Środowisko pracy Oświetlenie

Transkrypt

1 Środowisko pracy Oświetlenie Oświetlenie podstawowe pojęcia Światło - Energia promieniowania o długości fali nm, zdolna pobudzić siatkówkę i wywołać wrażenie wzrokowe. dr inż. Katarzyna Jach 1 2 Podstawowe wielkości Oświetlenie podstawowe pojęcia strumień świetlny Φ wyrażany w lumenach [lm], światłość I wyrażana w kandelach [cd], natężenie oświetlenia E wyrażane w luksach [lx], luminancja L wyrażana w [cd/m2]. strumień świetlny - Część promieniowania emitowanego przez źródło światła widziana przez oko ludzkie w jednostce czasu. Jednostką strumienia świetlnego jest lumen [lm]. natężenie oświetlenia - Stosunek wielkości strumienia świetlnego padającego na płaszczyznę do jej pola powierzchni. Wyrażany w luksach [lx] 3 4 Związki miedzy wielkościami charakteryzującymi światło Podstawowe wielkości Światłość Strumień Natężenie 5 6 1

2 Oświetlenie podstawowe pojęcia Luminancja - Fizyczna miara jaskrawości. Zależy od: natężenia oświetlenia właściwości fizycznych obserwowanego obiektu pola pozornej (obserwowanej) powierzchni. Równomierność natężenia oświetlenia - Stosunek natężenia minimalnego do natężenia średniego. Kontrast - Różnica między luminancją dwóch sąsiadujących ze sobą obszarów z wyraźną granicą między nimi. Norma PN-EN : 2004 Światło i oświetlenie. Oświetlenie miejsc pracy. Część 1: Miejsca pracy we wnętrzach Obowiązuje od Obligatoryjna dla pracodawców nie określa wymagań oświetleniowych dla całego pomieszczenia, ale dla poszczególnych miejsc pracy 7 8 Definicje PN-EN Definicje PN-EN zadanie wzrokowe - wykonywanej pracy wymiary przedmiotu luminacja przedmiotu kontrast z tłem czas trwania zadania elementy wzrokowe pole zadania - fragment pola w miejscu pracy, gdzie wykonywane jest zadanie wzrokowe. pole bezpośredniego otoczenia - pas o szerokości co najmniej 0,5m otaczający pole zadania 9 10 Kryteria przy projektowaniu oświetlenia natężenie oświetlenia rozkład luminacji Olśnienie kierunkowość światła oddawanie barw i wygląd barwy światła Czynniki wpływające na proces widzenia natężenie oświetlenia jednorodność jasności powierzchni równomierność jasności w czasie występowanie zjawiska olśnienia Kolorystyka Migotanie światło dzienne

3 Natężenie natężenie oświetlenia - Stosunek wielkości strumienia świetlnego padającego na płaszczyznę do jej pola powierzchni. Wyrażany w luksach [lx] lx = lm/m 2 13 Natężenie odpowiedni poziom niezbędny do funkcjonowania zmysłu wzroku zapewnia kontrast i rozpoznawanie szczegółów związek z szybkością akomodacji powinno być dostosowane do: wieku zadania wzrokowego wielkości obiektów pracy 14 Wymagane natężenie (w polu zadania wzrokowego, na wys. płaszczyzny pracy) W zależności od rodzaju pracy lx Dla prac biurowych lx Minimalna wartości w obszarach, w których bez przerwy wykonywane są zadania wzrokowe lx Dopuszczalne zmniejszenie lub zwiększenie Natężenie Obszar zadania [lx] Obszar bezpośredniego otoczenia zadania wzrokowego [lx] E obszaru zadania wzrokowego Wymagana równomierność Przykład oświetlenia pomieszczenia Równomierność natężenia oświetlenia - Stosunek natężenia minimalnego do natężenia średniego. W polu zadania wzrokowego min. 0,7 W polu otoczenia min. 0,5 Wg poprzedniej normy co najmniej 0,4 dla prac krótkotrwałych co najmniej 0,65 dla prac o charakterze ciągłym

