Электротехника / Анализ состояния вопроса в области обеспечения качества освещения  

ФИЗИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СВЕТОВОСПРИЯТИЙ
Во многом развитие светотехники в настоящее время определяется текущим знанием механизмов палочкового и колбочкового аппаратов, а также дневного и ночного зрения, которые описываются относительной спектральной эффективностью, имеющей максимумы на длинах волн соответственно 555 и 500 нм.

Дневное и ночное зрение – стандартизованные понятия, они определены в Международном электротехническом словаре следующим образом: «Дневное зрение – зрение нормального глаза при его адаптации к различным уровням яркости по крайней мере в несколько кандел с 1 м2. Ночное зрение – зрение нормального глаза при его адаптации к уровням яркости, меньшим нескольких сотых канделы с 1 м2». Сумеречное зрение пока до конца не определено. Технический комитет ТС 1-58 Международной комиссии по освещению (МКО) предлагает 6 моделей для условий сумеречного зрения, которые различаются по точке перехода между сумеречной и дневной областями, т.е. пока нет официально рекомендованной единой системы световых измерений в УСЗ.

При рассмотрении порогов цветоощущения пришли к выводу, что бесцветный интервал видимости точечного огня различен для различных участков спектра и имеет максимум для синих излучений с длиной волны 460–480 нм. На данном участке переход от светового порога к порогу цветоощущения требует увеличения блеска примерно в 500 раз. Что касается порогов цветоразличения по цветовому тону, то при рассмотрении непрерывного спектра излучения наиболее заметно изменение цветности в зоне перехода от синего к зеленому цвету с длиной волны примерно 490 нм и в зоне перехода от оранжевого к красному с длиной волны примерно 580 нм, что определяется минимумом порогов цветоразличения по цветовому тону.

Исследования показали, что от 420 до 660 нм орган зрения способен различать при благоприятных условиях примерно 100 оттенков по цветовому тону, при яркости объекта более 10 кд/м2 – около 150 оттенков. При рассмотрении порогов цветоразличения по насыщенности установлено, что происходит снижение насыщенности в желтой зоне от 550 до 580 нм.

Установлено, что поле зрения составляет приблизительно 125° по вертикали и 150° по горизонтали. Наиболее высокая острота зрения наблюдается при диаметре зрачка 3–4 мм, что соответствует освещенности 100–1000 лк; при диаметре больше 4 мм, что соответствует освещенности менее 100 лк, острота зрения снижается из-за аберраций оптики глаза; при диаметре меньше 2,5–3 мм (освещенность 2000– 2500 лк) острота зрения снижается из-за дифракции света.

Около 10 лет назад был открыт новый класс фоторецепторов в сетчатке позвоночных, включая человека, – меланопсин, влияющий на незрительные механизмы восприятия света с максимальной чувствительностью в диапазоне 446–477 нм (голубая область видимого спектра). Свет обеспечивает нормальную жизнедеятельность человека, определяет его жизненный тонус и биоритмы. С изобретением искусственного освещения в ряде случаев произошло нарушение естественного ритма дня и ночи. Имеются данные, что радикальные изменения обычного циркадного ритма человека в течение продолжительного времени могли бы привести к негативным последствиям для здоровья. Циркадные системы пожилых людей более уязвимы, чем у молодых. С возрастом хрусталик глаза желтеет и снижает пропускание во всей видимой области. Поэтому особое внимание необходимо уделять световой экспозиции для пожилых людей.

ВИДЫ ОСВЕЩЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА
Виды освещения регламентированы ТКП 45-4.04-149. Естественное освещение подразделяется на боковое, верхнее и комбинированное (верхнее и боковое). Искусственное освещение подразделяется на рабочее, аварийное, охранное и дежурное. Аварийное в свою очередь разделяется на освещение безопасности и эвакуационное. Искусственное освещение может быть общее и комбинированное. Локальное освещение – освещение части здания или сооружения, а также отдельных архитектурных элементов при отсутствии заливающего освещения. Местное освещение – дополнительное к общему, создаваемое светильниками, концентрирующими световой поток непосредственно на рабочем месте. Дополнительное искусственное освещение – освещение, которое используется в течение рабочего дня в зонах с недостаточным естественным освещением. Заливающее освещение – общее (равномерное или неравномерное) освещение всего фасада здания или сооружения или его существенной части световыми приборами.

По конструктивному исполнению источники света, используемые для бытовых и производственных нужд, подразделяются на светильники и лампы.

Согласно СТБ 1944 светильник – это прибор, перераспределяющий, фильтрующий и преобразующий свет, излучаемый одной или несколькими лампами, и содержащий все необходимые детали для установки, крепления его и ламп, но не сами лампы, а также электрические цепи и элементы для присоединения его к электрической сети.

По световым характеристикам выделяют классы светильников в соответствии с их светораспределением: прямого света, преимущественно прямого света, рассеянного света, преимущественно отраженного света, отраженного света. В СТБ 1944 установлены следующие типы кривой (индикатрисы) силы света: концентрированная, глубокая, косинусная, полуширокая, широкая, равномерная, синусная. Полная световая классификация светильника образуется из его класса по светораспределению и типа кривой силы света.

