Caractéristiques opérationnelles et d'éclairage des appareils d'éclairage. Caractéristiques d'éclairage de base. Systèmes et types d'éclairage. Caractéristiques des lampes à décharge

L'influence de l'environnement lumineux sur la santé et les performances humaines

Grâce à la vision, les gens perçoivent jusqu'à 90 % des informations nécessaires. La lumière est nécessaire à la vie humaine normale, au maintien de la santé et au maintien de performances élevées. Il affecte le tonus, le métabolisme, le système immunitaire et réactions allergiques et le bien-être humain.

L'éclairage est l'utilisation de l'énergie lumineuse du soleil et de sources de lumière artificielle pour fournir perception visuelle le monde environnant. Lumière naturelle le plus bénéfique à la fois pour les organes de la vision et pour le corps humain dans son ensemble.

Un éclairage insuffisant complique le travail visuel, provoque une fatigue accrue, augmente le risque de blessure et contribue au développement de la myopie. Lors de l'éclairage d'un lieu de travail qui ne répond pas aux normes sanitaires et hygiéniques, la probabilité d'actions erronées peut augmenter 3 fois. Une lumière trop vive aveugle, entraîne une surexcitation du système nerveux et réduit les performances. Une luminosité excessive peut provoquer des photobrûlures des yeux et de la peau, des cataractes et d'autres troubles.

Lors de la planification de l'éclairage naturel, artificiel et combiné dans les locaux industriels, l'influence de l'éclairage sur les performances humaines est prise en compte.

L'éclairage rationnel est l'un des indicateurs haut niveau culture du travail, partie intégrante de l’ergonomie et de l’esthétique industrielle. Influence positive un système d'éclairage bien conçu sur la productivité du travail et sa qualité ne font actuellement aucun doute. Une méthode d'éclairage du lieu de travail sélectionnée de manière optimale contribue à augmenter la productivité du travail de 15 à 20 %, offre un confort psychologique, contribue à réduire la fatigue visuelle et générale et réduit le risque d'accidents du travail.

Caractéristiques d'éclairage de base

Lumière visible– Il s’agit de rayonnements électromagnétiques d’une longueur d’onde de 380 à 780 nm. L'éclairage est caractérisé par des indicateurs quantitatifs et qualitatifs. À quantitatif les indicateurs comprennent :

Flux Radiant (F) est le pouvoir de l'énergie rayonnante champ électromagnétique dans la gamme de longueurs d'onde optiques, W.

Flux lumineux (F)- C'est une énergie rayonnante qui provoque la sensation de lumière. L'unité de mesure du flux lumineux est le lumen (lm). Un lumen est le flux lumineux provenant d’une source de référence d’une bougie internationale placée au sommet d’un angle solide de 1 stéradian (sr). Le flux lumineux est généralement évalué dans l’espace et en surface. Dans le premier cas, la caractéristique est intensité lumineuse, dans la seconde – éclairage

Intensité lumineuse (I) – c'est la densité spatiale du flux lumineux, définie comme le rapport du flux lumineux à l'angle solide :

Unité d'éclairement – lux (lx) : 1 lx = 1 lm/m2.

Luminosité (L) – c'est la part de la densité spatiale du flux lumineux émanant de la surface lumineuse ou éclairée vers l'œil. Elle dépend de l'intensité lumineuse, de l'angle d'incidence du flux lumineux sur le plan, de la couleur de l'objet, etc. Elle est définie comme le rapport de l'intensité lumineuse dI α émise par une surface sous un angle α dans la direction à la projection de la surface lumineuse sur un plan perpendiculaire à cette direction :

L'unité de luminosité est de 1 cd/m2.

Pour qualité Les évaluations des conditions visuelles de travail utilisent la série d’indicateurs suivante.

Objet de distinction- il s'agit de l'article en question, de sa pièce individuelle ou de son défaut, qui doit être distingué au cours du processus de travail.

Arrière-plan- c'est la surface adjacente directement à l'objet de discrimination sur laquelle il est observé. Le fond est caractérisé par la réflectance de la surface.

Réflectance superficielle (ρ) – c'est la capacité d'une surface à réfléchir le flux lumineux incident sur elle, définie comme le rapport du flux lumineux réfléchi F neg au flux lumineux incident Touche F:

où L f et L o sont respectivement la luminosité de l'arrière-plan et de l'objet.

