WYKŁAD 4 MATERIAŁY WYKŁADOWE Z ERGONOMII (prof. dr hab. Tadeusz Juliszewski)

II rok, Wydział Technologii Żywności i Żywienia Człowieka 08.04.2010

Opracowanie: Paulina Janczyk i Marzena Kowalczyk

ŚWIATŁOŚĆ (I) - jest to gęstość kątowa strumienia świetlnego (Ф) 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. Jednostką światłości jest kandela [cd], cd = lm/sr
(sr - stearadian, jednostka kąta bryłowego).

NATĘŻENIE OŚWIETLENIA (E) - jest to gęstość powierzchniowa strumienia świetlnego padającego na daną powierzchnie (płaszczyznę), czyli jest to stosunek strumienia świetlnego padającego na płaszczyznę do jego pola powierzchni:

E = Ф/S

S - pole powierzchni.

Jednostką natężenia oświetlenia jest luks [lx], lx = lm/m

Rys.1. Graficzne przedstawienie jednostki natężenia oświetlenia - 1 luksa.

STRUMIEŃ ŚWIETLNY(Ф) - jest to ta część promieniowania optycznego emitowanego przez źródło świetlne, którą widzi oko ludzkie w jednostce czasu. Jednostką strumienia świetlnego jest lumen [lm].

LUMINANCJA (L)- jest to fizyczna miara jaskrawości.
Jaskrawość zależy od:

• natężenia oświetlenia na obserwowanym obiekcie,

• właściwości odbiciowych powierzchni obiektu (barwa, stopień chropowatości),

• pola pozornej powierzchni świecącej (czyli wielkości postrzeganej przez obserwatora powierzchni świecącej uzależnionej od kierunku obserwacji).

19. SKUTECZNOŚĆ (SPRAWNOŚĆ) ŚWIETLNA

Skuteczność świetlna (η_z ) definiowana jest jako stosunek strumienia świetlnego emitowanego przez źródło światła do pobieranej przez niego mocy.
Jednostką skuteczności świetlnej jest lumen na wat [lm/W].

Rys.2. Przykład wyznaczania skuteczności świetlnej żarówki.

Im większa sprawność świetlna, tym na ogół gorsze oddawanie barw.

Przykładowe wartości skuteczności świetlnej dla różnych źródeł światła:

zwykła żarówka ≈ 10 lm/W
świetlówka (neonówka) ≈ 60 lm/W
LED ≈ 80 lm/W
lampa sodowa (uliczna) ≈ 120 lm/W

W poniższej tabeli ujęto najczęściej stosowane do opisu jakości źródeł światła parametry i ich wartości:

Tabela 1. Charakterystyka podstawowych typów źródeł światła.

20. ZWIĄZEK NATĘŻENIA ŚWIATŁA Z ODLEGŁOŚCIĄ OD ŹRÓDŁA

Natężenie światła maleje z kwadratem odległości od źródła światła:

1m

^1m P₁=1m² 1lm / 1m² = 1lx

2m ^1m

P₂=4m² 1lm / 4m² = 0,25 lx
^2m
2m

W pomieszczeniach według norm natężenie powinno wynosić 500 lx, w laboratoriach 1000 lx i więcej.

21. LUMINANCJA

Luminancja wyrażona jest w kandelach na metr kwadratowy [cd/m²].
Luminancja powierzchni 1m², której światłość w kierunku prostopadłym do tej powierzchni jest równa 1cd to kandela na metr kwadratowy, czyli 1nit [nt]:

1nt = 1cd/1m²
1sb (stilb) = 10 000nt

Przykładowe wartości dla różnych źródeł światła:

światło świecy ≈ 0,25sb
światło księżyca ≈ 0,5sb
świetlówka ≈ 0,8-1,0sb
żarówka ≈ 1000sb

Zbyt duża luminancja może być powodem olśnienia (porażenia nerwu wzrokowego).

OLŚNIENIE jest definiowane jako warunki widzenia, które odczuwa się jako nieprzyjemne lub w których występuje obniżenie zdolności rozpoznawania szczegółów lub przedmiotów albo oba wrażenia razem, na skutek nieodpowiedniego rozkładu lub zakresu luminancji, lub też na skutek występowania nadmiernych kontrastów.