4 10:1 1:3 Luminancja światło, które odbije się od powierzchni i dotrze do oka obserwatora Ilość światła wysyłana z określonej powierzchni. duża luminancja - razi oczy (olśnienie) oko ludzkie może odbierać sygnały w zakresie od 0, cd/m2 do cd/m2 Luminancja wskaźnik odbicia światła sufit 60 90% ściany 30 80% podłogi 10 50% płaszczyzna pracy 20 60% Dopuszczalne kontrasty luminancji w polu widzenia Niepożądane kontrasty luminancji W kierunkach najczęściej obserwowanych nie powinny znajdować się: 10:1 jasne okna jasne ściany sąsiadujące z ciemnymi podłogami czarne obiekty na jasnych powierzchniach odbijające światło płaszczyzny stołów błyszczące części wyposażenia Olśnienie Olśnienie bezpośrednie i pośrednie czasowe zaburzenie procesu widzenia przebieg lub stan procesu widzenia, przy którym występuje uczucie niewygody i/lub zmniejszenie zdolności rozróżniania obiektów na skutek niewłaściwego rozkładu luminancji przekroczenie możliwości adaptacyjnych oka lub wywołanie zmian adaptacyjnych trwających na tyle długo, że prawidłowe widzenie jest przejściowo ograniczone

5 Redukcja sprawności wzrokowej w zależności od kąta obserwacji źródła światła Skutki olśnienia zmęczenie narządu wzroku spadek zdolności rozróżniania szczegółów obrazu ogranicza zdolności akomodacyjne i konwergencyjne oka odruchy obronne (mrużenie powiek, napięcie mięśni) w skrajnych przypadkach uszkodzenie siatkówki Redukcja i eliminacja olśnień usunięcie punktów świetlnych z pola widzenia pracownika stosowanie opraw z odpowiednim kątem ochrony (nie mniej niż 60 między źródłem światła a linią wzroku, oprawy typu dark-light) zmniejszenie luminancji źródeł światła (większa liczba opraw o mniejszej mocy świetlnej) odpowiednie lokalizowanie miejsc pracy matowe pokrycie płaszczyzn mogących odbijać światło (podłogi, biurka) Pomiar olśnienia Ujednolicony wskaźnik olśnienia UGR Prościej: natężenie + wskaźnik odbicia światła Oświetlenie naturalne rozproszone białe ekonomiczne Wskaźnik oddawania barw R a Przy pracy biurowej R a > 80 albo wyższy Przy innych pracach R a >

6 Temperatura barwowa Temperatura barwowa Różnice temperatury barwowej temperatura ciała doskonale czarnego, w której wysyła ono promieniowanie tej samej chromatyczności co promieniowanie rozpatrywane. obiektywna miara wrażenia barwy danego źródła światła 2700K 4000K 6500K Wyrażana w kelwinach [K] Im wyższa tym chłodniejsza barwa Im wyższe natężenie tym wyższa temperatura Temperatura barwowa 1600 K - wschód i zachód Słońca 1800 K - barwa w oświetleniu świeczki 2800 K - barwa bardzo ciepłobiała (żarówkowa) 4000 K - barwa biała 5000 K - barwa chłodnobiała 6500 K - barwa dzienna K - barwa czystego granatowego nieba K - błyskawica Rodzaj wnętrza, zadania Em UGR Ra Kucie swobodne Spawanie Montaż: zgrubny średni dokładny precyzyjny Pisanie ręczne, pisanie na maszynie, czytanie obsługiwanie klawiatury, przetwarzanie danych Wyrób narzędzi, wzorników, szablonów, przyrządów do obróbki, mechanika precyzyjna, mikromechanika Tętnienie Zmiana natężenia światła w rytmie zmian prądu przemiennego Efekt stroboskopowy pozorny bezruch elementów ruchomych Tętnienie światła w świetlówkach 3 źródła zasilane z tej samej fazy UF = źródła zasilane z tej samej fazy, 1 z przesunięciem o 1/2 okresu UF = źródła zasilane z przesunięciem o 1/3 okresu każde UF =

7 Budowa narządu wzroku Oświetlenie Zmysł wzroku Budowa oka Pręciki rozdzielczość światłoczułe odpowiedzialne za wykrywanie kształtu i ruchu Nie rozróżniają kolorów Czopki odcieni kolorów Rozróżnianie kolorów i odcieni Drobne szczegóły Droga sygnału wzrokowego 1. Siatkówka 2. Nerw wzrokowy 3. Skrzyżowanie wzrokowe Budowa oka Mięśnie umożliwiające ruch Rozmieszczenie Pręciki 120 mln Czopki - 6 mln

