6-7. Oświetlenie elektryczne

mgr inż. Andrzej Pawlak - Centralny Instytut Ochrony Pracy

6-7.1. Podstawowe pojęcia techniki świetlnej

Światło jest promieniowaniem widzialnym (elektromagnetycznym) zdolnym do wywoływania bezpośrednio wrażeń wzrokowych, z których wynika widzenie. Przyjmuje się, że promieniowanie widzialne zawiera się w przedziale 380 ÷ 780 nm  (6-7.fol.1).

 



 (6-7.fol.1)

 

Poniżej przedstawiono podstawowe wielkości, którymi zajmuje się technika świetlna.

6-7.1.1. Strumień świetlny

Strumień świetlny (F) jest to ta część promieniowania optycznego emitowanego przez źródło światła, którą widzi oko ludzkie w jednostce czasu. Na przykład żarówka emituje oprócz promieniowania widzialnego - widocznego dla oka, dużą ilość promieniowania podczerwonego, czyli cieplnego. Podobnie jest z żarówką halogenową, która oprócz promieniowania widzialnego emituje zarówno promieniowanie podczerwone, jak i nadfioletowe - oba niewidoczne dla oka. Jednostką strumienia świetlnego jest lumen, lm.

6-7.1.2. Światłość

Światłość (I) jest to gęstość kątowa strumienia świetlnego źródła światła w danym kierunku. Światłość charakteryzuje rozsył strumienia świetlnego w przestrzeni, czyli ilość strumienia świetlnego wysyłanego przez źródło światła w niewielkim kącie bryłowym otaczającym określony kierunek  (6-7.fol.2).

 



 (6-7.fol.2)

Światłość wyznacza się ze wzoru: I = F/w, gdzie w jest to kąt bryłowy, który na powierzchni kuli o promieniu r, zakreślanej z wierzchołka tego kąta, ogranicza pole S = r². Jednostką światłości jest kandela cd = lm/sr, gdzie: sr - steradian to jednostka kąta bryłowego.

6-7.1.3. Natężenie oświetlenia

Natężenie oświetlenia (E) jest to gęstość powierzchniowa strumienia świetlnego padającego na daną płaszczyznę, czyli jest to stosunek strumienia świetlnego padającego na płaszczyznę do jej pola powierzchni  (6-7.fol.3)

 



 (6-7.fol.3)

 

E = F/S. Jednostką natężenia oświetlenia jest luks (lx), gdzie: lx = lm/m².

6-7.1.4. Luminancja

Luminancja (L) jest to fizyczna miara jaskrawości. Zależy ona od natężenia oświetlenia na obserwowanym obiekcie, właściwości odbiciowych powierzchni obiektu (barwa, stopień chropowatości) oraz od jego pola pozornej powierzchni świecącej. Pozorna powierzchnia świecąca jest to wielkość postrzeganej przez obserwatora powierzchni płaszczyzny świecącej uzależniona od kierunku jej obserwacji  (6-7.fol.4).

 



 (6-7.fol.4)

Pozorna powierzchnia świecąca jest to zarówno płaszczyzna świecąca w sposób bezpośredni - oprawa oświetleniowa, jak i płaszczyzna świecąca w sposób pośredni, np. przeszklona ścianka, okno, itp.-poprzez odbicie światła.

W przypadku gdy kąt pomiędzy prostopadłą do powierzchni świecącej a kierunkiem obserwacji wynosi 0°,wówczas pole pozornej powierzchni świecącej równe jest polu powierzchni świecącej. W miarę wzrostu ww. kąta, pole pozornej powierzchni świecącej zmniejsza się zgodnie z kosinusem tego kąta, aż do kąta 90°, kiedy wynosi zero.
Luminancja wyrażana jest wzorem:

L = rE / p. Jednostką luminancji jest cd/m².

gdzie:

E-średnie natężenie oświetlenia na tej płaszczyźnie
r-współczynnik odbicia określonej płaszczyzny


Na foliogramie  6-10.fol.5 przedstawiono przykładowe wartości luminancji otaczających nas na co dzień źródeł światła.



 6-10.fol.5

Natomiast na foliogramie  6-7.fol.6 wyjaśniono w sposób poglądowy różnice między natężeniem oświetlenia a luminancją, na przykładzie dwóch jednakowo oświetlonych powierzchni: białej i czarnej.

 



 6-7.fol.6

 

6-7.1.5. Kontrast jaskrawości

Kontrast jaskrawości (k) oznacza subiektywne oszacowanie różnicy w wyglądzie dwu części pola widzenia, oglądanych równocześnie lub kolejno. W znaczeniu obiektywnym kontrast jest najczęściej określany wzorem: k = L₁ / L₂, gdzie: L₁, L₂ - luminancje, a L₁ > L₂.

6-7.2. Podstawowe funkcje i rodzaje oświetlenia

Światło na stanowisku pracy i w jego otoczeniu wpływa bezpośrednio na szybkość i pewność widzenia oraz określa w jaki sposób widzimy formy, sylwetki, barwę i właściwości powierzchni przedmiotów tam występujących. Aby praca wzrokowa była optymalna, stanowisko pracy oraz pomieszczenie, w którym się ono znajduje, muszą być tak oświetlone, aby występowała wygoda widzenia. Występuje ona wtedy, gdy spełnione są co najmniej trzy następujące warunki:

• zdolność rozróżniania szczegółów jest pełna
• spostrzeganie jest sprawne, pozbawione ryzyka dla człowieka
• spostrzeganie nie prowadzi do odczucia pewnej przykrości, niewygody, nadmiernego zmęczenia, a przeciwnie jest połączone z pewną przyjemnością.

Wystąpienie wygody widzenia zależy od czynników określających cechy ilościowe i jakościowe oświetlenia oraz od wrażliwości osobniczej. Oświetlenie wnętrz powinno zapewniać:

• bezpieczeństwo ludziom przebywającym we wnętrzu
• odpowiednie warunki do wykonywania zadań wzrokowych
• pomoc w kreowaniu właściwego otoczenia świetlnego.

Wyróżnia się trzy podstawowe rodzaje oświetlenia  (6-7.fol.7):

• oświetlenie ogólne - równomierne oświetlenie pewnego obszaru bez uwzględnienia szczególnych wymagań dotyczących oświetlenia niektórych jego części
• oświetlenie miejscowe - dodatkowe oświetlenie przedmiotu pracy wzrokowej, z uwzględnieniem szczególnych potrzeb oświetleniowych, w celu zwiększenia natężenia oświetlenia, uwidocznienia szczegółów itp., załączane niezależnie od oświetlenia ogólnego
• oświetlenie złożone - oświetlenie składające się z oświetlenia ogólnego i oświetlenia miejscowego.

 



 (6-7.fol.7)

 

Wybór odpowiedniego rodzaju oświetlenia powinien być uzależniony od wymaganego poziomu natężenia oświetlenia.Przykładowo dla poziomów natężenia oświetlenia poniżej 200 lx zaleca się stosowanie oświetlenia ogólnego. Natomiast dla poziomów natężenia oświetlenia z przedziału 200 ÷ 750 lx zaleca się stosowanie oświetlenia ogólnego jako wyłącznego rodzaju oświetlenia, wtedy gdy występuje potrzeba jednakowego lub prawie jednakowego oświetlenia danej przestrzeni. Stosuje się je tam, gdzie nie jest wiadome rozmieszczenie stanowisk pracy lub są one rozmieszczone równomiernie w całym pomieszczeniu, a praca wzrokowa na nich wykonywana jest taka sama lub o podobnej trudności. Natomiast dla poziomów natężenia oświetlenia powyżej 750 lx głównie ze względów ekonomicznych zaleca się stosowanie oświetlenia złożonego (ogólne oraz miejscowe).
Stosowane systemy oświetlenia
W zależności od rozmiarów pomieszczenia (małe, duże, wysokie, niskie itp.) rodzaju wykonywanej pracy (dokładna, prosta itp.), charakteru pracy (ciągła, dorywcza) i charakterystyki użytkowników (ich preferencji, wieku) oraz aspektów ekonomicznych (energooszczędność) spełnienie wymagań oświetleniowych możliwe jest poprzez zastosowanie różnorodnych rozwiązań oświetleniowych. Oświetlenie ogólne może być realizowane za pomocą następujących rodzajów oświetlenia:


• bezpośrednie - przy zastosowaniu opraw zamontowanych na suficie lub wbudowanych w sufit podwieszany, których ponad 90% strumienia świetlnego pada bezpośrednio na płaszczyznę roboczą. Należy pamiętać, że oświetlenie bezpośrednie jest właściwe wtedy, gdy wszystkie obiekty w polu widzenia mają powierzchnie matowe. Na (fol.9) przedstawiono przykład oświetlenia sali lekcyjnej za pomocą rastrowych opraw oświetlenia bezpośredniego rozmieszczonych w liniach równoległych do ściany z oknami. Należy zwrócić uwagę na dwie oprawy o rozsyle asymetrycznym umieszczone równolegle do tablicy, ,których zadaniem jest dobre jej oświetlenie.
• pośrednie - przy zastosowaniu opraw stojących (czasami kinkietów) lub zwieszakowych, których do 10% strumienia świetlnego pada bezpośrednio na płaszczyznę roboczą. System ten pozwala na swobodne ustawianie stanowisk pracy względem opraw oświetleniowych. Sprawność oświetlenia w dużym stopniu zależy od własności pomieszczenia, a zwłaszcza współczynnika odbicia od sufitu oraz wysokości pomieszczenia. Ważne jest, aby zastosowane oprawy miały szeroki rozsył światłości, a sufit odbijał światło w sposób rozproszony. Przykładowe oprawy oświetlenia pośredniego przedstawiono na (fol.10) - zwieszakowe i na (fol.11) - stojące.
• bezpośrednio-pośrednie lub pośrednio-bezpośrednie - najczęściej realizowane jest za pomocą opraw zamontowanych na zwieszakach, których od 10% do 90% strumienia świetlnego pada bezpośrednio na płaszczyznę roboczą (lub odwrotnie). System ten pozwala na nieco swobodniejsze ustawianie stanowisk pracy względem opraw oświetleniowych, pod względem opraw oświetleniowych, pod warunkiem, że luminancja oprawy w dolnej półprzestrzeni jest odpowiednio ograniczona. W przypadku, gdy większość strumienia świetlnego kierowana jest na sufit, luminancja sufitu nie powinna być zbyt duża, aby nie stał się on źródłem olśnienia.


