

2 Natężni napromininia ( E [W/m ] ) - jst to stosunk lmntarngo struminia nrgtyczngo d, padającgo na lmntarną powirzchnię zawirającą dany punkt, do wartości tj lmntarnj powirzchni da. E d (1) Natężni napromininia wyznaczon na podstawi wartości widmowych natężnia napromininia E() przdstawia zalżność (): da E E d () Luminancja nrgtyczna ( L [W/m sr] ) wyrażana jst zalżnością: gdzi: d L (3) d da cos d jst struminim nrgtycznym prznoszonym przz lmntarną wiązkę przchodzącą przz okrślony punkt i rozchodzącą się w kąci przstrznnym d, zawirającym okrślony kirunk, da jst polm przkroju tj wiązki zawirającym dany kirunk, jst kątm między normalną do tgo przkroju i kirunkim wiązki. Luminancję nrgtyczną wyznaczoną na podstawi wartości widmowych L() przdstawia zalżność (4): L L d (4) Wybór krytrium ocny zalży od kąta widznia źródła światła. Zagrożni światłm nibiskim powodowan przz źródło światła widzian w kąci mnijszym niż 11 mrad 1 nalży ocnia na podstawi natężnia napromininia (mał źródła światła), a źródła widzian w kąci większym niż 11 mrad (duż źródła światła) na podstawi luminancji nrgtycznj. W clu ocny zagrożnia światłm nibiskim siatkówki oka widmow natężni naprominini lub widmowa luminacja nrgtyczna źródła powinny być obliczon z uwzględninim skutczności widmowj zagrożnia światłm nibiskim () (wartości widmow () zamiszczono w załączniku 1). Poziom kspozycji (skutczn natężni napromininia lub skutczną luminancję nrgtyczną) przy zagrożniu światł nibiskim wyznacza się na podstawi zalżności 5 i 6. Granic kspozycji na powirzchni oka zamiszczono w tabli 1. 1 Przy czasach kspozycji rzędu 10 s obraz źródła punktowgo pokrywa pol siatkówki równoważn kątowi ok. 11 mrad. Dla czasów kspozycji dłuższych niż s maksymalny rozmiar kątowy obrazu odwzorowywango na siatkówc oka wynosi 0,1 rad.

3 E 700nm 300nm E W ( ) (5) m L 700nm 300nm L W ( ) (6) m sr Dla skutcznj luminacji nrgtycznj źródła światła L przkraczającj 100 W m - sr -1 oraz skutczngo natężnia napromininia przkraczającgo 0,01 W m - nalży obliczyć maksymalny dopuszczalny czas kspozycji tmax (zalżności 7 i 8) t max max Tabla 1. Granic kspozycji dla zagrożnia światłm nibiskim t 100 [ s] E (7) 10 6 [ s] L (8) Krytrium ocny Wilkość kątowa źródła światła [rad] Czas trwania kspozycji Granic kspozycji Natężni napromininia < 0, s 100/t [[W m - ] > 100 s 1,0 [W m - ] Luminacja nrgtyczna 0,011 0, s -100 s 0,0011 t.0,5 100 s s 10 6 /t [W m - sr -1 ] 0, s 100 [W m - sr -1 ] 1.. Pomiar natężnia napromininia i luminancji nrgtycznj źródł światła Ocnę zagrożnia światłm nibiskim przprowadza się na podstawi pomiaru widmowgo natężnia napromininia w przypadku skutczngo natężnia napromininia, a w przypadku skutcznj luminacji nrgtycznj na podstawi pomiaru widmowj luminancji nrgtycznj lub widmowgo natężnia napromininia (mtoda altrnatywna). W mtodzi altrnatywnj wyznaczania skutcznj luminacji nrgtycznj, zalżni od czasu kspozycji, nalży zastosować ograniczni pola widznia źródła światła (rys., tabla 1.) 3

