Oświetlenie Prawidłowo dobrane oświetlenie umoŝliwia optymalną, nie powodującą przedwczesnego zmęczenia i dającą pełną kontrolę nad wykonywanymi czynnościami, pracę narządu wzroku. Adekwatne oświetlenie miejsca pracy zmniejsza równieŝ w sposób bezpośredni ryzyko wystąpienia wypadków i sytuacji potencjalnie niebezpiecznych. W zaspokojeniu tych wymagań waŝna jest zarówno ilość promieniowania świetlnego, jego jakość, jak równieŝ sposób dostarczania go na stanowisko robocze. NatęŜenie oświetlenia, czyli stosunek wielkości strumienia świetlnego emitowanego przez źródło światła i padającego na daną płaszczyznę do pola jej powierzchni, wyraŝane w luksach (lx), odgrywa kluczową rolę we wszystkich procesach związanych z widzeniem. Jego poziom, wraz z właściwościami odbiciowymi oświetlanego obiektu, decyduje o ilości światła, jaka wpadnie do oka, a więc i o tym, jak jasny i wyraźny będzie dla obserwatora jego obraz. NatęŜenie oświetlenia powinno być na tyle duŝe, by zapewnić funkcjonowanie siatkówki w trybie tzw. widzenia fotopowego, to jest z pełną zdolnością do percepcji barwnej oraz z maksymalną moŝliwą rozdzielczością optyczną. Proces widzenia zachodzi wtedy z udziałem czopków, fotoreceptorów czułych na promieniowanie widzialne o kilku róŝnych długościach fali, których największe skupisko znajduje się w plamce Ŝółtej, czyli w centralnym miejscu siatkówki. Skutkiem takiego jej umieszczenia, plamka Ŝółta rejestruje obrazy obiektów leŝących dokładnie na osi optycznej gałki ocznej, czyli tych, na których w danej chwili skupiana jest uwaga wzrokowa. W niedostatecznym oświetleniu zmysł wzroku przechodzi w tryb widzenia mezopowego, w którym część czopków przestaje działać, upośledzając percepcję barw oraz zmniejszając poziom szczegółowości obrazu, a w skrajnych przypadkach - w widzenie skotopowe, realizowane wyłącznie za pomocą innego rodzaju fotoreceptorów, pręcików, achromatyczne i o bardzo niskiej rozdzielczości. Upośledzenie to jest wyraźnie odczuwalne ze względu na to, Ŝe plamka Ŝółta jest pręcików zupełnie pozbawiona, przez co ostrość widzenia skotopowego jest - paradoksalnie - większa na peryferiach pola widzenia, niŝ w jego centrum. Zbyt mała ilość światła oznacza równieŝ problemy z akomodacją, czyli ustawianiem ostrości na obserwowanym obiekcie, oraz z konwergencją, polegającą na pozycjonowaniu osi optycznych obu gałek ocznych tak, by przecinały się dokładnie na nim, w celu uzyskania obrazu przestrzennego. Jak więc wynika z powyŝszego, odpowiednio duŝy poziom natęŝenia oświetlenia jest wymogiem związanym bezpośrednio z fizjologią ludzkiego oka, a jego zapewnienie naleŝy traktować jako warunek konieczny do prawidłowego wykonania jakiejkolwiek pracy. dr inż. Marcin Kuliński, Laboratorium Ergonomii Wydziału Informatyki i Zarządzania, Politechnika Wrocławska 87
Wymagania związane z natęŝeniem oświetlenia zaleŝą od wielkości przedmiotów pracy, kontrastu, jaki tworzą z tłem, czasu, w jakim praca jest wykonywana, jak równieŝ od wieku pracownika. Im mniejszy obiekt lub kontrast, tym poziom natęŝenia powinien być większy, by ułatwić percepcję szczegółów obrazu. Przykładowo, podczas zabiegu stomatologicznego wymagane jest natęŝenie na poziomie 5000 lx, zaś przy pracach magazynowych jedynie 100 lx. Dla porównania, moŝliwość komfortowego odczytywania tekstu z białej kartki papieru daje natęŝenie 300 do 500 lx, zalecane dla prac biurowych. W przypadku prac o charakterze dorywczym wymagania co do poziomu natęŝenia oświetlenia są mniejsze, niŝ w przypadku czynności wykonywanych w sposób ciągły, przy czym wartość zalecaną normatywnie dla tych drugich pomniejsza się zazwyczaj o 