Poprzez zastosowanie jednego z wymienionych rodzajów oświetlenia ogólnego oraz wyposażenie stanowiska pracy w oświetlenie miejscowe uzyskujemy oświetlenie złożone. Zaletą takiego systemu oświetlenia jest możliwość indywidualnego dopasowania poziomu natężenia stosownie do potrzeb użytkownika. Należy pamiętać aby oświetlenie miejscowe było tak usytuowane, aby nie powodowało olśnienia oraz nadmiernych kontrastów jaskrawości na płaszczyźnie pracy wzrokowej. Oprawy oświetlenia miejscowego powinny mieć odpowiednie kąty ochrony oraz dostatecznie długi wysięgnik wyposażony w trzy przeguby. Plama świetlna pochodząca od tej oprawy powinna być dość duża i kierowana w odpowiednie miejsce. Nie zaleca się stosowania do oświetlania stanowisk pracy typu biurowego, a zwłaszcza z komputerami, opraw z żarówkami halogenowymi i źródłami LED zwłaszcza o dużej mocy.


6-7.3. Parametry oświetlenia

 

6-7.3.1. Poziom natężenia oświetlenia

Określenie właściwego poziomu natężenia oświetlenia we wnętrzu lub na stanowisku pracy jest jednym z podstawowych problemów techniki oświetlania. Poziom natężenia oświetlenia potrzebny do wykonywania określonej pracy wzrokowej dobiera się w zależności od:

• stopnia trudności pracy wzrokowej
• wielkości pozornej szczegółu pracy wzrokowej.

O stopniu trudności pracy wzrokowej decyduje:

• współczynnik odbicia przedmiotu pracy
• wielkość kontrastu jaskrawości szczegółu przedmiotu z jego tłem.

Im mniejszy jest współczynnik odbicia (tzn. bliższy zeru) i kontrast szczegółu z tłem, tym większy jest stopień trudności pracy wzrokowej.

Przy stopniu trudności pracy wzrokowej większym od przeciętnego, przy utrudnieniach w wykonywaniu pracy, bądź przy wymaganiu zapewnienia dużej wygody widzenia należy przyjmować poziom eksploatacyjnego natężenia oświetlenia o stopień wyższy niż poziom minimalny podany w normie PN-EN 12464-1:2012 Zasadę tę można stosować w następujących przypadkach, gdy:

• praca wzrokowa jest krytyczna,
• naprawa błędów jest kosztowna,
• duże znaczenie ma dokładność lub wysoka wydajność pracy,
• zdolność wzrokowa pracownika jest poniżej normy,
• szczegóły zadania mają niezwykle małe wymiary lub mały kontrast,
• zadanie wykonywane jest w niezwykle długim czasie.

Wymagane eksploatacyjne natężenie oświetlenia może być zmniejszone, gdy:

• szczegóły zadania mają niezwykle duże wymiary lub duży kontrast,
• zadanie wykonywane jest w niezwykle krótkim czasie.


Wymagane natężenie oświetlenia w celu dostrzeżenia rysów ludzkiej twarzy w typowych warunkach oświetleniowych, powinno być nie mniejsze niż 20 lx. Jest to najniższa wartość w przyjętej skali stopniowania natężenia oświetlenia: 20 - 30 - 50 - 75 - 100 - 150 - 200 - 300 - 500 - 750 - 1 000 - 1 500 - 2 000 - 3 000 - 5 000 [lx]. Zastosowana krotność tej skali, o wartości około 1,5, przedstawia najmniejszą istotną różnicę w subiektywnym poziomie natężenia oświetlenia.


Z kryterium minimalnego poziomu natężenia oświetlenia wynika, że natężenie oświetlenia na rzeczywistej płaszczyźnie roboczej, które można zaakceptować w pomieszczeniach, w których ludzie przebywają przez długi czas, niezależnie od tego, jakie jest wykonywane zadanie wzrokowe, powinno wynosić nie mniej niż 200 [lx]. Wymagania szczegółowe dotyczące eksploatacyjnego natężenia oświetlenia dla różnego rodzaju stanowisk pracy są podane w odpowiednich tablicach zamieszonych w rozdziale 5 do normy PN-EN 12464-1: 2012, W tabeli 1 (fol. Nr 12) przedstawiono wymagania oświetleniowe dla stanowisk biurowych.[4].
Przykładowa tablica z wymaganiami oświetleniowymi dla biur (Tablica 5.26 z normy [5])

W celu oceny natężenia oświetlenia na stanowisku pracy należy ustalić na nim pole zadania i pole bezpośredniego otoczenia (gdy jest to możliwe) (fol. nr 14) Wymagane w normie PN-EN 12464-1:2012 wartości eksploatacyjnego natężenia oświetlenia powinny być spełnione w polu zadania. Natomiast w polu bezpośredniego otoczenia wartości eksploatacyjnego natężenia oświetlenia dla poziomów powyżej 200 lx mogą być mniejsze niż w polu zadania i przyjmować wartości podane w tabeli 2 (fol. nr 13). Ponadto na stanowisku pracy należy wyodrębnić obszar tła ( o szerokości co najmniej 3m), który z reguły usytuowany jest na podłodze i sąsiaduje z obszarem bezpośredniego otoczenia. Poziom eksploatacyjnego natężenia oświetlenia na tym obszarze powinien wynosić co najmniej 1/3 wartości natężenia oświetlenia w obrzarze bezpośredniego otoczenia.

6-7.3.2. Równomierność oświetlenia

Równomierność oświetlenia (U0) na danej płaszczyźnie wyznacza się jako iloraz najmniejszej zmierzonej wartości natężenia oświetlenia występującej na danej płaszczyźnie (E_min) do średniego natężenia oświetlenia na tej płaszczyźnie (E_śr): U0 = E_min/E_śr, gdzie:

E_śr = (E₁ + E₂ + ...+ _En) / n; n - liczba punktów pomiarowych;
E₁ ÷ E_n - wyniki pomiarów w kolejnych punktach pomiarowych.

Minimalne dopuszczalne wartości równomierności oświetlenia przypisane się do każdej czynności lub obszaru i podane są w rozdziale 5 normy [5]. Wartości równomierności w obszarze zadania, w zależności od stanowiska lub obszaru przyjmują wartości 0,40, 0,60, lub 0,70. W obszarze bezpośredniego otoczenia równomierność nie może być mniejsze niż 0,40, a w obszarze tła niż 0,10.
W normie podano również uwagę dotycząca unikania dużych przestrzennych zmian natężenia oświetlenia wokół pola zadania, gdyż może to prowadzić do niewygody widzenia.

6-7.3.3. Rozkład luminancji



Otoczenie świetlne wyrażone przez rozkład luminancji we wnętrzu jest czynnikiem wpływającym pośrednio, ale w sposób istotny na jakość widzenia. Stanowi on również w znacznym stopniu o nastroju we wnętrzu i jego dekoracyjności. Rozkład luminancji we wnętrzu określa się przez podanie charakterystycznych dla wnętrza ilorazów luminancji (zwanych kontrastami) wyodrębnionych pól. Wyodrębnia się w tym celu pola występujące w bliższym i dalszym otoczeniu użytkownika (sąsiedztwie zadania wzrokowego). Na ogół wymagana jest znajomość luminancji ścian i sufitu wnętrza, a także luminancji płaszczyzny roboczej i przedmiotów na niej występujących. Pośrednio można określić rozkład luminancji przez podanie wartości współczynników odbicia w danym wnętrzu  (6-7.fol.8).

 



 (6-7.fol.8)

W normie PN-EN [5] określono następujące zakresy współczynników odbicia głównych powierzchni we wnętrzach:

• sufit: 0,7 - 0,9
• ściany: 0,5 - 0,8
• podłoga: 0,2 - 0,4.
  

Kryteria oceny rozkładu luminancji we wnętrzu zależą od przeznaczenia danego pomieszczenia i rodzaju wykonywanej pracy. Dla pomieszczeń roboczych wymaga się możliwie równomiernej luminancji otoczenia. Zaleca się, aby luminancja bezpośredniego otoczenia przedmiotu pracy wzrokowej była mniejsza od luminancji samego przedmiotu, lecz nie mniejsza niż 1/3 tej wartości. Jednak warunek ten rzadko może być spełniony, zwłaszcza w pomieszczeniach produkcyjnych, gdzie zarówno luminancja przedmiotu pracy może być mniejsza od luminancji otoczenia, jak i kontrast luminancji może być większy od 3:1. Wówczas można ustalić łagodniejsze wymagania, tzn. kontrast luminancji nie powinien być większy od 10:1.

6-7.3.4. Olśnienie

Olśnieniem nazywa się pewien przebieg (stan) procesu widzenia, przy którym występuje odczucie niewygody lub zmniejszenie zdolności rozpoznawania przedmiotów czy jedno i drugie, w wyniku niewłaściwego rozkładu luminancji lub niewłaściwego zakresu luminancji albo nadmiernych kontrastów w przestrzeni lub w czasie. Z punktu widzenia występujących skutków wyróżnia się następujące rodzaje olśnienia:

• przeszkadzające - zmniejszające zdolność widzenia na bardzo krótki, ale zauważalny czas i bez wywoływania uczucia przykrości. Nadmierna ilość światła docierająca do oka ulega rozproszeniu w ośrodkach optycznych oka, co powoduje nakładanie się tzw. luminancji zamglenia na prawidłowo zogniskowany obraz przedmiotu obserwowanego.

Jako przykład tego rodzaju olśnienia może służyć sytuacja, gdy po krótkotrwałej obserwacji żarnika żarówki próbowalibyśmy nawlec igłę nitką. Postrzeganie tzw. „mroczków” (jest to luminancja zamglenia nakładająca się na obserwowany obraz) przez pewien krótki, lecz zauważalny okres uniemożliwia wykonanie tej czynności ( 6-7.fol.9 );

• przykre - wywołujące uczucie przykrości, niewygody, rozdrażnienia oraz wpływające na brak koncentracji bez zmniejszenia zdolności widzenia. Natychmiast po usunięciu przyczyny olśnienia niewygoda ustępuje. Olśnienie to zależy od: luminancji poszczególnych źródeł olśniewających, luminancji tła, na którym znajdują się źródła, wielkości kątowych tych źródeł, ich położenia względem obserwatora oraz ich liczby w polu widzenia.

