Теоретические основы.

Свет является разновидностью электромагнитной энергии. Видимый свет представляет собой разновидность электромагнитных колебаний с длинной волны от 380 до 760 нм. Световое излучение, вызывающее световые ощущения, называется световым потоком.

Световые волны разной длины вызывают у человека различные цветовые ощущения от фиолетового до красного. Восприимчивость глаза к цветам видимого спектра различна, при одинаковой интенсивности светового излучения глаза человека наиболее чувствительны к желто – зеленой части спектра света. В сторону красного и фиолетового цветов чувствительность понижается и доходит до нуля на границах видимой части спектра.

Зрачок глаза фокусирует лучи на чувствительных рецепторах сетчатки, зрительные центры мозга синтезируют образ из множества изображений, получаемых обоими глазами, рассматривающими объект. Образ зримого объекта запечатлевается в памяти, и некоторое время удерживается в ней даже притом, что объект уже отсутствует, то есть зрение обладает инерционностью.

Инерционность зрения составляет порядка 0,1 с – 0,3 с, что обусловливает возможность восприятия движущихся объектов как неподвижные и наоборот, другими словами, происходит расхождение между реальностью и зрительным образом. Аналогичные явления возникают при освещении объектов пульсирующим световым потоком, что может привести к возникновению стробоскопического эффекта, заключающегося в следующем: если наблюдать за вращающимся предметом, освещаемым пульсирующим светом, то при определенной частоте его вращения возникнет иллюзия, что предмет вращается в противоположном направлении или находится в неподвижном состоянии.

Пульсация светового потока зрительно не воспринимается, так как частота пульсации превышает инерционность зрения, но неблагоприятно влияет на биоэлектрическую активность мозга, вызывая повышенную утомляемость. Отрицательное воздействие пульсации возрастает с увеличением ее глубины, появляется напряжение на глазах, усталость, трудность сосредоточения на сложной работе, головная боль. Обман зрения, вызываемый инерционностью зрения или пульсацией светового потока, приводит на производстве к травматизму, потере пространственной ориентации, и преждевременному ухудшению зрения.

В качестве количественной характеристики пульсации освещенности в отечественных нормах принят коэффициент пульсации. Он равен отношению половины максимальной разности освещенности за период изменения светового потока к средней освещенности за тот же период времени, выраженному в процентах:

,

где максимальное значение освещенности;

минимальное значение освещенности за период пульсации;

минимальное значение освещенности за период пульсации;

среднее значение освещенности за период пульсации;

Согласно гигиеническим нормам допустимый уровень пульсаций светового потока составляет:

- в помещениях, оборудованных компьютерами не более 5% (СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03)

- в детских дошкольных учреждениях – 10% (СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03);

- в учреждениях общего образования, начального, среднего и высшего специального образования – 10% (СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03).

Исследования показывают, что опасность возникновения стробоскопического эффекта существует даже при Кп = 10%.

Для освещения на производстве используют различные источники света и осветительные приборы, выбор которых зависит от характера окружающей среды и выполняемой работы, передаваемого спектра света и соображений экономии.

Лампы накаливания (ЛН), световой поток создается вольфрамовой спиралью, разогреваемой проходящим током до высокой температуры, просты в изготовлении и эксплуатации по исполнению бывают вакуумные, газонаполненные, с матированной колбой. Обладают низкой светоотдачей на единицу мощности до 20 лм/Вт, передают в основном желто-красную часть спектра света, имеют небольшой срок службы – 2000 час. Постепенно происходит отказ от ЛН и переход к более эффективным, каковыми являются газоразрядные и светодиодные лампы.

К газоразрядным источникам света относят дуговые ртутные лампы и люминесцентные лампы.

Дуговые ртутные лампы высокого давления (ДРЛ) характеризуются более высокой светоотдачей - 55 лм/Вт, большим сроком службы, а также большой пульсацией светового потока.

Люминесцентные лампы (ЛЛ) получили наиболее широкое распространение. Свечение люминофоров в ЛЛ происходит под действием ультрафиолетового излучения, возникающего при протекании разряда в парах ртути, заполняющих колбу лампы. Обладают высокой светоотдачей –75 - 100 лм/Вт, срок службы 10000 час, широким диапазоном передаваемого спектра света. По спектру передаваемый свет близок к естественному.

Все газоразрядные лампы при питании переменным током дают световой поток, пульсирующий с удвоенной частотой тока, что может приводить к возникновению стробоскопического эффекта, но если лампы включать на разные фазы, то на рабочей поверхности коэффициент пульсации можно значительно снизить

Светодиоды – это полупроводниковый прибор, предназначенный для излучения света в видимом диапазоне. Свечение возникает при протекании постоянного тока через зону p-n перехода. Для осветительных приборов используют светодиоды с током питания более 100 мА.

Основное достоинство светодиодов – надежность и долговечность. Срок службы достигает 100 тыс. часов. Световая отдача у светодиодов белого цвета 25 – 30 лм/Вт.

Содержание работы

Задачи исследования: измерить коэффициент пульсации различных источников света, сравнить люминесцентные лампы и лампы накаливания по величине коэффициента пульсации.

На выполнение лабораторной работы отведено – 2 часа.