Ze względu na występujące skutki wyróżniamy:

• olśnienie przeszkadzające zmniejszające zdolność widzenia na bardzo krótki, ale zauważalny czas, bez występowania uczucia przykrości,

• olśnienie przykre powodujące przykrość, lecz niekoniecznie pogarszające postrzeganie przedmiotów, zależy m.in. od luminancji tła, na którym znajdują się źródła,

• olśnienie oślepiające - tak silne, że przez pewien czas żaden przedmiot nie może być zauważony.

Ze względu na warunki powstawania wyróżniamy:

• olśnienie bezpośrednie powodowane przez samoświecące znajdujące się w polu widzenia

• olśnienie pośrednie spowodowane przez jaskrawy przedmiot występujący w innym kierunku niż przedmiot obserwowany

• olśnienie odbiciowe powodowane przez odbicia występujące, gdy obrazy odbite nakładają się na obserwowany obiekt.

Poniżej podano przykłady występowania niektórych olśnień.

Rys.3. Przykład występowania olśnienia odbiciowego

Rys.4. Przykład występowania olśnienia przykrego

Rys.5. Przykład występowania olśnienia bezpośredniego.

22. ZWIĄZEK NATĘŻENIA ŚWIATŁA Z WIEKIEM

Wraz z wiekiem zapotrzebowanie na ilość światła rośnie.

osoba 20 lat ≈ 500 lx
os. 40 lat ≈ 1000 lx
os. 60 lat ≈ 2500 lx



23. EFEKT STROBOSKOPOWY - PRZYCZYNA I USUWANIE

Oświetlenie pulsujące przy przedmiotach wirujących może powodować, że przedmiot jest pozornie nie ruchomy lub obraca się (pozornie w stronę przeciwną).
Przyczyna - zgodność częstotliwości światła sztucznego z częstotliwością przedmiotów wirujących.
Usuwanie - podłączenie źródeł światła do różnych faz.

24. OŚWIETLENIE ŚWIATŁEM DZIENNYM.
RÓWNOMIERNOŚĆ OŚWIETLENIA.

Oświetlenie światłem dziennym

WOŚD = (Ew [lx] / Ez [lx]) * 100 [%]

Ew - natężenie światła z wewnątrz
Ez - natężenie światła z zewnątrz

WOŚD pokazuje jaki procent natężenia światła zewnętrznego przenika do wnętrza pomieszczenia.
Maksymalne natężenie światła:

50-60 tys. lx (lato w południe)
5 tys. lx (zimą w południe)

Równomierność oświetlenia:

WRO = E_min [lx]/E_max [lx]

WRO pokazuje stosunek natężenia światła minimalnego do maksymalnego natężenia światła w pomieszczeniu. Najlepiej gdy wynosi 1, wystarczający 0,3.

Równomierność oświetlenia na danej płaszczyźnie wyznacza się jako iloraz najmniejszej zmierzonej wartości natężenia oświetlenia, które występuje na danej płaszczyźnie.

NATĘŻENIE OŚWIELENA

Poziom natężenia oświetlenia potrzebny do wykonania określonej czynności dobiera się
w zależności od stopnia trudności pracy wzrokowej, czyli:

• wielkości współczynnika odbicia przedmiotu pracy, który powinien być jak największy,

• wielkości kontrastu jaskrawości szczegółu przedmiotu z jego tłem, który powinien być jak największy,

• wielkości pozornej szczegółu pracy wzrokowej.

Najmniejsza akceptowalna wartość poziomu natężenia oświetlenia przy długotrwałym pobycie pracownika w pomieszczeniu wynosi 200 lx.

WSKAŹNIK ODDAWANIA BARW

Bardo ważny jest dobór odpowiedniego stopnia oddawania barw do danego rodzaju pracy. Właściwości oddawania barw przez źródła światła charakteryzowane są tzw. Ogólnym wskaźnikiem oddawania barw (R_a) będącym miarą stopnia zgodności wrażenia barwy przedmiotu oświetlonego danym źródłem światła z wrażeniem barwy tego samego przedmiotu oświetlonego danym źródłem światła w określonych warunkach.

Maksymalna możliwa wartość wskaźnika R_a wynosi 100. Im większe wymagania dotyczące właściwego postrzegania barw tym ten wskaźnik powinien być większy.

4

---