 



 6-7.fol.9

Jako przykład takiego rodzaju olśnienia może być obserwacja otwartej przestrzeni równomiernie pokrytej czystym śniegiem podczas słonecznego dnia. W każdym kierunku obserwacji biel śniegu zdaje się razić w oczy i wywołuje uczucie niewygody ( 6-10.fol.10);

 



 6-10.fol.10

Olśnienie przykre można ograniczyć na etapie projektowania oświetlenia poprzez zastosowanie odpowiednich opraw oświetleniowych.
Celem ograniczania olśnienia przykrego na stanowiskach pracy jest unikanie błędów, zmęczenia wzroku oraz wyeliminowanie powstawania wypadków.
Największe ograniczenie olśnienia wymagane jest, m.in., na następujących stanowiskach (lub przy wykonywaniu czynności): prace precyzje, kontrolne, kreślarnie, kasy, pomieszczenia biurowe, sale szkolne, gabinety lekarskie, itp.
• oślepiające - olśnienie tak silne, że przez pewien zauważalny czas żaden przedmiot nie może być spostrzeżony. Jest to skrajny przypadek olśnienia przeszkadzającego.

Przykładem tego rodzaju olśnienia może być sytuacja, gdy podczas przebywania nocą na nieoświetlonej drodze nagle w polu widzenia pojawi się samochód jadący z naprzeciwka z włączonymi światłami drogowymi. W wyniku olśnienia zanika zdolność spostrzegania na pewien krótki, ale zauważalny czas.

Z punktu widzenia warunków powstawania rozróżniamy następujące rodzaje olśnienia:

• olśnienie bezpośrednie, które jest spowodowane przez jaskrawy przedmiot występujący w tym samym lub prawie tym samym kierunku co przedmiot obserwowany ( 6-10.fol.11)

   

  

   6-10.fol.11

• olśnienie pośrednie, które jest spowodowane przez jaskrawy przedmiot występujący w innym kierunku niż przedmiot obserwowany
• olśnienie odbiciowe, które powodują kierunkowe odbicia jaskrawych przedmiotów ( 6-10.fol.12

 

 
6-10.fol.12

 

6-7.3.5. Migotanie i zmiany aperiodyczne światła

Zmienny w czasie strumień świetlny wysyłany przez elektryczne źródło światła wynika praktycznie z częstotliwości prądu zasilającego to źródło. Fakt zmian strumienia świetlnego w rytm zmian prądu przemiennego, od wartości minimalnej do maksymalnej, nazwano migotaniem światła. Wykorzystywane obecnie do ogólnych celów oświetleniowych źródła światła są zasilane prądem przemiennym o częstotliwości 50 [Hz]. Wówczas częstotliwość zmian światła wynosząca 100 [Hz] jest niedostrzegalna dla naszego wzroku i widzimy to światło w sposób ciągły. Migotanie światła występuje w żarówkach w różnym stopniu, zależnie od grubości włókna wolframowego. Jednak problem ten jest bardziej uciążliwy, wówczas gdy stosujemy lampy wyładowcze, przede wszystkim świetlówki, również stosowanie niskiej jakości zasilaczy elektronicznych może powodować migotanie źródeł światła.

W przypadku oświetlania stanowisk pracy z elementami wykonującymi ruch obrotowy lub posuwisto-zwrotny za pomocą źródeł wyładowczych (świetlówki, rtęciówki, sodówki) może wystąpić efekt stroboskopowy, czyli pozorny bezruch tych elementów.

Działania ograniczające lub eliminujące występowanie efektu stroboskopowego oraz migotania światłapolegają między innymi na: zasilaniu sąsiednich opraw z różnych faz, stosowaniu układu antystroboskopowego w oprawach oświetleniowych lub elektronicznego układu stabilizująco-zapłonowego (podwyższającego częstotliwość zasilania samych źródeł światłaW przypadku świetlówek zużytych lub wadliwych, poprawę warunków świetlnych można jedynie uzyskać, wymieniając je na nowe. Również zauważalne jest migotanie źródeł LED na skutek stosowania zasilaczy niskiej jakości. Pomimo że migotanie światła jest zaliczane jedynie do czynników uciążliwych, niemniej jednak wymaga ograniczenia, ponieważ może niekorzystnie wpływać na samopoczucie człowieka. [4]



6-7.4. Źródła światła

Poniżej przedstawiono podstawowe parametry źródeł światła.




6-7.4.1. Skuteczność świetlna źródła światła

Skuteczność świetlna (h_z) jest to stosunek strumienia świetlnego emitowanego przez źródło światła do pobieranej przez nie mocy  (6-7.fol.13).
Jednostką skuteczności świetlnej jest lm/W.

 



 (6-7.fol.13)

 

6-7.4.2. Trwałość użyteczna

Trwałość użyteczna jest określana najczęściej czasem świecenia źródła światła do chwili, kiedy wartość jego strumienia świetlnego zmniejszy się o 20 ÷ 30% w stosunku do wartości początkowej.

6-7.4.3. Barwa światła i oddawanie barw

Wydolność wzrokowa, odczuwanie komfortu i dobre samopoczucie wymagają aby barwy w środowisku, przedmioty oraz ludzka skóra, były odawane naturalnie, prawidłowo i w sposób, który nadaje ludziom atrakcyjny i zdrowy wygląd. Wygląd określonego przedmiotu może ulegać zmianom w warunkach oświetlania różnymi typami źródeł światła. Dlatego też ważny jest dobór odpowiedniego stopnia oddawania barw do danego rodzaju pracy. Właściwości oddawania barw przez źródła światła charakteryzuje się tzw. obiektywnym wskaźnikiem oddawania barw (R_a).


Wskaźnik oddawania barw (Ra) (E-BOOK)

Jest on miarą stopnia zgodności wrażenia barwy przedmiotu oświetlonego danym źródłem światła z wrażeniem barwy tego samego przedmiotu oświetlonego odniesieniowym źródłem światła w określonych warunkach  (6-7.fol.14).



 (6-7.fol.14)

 

Maksymalna możliwa wartość tego wskaźnika wynosi 100. Przyjmuje się ją dla światła dziennego i większości źródeł żarowych. Wartości zbliżone do 100 charakteryzują najlepsze właściwości oddawania barw. Im większe jest wymaganie dotyczące właściwego postrzegania barw, jak np. w przemyśle poligraficznym, tekstylnym, tym wskaźnik oddawania barw powinien być większy.

Elektryczne źródła światła podzielono na następujące grupy dokładności oddania barw:

1A - bardzo duża 100>R_a>90

1B - duża 90>R_a>=80

2 - średnia 80>R_a>=60

3 - mała 60>R_a>=40

4 - bardzo mała 40>R_a

W zależności od wykonywanych czynności zaleca się stosowanie źródeł światła o wskaźniku oddawania barw R_a:

• bardzo dużym, R_a >= 90, dla stanowisk pracy, na których rozróżnianie barw ma zasadnicze znaczenie, jak np. kontrola barwy, przemysł tekstylny i poligraficzny, sklepy
• dużym, 90 > R_a>= 80 biura, przemysł tekstylny, precyzyjny, w salach szkolnych i wykładowych
• średnim oraz ewentualnie małym, 80 > R_a >= 40, inne prace, jak np. walcownie, kuźnie, magazyny, kotłownie, odlewnie, młyny oraz wszędzie tam, gdzie rozróżnianie barw nie ma zasadniczego lub istotnego znaczenia.

We wnętrzach, w których ludzie pracują albo przebywają dłuższy czas, zaleca się stosowanie źródła światła o wskaźniku oddawania barw większym od 80.

Barwę światła określa się za pomocą tzw. temperatury barwowej (T_c) i podaje się ją w kelwinach, K. Źródła, które emitują białą barwę światła, można podzielić, w zależności od ich temperatury barwowej, na trzy grupy: ciepła (ciepłobiała), neutralna (chłodnobiała) i chłodna (dzienna, zimna),  (6-7.fol.15).



 (6-7.fol.15)

 

Wraz ze zwiększaniem wartości średniej wymaganego natężenia oświetlenia powinna wzrastać temperatura barwowa stosowanego źródła światła. W tabeli pokazano wartość wskaźnika oddawania barw dla przykładowych pomieszczeń.

Dla poziomów natężenia oświetlenia poniżej 300 lx temperatura barwowa powinna być niższa od 3 300 [K], co odpowiada ciepłej barwie światła. Dla poziomów 300 ÷ 750 [lx] temperatura barwowa powinna zawierać się w przedziale 3 300 ÷ 5 300 [K], co odpowiada neutralnej barwie światła, natomiast dla poziomów natężenia powyżej 750 [lx] temperatura barwowa powinna być wyższa od 5 300 [K], co odpowiada chłodnej barwie światła.



6-7.4.4. Przegląd współczesnych źródeł światła

Na foliogramie  (6-7.fol.16) przedstawiono podział.



 (6-7.fol.16)

 

. Wybrane rodzaje halogenowych źródeł światła przedstawiono na foliogramach  6-7.fol.18

 



 6-7.fol.18

 

i  6-7.fol.19

 



 6-7.fol.19

 

, żarowych źródeł światła - na foliogramach  6-7.fol.20

 



 6-7.fol.20

 

i  6-7.fol.21

 



 6-7.fol.21

 

, świetlówek kompaktowych - na foliogramach  6-7.fol.22

 



 6-7.fol.22

 

,  6-7.fol.23

 



 6-7.fol.23

 

,  6-7.fol.24

 



 6-7.fol.24

 

i  6-7.fol.25

 



 6-7.fol.25

 

, a wysokoprężnych źródeł wyładowczych - na foliogramach  6-7.fol.26

 



 6-7.fol.26

 

,  6-7.fol.27

 



 6-7.fol.27

 

,  6-7.fol.28

 



 6-7.fol.28

 

oraz  6-7.fol.29

 



 6-7.fol.29







6-7.4.5. Diody elektroluminescencyjne (LED)


Diody świecące popularnie nazywane ledami (LED – Light Emitting Diode) należą obecnie do najnowocześniejszych i najszybciej rozwijających się źródeł światła.

