Pomiary natężenia oświetlenia Możliwości percepcyjne, a przez to stan psychofizyczny człowieka zależą w bardzo dużym stopniu od środowiska, w jakim aktualnie przebywa. Bodźce świetlne są decydującymi czynnikami wpływającymi na komfort psychiczny. Przebywanie w miejscach o nienaturalnym dla nas oświetleniu może przyspieszać powstawanie uczucia zmęczenia oraz przyczynić się do powstania wad wzroku i innych chorób. Negatywny wpływ oświetlenia na człowieka jest szczególnie istotny w kwestii bezpieczeństwa oraz wydajności pracy. Postrzeganie bodźców świetlnych, choć zależne od indywidualnych cech danego człowieka, jest zbliżone dla różnych odbiorców. Dlatego też powstały przepisy regulujące wymagane wartości i rodzaje oświetlenia w miejscach, gdzie ludzie przebywają i pracują. Światło rejestrowane przez człowieka jest falą elektromagnetyczną o długości od ok. 380 nm do ok. 780 nm. Czułość oka nie jest jednakowa w każdych warunkach - wynika to z jego budowy i
rozmieszczenia receptorów, jak również natury samego światła. W warunkach oświetlenia dziennego oko jest najbardziej czułe na barwy zielone, natomiast w nocy lub przy bardzo słabym świetle czułość ta zmienia się w kierunku barw niebieskich - stąd subiektywne wrażenie, że w nocy wszystko jest szare. Rys. 1. Zakres widzialny fal elektromagnetycznych dla widzenia w ciągu dnia i nocy. Mimo zdolności adaptacyjnych oka w zależności od natężenia oświetlenia, podczas pomiarów wymaga się, aby charakterystyka przyrządu odpowiadała oku zaadaptowanemu do jasności. Krzywą widmową, która odpowiada takiej czułości, nazywa się krzywą fotopową V(λ). Jest ona przydatna do wyliczania wielkości fotometrycznych. Ustalając kryteria doboru właściwości oświetlenia
należy brać pod uwagę: zalecenia Międzynarodowej Komisji Oświetleniowej (CIE) (określenie optymalnych warunków dla oświetlenia pomieszczeń w zależności od sposobu ich wykorzystywania), Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Socjalnej z dnia 26.09.1997 w sprawie ogólnych przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy, lokalne przepisy (Polskie Normy). Prowadząc badania oświetlenia na stanowiskach pracy, zaleca się stosowanie wytycznych pochodzących z aktualnych norm serii PN- EN 12464. Dodatkowo można posiłkować się przepisami zawartymi w wycofanych normach PN-E-02033:1984 Oświetlenie wnętrz światłem elektrycznym oraz w PN-E-04040-03:1983 Pomiary fotometryczne i radiometryczne - Pomiar natężenia oświetlenia. Poruszając temat pomiarów światła należy wyjaśnić pojęcie natężenia oświetlenia. Jest to stosunek strumienia świetlnego padającego na daną powierzchnię do pola tej powierzchni. Jednostką natężenia oświetlenia jest [ lm / m 2], czyli luks [lx]. Dodatkowo CIE podaje zalecaną równomierność natężenia oświetlenia E m w polu widzenia, czyli to, jak może być eksponowane miejsce, gdzie znajduje się przedmiot pracy. Jeżeli nierównomierność oświetlenia jest zbyt duża (np. nieosłonięte źródła światła w polu widzenia), to zachodzi ryzyko wywołania zjawiska olśnienia mogącego zmniejszyć zdolność rozpoznawania detali lub spowodować odczucie niewygody. Ponadto, ze względu na czas adaptacji oka do zmian, równomierność natężenia oświetlenia powinna być zachowana w czasie. Dlatego istotny jest poziom tętnienia, a co za tym idzie migotania światła. Barwa światła jest kolejnym czynnikiem, który ma istotny wpływ na samopoczucie osób przebywających w pomieszczeniu. Dla człowieka najbardziej optymalne oświetlenie to takie, którego skład widmowy jest najbardziej zbliżony do światła dziennego. Źródła światła dzieli się według temperatury barwowej na światło ciepłe, neutralne oraz chłodne. Temperaturę barwową można określić na podstawie wskaźnika oddawania barw Ra, który odzwierciedla różnicę barw przedmiotu oświetlonego światłem naturalnym oraz badanym. Źródła o względnie dużym współczynniku Ra to np. tradycyjne żarówki, żarówki halogenowe czy żarówki LED. Źródła o wskaźniku Ra poniżej
70 to m.in. lampy rtęciowe i sodowe. Pomiary parametrów pozwalających na ocenę warunków oświetlenia powinny być wykonywane przy odbiorze nowych urządzeń oświetleniowych, podczas modernizacji istniejących lub okresowo co 5 lat. Zaleca się prowadzenie badań nie rzadziej niż co 2 lata. Badania należy wykonać: po zapadnięciu zmroku lub przy zasłoniętych oknach oraz w warunkach eksploatacyjnych - obszar badania nie powinien być specjalnie przygotowywany (tworzenie nierealnych warunków) na czas wykonania badań. Oprawy oświetleniowe z lampami wyładowczymi należy włączyć minimum 30 minut przed wykonaniem badań. Inne typy źródeł światła, takie jak lampy halogenowe czy żarówki LED-y, można badać bezpośrednio po włączeniu. Lampy wyładowcze nie mogą być nowe, powinny pracować co najmniej 100 godzin przed pomiarami, gdzie dla żarówek i oświetlenia halogenowego jest to tylko godzina. Osoba wykonująca pomiary nie może wpływać na wynik pomiaru. Dlatego też zaleca się ubranie ciemnej odzieży, a odległość od urządzenia pomiarowego powinna być jak największa. Pomiary powinny być wykonywane w płaszczyźnie zadania (np. powierzchnia biurka), z głowicą fotometryczną umieszczoną równolegle i bezpośrednio na badanej płaszczyźnie. Norma PN-EN 12464-1:2012 wprowadza nowe określenie: natężenie oświetlenia w polu bezpośredniego otoczenia. Zależy ono od natężenia oświetlenia w polu zadania i powinno zapewniać równomierny rozkład luminancji w polu widzenia. Według powyższej normy zalecane są minimalne wymiary obszaru zadania i związane z nim wymiary obszaru bezpośredniego otoczenia (pas o szerokości min. 0,5 m wokół pola zadania) i obszar tła (pas o szerokości min. 3 m sąsiadujący z obszarem bezpośredniego otoczenia).