Le contraste de l'objet de discrimination avec l'arrière-plan est considéré grand- lorsque K est supérieur à 0,5 (l'objet et l'arrière-plan diffèrent fortement en luminosité) ; moyenneà K de 0,2 à 0,5 (l'objet et l'arrière-plan diffèrent sensiblement en luminosité) ; petità K inférieur à 0,2 (l'objet et l'arrière-plan diffèrent peu en luminosité).

Coefficient de pulsation d'éclairage (k P), %- critère d'évaluation de la profondeur relative des fluctuations d'éclairage dans installation d'éclairage en raison des changements dans le temps du flux lumineux des sources lumineuses lorsqu'elles sont alimentées courant alternatif, exprimé par la formule :

où k 0 – coefficient d'éblouissementégal au rapport des différences de seuil de luminosité en présence et en absence de sources aveuglantes dans le champ de vision.

Visibilité (V) – Il s'agit de la capacité de l'œil à percevoir un objet en fonction de son éclairage, de sa taille, de sa luminosité, du contraste de l'objet avec l'arrière-plan et de la durée d'exposition. La visibilité est évaluée par le nombre de contrastes seuils ( Kpor), contenu dans le contraste réel ( Kd) :

Contraste de seuil (Kpor) – le plus petit contraste visible à l'œil, avec une légère diminution dans laquelle l'objet devient indiscernable sur ce fond.

Indicateur d'inconfort – une caractéristique de la qualité de l'éclairage, qui est déterminée par le degré d'intensité supplémentaire du travail visuel provoqué par une forte différence de luminosité des surfaces simultanément visibles dans une pièce éclairée. La sensibilité de l'œil varie selon les couleurs. La plus grande sensibilité est observée par rapport aux couleurs jaune et jaune-vert, la moindre - au rouge et au violet.

Tension nominale de la source lumineuse- la tension pour laquelle une source lumineuse particulière est conçue, ainsi que pour laquelle elle peut être allumée avec un équipement spécial conçu à cet effet. Mesuré en volts (V, V).

Puissance nominale de la source lumineuse- puissance consommée par la source lumineuse lorsqu'elle est connectée à la tension nominale requise pour la conversion énergie électrique dans la lumière. Mesuré en watts (W, W).

Le flux lumineux est la puissance du rayonnement optique émis par une source lumineuse dans toutes les directions, évaluée par son effet sur l'œil humain. Le principal paramètre photométrique qui caractérise la capacité d'une source lumineuse à éclairer un objet particulier. La quantité de flux lumineux dépend de la longueur d'onde émise par la source lumineuse. Mesuré en lumens (Lm, Lm)

L'efficacité lumineuse est le rapport entre le flux lumineux émis par une source et la puissance qu'elle consomme. Sert de caractéristique de l’efficacité des sources lumineuses. Mesuré en lumens par watt (Lm/W, Lm/W).

Par exemple, l'efficacité lumineuse d'une lampe avec un flux lumineux de 11 600 Lm et une puissance de 110 W est de 11 600 : 110 = 105 Lm/W.

Soyez prudent lors de l'achat, faites attention au rendement lumineux de l'ensemble luminaire, et non à l'efficacité lumineuse des LED, car dans l'ensemble il y a une perte de flux lumineux due à l'efficacité du driver, ainsi que caractéristiques de conception lampe

La température de couleur caractérise la couleur de la source lumineuse. Mesuré en degrés Kelvin (K)

Plus la température de couleur est basse, plus la lumière est « chaude » ; plus la température de couleur est élevée, plus elle est « froide ». Par exemple, une lampe avec une température de couleur de 5 000 à 6 000 K émet une lumière blanche froide, 4 000 – 4 500 K – blanc neutre, 2 700 – 3 000 K – blanc chaud.

Sur l'image, vous pouvez voir quelles sources de lumière naturelle et artificielle correspondent à quelle température de couleur.

L'indice de rendu des couleurs (coefficient) caractérise le degré auquel la couleur naturelle d'un objet correspond à la couleur visible lorsqu'il est éclairé par une certaine source de lumière.

Désigné par CRI (indice de rendu des couleurs) ou Ra.

