Железникова О.Е., кандидат технических наук, доцент
Синицына Л.В., кандидат технических наук, доцент
Кокинов А.М., доктор технических наук, профессор
Анашкин П.М., кандидат технических наук, докторант Амелькин Э.А., аспирант Пирнак В. В.
(Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева)
ИССЛЕДОВАНИЯ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ СИСТЕМ ОСВЕЩЕНИЯ СО СВЕТОДИОДНЫМИ ИСТОЧНИКАМИ СВЕТА
Статья посвящена практическим результатам экспериментальных исследований гигиенической эффективности светодиодного освещения. В экспериментах использована комплексная методика психофизиологической и гигиенической оценки эффективности осветительных установок со свето-диодами, разработанная авторами. Показана практическая значимость полученного экспериментального материала при реализации освещения со светодиодными источниками света.
Ключевые Слова: Светодиоды, Освещение, Комплексная Методика, Экспериментальные Исследования, Зрительные Функции, Утомление, Эффективность, Психофизиологический Портрет, Области Применения, Рекомендации.
RESEARCH AND PRACTICAL RECOMMENDATIONS ON THE USE OF LED
LIGHTING SYSTEMS
The article deals with practical results of the experimental research of the hygienic efficiency of LED lighting. In the experiments it was used a complex method of psychophysiological and hygienicefficiencyas-sessment of a LED lighting installation, developed by the authors. The practical value of the obtained experimental material in the course of implementation of lighting using LEDs was shown.
Key words: Light-Emitting Diodes, Lighting, Complex Method, Experimental Research, Visual Functions, Fatigue, Efficiency, Psychophysiological Portrait, Application Field, Recommendations.
Важной задачей освещения является создание благоприятной светоцветовой среды, предполагающей использование света для удовлетворения комплекса потребностей человека - эргономических, психофизиологических, психологических, экологических. С другой стороны, актуальными являются вопросы экономии расходуемой на освещение электроэнергии. Решение этих задач возможно при использовании светодиодов (СД), которые сегодня являются, несомненно, самыми эффективными и перспективными источниками света (ИС).
Однако, если экономия электроэнергии в осветительных установках (ОУ) при эксплуатации СД с учетом их высокой световой отдачи очевидна [1, 2], то возможность использования их для создания благоприятных условий освещения требует серьезного подтверждения [3-5], что может быть получено путем всестороннего изучения воздействия излучения СД на функциональные показатели работоспособности организма человека.
На основе анализа теоретического и экспериментального материала по воздействию на зрительную работоспособность и утомление факторов, связанных с условиями осве-
щения, нами разработана комплексная методика психофизиологической и гигиенической оценки эффективности осветительных установок со СД [6-9].
В экспериментах участвовала группа студентов-добровольцев в возрасте 20-25 лет, которые прошли предварительное клиническое обследование.
Для исследований была разработана и смонтирована экспериментальная исследовательская установка общего освещения, реализующая варианты освещения СД и люминесцентными лампами (ЛЛ) [10,11]. Варианты с ЛЛ при сравнении приняты базовыми. Исследования проводились при уровнях освещенности 200, 400 и 1000 лк и значениях коррелированной цветовой температуры (Тц) ИС 3000, 4000 и 5000 К.
В ходе экспериментальных исследований установлено, что освещение СД не вызывает вредного действия на орган зрения и организм человека в целом. Имеющие место в ходе эксперимента изменения функциональных показателей органа зрения и состояния организма входят в соответствующие границы физиологических колебаний и имеют обратимый характер [12-15].
На основании полученного экспериментального материала нами разработан перечень областей применения СД для помещений различного функционального назначения - общественных, административных, образовательных, жилых и производственных (таблица 1). Разработанные предложения относятся к тем видам работ, которые выполнялись в лабораторном эксперименте или близким к ним по зрительным задачам - работа умственного и корректорского типа разряда А-2 [16].
Таблица 1
Рекомендуемые области применения СД для общественных, административных,
жилых и производственных помещений
Помещения Рабочая поверхность и плоскость нормирования освещенности (Г - горизонтальная, В - вертикальная) и высота плоскости над полом, м Освещенность рабочих поверхностей при общем освещении, лк
Административные здания (министерства, ведомства, комитеты, научно-исследовательские учреждения и т.п.)