Budowa diod świecących
Pierwsza dioda świecąca powstała w 1962 r. Natomiast stosowane powszechnie dzisiaj diody wskaźnikowe powstały w 1970 r. Maja one moc 100 mW i średnicę 5 mm. Na rysunku przedstawiono takie diody wraz ze szkicem prezentującym poszczególne elementy jej budowy.  (6-7.fol.41)

 



 (6-7.fol.41)

 

Świecące diody wskaźnikowe o mocy 100 mW

Następnym etapem w rozwoju diod świecących było wyprodukowanie w 1994 r. diody o mocy 0,4 W, które zapoczątkowały całą serię diod o mocach od 0,8 do 6 W, czyli tzw. diod dużej mocy.  (6-7.fol.42)

 



 (6-7.fol.42)

 

Przykładowe diody dużej mocy

Obecnie dostępne są na rynku diody nowej generacji o mocach 1 W, 2 W, 3 W, 5 W i 6 W. Są to zarówno diody barwne jak i białe. Niewątpliwie producenci mieli największe trudności z wyprodukowaniem diod o barwie białej - które nadają się do oświetlania stanowisk pracy. Mają one niższe skuteczności świetlne od kolorowych, wynoszące obecnie 60 ? 70 lm/W i trwałości 10 000 ? 50 000 godzin (w zależności od producenta i prądu płynącego przez diodę). Wskaźnik oddawania barw dostępnych diod o barwie białej, w zależności od typu, wynosi 70 ? 80. Pomimo, że już są dostępne diody o skuteczności 80 lm/W, ale mają one wskaźnik oddawania barw nie większy niż 70 i zimną barw światła. Powszechne stosowanie diod LED do celów oświetleniowych będzie opłacalne gdy osiągną one skuteczności świetlne na poziomie 100 lm/W, trwałość - 100 000 godzin, wskaźnik oddawania barw będzie wynosił powyżej 80, a barwa ich światła będzie ciepła.  (6-7.fol.43)

 



 (6-7.fol.43)

 

Najczęściej spotykane barwy emitowane przez diody świecące

Poza bardzo dużą trwałością, niskim - bezpiecznym napięciem zasilania, diody barwne nie potrzebują żadnych dodatkowych filtrów w celu otrzymania określonej barwy. Dzięki temu nie występują straty strumienia świetlnego na filtrach, co ma istotny wpływ na ich energooszczędność, a określona barwa światła jest bardzo wyrazista.


Zastosowanie diod świecących

Z tymi źródłami mamy w praktyce do czynienia na co dzień, używając np. diodowych latarek o różnej wielkości ponieważ znacznie dłużej świecą od tych z żarówkami. Przykładowa latarka z zamontowanymi 14 diodami przy zasilaniu trzema bateriami typu AA świeci około 15 godzin. Przy takim zasilaniu klasyczna latarka z żarówką halogenową świeciłaby około 4-5 godzin, a trwałość takiej żarówki wynosi przeciętnie 20 godzin, podczas gdy trwałość diod LED sięga nawet stu tysięcy godzin.  (6-7.fol.44)

 



 (6-7.fol.44)


Wśród wielu innych zastosowań diod świecących można wymienić: oświetlenie rowerowe, tablice informacyjne, reklamy świetlne, sygnalizacja świetlna, oświetlenie bezpieczeństwa, wyjść ewakuacyjnych i znaków ułatwiających orientację oraz oświetlenie akcentujące lub dekoracyjne - iluminacja obiektów.
Natomiast diody wytwarzające światło o barwie białej i wskaźniku oddawania barw większym od 80 mogą być stosowane w oświetleniu niewielkich powierzchni, np. jako zamienniki żarówek halogenowych. Przemawia za tym ich większa skuteczność świetlna (sięga 38 lm/W) niż żarówek halogenowych (26 lm/W) oraz znacznie dłuższa trwałość od żarówek halogenowych. Na rysunku E przedstawione zostały przykłady zamienników żarówek halogenowych złożone z 12 i 20 LEDów o mocy 150 mW każdy, zamontowanych w typowym odbłyśniku przewidzianym dla żarówki halogenowej – tzw. zimnym lustrze. Wykonania te dostępne są o barwie białej, niebieskiej, zielonej, czerwonej oraz różnokolorowej.  (6-7.fol.45)

 



 (6-7.fol.45)

Interesujące są wyroby w dużym stopniu przypominające opalizowane żarówki głównego szeregu lub świecowe w których zamontowanych jest 21 (rys. F a) i 30 (rys. F b) diod święcących. Jednak, jak na razie, ich skuteczność świetlna jest dosyć niska i wynosi około 30 lm/W.  (6-7.fol.46)

 



 (6-7.fol.46)

6-7.4.6. Przyszłość oświetlenia elektrycznego


Możliwości oszczędzania energii elektrycznej

Istotnym problemem wpływającym na duże zużycie energii elektrycznej jest wykorzystywanie do celów oświetleniowych nieekonomicznych źródeł światła. Dotyczy to szczególnie gospodarstw domowych, biur, hoteli, gastronomii czy małych sklepów, w których „królują” tradycyjne żarówki. Niestety, skuteczność świetlna tych żarówek jest najniższa spośród wszystkich elektrycznych źródeł światła i wynosi 8 ÷ 17 lm/W. Natomiast skuteczność świetlna świetlówek przekracza już wartość 100 lm/Wa źródeł LED powoli zbliża sie do 200lm/W. Poprzez wymianę tradycyjnych żarówek na źródła produkowane z wykorzystaniem najnowszych technologii, można uzyskać nawet 80% oszczędności energii elektrycznej. Tak duże oszczędności można uzyskać przede wszystkim zamieniając tradycyjne żarówki na świetlówki kompaktowe zintegrowane z układem zapłonowym (elektronicznym) z trzonkami E 14 lub E 27 . Oferowane są one w kształtach odpowiadających większości stosowanych żarówek, a szczególnie bardzo zbliżonych do kształtu żarówek głównego szeregu. Emitowane przez nie światło jest bardzo dobrej jakości (wskaźnik oddawania barw >= 80 oraz ciepła barwa światła). Trwałość świetlówek wynosi 6 000 godzin (produkty tańsze) lub 12 000 godzin (droższe) – przy średniej trwałości żarówek tradycyjnych wynoszącej ok. 1 000 godz.  (6-7.fol.47)

 



 (6-7.fol.47)

 

Oprócz świetlówek, jako zamienniki tradycyjnych żarówek oferowane są również żarówki halogenowe w wersji energooszczędnej oraz diody świecące (LEDy). Przez stosowanie żarówek halogenowych nowej generacji można uzyskać do 50% oszczędności w zużyciu energii elektrycznej. Emitują one bardzo dobrej jakości światło i produkowane są w szerokiej gamie kształtów, dzięki czemu mogą być zamiennikami różnych typów żarówek. Natomiast w przypadków LEDów potencjalne oszczędności energii wynoszą ponad 80%.


Oczywiście oprócz stosowania nowoczesnych źródeł światła na zmniejszenie zużycia energii elektrycznej do celów oświetleniowych ma również wpływ stosowanie układów sterowania oświetleniem. Na przykład, zastosowanie tylko czujnika obecności (wykrywającego ruch w pomieszczeniu) pozwala zaoszczędzić 15÷ 30 % energii elektrycznej. Natomiast korzystanie z układów tzw. inteligentnego oświetlenia, czyli sterowanie strumieniem świetlnym emitowanym przez oprawy w zależności od poziomu oświetlenia dziennego to kolejne oszczędności. Również stan techniczny opraw i źródeł światła oraz współczynniki odbicia sufitów, ścian, zasłon, mebli itp. wpływają na potencjalne oszczędności energii.

Stanowisko Unii Europejskiej w zakresie zmniejszania zużycia energii elektrycznej na oświetlenie

W celu ograniczenia niekorzystnego oddziaływania na środowisko naturalne warunki i kryteria charakterystyk środowiskowych produktów zużywających energię elektryczną zostały zawarte w dyrektywie Energy Using Products Directive (EUP) 2005/32/WE. Zgodnie z tą dyrektywą 1 września 2016 r. wycofano wszystkich źródła światła z bańką przezroczystą, których strumień świetlny przekracza 60 lm, czyli o mocach powyżej 7 W. Ponadto od 1. 09. 2018 r. zostaną wycofane źródła halogenowe o niekierunkowym rozsyle światłości





6-7.5. Oprawy oświetleniowe

Oprawa oświetleniowa jest to urządzenie służące do rozsyłu, filtracji i przekształcania strumienia świetlnego jednego lub kilku źródeł światła. Zawiera ono wszystkie elementy niezbędne do podtrzymania, mocowania i zabezpieczenia tych źródeł oraz w razie potrzeby obwody pomocnicze wraz z elementami potrzebnymi do ich podłączenia do sieci zasilającej.

Na foliogramie (6-7.fol.30) przedstawiono przykładową oprawę przemysłową przystosowaną do wysokoprężnych lamp wyładowczych i przeznaczoną do wysokich pomieszczeń, a na foliogramie  (6-7.fol.31) oprawę świetlówkową przeznaczoną do oświetlania pomieszczeń o dużym zapyleniu i wilgotności (IP 66). Klosz tej oprawy jest odporny na urazy mechaniczne oraz działanie promieni UV (proces żółknięcia).



 (6-7.fol.30)

 



 (6-7.fol.31)

 

W dalszej części rozdziału przedstawiono podstawowe właściwości świetlne opraw oświetleniowych.

Oprawy oświetleniowe i ich rozmieszczenie (E-BOOK)

6-7.5.1. Skuteczność świetlna oprawy oświetleniowej

Skuteczność świetlna (h_op) jest to stosunek całkowitego strumienia świetlnego wysyłanego przez oprawę oświetleniową do całkowitej mocy pobieranej przez tę oprawę (dla źródeł wyładowczych - moc pobierana przez źródło i osprzęt elektryczny). Jednostką skuteczności świetlnej jest lm/W.

6-7.5.2. Krzywa światłości

. Krzywa światłości jest to krzywa odzwierciedlająca rozkład światłości oprawy przedstawiony dla charakterystycznej płaszczyzny lub płaszczyzn przekroju danej oprawy, którymi są płaszczyzny przechodzące przez wzdłużny (C₉₀) i poprzeczny (C₀) przekrój osiowy oprawy - dla opraw wydłużonych (np. do świetlówek  (6-7.fol.32)) lub jedna krzywa dla opraw obrotowosymetrycznych (np. do żarówek, niektórych lamp wysokoprężnych).