Facteur de puissance ou cosinus phi (cos) est appelé rapport entre la puissance active et la puissance apparente. Puisque la puissance active est inférieure à la puissance apparente, le facteur de puissance est toujours inférieur à l’unité.

Le coefficient de pulsation est un critère permettant d'évaluer la profondeur des fluctuations de l'éclairage créé par une source lumineuse au fil du temps.

Lampes LED – jusqu'à 5 %

lampes à incandescence, lampes halogènes– jusqu'à 5%

Lampes fluorescentes – 5 – 45%

Mercure, lampes au sodium– jusqu'à 80%

Halogénure métallique – jusqu'à 100 %

L'éclairage est une grandeur physique égale au flux lumineux incident perpendiculairement par unité de surface éclairée. Mesuré en lux (lx, lux).

1 lux équivaut à un flux lumineux de 1 lumen tombant sur une surface de 1 m2.

Par exemple, l'éclairement de la terre par les rayons du soleil à midi est approximativement égal à 100 000 lux, l'éclairement de la rue à midi éclairage artificiel approximativement égale à 4 lux.

Les paramètres d'éclairage standardisés pour divers objets sont réglementés par la loi.

La conception des systèmes d'éclairage selon des paramètres standardisés est réalisée par des spécialistes en programmes spéciaux. Ci-dessous un exemple de projet d'éclairage d'une pièce d'une superficie de 6x6 mètres Lampes LED De type "downlight" (lien vers Dvo18-30-01) d'une puissance de 30 W :

Vous pouvez en savoir plus sur les paramètres d'éclairage standardisés dans le Code des Règles

Conformément à GOST 17677-82, il existe plusieurs types de KSS. La possibilité d'utiliser un dispositif d'éclairage dans une zone particulière dépend du type de KSS.

Plus l'angle de distribution du flux lumineux est étroit, plus le diamètre est petit, plus la directivité et le contraste du point lumineux sont élevés. Plus l'angle de distribution du flux lumineux est large, plus le diamètre du point lumineux est grand et plus l'éclairage est uniforme. Considérons le KSS type D d'une lampe de bureau standard

À partir du graphique, on peut déterminer que cette lampe émet une intensité lumineuse d'environ 425 cd dans la direction verticale vers le bas et qu'à un angle de 30°, l'intensité lumineuse est d'environ 325 cd.

· flux lumineux F

· intensité lumineuse I d d

· éclairage E d DS

· luminosité B je DS

· Arrière-plan

· Contraste de l'objet avec le fond K

Où B 0 Et Vf- luminosité de l'objet et du fond.

· KE calculé par la formule

,

Où E max, E min, E moyenne KE KE= 7%, et pour halogène KE = 1%.

CHOISIR UNE MÉTHODE DE CALCUL DE L'ÉCLAIRAGE

Les calculs d'éclairage peuvent être effectués selon la méthode du coefficient d'utilisation du flux lumineux ou la méthode des points.

Il est conseillé d'utiliser la méthode du coefficient d'utilisation du flux lumineux pour calculer l'éclairage global uniforme des surfaces horizontales en l'absence de grandes ombres. Lors du calcul par cette méthode, la lumière directe et réfléchie est prise en compte.

La méthode ponctuelle est utilisée pour calculer l’éclairage général localisé, pour un éclairage général uniforme en présence d’ombrages importants. La méthode ponctuelle est utilisée pour calculer l'éclairage de surfaces arbitrairement situées. La composante réfléchie de l'éclairage est prise en compte approximativement. L'éclairage des espaces ouverts pour un éclairage minimum et un éclairage local est calculé, en règle générale, par la méthode des points.

Tableau 1

Valeurs pour les luminaires aux courbes typiques

Nombre de rangées de lampes N, en règle générale, est planifié avant le calcul.

Avec le type de luminaire et de lampes sélectionné, le flux lumineux des lampes dans chaque lampe F 1 peut avoir 2-3 différentes significations. Le nombre de lampes dans une rangée N 1 est déterminé comme

où Ф est le flux lumineux d'une rangée de lampes.