4 Rys... Ograniczni wilkości źródła światła uwzględniango przy pomiarz luminancji Zalżność między skutcznym natężnim napromininia, a skutczną luminacją nrgtyczną pokazuj zalżność 9. E L (9) Gdzi kąt w [sr] odpowiada pomiarowmu polu widznia odpowiadającmu kątowi płaskimu w [rad]. oraz: wtdy: ostatczni z (11) i (1) (10) 4 F r (11) 4E r L F (1) L 4E (13) Skutczn natężni napromininia wyznaczan jst na podstawi pomiaru widmowgo natężnia napromininia i skutczności widmowj zagrożnia światłm nibiskim () (zalżność 5). 4

5 Dla lamp do użytku w oświtlniu ogólnym (GLS), wartości zagrożnia powinna być podawana w odlgłości, w którj wytwarzają on natężni oświtlnia równ 500 lx, jdnak odlgłość ta ni powinna być mnijsza niż 00 mm. Dla lamp spcjalnych odlgłość ta powinna wynosić 00 mm Klasyfikacja lamp Lampy, któr mogą stanowić zagrożni fotobiologiczn podlgają klasyfikacji na cztry grupy ryzyka: 1. Grupa wolna od ryzyka lampy ni stwarzają żadngo zagrożnia fotobiologiczngo. Grupa ryzyka 1 (niski ryzyko) lampy ni stwarzają zagrożnia fotobiologiczngo z powodu normalnych ograniczń kspozycji w trakci użytkowania 3. Grupa ryzyka (umiarkowan ryzyko) lampy ni stwarzają zagrożnia fotobiologiczngo z powodu awrsji (mrugani, odwracani głowy) do bardzo jaskrawych źródł światła lub z powodu dyskomfortu trmiczngo. 4. Grupa ryzyka 3 (wysoki ryzyko) lampy stwarza zagrożni fotobiologiczn nawt przy chwilowj lub krótkotrwałj kspozycji. Lampy ocnia się z względu na zagrożni: Zagrożnia ultrafioltm aktynicznym (Es) Zagrożnia bliskim nadfioltm (EUVA) Zagrożnia siatkówki światłm nibiskim (L) Zagrożnia trmiczngo siatkówki (LR) Zagrożnia oka prominiowanim podczrwonym (EIR) Żby możliw było zaklasyfikowani lampy do danj grupy ryzyka ni moż ona przkraczać dopuszczalnych granic misji przwidzianych dla danj grupy w zakrsi wszystkich ocnianych zagrożń. Granic misji dla klasyfikacji lamp o działaniu ciągłym 3 w odnisiniu do zagrożnia światłm nibiskim zstawiono w tabli. Tabla. Granic misji dla światła nibiskigo Rozdaj zagrożnia Grupa ryzyka Woln od ryzyka Niski ryzyko Umiarkowan ryzyko Graniczn wartości luminancji nrgtycznj L [W m - sr -1 ] Lampy użytkowan w oświtlniu ogólnym lampy przznaczon do kształtowania przstrzni świtlnj, któr są zwykl używan lub obsrwowan przz ludzi. Przykładm mogą być lampy stosowan w oświtlniu biur, szkół domów, fabryk, dróg lub w samochodach. 3 Lampa o działaniu ciągłym lampa, która pracuj z misją ciągłą w czasi dłuższym niż 0,5 s. 5

6 . PRZEIEG ĆWICZENIA Świtlówki połączyć układ zgodni z schmatm zamiszczonym na rysunku 3. Lampy LED zasilić bzpośrdnio z zasilacza AC. Rys. 3. Schmat układu połączń świtlówk DŁ statcznik, L lampa, Z-zapłonnik adaną lampę zaklasyfikować do lamp do oświtlnia ogólngo (GLS) lub do lamp spcjalnych. Wyznaczyć odlgłość, w którj nalży ustawić głowicę pomiarową spktrofotomtru (rysunk 4). Dla lamp GLS odlgłość r powinna odlgłością, w którj lampa wytwarza natężni oświtlnia równ 500 lx, al ni mnij niż 00 mm, a dla lamp spcjalnych r = 00 mm (nizalżni od wytwarzango natężnia oświtlnia). Dla lamp spcjalnych zmirzyć natężni oświtlnia w odlgłości 00 mm od źródła światła. Rys. 4. Schmat stanowiska pomiarowgo przy ograniczniku pola F 8 mm Środk gomtryczny powirzchni świcącj (środk świtlny) powinin być na tj samj wysokości, co środk powirzchni pomiarowj głowicy spktrofotomtru. Ustalić czas kspozycji (t) na prominiowani pochodząc od badango źródła światła i wymagan przy tym czasi kspozycji ograniczni pola widznia (F) do wilkości kątowj źródła światła (podanj w tabli 1. 6