1/3 (np. z 300 do 200 lx). Tylko dla prac wzrokowych wyjątkowo krótkotrwałych (np. sporadyczne odczytywanie informacji z etykiet) poziom natęŝenia oświetlenia moŝna obniŝyć w sposób znaczący, w porównaniu do normatywów dotyczących pracy analogicznej, ale wykonywanej bez przerwy przez całą zmianę roboczą. Wpływ wieku pracownika związany jest z procesami fizjologicznego starzenia się narządu wzroku. Wraz z upływem lat zmniejsza się przezierność optyczna rogówki, soczewki oraz ciała szklistego, wypełniającego gałkę oczną, przez co coraz mniej fotonów odbitych od oświetlanego przedmiotu dociera do siatkówki. Niekorzystne zmiany obserwuje się równieŝ w samej siatkówce, w warstwie zawierającej fotoreceptory (czopki i pręciki). Zmniejsza się ich sprawność, związana z resyntezą barwników wzrokowych, jodopsyny i rodopsyny, które rozpadając się pod wpływem światła generują określony potencjał elektryczny. Zmniejszona zawartość barwnika wzrokowego powoduje z kolei podwyŝszenie progu pobudzenia fotoreceptora - zareaguje on wygenerowaniem impulsu nerwowego, biegnącego do kory wzrokowej mózgu, dopiero przy większej ilości światła. Z tych względów osoby starsze do wykonania tej samej pracy wymagają wyŝszego poziomu natęŝenia oświetlenia, w porównaniu z osobami młodszymi. Zaleca się dla nich podwyŝszenie wartości normatywnych, związanych z określonym rodzajem czynności roboczych, przynajmniej o 1/2 (np. z 500 do 750 lx). Kolejnym waŝnym dla prawidłowego funkcjonowania zmysłu wzroku aspektem jest wielkość kontrastu jaskrawości, czyli róŝnica w luminancji przedmiotu pracy, jego bezpośredniego tła oraz otoczenia dalszego. MoŜna go rozpatrywać zarówno w kontekście róŝnic luminancji obserwowanych jednocześnie (ciemny detal leŝący na jasnym stole), jak i nagłych jej zmian podczas obserwowania rzeczy jedna po drugiej (przeniesienie wzroku z czarnej powierzchni stołu na jasną ścianę). Odpowiednio duŝy kontrast jaskrawości jest potrzebny do tego, by wyraźnie i bez dr inż. Marcin Kuliński, Laboratorium Ergonomii Wydziału Informatyki i Zarządzania, Politechnika Wrocławska 88
wysiłku dostrzegać detale obserwowanego obiektu. ZaleŜy on z jednej strony od ilości światła, jaka na ten obiekt pada, a z drugiej od tego, ile tego światła się od niego odbija, czyli od własności fizycznych jego powierzchni. Przykładowo, zadrukowana czarną czcionką biała kartka papieru, przy odpowiednio duŝym poziomie natęŝenia oświetlenia, cechować się będzie duŝym kontrastem, pozwalającym bez problemu odczytać jej zawartość, jednak w zbyt słabym świetle nie będzie to moŝliwe. Analogicznie, ta sama kartka zadrukowana czcionką szarą wymagać będzie większej ilości światła, by uzyskać tę samą wartość kontrastu, a więc i łatwość jej odczytania, niŝ zadrukowana znakami w kolorze czarnym. Generalnie, duŝymi wartościami kontrastu jaskrawości powinny cechować się te elementy stanowiska, które są istotne dla realizowanych procesów, niosą uŝyteczną dla pracownika informację, mają być łatwo dostrzegalne i zwracać na siebie uwagę. W pozostałych przypadkach kontrast naleŝy minimalizować, poniewaŝ będzie on jedynie odciągał uwagę oraz obciąŝał zmysł wzroku poprzez jego ciągłą, niepotrzebną adaptację. Przykładem występowania niekorzystnie duŝych kontrastów jest praca z monitorem ustawionym na tle okna czy czynności o charakterze biurowym, wykonywane na ciemnym (czarnym) biurku. Wewnątrz tzw. pola zadania wzrokowego, czyli tam, gdzie najczęściej jest skupiona uwaga pracownika, wartości kontrastu nieuŝytecznego w procesie pracy nie powinny przekraczać stosunku 3:1, natomiast w obszarze bezpośrednio je otaczającym, dostrzeganym