Проектные залы и комнаты конструкторские, чертежные бюро Г-0,8 500
Машинописные бюро, читальные залы Г-0,8 400
Помещения для посетителей, экспедиции; помещения записи и регистрации читателей, тематических выставок Г-0,8 300
Читательские каталоги В-1,0 200
Переплетно-брошюровочные помещения; ремонтные мастерские Г-0,8 300
Помещения для работы с дисплеями и видеотерминалами, залы ЭВМ Г-0,8 Экран монитора: В-1,2 400 200
Лаборатории научно-технические (кроме медицинских учреждений): Г-0,8 400
Банковские и страховые учреждения
Операционный зал, кредитная группа, кассовый зал, помещения пересчета денег; серверная, помещения аппаратуры криптозащиты; Г-0,8 400
Помещения отдела инкассации; помещения для обслуживания физических лиц Г-0,8 300
Учреждения высшего профессионального образования
Аудитории, учебные кабинеты, лаборатории Г-0,8 400
Кабинеты информатики и вычислительной техники Г-0,8 Экран дисплея: В-1 400 200
Кабинеты и комнаты преподавателей Г-0,8 300
Гостиницы
Бюро обслуживания, гостиные; помещения дежурного обслуживающего персонала Г-0,8 200
Номера Г-0,0 150
Вокзалы
Операционные, кассовые залы, билетные багажные кассы, отделение связи, операторская, диспетчерская Г-0,8 300
Вычислительный центр Г-0,8 400
Жилые здания
Жилые комнаты, гостиные Г-0,0 1501)
Жилые комнаты общежитий Г-0,0 150
Кабинеты, рабочие комнаты, офисы, представительства Г-0,8 300
Примечание 1) в жилых домах и квартирах приведенные значения освещенности, являются рекомендуемыми
Выбор уровня освещенности при выполнении зрительных задач, указанных в таблице 1, осуществлялся в соответствии с [16]. Говорить о снижении уровня нормируемой освещенности в ОУ со СД преждевременно, поскольку при исследовании зрительной работоспособности в ряде вариантов люминесцентного и светодиодного освещения получены недостоверные изменения этого показателя. Кроме того, различия в качестве работы (коэффициент точности по методу корректурных проб) при различном спектральном составе излучения во всех исследованных вариантах освещения также оказались не значимыми.
Необходимость применения светодиодного освещения оправдана при выполнении зрительных работ, требующих ограничения коэффициента пульсации светового потока (освещенности), при работах, связанных с цветоразличением при невысоких требованиях.
Применение в ОУ светодиодных светильников может быть рекомендовано при необходимости создания достаточно высоких уровней освещенности на рабочих поверхностях (работы разряда А-2, III г).
Нижнюю границу диапазона яркости рабочей поверхности следует принимать 100-150 кд/м2. При таких уровнях яркости поверхности для предотвращения возникновения иррадиации следует использовать отрицательный контраст объекта с фоном при соотношении яркостей порядка 1:3 (темный объект на светлом фоне).
Для обеспечения концентрации внимания на объектах яркость окружения должна быть ниже яркости рабочей поверхности, а перепад яркостей между ними, обеспечивающий благоприятное распределение в поле зрения, должен быть меньше, чем максимальный перепад (то есть Ьф / L0 = 3 - соотношение яркостей фона и объекта). Следует оптимизировать распределение яркости на рабочей поверхности, так как большая неравномерность яркости (свыше 3-5) вызывает необходимость постоянной переадаптации глаза при работе.
Неравномерность яркости (освещенности) на рабочей поверхности при светодиодном освещении рекомендуется на уровне 1 : 3.
Для исключения прямой и отраженной блескости необходимо, чтобы объединенный показатель дискомфорта UGR не превышал 21, а максимальная яркость рабочей поверхности должна быть ограничена 500 кд/м2. Для ограничения слепящего действия светодиодных светильников необходимо использовать в осветительных устройствах рассеиватели, исключающие возможность попадания прямых лучей в поле зрения работающих. Эффективно использовать для снижения отраженной блескости матовую отделку рабочей поверхности и поверхностей активного наблюдения.
При выборе светодиодных светильников, изготовленных по технологии «удаленного люминофора», при проектировании освещения необходимо осуществлять их входной контроль на наличие ультрафиолетового излучения. Интенсивность ультрафиолетового излучения в диапазоне длин волн 320-400 нм не должна превышать 0,03 Вт/м2 [16].
Минимально допустимые значения коэффициента мощности модулей светодиодных источников в составе светильника мощностью до 25 Вт должны быть не менее 0,7; более 25 Вт - не менее 0,85.
При проектировании систем освещения со СД, безопасных для зрительной системы человека, необходимо:
- выбрать оптимальную схему размещения СД светильников, обеспечивающую регламентированную неравномерность распределения яркости (освещенности) по рабочей поверхности;
- определить (рассчитать) объединенный показатель дискомфорта UGR, который не должен превышать регламентированных значений [17].
- обеспечить значение коэффициента пульсации освещенности не более 5 %;
- для выполнения требований стандартов, принятых Международной электротехнической комиссией CIE S009/IEC 62471, следует использовать светодиодные светильники, имеющие значения коррелированной цветовой температуры до 5000 К, что подтверждено результатами проведенных нами исследований;
- использовать для освещения помещений, где выполняются зрительные работы А - В разрядов [12] при достаточно высоких требованиях к цве
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.