 



 (6-7.fol.32)

Na foliogramie  (6-7.fol.33) przedstawiono przykłady charakterystycznych rozsyłów światłości opraw oświetleniowych.

 



 (6-7.fol.33)

Producenci opraw podają krzywe światłości w formie wykreślnej w przeliczeniu na znamionowy strumień świetlny F_o = 1 000 lm źródła (źródeł) światła  (6-7.fol.34) lub w formie tabelarycznej.



 (6-7.fol.34)

 

6-7.5.3. Kąt ochrony

Kąt ochrony (d) jest to kąt płaski wyznaczony w pionowej płaszczyźnie przechodzącej przez środek świetlny oprawy, określający strefę, w której przedziałach oko obserwatora jest chronione przed bezpośrednim promieniowaniem źródła światła ( 6-7.fol.32 i  6-7.fol.34 ).



 6-7.fol.32

 



 6-7.fol.34

Przykład wyznaczania kąta ochrony przedstawiono na foliogramie  (6-7.fol.35)



 (6-7.fol.35)

 

.

6-7.6. Sposoby oświetlania miejscowego

Sposoby oświetlania miejscowego polegają na doborze oprawy oświetlenia miejscowego ze względu na jej średnią luminancję i wielkość powierzchni świecącej oraz na odpowiednim jej umieszczeniu w stosunku do oka obserwatora. Umieszczenie to wynika z charakterystyki odbiciowej przedmiotu pracy wzrokowej oraz wymagań dotyczących oświetlenia. Charakterystyka przedmiotu pracy wzrokowej zależy od jego wartości współczynników odbicia i przepuszczania oraz od faktury jego powierzchni (powierzchnia z załamaniami, pęknięciami, rysami, wżerami itp.), która wpływa na charakterystykę odbicia światła (kierunkowe, rozproszone, kierunkoworozproszone).

W praktyce przyjmuje się cztery charakterystyczne sposoby oświetlenia miejscowego, polegające na zróżnicowaniu umieszczania opraw  (6-7.fol.36):

• układ a doświetlający zapewnia równomierne doświetlenie (bez cieni) pola pracy wzrokowej lub uwidocznienie szczegółów o małym kontraście. Kierunek padania strumienia świetlnego w tym układzie nie odgrywa znaczącej roli
• układ b odbijający do oczu zapewnia uwidocznienie szczegółu przez postrzeganie odbicia od przedmiotu pracy wzrokowej o zróżnicowanych właściwościach odbijających światło. Układ ten umożliwia dostrzeżenie np. pęknięć, znaków zrobionych punktakiem na matowym materiale, podziałek na suwmiarce itp.
• układ c odbijający kierunkowo umożliwia ujawnienie nierównomierności powierzchni przez zauważenie cieni powstałych od tych nierównomierności na skutek skierowania światła pod małym kątem względem powierzchni obserwowanego przedmiotu. Promienie odbite kierunkowo nie trafiają do oka
• układ d ujawniający szczegóły w świetle przechodzącym (z oprawą rozpraszającą) umożliwia prześwietlenie przedmiotu, np. obserwacja światłoczułych materiałów, pęknięć w materiale lub ciągłości ścieżek na płytce drukowanej.

 



 (6-7.fol.36)

 

W każdym z tych układów można zastosować, między innymi, następujące typy opraw oświetlenia miejscowego:

• oprawy skupiające, np. źródło punktowe z odbłyśnikiem skupiającym
• oprawy rozpraszające o dużej luminancji (L > 14 000 cd/m²), np. źródło punktowe z odbłyśnikiem rozpraszającym, nieprzeświecalnym, bez klosza rozpraszającego
• oprawy rozpraszające o średniej luminancji (L < 14 000 cd/m²), np. źródło liniowe z odbłyśnikiem rozpraszającym, nieprzeświecalnym, z kloszem rozpraszającym lub bez klosza rozpraszającego.

Odpowiedni układ umieszczania i typu oprawy oświetlenia miejscowego dobiera się po uwzględnieniu występujących na stanowisku pracy warunków pracy wzrokowej (np. kontrast i charakterystyka odbiciowa przedmiotu pracy wzrokowej) oraz zasad oświetlania.




6-7.7. Czynniki decydujące o jakości widzenia

 

6-7.7.1. Wydolność wzrokowa

Jakość widzenia charakteryzuje się na podstawie oceny dokładności i szybkości wykonywania czynności, niekiedy z uwzględnieniem stopnia wydatkowania energii. Na podstawie tak określonej wydolności wzrokowej ustalono dwie grupy czynników decydujących o jakości widzenia. Pierwsza grupa są to czynniki fizjologiczne (np. akomodacja, adaptacja), na które oświetleniowiec nie ma wpływu, ale niektóre z nich powinien brać pod uwagę przy projektowaniu oświetlenia (w szczególności wiek użytkowników). Druga grupa są to czynniki fizyczne, które zależą od cech spostrzeganych szczegółów i ich otoczenia. Zalicza się do nich: luminancję przedmiotu pracy wzrokowej i jego kontrast z tłem, rozkład luminancji, wymiar kątowy najmniejszego szczegółu i czas przeznaczony na spostrzeganie. Na podstawie analizy wyników badań dotyczących wydolności wzrokowej sformułowano następujące wnioski:

• przedmiot pracy wzrokowej jest tym łatwiej spostrzegany, im większy jest kontrast luminancji, np. czarna litera na białym tle. Wówczas gdy kontrast jest mały, natężenie oświetlenia musi być tak zwiększone, aby zagwarantować łatwość rozpoznawania obiektu
• poprawa kontrastu luminancji obserwowanych obiektów ma większy wpływ na wydolność wzrokową niż znaczący wzrost natężenia oświetlenia
• wzrost natężenia oświetlenia ma wpływ na poprawę wydolności widzenia i to wpływ ten jest bardziej znaczący przy małym kontraście niż przy dużym
• wzrost natężenia oświetlenia powoduje wzrost wydolności wzrokowej tylko do pewnej granicy. Powiększenie wielkości kątowej szczegółu ma wpływ na poprawę wydolności wzrokowej większy niż znaczący wzrost natężenia oświetlenia i kontrastu
• gdy dalsze podwyższanie poziomu natężenia oświetlenia wpływa minimalnie lub praktycznie wcale na wzrost wydolności wzrokowej, to następuje ciągłe obniżanie się wydatkowania energii, wpływające na mniejsze zmęczenie
• zmniejszanie się z wiekiem wydolności wzrokowej uwydatnia się szczególnie przy niższych poziomach natężenia oświetlenia
• taki sam wzrost poziomu natężenia oświetlenia spowoduje wyższy stopień poprawy wydolności wzrokowej u osoby w wieku np. 45 lat niż u osoby w wieku np. 30 lat. Wynika stąd postulat zapewnienia pracownikom ze starczowzrocznością odpowiednio wyższych poziomów natężenia oświetlenia.

   

6-7.7.2. Rozkład luminancji

Dla danego poziomu natężenia oświetlenia różnice w luminancji wynikają z różnic w odbiciach strumienia świetlnego od powierzchni. Poniżej przedstawiono zalecane zakresy luminancji dla wybranych sytuacji:

• preferowana luminancja zadania wzrokowego (przedmiotu pracy): 100 ÷ 500 cd/m²
• preferowana luminancja otoczenia ogólnego (ścian i sufitu): 50 ÷ 300 cd/m²
• preferowana luminancja tła: 50 ÷ 250 cd/m².

Luminancja tła jest to luminancja obszaru, na którym występuje przedmiot pracy, tj. luminancja bezpośrednio granicząca z luminancją zadania wzrokowego. Natomiast luminancja otoczenia ogólnego jest to luminancja nie granicząca bezpośrednio z luminancją zadania wzrokowego. Luminancja otoczenia określonego zadania wzrokowego powinna być, jeśli to możliwe, mniejsza niż luminancja samego zadania, ale nie mniejsza niż 1/3 jej wartości. Zarówno wartość luminancji ścian, jak i luminancji zadania wzrokowego jest zależna od poziomu natężenia oświetlenia jakiego wymaga dana czynność. Przy założeniu, że mieści się on w przedziale od około 500 do 1 000 lx, luminancja ścian powinna wynosić odpowiednio od 50 do 100 cd/m². Typowe wartości współczynnika odbicia ścian potrzebne do uzyskania tych wartości luminancji są zawarte w przedziale między 0,5 a 0,8. Wartość luminancji sufitu powinna być duża na tyle, aby we wnętrzu było stworzone przyjemne, ogólne wrażenie oraz zminimalizowane kontrasty jaskrawości między sufitem a każdą oprawą oświetleniową na nim zamocowaną. Aby sufit nie powodował odbić, jego luminancja nie powinna być większa od 500 cd/m². Natomiast z punktu widzenia satysfakcji wzrokowej są preferowane wartości od 100 do 300 cd/m². Zaleca się poza tym, aby średnia luminancja sufitu była większa o około 20 ÷ 30% od średniej luminancji ścian, czyli luminancja otoczenia ogólnego powinna być na tyle duża, aby był zapewniony odpowiedni poziom adaptacji oczu i wytworzony odpowiedni nastrój we wnętrzu. Wynika stąd, że luminancja tła i otoczenia nie powinny być zbyt małe w stosunku do luminancji zadania wzrokowego, przy jednoczesnym spełnieniu warunku, że nie może występować zbyt duży kontrast między przedmiotem pracy i jego tłem.

6-7.7.3. Ochrona przed olśnieniem

Największą luminancją we wnętrzu wytworzoną przez urządzenia oświetleniowe jest ta, którą powodują same źródła światła. Zwykle luminancje te są zbyt duże, aby pozwolić na używanie źródeł światła bez odpowiedniego ograniczenia ich jaskrawości w kierunku oczu pracownika. Z tego powodu źródła światła są umieszczane w oprawach, których jednym z zadań jest ograniczanie luminancji w kierunkach chronionych do akceptowalnego poziomu. Ograniczanie olśnienia bezpośredniego lub pośredniego oznacza ograniczenie luminancji opraw oświetleniowych w strefie powyżej kąta 45°, mierząc od pionu. Kąt d jest to kąt widzenia środka świetlnego oprawy położonej najdalej od obserwatora  (6-7.fol.37).