Longueur totale N°1 lampes en rangée est comparée à la longueur de la pièce et possible cas suivants:

a) la longueur des lampes alignées dépasse la longueur de la pièce. Dans ce cas, il faut soit augmenter le nombre de lignes N, ou disposer des rangées de lampes doubles, triples, etc., ou utiliser des lampes plus puissantes ;

b) la longueur des lampes d'une rangée est égale à la longueur de la pièce. Les luminaires sont disposés en une rangée continue de luminaires ;

c) la longueur des lampes d'une rangée est inférieure à la longueur de la pièce. Les lampes en rangée sont placées avec des pauses uniformément réparties sur toute la longueur de la rangée.

Coefficient d'ombrage doit être saisi uniquement pour les pièces (telles que bureaux, salons), où la position du travailleur est strictement fixe et crée un ombrage partiel, sa valeur est prise autour de 0,8.

Tableau2

Tableau 3

Choisir la hauteur des lampes suspendues en fonction de la superficie de la pièce

La réflectivité du plafond, des murs, du plan de travail et du sol est caractérisée par les coefficients de réflexion du plafond p p, des murs p c, du plan de travail, du sol p p. La valeur réelle de ces coefficients est difficile à déterminer, il est donc recommandé d'utiliser des valeurs approximatives, guidées par les évaluations de l'état des surfaces réfléchissantes données dans le tableau. 4.

Tableau 4

La valeur des coefficients de réflexion du plafond, des murs, du plan de travail

Fin du tableau 4

Index des chambres je déterminé par la formule

Où S- superficie de la pièce, m2 ; h- hauteur estimée de la suspension (distance de la lampe au plan de travail), m ; UN Et DANS- largeur et longueur de la pièce, m.

La valeur du facteur d'utilisation du flux lumineux peut être déterminée à partir du tableau. 5-9. L'accès à une table particulière est associé au type de source de luminaire utilisé dans le système d'éclairage.

La gamme de lampes et les caractéristiques d'éclairage des lampes sont très diverses. Si les tableaux ne fournissent pas de données sur un type spécifique de luminaire, ils donnent alors les valeurs des coefficients d'utilisation du flux lumineux avec des courbes typiques d'intensité lumineuse (M, D, G) émises dans l'hémisphère inférieur.

Tableau 5

Tableau 6

Tableau 7

Tableau 8

Visages 9

Facteurs d'utilisation du flux lumineux des luminaires avec des courbes d'intensité lumineuse typiques,

émis dans l'hémisphère inférieur

TÂCHES POUR LES CALCULS INDÉPENDANTS DE L'ÉCLAIRAGE NATUREL ET ARTIFICIEL

Nous prenons des options individuelles pour effectuer des calculs uniquement pour la tâche 1 (tableau 22). Exemple, s'il est proposé d'effectuer la tâche 1 et que le numéro de série selon la liste dans le journal est 25, alors les données initiales pour le calcul sont extraites du tableau. 23 option 017 et tableau. 24 option 11. Il est demandé aux étudiants de trouver eux-mêmes les données manquantes (facteur de sécurité, hauteur de porte-à-faux des lampes, hauteur du plan de travail, coefficient d'inégalité), en fonction des exigences documents réglementaires, les caractéristiques de l'option de tâche et les recommandations données dans ces lignes directrices.

Tableau 22

Tâches de calcul éclairage industriel

Tableau 23

Options pour les paramètres de la pièce

Tableau 24

Options pour les conditions de travail visuelles

Sur la base des résultats des calculs effectués, un rapport est établi. Le rapport doit comprendre page de titre, numéros d'option, énoncés de tâches, tableaux de données initiales, justification choix indépendant valeurs calculées, croquis pour le placement des lampes, formules de calcul, calculs numériques et conclusions.

Tâche 1.

À l'aide de la méthode du coefficient d'utilisation du flux lumineux, calculez le nombre et la puissance des sources lumineuses à décharge nécessaires pour créer un éclairage standard dans la pièce. Faites un calcul similaire pour les lampes à incandescence. Comparez les coûts d’exploitation lors de l’utilisation de différents types de sources.

APPLICATION

Tableau P1

Tableau P2

Table PP

Tableau P4

Tableau P12

Luminaires avec lampes à incandescence pour locaux de production

TableauP13

Caractéristiques d'éclairage de base

L'éclairage est caractérisé par des indicateurs quantitatifs et qualitatifs.