Rys. 2. Zadanie wzrokowe, obszar bezpośredniego otoczenia i obszar tła W celu określenia punktów pomiarowych wszystkich trzech obszarów należy tworzyć systemy siatek z oczkami zbliżonymi kształtem do
kwadratów. Stosunek długości do szerokości oczek powinien mieścić się między 0,5 a 2. Punkty pomiarowe należy lokalizować w środku oczka siatki oświetleniowej. Maksymalny wymiar siatki powinien wynosić: p = 0,2 5 log 10d gdzie: p - maksymalny wymiar oczka siatki [m], d - dłuższy wymiar obliczanego obszaru [m]. Na podstawie pomiarów można wyliczyć równomierność oświetlenia U 0 dla danego miejsca. Dla pomiaru oświetlenia wnętrz światłem dziennym należy przeprowadzić pomiary, które pozwolą określić współczynnik światła dziennego. W tym celu, posługując się dwoma luksomierzami, wykonujemy pomiary jednocześnie na zewnątrz oraz wewnątrz pomieszczeń oświetlonych przez okna lub świetliki. Z kolei podczas pomiarów oświetlenia awaryjnego mamy do czynienia z bardzo małymi wartościami natężenia oświetlenia. Wymagania w tym obszarze zwarte są w normie PN-EN 1838:2005. Należy wspomnieć, że dla dróg ewakuacyjnych o szerokości do 2 metrów minimalna wartość natężenia oświetlenia mierzonego przy podłodze to 1 lx, co wpływa na dobór odpowiedniego urządzenia pomiarowego. Z kolei podczas pomiarów oświetlenia awaryjnego mamy do czynienia z bardzo małymi wartościami natężenia oświetlenia. Wymagania w tym obszarze zwarte są w normie PN-EN 1838:2005. Należy wspomnieć, że dla dróg ewakuacyjnych o szerokości do 2 metrów minimalna wartość natężenia oświetlenia mierzonego przy podłodze to 1 lx, co wpływa na dobór odpowiedniego urządzenia pomiarowego. W ostatnich latach coraz częściej wybieranym typem źródła oświetlenia są żarówki LED. Ich pomiar obecnie opiera się o te same wymagania, co inne typy źródeł oświetlenia. Jeżeli ma to być pomiar białego światła LED, to należy wziąć pod uwagę wskazówki komisji CIE odnośnie parametru f1', czyli miary niedopasowania czułości luksomierza do krzywej V(λ). Komisja zaleca stosowanie luksomierza o f 1 nie przekraczającym 3%.
Luksomierz Sonel LXP-10A klasy A spełnia ten warunek. Natomiast dla luksomierzy LXP-10B oraz LXP-2 klasy B, o zadeklarowanej wartości błędu korekcji widmowej f1 < 6%, należy również wziąć pod uwagę wartość błędu f1 wynikającą z różnic w rozkładzie widmowym źródła mierzonego i kalibracyjnego. Formuła pomiarowa natężenia oświetlenia wymaga, by uwzględnić współczynniki korekcyjne dla światła LED. Ponieważ jednak dla luksomierzy klasy A i B współczynniki korekcyjne k przyjmują wartości bliskie 1, zatem nie mają one znacznego wpływu na mierzoną wartość natężenia oświetlenia. Dobierając przyrząd należy zwrócić uwagę na posiadanie przez niego aktualnego świadectwa wzorcowania, które potwierdzi sprawność urządzenia i spełnienie przez niego deklarowanych poziomów niepewności widmowej i podstawowej. Ogniwo fotoelektryczne będące czujnikiem starzeje się bowiem w czasie, dlatego powinno być poddawane okresowej kontroli metrologicznej.