 (6-7.fol.37)

 

W przypadku pomieszczeń z komputerami strefa ograniczenia luminancji najczęściej występuje powyżej kąta 50°; 55° lub 60°, mierząc od pionu. Im wartość tego kąta jest większa, tym strefa ograniczenia luminancji jest mniejsza i występuje większe prawdopodobieństwo wystąpienia olśnienia bezpośredniego.

.Ograniczenie olśnienia jest związane z odpowiednim doborem oprawy oświetleniowej, a decydują o tym elementy optyczne kształtujące jej bryłę fotometryczną, np. klosz mleczny, odbłyśnik, raster (różny kształt oraz rodzaj powierzchni). Na foliogramie  6-7.fol.38 przedstawiono przykładową świetlówkową oprawę nasufitową ze zwierciadlanym, parabolicznym rastrem, natomiast na foliogramie  6-7.fol.39 - świetlówkową oprawę przeznaczoną do zamontowania w suficie podwieszanym z rastrem białym.






 6-7.fol.38

 



 6-7.fol.39

 

W praktyce oświetlania wnętrz olśnienie przykre jest większym problemem niż olśnienie przeszkadzające. Uczucie przykrości ma tendencję do wzrostu wraz z upływem czasu i powoduje uczucie stresu i zmęczenia. Środki podjęte do ograniczenia olśnienia przykrego zwykle niwelują olśnienie przeszkadzające.

Na stopień olśnienia przykrego nie wpływa tylko luminancja w polu widzenia pracownika, lecz zależy on także od rodzaju wykonywanej czynności. Im bardziej wymagające jest zadanie wzrokowe i im większa jest potrzeba koncentracji, tym silniejsze będzie uczucie przykrości. W tych sytuacjach, gdy pracownik musi się przemieszczać, wykonując określone czynności, doświadczana przykrość będzie mniejsza niż gdy pracownik wykonuje pracę bez wykonywania znaczących ruchów. W tym drugim przypadku największe zagrożenie olśnieniem jest powodowane przez krańcowe oprawy oświetleniowe, szczególnie w pomieszczeniach wydłużonych. Dlatego też w pomieszczeniach wydłużonych, w celu minimalizowania olśnienia, należy unikać opraw z kloszami mlecznymi (oprócz takich opraw umieszczonych np. w kasetonach sufitowych, zapewniających odpowiednie kąty ochrony).

Olśnienia odbiciowe oraz odbicia obniżające kontrast mogą być zminimalizowane przez:

• rozplanowanie systemu oświetlenia lub rozlokowanie miejsc pracy w taki sposób, aby żadna oprawa oświetleniowa nie była umieszczona nad miejscem wykonywania zadania wzrokowego
• zwiększenie strumienia świetlnego padającego z kierunków bocznych na zadanie wzrokowe pod kątem ostrym, różnym od kąta obserwacji
• stosowanie opraw mających dużą, dolną powierzchnię świecącą i małą luminancję
• projektowanie stanowisk pracy i materiałów do pracy o matowych powierzchniach w celu zmniejszenia skutków odbicia.

   

6-7.8. Oświetlenie pomieszczeń z komputerami

Praca przy monitorach jest związana z wystąpieniem co najmniej dwóch różnych zadań wzrokowych:

• czytanie drukowanego tekstu na dokumencie i znaków na klawiaturze
• czytanie znaków na monitorze (znaki mogą być jasne na ciemnym tle lub ciemne na jasnym tle).

Projektowanie oświetlenia do pracy przy komputerze wymaga więc stosowania oświetlenia zapewniającego dobre warunki widzenia dla obu ww. zadań wzrokowych. Wysoki poziom natężenia oświetlenia jest niezbędny na płaszczyźnie klawiatury i stołu, natomiast w płaszczyźnie ekranu jest niekorzystny ze względu na obniżenie kontrastu jaskrawości znaków i tła na ekranie.

W normie PN-EN[5] określono wymaganie dotyczące eksploatacyjnego natężenia oświetlenia na stanowisku z komputerem, które powinno wynosić 500 [lx]. Na tych stanowiskach należy unikać kierunkowych odbić opraw oświetleniowych i ograniczenie oświetlenia na ekranach monitorów. Zaleca się także, aby luminancja powierzchni pracy (dotyczy to średniej luminancji) nie była większa od 3-krotnej wartości luminancji obserwowanych powierzchni występujących w centralnym polu widzenia oraz 10-krotnej wartości luminancji dalszych powierzchni w peryferyjnym polu widzenia (np. ściany, sufit, podłoga).

W celu ograniczenia olśnienia odbiciowego od opraw należy stosować właściwie rozmieszczone oprawy oświetleniowe z odpowiednim rastrem (parabolicznym, metalizowanym) oraz odpowiednio rozmieszczone stanowiska pracy. Do oświetlania stanowisk pracy z komputerami luminancja opraw powinna być nie większa niż 200 cd/m² dla kąta wypromieniowania oprawy powyżej 45 ÷ 55° (licząc od pionu) w płaszczyźnie wzdłużnej i poprzecznej oprawy ( 6-7.fol.32 i  6-7.fol.37).

 



 6-7.fol.32

 



 6-7.fol.37

Wymagania powyższe spełniają oprawy o rozsyle światłości kształtowanym przez głębokie zwierciadlane odbłyśniki paraboliczne oraz metalizowane, paraboliczne rastry, tzw. dark-light ( 6-7.fol.34 i  6-7.fol.38 ).



 6-7.fol.34

 



 6-7.fol.38

 

Oprawy oświetleniowe o takich rozsyłach światłości są korzystne ze względu na następujące zalety:

• uwydatnione kierunki promieniowania leżą w płaszczyźnie prostopadłej do osi obserwacji, co ogranicza wpływ składowej kierunkowej odbicia strumienia świetlnego od przedmiotów znajdujących się na biurku, utrudniającej rozróżnianie szczegółów
• na stanowiskach pracy zlokalizowanych między dwoma liniami opraw świetlówkowych uzyskuje się większe natężenie oświetlenia niż pod oprawami w przejściach komunikacyjnych
• nieobrotowa bryła fotometryczna umożliwia intensywniejsze oświetlenie stanowisk pracy z boku w porównaniu z innymi kierunkami.

Na foliogramie  6-7.fol.40 pokazano przykładowe rozmieszczenie stanowisk pracy z monitorami ekranowymi względem opraw typu dark-light. W pomieszczeniach oświetlonych oprawami oświetlenia ogólnego, z wyjątkiem opraw oświetlenia pośredniego (strumień świetlny kierowany jest na sufit i/lub ściany), nigdy nie należy ustawiać stanowisk pracy pod oprawami.



 6-7.fol.40

Stosowane systemy oświetlenia:

Badania różnych systemów oświetlenia nie wskazują tylko jednego preferowanego sposobu oświetlenia stanowisk pracy z komputerami. Wymagania oświetleniowe można spełnić wykorzystując różnorodne rozwiązania oświetleniowe, w zależności od rozmiarów pomieszczenia (małe, duże, wysokie, niskie itd.), rodzaju wykonywanej pracy (wprowadzanie danych, edycja tekstów, dialog itd.), charakteru pracy (ciągła, dorywcza) i charakterystyki użytkowników (ich preferencji, wieku) oraz od aspektów ekonomicznych (energooszczędności). Tak więc, do oświetlenia stanowisk pracy przy komputerze można stosować następujące rodzaje oświetlenia:

• bezpośrednie - z zastosowaniem opraw np. typu dark-light (patrz fol. 49)
• pośrednie - z zastosowaniem opraw stojących lub zwieszakowych
• bezpośrednio-pośrednie lub pośrednio-bezpośrednie :

  - z zastosowaniem opraw zwieszakowych, które oświetlają zarówno płaszczyznę roboczą (tak jak opraw typu dark-light) oraz sufit

  - z zastosowaniem opraw typu mildes light (miękkie światło), których krzywa światłości w półprzestrzeni dolnej ma charakter rozproszony, a elementy oprawy przepuszczające i odbijające światło mają luminację nie przekraczającą 500 cd/m2. Na foliogramie 52 przedstawiono przykładową oprawę typu mildes-light w wersji nasufitowej, a na foliogramie 53 w sposób poglądowy rozchodzenia się strumienia świetlnego. Na foliogramie 54 pokazane jest przykładowa oprawa ww typu przeznaczone do zamontowania w suficie podwieszanym.

• złożone - z zastosowaniem jednego z wymienionych rodzajów oświetlenia ogólnego (najczęściej pośredniego) oraz niskoluminacyjnej oprawy oświetlenia miejscowego. do oświetlenia stanowisk z komputerami znajdujących się w tzw. otwartych biurach (duże pomieszczenia z dużą liczbą stanowisk pracy) zaleca się stosowanie tzw. systemu "2 C pośrednio/bezpośrednie" (2 C indirect/direct) składającego się z:
  • opraw oświetlenia (ogólnego) pośredniego instalowanych bądź na suficie bądź bezpośrednio przy stanowisku pracy (jako oprawa stojąca lub montowana do ekranów oddzielających stanowiska - fol. nr 55)
  • niskoluminacyjnej oprawy oświetlenia miejscowego. Na foliogramie 56 przedstawiono przykładową niskoluminacyjną (świetlówką) oprawę oświetlenia miejscowego z parabolicznym metalizowanym rastrem oświetlającą stanowisko z komputerem.

Do oświetlenia komputerowych stanowisk pracy nie powinno się stosować przypadkowych opraw oświetlenia miejscowego, gdyż najczęściej powodują one olśnienie bezpośrednie, odbiciowe oraz niewłaściwy rozkład luminancji w polu widzenia (zbyt duży kontrast jaskrawości). Powinny to być oprawy mające odpowiednio ukształtowany odbłyśnik (np. asymetryczny) oraz paraboliczny raster w celu ograniczenia olśnienia od oprawy oraz odbić na stanowisku pracy. Możliwe jest stosowanie opraw oświetlenia miejscowego bez rastra, ale o konstrukcji zapewniajaącej ograniczenie olśnienia (odpowiedni kąt ochrony oprawy, regulowany, przegubowy, dość wysoki wysięgnik).

Najbardziej typowe, niskoluminacyjne oprawy oświetlenia miejscowego ze świetlówkami kompaktowymi, które są dostępne na naszym rynku przedstawiono na foliogramie 57 i 58.