poprzez widzenie peryferyjne, kontrast nie powinien być większy niŝ 10:1. Skrajnie duŝe wartości kontrastu pojawiające się w polu widzenia w sposób nagły (przeniesienie wzroku z ekranu komputera na okno, spojrzenie bezpośrednio w źródło światła) mogą wywołać doznanie zwane olśnieniem. Jest to zaburzenie procesu widzenia, prowadzące do odczucia niewygody lub fizycznego bólu, albo zgoła uniemoŝliwiające kontynuowanie pracy wzrokowej. Wynika ono z przekroczenia zdolności adaptacyjnych źrenicy i siatkówki, w wyniku którego na poszczególne fotoreceptory pada zbyt duŝa liczba fotonów, uniemoŝliwiając wygenerowanie adekwatnego do ilości rejestrowanego światła potencjału elektrycznego. Jeśli ilość wpadającego do oka promieniowania widzialnego nie przekracza absolutnej zdolności do adaptacji biochemicznej, polegającej na zmianie stosunku ilości barwników wzrokowych występujących w kaŝdym receptorze odpowiednio w postaci aktywnej oraz rozłoŝonej (wymagającej resyntezy do formy aktywnej), olśnienie i związane z nim niedogodności ustają po czasie od kilku-kilkunastu sekund do kilku minut. Taki przebieg zjawiska obserwujemy np. podczas wyjścia z pomieszczenia na zewnątrz, przy mocnym słońcu i podłoŝu pokrytym śniegiem lub piaskiem. Jednak w wielu przypadkach olśnienie utrzymuje się do momentu, gdy obiekt lub płaszczyzna o skrajnie duŝej dr inż. Marcin Kuliński, Laboratorium Ergonomii Wydziału Informatyki i Zarządzania, Politechnika Wrocławska 89
luminancji znikną całkowicie z pola widzenia. Zbyt nisko zawieszona i nieosłonięta kloszem Ŝarówka lub niklowana, odbijająca światło słoneczne część wyposaŝenia stanowiska potrafią skutecznie utrudnić realizację czynności roboczych o większych wymaganiach wzrokowych. NajwaŜniejszym sposobem minimalizowania prawdopodobieństwa wystąpienia olśnienia w miejscu pracy jest odpowiednia lokalizacja stanowisk roboczych. W kierunku, w którym najczęściej zwrócony jest wzrok pracownika, nie powinny znajdować się nieosłonięte źródła światła sztucznego oraz okna. Stoły i biurka nie mogą być umiejscowione bezpośrednio pod źródłami światła, poniewaŝ kaŝdy obiekt lub powierzchnia odbijająca je w sposób kierunkowy, uŝywane przez pracownika, stanowić będą potencjalne źródło olśnienia. Same źródła światła naleŝy umieszczać wysoko, by przy normalnym ustawieniu szyi oraz głowy promienie świetlne nie biegły bezpośrednio w kierunku oczu, lecz napotykały naturalną barierę, jaką stanowią łuki brwiowe. Oprawy oświetleniowe powinny posiadać odpowiednio duŝy kąt ochrony (mierzony między płaszczyzną poziomą a powierzchnią boczną stoŝka, w który emitowane jest światło), kierując światło w dół, w kierunku stanowisk, a nie na boki. Jeśli zastosowanie odpowiednio duŝej wysokości montaŝu oraz kąta ochrony nie wystarcza lub nie jest moŝliwe, naleŝy przeprojektować oświetlenie pomieszczenia tak, by zwiększyć liczbę punktów świetlnych, jednocześnie zmniejszając ich moc jednostkową. W ten sposób zmniejszy się luminancja pojedynczego źródła światła, a jednocześnie całość instalacji zapewni wymaganą wartość poziomu natęŝenia oświetlenia na stanowiskach pracy. Płaszczyzny robocze oraz powierzchnie pomieszczenia (podłoga, ściany) nie powinny być wykonane z materiałów wykończonych na wysoki połysk, odbijających światło w sposób kierunkowy. Wskazane jest, by narzędzia i wszelki sprzęt pomocniczy - w miarę moŝliwości - równieŝ posiadały matowe wykończenie powierzchni. Strumień świetlny wytwarzany i emitowany przez źródło sztuczne powinien charakteryzować się stabilnością swojej wartości w funkcji czasu, innymi słowy nie powinien migotać (tętnić). Tętnienie jest najbardziej