Зрительный комфорт

Описание

↑ Основные характеристики освещения

Хорошее освещение должно удовлетворять многим требованиям, которые можно разделить на количественные и качественные. Количественные определяются уровнем необходимой освещенности, качественные — спектральным составом света и распределением его в пространстве.

Освещение, создаваемое природными источниками света, называется естественным. Внутри зданий естественное освещение осуществляется с помощью боковых окон или верхних фонарей (или теми и другими одновременно). Спектральный состав естественного освещения внутри здания отличается от спектрального состава света вне здания ввиду селективности пропускания стекол и отражения различных поверхностей (в основном стен). Однако это отличие в видимой области обычно невелико. Для количественной оценки естественного освещения служит коэффициент естественной освещенности, вычисляемый по формуле (в процентах)



где Ев — освещенность в какой-либо точке заданной плоскости внутри помещения; Ен — одновременно измеренная наружная горизонтальная освещенность под открытым полностью небосводом. Участие прямого солнечного света в создании той или другой освещенности исключается.

В СССР в зависимости от назначения помещения установлены нормы естественного освещения Ке. о от 0,1 до 10%.

С физиологической точки зрения естественное освещение наиболее благоприятно для человека, но еще с доисторических времен ему приходилось прибегать к искусственному свету. А стремление к оптимизации искусственного освещения приводит к необходимости решать множество сложных задач.

↑ Неравномерность освещения

При лабораторных измерениях зрительных функций обычно стараются создать условия, в которых фон равномерной яркости занимает значительную часть поля зрения (в пределе — все поле зрения) и воздействует на глаз длительное время, так что яркость фона L совпадает с яркостью адаптации. Обычные способы освещения далеки от создания таких условий, а потому и не обеспечивают, как правило, тех значений остроты зрения, контрастной чувствительности и других функций зрения, о которых мы писали в предыдущих главах.
[banner_centerrs] {banner_centerrs} [/banner_centerrs]

Пинегин показал, что если тестовое поле с яркостью L имеет малый угловой радиус ? при совершенно темном окружении, острота зрения зависит от ?, уменьшаясь с уменьшением ?. Понижает остроту зрения и более яркое окружение. Вредно влияют и отдельные более яркие пятна на периферии поля зрения. Никакое освещение не создает равномерной освещенности всех окружающих предметов или тем более одинакового уровня яркости их. Но регулировка этих неравномерностей — одна из задач рационального освещения.

↑ Ослепленность

Основная и почти неизбежная причина появления ярких пятен в поле зрения — это наличие в помещении источников света и светильников. Вообще же яркое пятно, влияющее на функции зрения, называют блеским источником. Блеский источник света ослепляет глаз и вызывает ухудшение зрительных функций, в частности повышение порогового контраста, которое принято объяснять возникновением вуалирующей пелены: яркость ее как бы накладывается на контрастирующий объект и фон.

Обозначим символом К пороговый контраст большого объекта (? ? 1,5°) на фоне яркостью L при отсутствии блеского источника, а символом Кв— пороговый контраст такого же объекта при наличии блеского источника, создающего вуалирующую яркость LB Легко показать, что



Эта формула послужила основанием для введения показателя ослепленности



Коэффициент 1000 введен из практических соображений, чтобы не иметь дела с мелкими дробями. Сама величина LB может быть вычислена по формуле, рекомендованной МКО:



где Е — освещенность от блеского источника на зрачке наблюдателя, лк; ? — угол между направлением на блеский источник и зрительной осью наблюдателя, ...°; mв — постоянный коэффициент.

Мешков показал, что если яркость L? блеского источника лежит в пределах от 5*103 до 106 кд/м2, то коэффициент mв зависит от L? и может быть найден по формуле



Для L? ? 106 кд/м2 mв становится величиной постоянной, равной 9,46. Вернер дает близкую величину mв = 9,2. Используя для расчетов формулу (168) с коэффициентом mв = 10, мы во всяком случае не преуменьшаем показателя ослепленности s. В случае присутствия в поле зрения нескольких блеских источников одновременно s можно получить, просуммировав действие каждого из источников.

↑ Дискомфорт

Наряду с изменением зрительных функций, доступных прямым измерениям, наличие в поле зрения пятен с яркостью, значительно превышающей яркость адаптации, может вызывать неприятные ощущения, называемые дискомфортом. МКО определяет зрительный дискомфорт, как ощущение неудобства или напряжения.

Из количественных методов определения дискомфорта укажем на метод, разработанный в МЭИ под руководством М. М. Епанешникова. Количественной характеристикой служит тут показатель дискомфорта



где L? — яркость пятна, вызывающего дискомфорт; ? — размер этого пятна (телесный угол), ср; L — яркость адаптации; ?(?) — индекс позиции, который можно определить по номограмме (рис. 42).





На рисунке l — расстояние от наблюдателя до плоскости, в которой расположено пятно с яркостью L?, а и h — расстояния до центра пятна в этой плоскости, отсчитанные соответственно по горизонтали и по вертикали. На пересечении координат а/l и h/l лежит точка, близкая к кривой, на которой цифрой обозначен индекс позиции. Условиям,при которых половина наблюдателей не отмечает дискомфорта, соответствует значение Mд = 25.

Другая количественная оценка сводится к определению того значения яркости L?, которое лежит на границе комфорт — дискомфорт. Назовем эту яркость Lгp. По Беннету

↑ Комфортные условия

Максимальные допустимые показатели ослепленности и дискомфорта нормируются в зависимости от назначения помещений. Максимальное значение Мд = 60; s = 60. Чем меньше оба этих показателя, тем комфортнее условия освещения. Но нужно сказать еще о спектральном его составе.

Цвет предмета, как мы уже знаем, может меняться при изменении освещения. Поэтому в тех случаях, когда важно сохранить неизменность цветовых восприятий, например, в картинных галереях, магазинах, торгующих текстильными изделиями, и т. п., стараются создать освещение, приближенное по спектральному составу к дневному свету. Вообще же различные практически применяемые источники света сильно отличаются друг от друга по спектральному составу. Обычно их характеризуют цветовой температурой Тц, т. е. температурой черного тела, при которой его излучение имеет ту же цветность, что и рассматриваемое излучение.

Чем ниже цветовая температура тела, тем краснее излучаемый им свет. Однако человек обладает поразительной способностью сохранять постоянство цветового ощущения при освещении различной цветности. Особенно это проявляется в отношении белого цвета: снег, мел или бумага кажутся нам белыми и при свете свечи, и в лучах лампы накаливания, и при дневном свете. Между тем спектральный состав попадающего в глаз света в этих случаях меняется в весьма широких пределах. И если провести специальный эксперимент, осветив одну половину листа бумаги, скажем, лампой накаливания, а другую— дневным светом, то мы отчетливо увидим первую половину красной, а вторую — голубой.

Как уже было сказано, комфортная интенсивность освещения оказывается тесно связанной с цветовой температурой источника. Видимо, это объясняется историческими причинами. Тысячи лет человек применял для искусственного освещения пламенные источники света: костер, факел, свечу, масляную лампу.

Освещение было низкотемпературным, освещенность — малой. И в сознании человека оказались прочно связанными эти характеристики освещения: ночью он мирился со слабым, красноватым светом и считал его достаточно ярким. Днем господствовал яркий белый (по сравнению с ночным — голубой) свет. И вот до сих пор, чем выше цветовая температура источника, тем большей яркости требует человек. Сказанное наглядно поясняется рис. 43.





Комфортный интервал освещенностей резко возрастает с повышением цветовой температуры источника.

----

Статья из книги: Глаз и свет | Луизов А.В.