7 Na podstawi kąta i odlgłości r obliczyć wilkość kołowgo ogranicznika pola. Jako ogranicznik pola widznia zastosować przsłonę z otworm o zminnj śrdnicy w zakrsi, mm do 8 mm. W przypadku, gdy do ogranicznia pola wymagana będzi większa śrdnica niż 8 mm, to nalży wyznaczyć odlgłość l od głowicy spktrofotomtru, w którj nalży ustawić przsłonę z maksymalnym otworm (8 mm), tak aby uzyskać żądaną wilkość kątową źródła światła (rysunk 5). Rys. 5. Schmat stanowiska pomiarowgo przy ograniczniku pola F > 8 mm Po ustabilizowaniu się struminia świtlngo lampy zmirzyć spktrofotomtrm widmow natężni napromininia w zakrsi 300 nm do 780 nm z rozdzilczością co 1 nm. Wartość skutczną luminacji nrgtycznj (L) obliczyć na podstawi zalżności 5 i 1. Wyznaczyć maksymalny dopuszczalny czas kspozycji na światło nibiski (tmax). Ocnić grupę ryzyka badanj lampy pod względm zagrożnia światłm nibiskim. Ponadto wyznaczyć skutczność zagrożnia światłm nibiskim prominiowania widzialngo (K,v), wyrażoną jako stosunk wilkości skutcznj zagrożnia światłm nibiskim do struminia świtlngo fotomtrycznj (zalżność 13). Oblicznia wilkości fotomtrycznj wykonać z skokim co 5 nm. 700 m m 380 E K, v [ W / lm] K V K E V (13) Gdzi: Km = 683 lm/w Wyniki pomiarów i obliczń zamiścić w tabli 3. Przprowadzić analizę uzyskanych wyników. Sformułować wnioski. 7

8 TAELA 3. Ocna zagrożnia siatkówki oka światłm nibiskim Paramtry lampy r t E L tmax Grupa ryzyka [mm] [rad] [s] [W m - ] [W m - ] [s] [W lm -1 ] K,v (GLS/Spcjalna): Typ/oznaczni: Producnt: (GLS/Spcjalna): Typ/oznaczni: Producnt: (GLS/Spcjalna): Typ/oznaczni: Producnt: (GLS/Spcjalna): Typ/oznaczni: Producnt: (GLS/Spcjalna): Typ/oznaczni: Producnt: (GLS/Spcjalna): Typ/oznaczni: Producnt: 8

9 Załącznik 1. Względna widmowa skutczność zagrożnia siatkówki światłm nibiskim () [nm] Względna skutczność widmowa zagrożnia siatkówki światłm nibiskim () [nm] Względna skutczność widmowa zagrożnia siatkówki światłm nibiskim () 300 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , 390 0, , , [(450-)/50] 400 0, ,001 9

10 Załącznik. Względna widmowa skutczność świtlna V () dla widznia fotopowgo [nm] Względna widmowa skutczność świtlna dla widznia fotopowgo V () [nm] Względna widmowa skutczność świtlna dla widznia fotopowgo V () 380 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,03 10

11 Względna widmowa skutczność świtlna V () dla widznia fotopowgo cd. [nm] Względna widmowa skutczność świtlna dla widznia fotopowgo [nm] Względna widmowa skutczność świtlna dla widznia fotopowgo V () V () 680 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,