wyraźne w przypadku wyładowczych źródeł światła, zasilanych bezpośrednio prądem przemiennym. Najczęściej wykorzystywanym w miejscach pracy, z racji ich ekonomiczności, rodzajem takiego oświetlenia są świetlówki. Zasada działania świetlówki opiera się na wywoływaniu wewnątrz szklanego tubusa wyładowań elektrycznych w atmosferze mieszaniny gazów szlachetnych i par metali (najczęściej rtęci), które emitują energię w postaci promieniowania ultrafioletowego. Odpowiednio dobrany luminofor, pokrywający wewnętrzną powierzchnię tubusa, zamienia promieniowanie nadfioletowe w światło widzialne dla ludzkiego oka, emitowane na zewnątrz. Ze względu na niewielką bezwładność luminoforu oraz fakt, Ŝe dr inż. Marcin Kuliński, Laboratorium Ergonomii Wydziału Informatyki i Zarządzania, Politechnika Wrocławska 90
wyładowania pojawiają się z częstotliwością dwa razy większą od częstotliwości chwilowych zmian natęŝenia prądu przemiennego, zasilającego świetlówkę (w Polsce wielkość ta równa jest 50 Hz), świetlówka cyklicznie rozświetla się i przygasa. Ze względu na relatywnie duŝą częstotliwość tętnienia, jest ono dla większości osób niedostrzegalne przy bezpośrednim wpatrywaniu się, jednak obserwując świetlówkę lub oświetlaną przez nią powierzchnię kątem oka, moŝna te subtelne zmiany strumienia świetlnego wychwycić. Praca w pomieszczeniu oświetlanym zasilanymi bezpośrednio z sieci energetycznej świetlówkami prowadzi do dyskomfortu, szybko narastającego uczucia zmęczenia wzroku, a często równieŝ wywołuje bóle głowy. Najgroźniejsze jest jednak stosowanie tego rodzaju oświetlenia w miejscach, w których znajdują się wirujące lub poruszające się ruchem posuwistozwrotnym części maszyn. Tętnienie jest bowiem w stanie wywołać złudzenie wzrokowe, nazywane efektem stroboskopowym, polegające na pozornym zatrzymaniu się ruchomych części maszyny lub spowolnieniu ich ruchu, które w rzeczywistości nie ma miejsca. Z tych względów świetlówek zasilanych w sposób tradycyjny naleŝy unikać. Alternatywą mogą być oprawy, zawierające magnetyczne układy stabilizacyjno-zapłonowe przesuwające fazę prądu o odpowiednią wartość, zaleŝną od liczby świetlówek moŝliwych do zamocowania (dla oprawy mieszczącej dwie świetlówki przesunięcie dla kaŝdej z nich powinno wynosić 180, przy trzech świetlówkach będzie to 120 ) lub zastosowanie świetlówek ze statecznikami elektronicznymi, których zadaniem jest zwiększenie częstotliwości prądu do wartości kilku-kilkunastu khz, przy których migotanie ustaje. Wszystkie rodzaje świetlówek kompaktowych, nazywanych potocznie Ŝarówkami energooszczędnymi, zasilane są poprzez stateczniki elektroniczne, a więc są pozbawione opisanego wyŝej mankamentu. Bardziej szczegółowe zalecenia związane z wymaganiami oświetleniowymi oraz normatywy dla poszczególnych rodzajów prac i stanowisk, uwzględniające poziom natęŝenia oświetlenia, stopień ochrony przed olśnieniem czy wartość wskaźnika oddawania barw (mającego szczególne znaczenie przy czynnościach wymagających prawidłowego postrzegania barw przez pracownika) znajdują się w następujących normach: PN-EN 12665:2011 - "Światło i oświetlenie. Podstawowe terminy oraz kryteria określania wymagań dotyczących oświetlenia" PN-EN 12464-1:2011 - "Światło i oświetlenie. Oświetlenie miejsc pracy. Część 1: Miejsca pracy we wnętrzach" dr inż. Marcin Kuliński, Laboratorium Ergonomii Wydziału Informatyki i Zarządzania, Politechnika Wrocławska 91
PN-EN 12464-2:2008 - "Światło i oświetlenie. Oświetlenie miejsc pracy. Część 2: Miejsca pracy na zewnątrz" dr inż. Marcin Kuliński, Laboratorium Ergonomii Wydziału Informatyki i Zarządzania, Politechnika Wrocławska 92