Les indicateurs quantitatifs comprennent :

· flux lumineux F- une partie du flux radiant perçue par la vision humaine comme lumière ; caractérise la puissance du rayonnement lumineux, mesurée en lumens (lm) ;

· intensité lumineuse I- densité spatiale du flux lumineux ; défini comme le rapport du flux lumineux dФ, émanant d'une source et s'étalant uniformément à l'intérieur d'un angle solide élémentaire d W., à la grandeur de cet angle ; mesuré en candelas (cd);

· éclairage E - densité superficielle flux lumineux; défini comme le rapport du flux lumineux dФ, uniformément incident sur la surface éclairée DS, à sa place; mesuré en lux (lx);

· luminosité B surfaces formant un angle a par rapport à la normale - c'est le rapport de l'intensité lumineuse je, émis par une surface éclairée ou lumineuse dans cette direction, vers la zone DS projections de cette surface sur un plan perpendiculaire à cette direction, c'est-à-dire ; mesuré en cd×m 2.

Pour évaluer qualitativement les conditions du travail visuel, des indicateurs tels que l'arrière-plan, le contraste de l'objet avec l'arrière-plan, le coefficient d'éclairage de pulsation et la composition spectrale de la lumière sont utilisés.

· Arrière-plan- c'est la surface sur laquelle se distingue l'objet. Le fond est caractérisé par la capacité d’une surface à réfléchir le flux lumineux qui y arrive. Cette capacité (coefficient de réflexion p) est définie comme le rapport du flux lumineux Ф ref réfléchi par la surface au flux lumineux F incident sur celle-ci, c'est-à-dire

En fonction de la couleur et de la texture de la surface, les valeurs du coefficient de réflexion sont comprises entre 0,02. . . 0,95.

· Contraste de l'objet avec le fond K- le degré de discrimination entre l'objet et l'arrière-plan - caractérisé par le rapport de luminosité de l'objet en question (point, ligne, signe, tache, fissure, marque ou autres éléments qui doivent être distingués au cours du processus de travail) ; déterminé par la formule

Où B 0 Et Vf- luminosité de l'objet et du fond.

Le seuil, ou plus petit contraste visible à l'œil, avec une légère diminution, pendant lequel l'objet devient indiscernable sur ce fond, est égal à 0,01.

· Coefficient de pulsation d'éclairage K E- il s'agit d'un critère de profondeur des fluctuations de l'éclairement résultant des modifications du flux lumineux au fil du temps. Facteur d'ondulation KE calculé par la formule

,

Où E max, E min, E moyenne- valeurs d'éclairement maximales, minimales et moyennes pour la période d'oscillation ; pour lampes à décharge KE= 25...65 % ; pour lampes ordinaires KE= 7%, et pour halogène KE = 1%.

Lumière et rayonnement. La lumière est définie comme un rayonnement électromagnétique qui provoque une sensation visuelle dans l'œil humain. Dans ce cas, nous parlons de rayonnement compris entre 360 ​​et 830 nm, qui occupe une infime partie de tout le spectre du rayonnement électromagnétique que nous connaissons.

Flux lumineux F. Unité de mesure : lumen [lm]. Le flux lumineux Ф est la puissance totale de rayonnement d'une source lumineuse, estimée par la sensation lumineuse de l'œil humain.

Intensité lumineuse I. Unité de mesure : candela [cd]. La source lumineuse émet un flux lumineux F dans différentes directions avec différentes intensités. L'intensité de la lumière émise dans une certaine direction est appelée intensité lumineuse I.

Éclairage E. Unité de mesure : lux [lx]. L'éclairage E reflète le rapport entre le flux lumineux incident et la zone éclairée. L'éclairement est égal à 1 lux si le flux lumineux de 1 lm est réparti uniformément sur une surface de 1 m2

Luminosité L. Unité de mesure : candela par mètre carré [cd/m2]. La luminosité lumineuse L de la source lumineuse ou de la zone éclairée est le principal facteur déterminant le niveau de sensation lumineuse de l'œil humain.

Rendement lumineux. Unité de mesure : lumen par watt. L'efficacité lumineuse montre l'efficacité avec laquelle l'énergie électrique consommée est convertie en lumière.