Wybór jednego z wymienionych sposobów oświetlenia stanowisk z komputerami powinien opierać się na następujących przesłankach :

• wynikających z rodzaju i nasilania pracy wykonywanej przy komputerze,
• preferencji użytkowników (z każdym ze sposobów oświetlenia wiąże się wykreowanie innego otoczenia świetlnego w pomieszczeniu,
• możliwości ekonomicznych (energooszczędności, koszt nowego systemu oświetlenia).
  

6-7.9. Podstawowe akty prawne i normy oświetleniowe

W grudniu 2012r. Polski Komitet Normalizacyjny (PKN) opublikował PN-EN 12464-1: 2012: Światło i oświetlenie. Oświetlenie miejsc pracy. Część 1: Miejsca pracy we wnętrzach. Norma ta zastępuje następujące normy oświetleniowe:

• PN-84/E-02033 Oświetlenie wnętrz światłem elektrycznym,
• PN-71/E-02034 Oświetlenie elektryczne terenów budowy, przemysłowych, kolejowych, portowych oraz dworców i środków transportu publicznego,
• PN-84/E-02035 Urządzenia elektroenergetyczne. Oświetlenie elektryczne obiektów energetycznych.
  
  Tak więc podstawową normą dotycząca oświetlenia elektrycznego jest: PN-EN 12464-1: 2012: Światło i oświetlenie. Oświetlenie miejsc pracy. Część 1: Miejsca pracy we wnętrzach.

  Zastąpienie trzech ww. norm oświetleniowych nie oznacza ich unieważnienia. Normy te prezentują mniej nowoczesne rozwiązania z punktu widzenia postępu naukowo-technicznego, jednak rozwiązania w nich zawarte nie są błędne. W związku z tym można z nich nadal korzystać, szczególnie w aspekcie metody pomiarów natężenia oświetlenia, której nie zawiera nowa norma PN-EN 12464-1:2012 .

  Pomimo że norma PN-EN[5] nie jest obecnie umieszczone w żadnym z wykazów norm obligatoryjnych, to jednak należy stosować się do jej zaleceń zarówno przy projektowaniu oświetlenia, wykonywaniu pomiarów jak i interpretacji otrzymanych wyników badań. Wynika to z faktu, że do aktualnej normy oświetleniowej odwołuje się Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Socjalnej z dnia 26 września 1997 r. w sprawie ogólnych przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy. Dz. U. Nr 129, poz. 844 . rozporządzenie ministra pracy i polityki socjalnej z dnia 26 września 1997 r.

6-7.9.1. Ogólne przedstawienie normy PN-EN 12464-1: 2012

Norma PN-EPN-EN 12464-1:2012określa wymagania jakościowe i ilościowe dotyczące oświetlenia pomieszczeń i stanowisk pracy znajdujących się wewnątrz budynków. Zawiera również zalecenia dotyczące dobrej praktyki oświetleniowej, podając kryteria, które są niezbędne przy projektowaniu oświetlenia. Norma ta podając kryteria, a nie ustanawiając konkretnych rozwiązań, nie ogranicza swobody projektantów w zakresie stosowania nowych technik lub nowoczesnego sprzętu oświetleniowego.

Kryteriami tymi w kolejności są: otoczenie świetlne, rozkład luminancji, natężenie oświetlenia, olśnienie, aspekty barwne, migotanie strumienia świetlnego i efekt stroboskopowy, współczynnik utrzymania oraz względy energetyczne. Zagadnienia związane z oświetleniem stanowisk pracy z monitorami ekranowymi, procedury sprawdzania projektu oświetleniowego przedstawiono w oddzielnych rozdziałach. Wymagania szczegółowe dla wnętrz (obszarów) oraz zadań i czynności wzrokowych odnośnie wartości: użytecznego natężenia oświetlenia, ujednoliconego wskaźnika olśnienia (UGR) – parametr określający ograniczenie olśnienia przykrego, wskaźnika oddawania barw oraz ewentualne uwagi dodatkowe - zawarto w ośmiu tablicach. W niniejszym opracowaniu przedstawiono przykładową tablicę z wymaganiami oświetleniowymi dla biur (Tabela 1).





6-7.9.2. Ogólne przedstawienie normy PN-EN 12464-2: 2014


Przedmiotem normy PN-EN 12464-2: 2014 Światło i oświetlenie. Oświetlenie miejsc pracy. Część 2: Miejsca pracy na zewnątrz są wymagania oświetleniowe miejsc pracy na zewnątrz i stref z nimi związanych. Niniejsza norma wprowadza następujące nowe terminy: czasokres, zróżnicowanie, granica ocen olśnienia (GR), pole otaczające, światło przeszkadzające, światło niepożądane, współczynnik światła w górę (ULR). Ponadto określa ona definicję równomierności oświetlenia (U0), która jest stosunkiem minimalnego natężenia oświetlenia (luminancji) do średniego natężenia oświetlenia (luminancji) na powierzchni.

Wymagania tej normy dotyczą następujących parametrów oświetleniowych:

• średniego natężenia oświetlenia na polu zadania i polu otaczającym, które nie powinny być mniejsze od wartości eksploatacyjnego natężenia oświetlenia podawanych w tablicach, dla określonych stref, zadań i czynności oraz wynikających z zależności natężenia oświetlenia w polu zadania od natężenia oświetlenia w polu otaczającym,
• równomierności oświetlenia w polu zadania - nie mniejszej niż podawana w tablicach, dla określonych stref, zadań i czynności oraz w polu otaczającym nie mniejsza niż 0,1,
• siatki natężeń oświetlenia (w celu wskazania punktów obliczeniowych i pomiarowych) w kształcie prostokątów, których stosunek boków mieści się w zakresie 0,5 ÷ 2 a maksymalny wymiar siatki nie powinien być większy od 10 m,
• ograniczenia olśnienia – poprzez podanie granicznych wartości ocen olśnienia (GR) oraz ograniczanie odbić,
• ograniczania światła przeszkadzającego - od zewnętrznych instalacji oświetleniowych,
• oddawania barw - wskaźnik oddawania barw Ra zastosowanych źródeł światła nie powinien być mniejszy od wartości podawanych w tablicach, dla określonych stref, zadań i czynności,
• ograniczenia migotania światła - przez stosowanie odpowiednich środków zmniejszających to zjawisko.
  
  

6-7.10. Wymagania dotyczące oświetlenia

W celu uzyskania efektywnego oświetlenia (również energooszczędnego) należy wziąć pod uwagę poniższe zasady:

• w urządzeniu oświetleniowym należy dążyć do użycia najbardziej wydajnych źródeł światła
• źródła światła należy eksploatować w warunkach znamionowych (nie obniżając ich strumienia świetlnego)
• sprzęt oświetleniowy należy utrzymywać w dobrym stanie
• w czasie pracy w ciągu dnia należy w pełni wykorzystać światło dzienne (np. przez ustawienie stanowisk pracy w pobliżu okien), a w przypadku konieczności doświetlania stanowisk pracy światłem elektrycznym, należy włączać tylko niezbędne sekcje oświetlenia.

 

6-7.11.SPOSÓB POMIARU PODSTAWOWYCH PARAMETRÓW OŚWIETLENIA ELEKTRYCZNEGO (OŚWIETLENIE PODSTAWOWE)

Norma oświetleniowa PN-EN 12464-1 nie zawiera zakresu oraz metody pomiarów parametrów oświetlenia. Zawiera jedynie metodę wyznaczania punktów pomiaru natężenia oświetlenia na płaszczyźnie roboczej. Wobec powyższego przy wykonywaniu ww. pomiarów nadal możemy stosować metodę pomiaru parametrów oświetlenia elektrycznego zawartą w normie oświetleniowej PN 84/E 02033. Jednak metoda ta musi być nieco zweryfikowana i np. uwzględniać wyodrębnienie obszaru zadania, obszaru bezpośredniego otoczenia na płaszczyźnie roboczej stanowiska pracy oraz obszaru tła. Sposób wyznaczania punktów pomiaru natężenia oświetlenia może być zgodny z normą PN-EN 12464-1:2012 lub z normą PN 84/E 02033. Istotne jest aby siatka pomiarowa była wyznaczona w środku pól o jednakowych wymiarach „oczek”, które powinny być w miarę możliwości zbliżone do kwadratów.

6-7.11.1 Zakres badań

Z punktu widzenia oceny oświetlenia elektrycznego we wnętrzu bądź na stanowisku pracy, istotny jest pomiar natężenia oświetlenia w celu określenia:

• średniego natężenia oświetlenia,
• równomierności oświetlenia,

Ocena oświetlenia składa się z oględzin instalacji oświetleniowej oraz wykonania pomiarów natężenia oświetlenia na płaszczyźnie roboczej i w strefie komunikacyjnej.
Zakres oględzin powinien obejmować przede wszystkim sprawdzenia:

• typów zainstalowanych w pomieszczeniu opraw oświetleniowych i źródeł światła
• barwy światła i wskaźnika oddawania barw zainstalowanych źródeł światła
• liczby i rozmieszczenia opraw oświetleniowych
• rozmieszczenia stanowisk pracy/ obszarów zadania we wnętrzu
• subiektywną ocenę ograniczenia odbić (oszacowanie występowania odbić i ich stopnia uciążliwości
• subiektywną ocenę migotania
• obserwacji czy postrzegane jest migotanie światła
• eliminacji efektu stroboskopowego (tam, gdzie to dotyczy)

6-7.11.2 Warunki wykonywania badań

Oględziny instalacji oświetleniowej można robić zarówno w czasie dnia jak i po zapadnięciu zmroku. Natomiast pomiary parametrów oświetlenia elektrycznego wnętrz wykonuje się w warunkach eksploatacyjnych po zapadnięciu zmroku (bez udziału światła dziennego) i w miarę możliwości, przy napięciu znamionowym.
Urządzenie oświetleniowe z lampami wyładowczymi oraz źródła LED należy włączać co najmniej na 30 min przed rozpoczęciem badań. Urządzenia wyposażone w żarówki zwykłe lub halogenowe można badać bezpośrednio po włączeniu.
Jeżeli w urządzeniu oświetleniowym zainstalowano lampy nowe (dotychczas nie świecone), przed przystąpieniem do badań należy poddać je wyświeceniu w normalnych warunkach eksploatacyjnych, łącznie przez co najmniej 100 h, (lampy wyładowcze, lEDy) i co najmniej 1 h (żarówki).