8 Rodzaje widzenia Czułości czopków i pręcików Widzenie fotopowe (dzienne) ostry obraz w obszarze żółtej plamki, obwodowe pole widzenia pozwala na postrzeganie ogólne Widzenie skotopowe (nocne) - przy bardzo niskich poziomach oświetlenia czopki nie funkcjonują, działają pręciki - obraz o małej rozdzielczości i bez kolorów, ruch jest łatwo wykrywalny. Widzenie mezopowe (zmierzchowe) - stan przejściowy, kiedy czopki częściowo działają Kluczowe mechanizmy procesu widzenia Adaptacja - proces przystosowania narządu wzroku do zmiennych warunków oświetlenia Akomodacja - zdolność do zmiany długości ogniskowej, a tym samym do nastawiania ostrości widzenia na różne odległości Konwergencja - mechanizm niezależnego kierowania obu gałek ocznych na obserwowany przedmiot Akomodacja ostre widzenie na różnych dystansach Daleki obiekt Bliski obiekt Adaptacja - pozwala widzieć przy różnych poziomach oświetlenia Mechanizmy Zmiana wielkości źrenicy 2-8 mm zmienność w czułości oka od 1:16 Adaptacja fotochemiczna A. adaptacja czopków B. adaptacja pręcików Konwergencja (zbieżność) pozwala widzieć pojedynczy cel Widzenie celu przy pomocy obu oczu Czas: kilka dziesiątych sekundy Powiązana z adaptacją i akomodacją

9 Oko miarowe Krótkowzroczność Dalekowzroczność Astygmatyzm Percepcja Percepcja 87% 7%

10 Możliwości percepcji Forma odbioru informacji Percepcja [bit/s] Percepcja - liczba elementów w pamięci krótkotrwałej J.G.A. Miller (1956) Zasada 7 ± 2 Tekst Obraz 10 6 Słuchanie Dotyczy porcji (chunk) J. L. Doumont (2002): 7 to za dużo, Maksimum to 5 3 daje pewność zapamiętania 56 Percepcja - przeszukiwanie Czas przypominania zależy od liczby elementów Przeszukiwanie w procesie widzenia jest dwuetapowe Percepcja zasady determinujące interpretację figura tło a) otoczenie b) symetria c) wypukłość d) orientacja e) światło i kontrast f) obszar Percepcja zasady determinujące postrzeganie całości obiektów złożonych Bliskość Podobieństwo Podsumowanie determinanty ostrości widzenia 1. Parametry obserwowanego obiektu 2. Parametry oświetlenia 3. Właściwości narządu widzenia 4. Ogólny stan obserwatora Ciągłość Zamknięcie

11 Determinanty ostrości widzenia Parametry obserwowanego obiektu Determinanty ostrości widzenia. Parametry oświetlenia 1. Intensywność do granicy 3000 lx 1. Wielkość Wielkość kątowa obiektu 2. Odległość 3. Kształt prosty lub znany 4. Barwa kontrast i kolor 2. Skład widmowy (Ra) 3. Tętnienie powyżej progu krytycznej częstotliwości migotania 4. Kąt padania światła Determinanty ostrości widzenia Właściwości narządu widzenia 1. Lokalizacja obiektu na siatkówce widzenie centralne lub peryferyjne 2. Szybkość akomodacji 3. Zakres akomodacji 4. Rozwartość źrenicy Determinanty ostrości widzenia Ogólny stan obserwatora 1. Koncentacja (np. dzieci) 2. Motywacja 3. Aktualne samopoczucie i nastrój 4. Stan zdrowia Normy PN-EN :2003 (U). Światło i oświetlenie. Oświetlenie miejsc pracy. Część 1: Miejsca pracy we wnętrzach PN-84/E Oświetlenie wnętrz światłem elektrycznym (norma zastąpiona) PN-90/E Technika Świetlna. Terminologia. Literatura Promieniowanie widzialne i oświetlenie, Wymagania dotyczące oświetlenia wnętrz A.Pawlak, Oświetlenie miejsc pracy we wnętrzach nowa norma oświetleniowa, Bezpieczeństwo Pracy, 10/2004 Strony www