31) Sources lumineuses à décharge. Principales caractéristiques.

La luminosité de la lumière est déterminée, outre la composition du gaz, par sa pression et sa puissance de décharge.

Caractéristiques des lampes à décharge.

durée de vie de 3000 heures à 20000 ;

efficacité de 40 à 220 lm/W ;

couleur d'émission : de 2200 à 20000 K ;

rendu des couleurs : bon (3000 K : Ra>80), excellent (4200 K : Ra>90) ;

Les dimensions compactes de l'arc émetteur permettent de créer des faisceaux lumineux de haute intensité.

32) Sources lumineuses LED. Principales caractéristiques.

DIRIGÉ est un dispositif semi-conducteur qui convertit courant électrique en rayonnement lumineux. Les cristaux spécialement cultivés assurent une consommation d'énergie minimale. Les excellentes caractéristiques des LED (efficacité lumineuse jusqu'à 120 Lm/W, rendu des couleurs Ra=80-85, durée de vie jusqu'à 100 000 heures) ont déjà assuré un leadership dans les équipements d'éclairage, la technologie automobile et aéronautique. Des LED sont utilisées comme indicateurs (témoin de mise sous tension au tableau de bord, affichage alphanumérique). Dans les grands écrans extérieurs et dans les lignes rampantes, un réseau (groupe) de LED est utilisé. Des LED puissantes sont utilisées comme source de lumière dans les lanternes et les projecteurs. Ils sont également utilisés comme rétroéclairage pour les écrans LCD.

Avantages : · Haute efficacité. · Longue durée de vie. · Sécurité - aucune haute tension requise. · Absence de composants toxiques (mercure, etc.) et donc facilité d'élimination. · Inconvénient - prix élevé.

Caractéristiques:

quantité de consommation d'énergie ;

Avec flux de vent;

température de couleur ;

coefficient de rendu des couleurs ;

durée de vie;

facteur d'ondulation ;

Pour faciliter la comparaison des lampes entre elles, il est nécessaire d'avoir plusieurs caractéristiques généralement acceptées basées sur des concepts. Ces caractéristiques comprennent : le flux lumineux, l'intensité lumineuse, l'efficacité lumineuse, l'éclairage, la température de couleur, l'indice de rendu des couleurs, la luminosité, la luminosité, le coefficient de pulsation, les indicateurs d'éblouissement.

Le flux lumineux est la puissance du rayonnement lumineux perçue par l’homme comme lumière visible. Il est désigné par la lettre F et mesuré en lumens (lm). Le flux lumineux est généralement indiqué dans les caractéristiques des lampes. Alors pour lampe fluorescente avec une puissance de 18 W, le flux lumineux peut atteindre 1350 lm, avec une puissance de lampe de 36 W - 3350 lm et avec une puissance de lampe de 58 W - 5200 lm.

La détermination du flux lumineux des lampes est effectuée à l'aide de goniophotomètres et de boules photométriques conformément à. Cette norme établit des exigences pour les méthodes d'essai des dispositifs d'éclairage.

L'intensité lumineuse est le rapport entre le flux lumineux directionnel se propageant à l'intérieur d'un angle solide et la grandeur de cet angle solide. Il est désigné par la lettre I et a pour unité candela (cd).

Rendement lumineux (efficacité énergétique). Défini comme le rapport du flux lumineux émanant de la lampe à énergie électrique consommée par la lampe à partir du secteur. Mesuré en lm/W. Le paramètre est directement lié à l’efficacité de la source lumineuse. Il convient de garder à l'esprit que souvent l'efficacité d'une lampe ne signifie pas l'efficacité de la source lumineuse, mais seulement la perte de flux lumineux dans les abat-jour et autres structures de lampe. U lampes fluorescentes L'efficacité énergétique est généralement d'au moins 30 à 35 lm/W, pour les LED, elle est d'au moins 50 lm/W.

Taux de cécité. Caractériser l’éblouissement créé par la lampe. Si l’on compare deux sources lumineuses avec le même flux lumineux, mais avec des surfaces d’émission sensiblement différentes, il est évident que la lampe avec une surface d’émission plus petite aura une valeur de luminosité plus élevée. Et la probabilité d’un effet aveuglant sera plus élevée.