6-7.11.3 Stosowany miernik


Natężenie oświetlenia mierzy się przyrządem pomiarowym zwanym luksomierzem, który wyposażony jest w fotoelektryczne ogniwo krzemowe, a jego czułość względna dopasowana jest do czułości względnej oka ludzkiego V(?). Natężenie oświetlenia na powierzchni światłoczułej ogniwa zależy od kosinusa kąta padania promieni na tę powierzchnię. W pomieszczeniu zamkniętym część strumienia odbitego od ścian może padać na ogniwo pod bardzo dużym kątem, powodując znaczny systematyczny błąd pomiaru. Dlatego też obudowa ogniwa fotoelektrycznego ma taką konstrukcję, która pozwala na zmniejszenie tego błędu. Mówi się wówczas, że ogniwo ma korekcję przestrzenną. Typowe stosowane luksomierze mają standardowo taką korekcję. Miernik jest wyskalowany w luksach tak, że bezpośrednio jest odczytywana wartość natężenia oświetlenia w danym (mierzonym) punkcie. Pomimo, że sposób pomiaru jest bardzo prosty, to pomiary wykonywane przez osoby niewyszkolone mogą być obarczone dużymi błędami pomiarowymi, o ile w czasie wykonywania pomiarów nie będą zachowane warunki, od których zależy prawidłowość wskazań luksomierza. Do najistotniejszych warunków dokładności pomiarów luksomierzem należą:

•  okresowe wzorcowanie luksomierza (z upływem czasu prąd fotoelektryczny ogniwa może ulegać znacznym zmianom przy tym samym natężeniu oświetlenia) - co obejmują badania metrologiczne niezbędne przy wydawaniu świadectwa,
•  niezasłanianie przez badającego ogniwa fotoelektrycznego w czasie pomiaru,

Pomiary natężenia oświetlenia wykonuje się na płaszczyźnie roboczej, dlatego podstawową kwestią jest ustalenie tej płaszczyzny. Najczęściej płaszczyzna robocza jest płaszczyzną poziomą na wysokości wykonywanej pracy wzrokowej. W sytuacji, gdy płaszczyzną pracy wzrokowej jest płaszczyzna pionowa lub pochyła, wówczas płaszczyzna robocza odpowiada płaszczyźnie pracy wzrokowej, a pomiary wykonuje się odpowiednio w płaszczyźnie pionowej lub pochyłej (np. na półkach bibliotecznych czy pulpitach sterowniczych). W strefach komunikacyjnych, na schodach oraz w pomieszczeniach sanitarnych przyjmuje się płaszczyznę roboczą na wysokości podłogi (schodów).

6-7.11.4 Określenie obszaru zadania i obszaru bezpośredniego otoczenia oraz obszaru tła


Obszar zadania (OZ) i obszar bezpośredniego otoczenia (OBO) znajdują się w obrębie płaszczyzny roboczej. Obszar tła (OT) znajduje się poza płaszczyzną roboczą na wysokości podłogi. Na folii 1 przedstawiono ww. obszary, w których wykonuje się pomiary natężenia oświetlenia.



Folia 1. Obszar zadania, obszar bezpośredniego otoczenia i obszar tła.

Na wielu stanowiskach pracy można wyodrębnić kilka obszarów zadania, jak np. na stanowisku z komputerem, gdzie jako obszar zadania można przyjąć płaszczyznę dokumentu oraz klawiatury. Wówczas pomiary wykonuje się osobno na każdym z tych obszarów.
Obszar bezpośredniego otoczenia nie musi występować ze wszystkich stron obszaru zadania (mieszczącego się w obszarze widzenia). Może to być pas z trzech, dwóch lub nawet jednej strony obszaru zadania w zależności od liczby, wielkości i konfiguracji wyposażenia stanowiska pracy. Przy wykonywaniu pomiarów na stanowisku pracy minimalna szerokość pasa bezpośredniego otoczenia może być mniejsza od 0,50 m, przy czym nie ustala się wartości minimalnej tego pasa, gdyż osoba wykonująca pomiary musi ocenić czy jest uzasadnione wyodrębnianie tego obszaru.
W sytuacji braku informacji o wielkości obszaru zadania lub, gdy z ustawienia i charakteru pracy wynika, że w każdym miejscu na płaszczyźnie roboczej może być wykonywane zadanie wzrokowe, cały obszar płaszczyzny roboczej powinno przyjąć się jako obszar zadania. Obszar tła można przyjać jako podłogę w badanym pomieszczeniu.
Istotnym czynnikiem przy wykonywaniu pomiarów jest ustalenie punktów pomiarowych na płaszczyźnie roboczej w poszczególnych jej obszarach. Ponieważ wyznaczana jest wartość średniego natężenia oświetlenia, pomiary natężenia oświetlenia należy wykonać w równomiernie rozmieszczonych punktach na płaszczyźnie roboczej (w wydzielonych odpowiednio obszarach: zadania, bezpośredniego otoczenia oraz tła. Najistotniejsze jest wyznaczenie średniego natężenia oświetlenia w obszarze zadania.
W przypadku pomieszczeń całą powierzchnię wnętrza należy podzielić na kwadraty o boku około 1 m i mierzyć natężenie oświetlenia w punktach pomiarowych położonych w środku każdego z kwadratów, na wysokości płaszczyzny roboczej. W przypadku holi i korytarzy będzie to płaszczyzna podłogi, natomiast w przypadku pomieszczeń pustych na przewidywanej lub uzgodnionej ze zleceniodawcą wysokości płaszczyzny pracy wzrokowej.
Przykład wyznaczonej siatki pomiarowej dla pustego pomieszczenia o wymiarach 4 m x 7 m przedstawiono na folii 2. Wyznaczona siatka pomiarowa składa się z 28 punktów, znajdujących się w środkach kwadratów.



Folia 2. Przykład wyznaczania siatki i punktów pomiarowych
w pomieszczeniu o wymiarach 7 x 4 m

Określenie średniego natężenia oświetlenia

Średnie natężenie oświetlenia na płaszczyźnie roboczej Eśr wylicza na podstawie wzoru:

gdzie:
E1, E2, ... En - wartości natężenia > oświetlenia zmierzone w poszczególnych punktach pomiarowych,
n - liczba punktów pomiarowych.

Określenie równomierności oświetlenia

Równomierność oświetlenia Uo dla danej płaszczyzny roboczej oblicza się następująco:

gdzie:
Eśr  - wyznaczona wartość średnia natężenia oświetlenia,
Emin - wartość minimalna z pomiarów.
Równomierność oświetlenia należy wyznaczać osobno dla pola zadania i pola bezpośredniego otoczenia na poszczególnych płaszczyznach roboczych w całym pomieszczeniu oraz dla strefy komunikacyjnej
Wyznaczanie punktów pomiarowych w pomieszczeniach z oświetleniem ogólnym lub złożonym, wyposażonych w stanowiska pracy:

• należy wyznaczyć średnie natężenie oświetlenia oddzielnie na każdej płaszczyźnie roboczej (na jej rzeczywistej wysokości) dla stanowisk pracy, należy ustalić w obrębie płaszczyzny roboczej obszar zadania i obszar bezpośredniego otoczenia - gdy da się go wyodrębnić
• zaleca się, aby na każdym z obszarów zmierzyć natężenie oświetlenia w co najmniej 3 – 4 równomiernie rozmieszczonych punktach pomiarowych, w środkach wyznaczonych kwadratów
• gdy dane stanowisko pracy doświetlone jest miejscowo, wówczas na wcześniej ustalonym obszarze zadania oraz obszarze bezpośredniego otoczenia (gdy występuje) osobno mierzy się natężenie oświetlenia od oświetlenia złożonego oraz osobno od oświetlenia ogólnego,
• w strefie komunikacyjnej wykonuje się pomiary w równomiernie rozmieszczonych punktach pomiarowych na podłodze, jeśli to możliwe w siatce pomiarowej o boku ok. 1m.

 

6-7.12. Podsumowanie

Na jakość oświetlenia w danym pomieszczeniu, którą ma zapewnić określony system oświetleniowy, mają wpływ następujące parametry:

• poziom natężenia oświetlenia i jego równomierność
• rozkład luminancji
• ograniczenie olśnienia przykrego
• barwa światła (temperatura barwowa) i wskaźnik oddawania barw źródeł światła.

 

6-7.13. Literatura

 

1. Bąk J., Pabjańczyk W.: Podstawy techniki świetlnej. Skrypt dla szkół wyższych. Łódź, Politechnika Łódzka 1994.
   
2. PN-EN 12464-1: 2012. Światło i oświetlenie. Oświetlenie miejsc pracy. Część 1: Miejsca pracy we wnętrzach.
   
3. PN-90/E-001005 Technika świetlna. Terminologia.
   
4. PN-84/E-02033 Oświetlenie wnętrz światłem elektrycznym
   
5. PN-71/E-02034 Oświetlenie elektryczne terenów budowy, przemysłowych, kolejowych, portowych oraz dworców i środków transportu publicznego.
   
6. PN-84/E-02035 Urządzenia elektroenergetyczne. Oświetlenie elektryczne obiektów energetycznych.
   
7. Publication CIE No 29.2 (1986). Guide on interior lighting.
   
8. PN-EN 12464-2: 2014 Światło i oświetlenie. Oświetlenie miejsc pracy. Część 2: Miejsca pracy na zewnątrz.
   
9. Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Socjalnej z dnia 1 grudnia 1998 r. w sprawie minimalnych wymagań bezpieczeństwa i higieny pracy oraz ergonomii, jakie powinny spełniać stanowiska pracy wyposażone w monitory ekranowe (Dz.U. z 1998 r. nr 148, poz. 973).
   
10. Dyrektywa 2005/32/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 6 lipca 2005 r. ustanawiająca ogólne zasady ustalania wymogów dotyczących eko-projektu dla produktów wykorzystujących energię. Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej Nr L 190 z dnia 22 lipca 2005 r.
    
11. Pawlak A. Diody świecące jako źródła światła. Bezpieczeństwo Pracy 12. 2005
    
12. Pawlak A. Przyszłość oświetlenia elektrycznego - poprawa efektywności energetycznej. Bezpieczeństwo Pracy 3. 2009.