По степени защиты СТБ IEC 60598 устанавливает классификацию от попадания пыли, твердых частиц и влаги. Характеристика степени защиты обозначается буквами IP и двумя следующими за буквами цифрами, которые указывают на соответствие определенным условиям.

По классу защиты от поражения электрическим током в соответствии с СТБ IEC 60598-1 светильники подразделяют на 3 класса защиты:
• I класс – защита от поражения электрическим током обеспечивается не только основной изоляцией, но и путем присоединения доступных для прикосновения нетоковедущих проводящих частей к защитному (заземленному) проводу стационарной проводки таким образом, чтобы доступные нетоковедущие проводящие части не могли стать токоведущими и в случае повреждения основной изоляции;
• II класс – защита обеспечивается не только основной изоляцией, но и путем применения двойной или усиленной изоляции, не имеется устройства для защитного заземления или специальных средств защиты в электрической установке;
• III класс – защита обеспечивается применением безопасного сверхнизкого напряжения питания (БСНН), и не возникает напряжения, превышающего БСНН.

Классификация светильников по способу крепления или установки: светильники стационарные: потолочные, настенные, встраиваемые, подвесные, пристраиваемые, венчающие, консольные, торцевые; светильники нестационарные: настольные, напольные, ручные, головные. Классификация по материалу опорной поверхности, на которую рассчитан светильник в соответствии с СТБ IЕС 60598-1, включает светильники: предназначенные для установки непосредственно на поверхность из нормально воспламеняемых материалов; не предназначенные для установки непосредственно на поверхность из нормально воспламеняемых материалов.

Светильники в соответствии с СТБ IЕС 60598-1 по условиям применения классифицируют на светильники для нормальных и тяжелых условий эксплуатации.

Исходя из анализа ТНПА и НД в области освещения, светильники можно классифицировать следующим образом: стационарные, встраиваемые, переносные, со встроенными трансформаторами, переносные детские игровые, медицинские, прожекторы заливающего света, вентилируемые и др.

Классификация ламп приведена в ГОСТ 15049. Согласно данному стандарту электрическая лампа (лампа) – источник оптического излучения, создаваемого в результате преобразования электрической энергии. Различают лампы: накаливания – вакуумные, газополные, галогенные; разрядные – трубчатые разрядные, металлогалогенные, люминесцентные, газоразрядные, отрицательного свечения, паросветные, ртутные сверхвысокого давления, ртутные высокого давления, ртутные низкого давления, натриевые высокого давления, натриевые низкого давления, с холодным и горячим катодом, мгновенного зажигания, с предварительным нагревом электродов, люминесцентные со стартерным зажиганием, люминесцентные бесстартерного зажигания, люминесцентные для низких температур; дуговые – угольные, угольные дуговые высокой интенсивности, пламенные дуговые, закрытые дуговые, электродосветовые, с короткой и длинной дугой; специальные – бесцокольные, софитные, механически прочные, лампы с фокусирующим цоколем, лампы последовательного включения, декоративные, светонаправляющие, сверхминиатюрные, миниатюрные, мало-, средне-, крупногабаритные, двухцокольные миниатюрные, проекторные с зеркальным отражателем, импульсные, смешанного света, дневного света, лампы Мура, бактерицидные, точечные, ультрафиолетовые, ленточные, электролюминесцентные, инфракрасные, спектральные.

НОРМАТИВНАЯ БАЗА
Следует обратить внимание, что нормативная база Беларуси применительно к светодиодам находится в стадии развития.

Основные стандарты, содержащие требования к светодиодам, светодиодным модулям и светодиодным светильникам: IEC/TS 62504:2011 Освещение общее. Светодиоды (LED) и светодиодные (LED) модули. Термины и определения. IEC/PAS 62707-1:2011 LED (светодиоды). Бинирование. Часть 1. Общие требования и белая сетка. IEC/PAS 62717:2011 Модули светодиодные (LED) для общего освещения. Требования к эксплуатационным характеристикам. IEC/PAS 62722-2-1:2011 Эксплуатационные характеристики светильников. Часть 2-1. Дополнительные требования к светодиодным (LED) светильникам.

В рамках Таможенного союза разработана первая редакция ТР ТС «Об информировании потребителя об энергетической эффективности электрических энергосберегающих устройств», распространяющегося в т.ч. на бытовые электрические лампы, работающие от электрической сети системы электроснабжения общего назначения и предназначенные для работы в осветительных приборах (лампы накаливания и люминесцентные лампы со встроенным пускорегулирующим устройством), а также бытовые люминесцентные лампы (включая лампы с одним и двумя цоколями и лампы без встроенного пускорегулирующего устройства), которые предназначены для применения не только в бытовых условиях. В данном документе приведена классификация ламп в зависимости от потребляемой мощности по классам А, В, С, D, E, F, G.

ОБЗОР ТНПА И ВОПРОСЫ ПОДТВЕРЖДЕНИЯ СООТВЕТСТВИЯ
В мире действует около 2 тыс. стандартов или технических требований, нормирующих освещение и светотехническую продукцию. Основной организацией, занимающейся нормированием освещения, является Международная комиссия по освещению (МКО). Разработкой стандартов занимаются также международные, региональные, межгосударственные и национальные организации по стандартизации, из них более 100 стандартов Международной электротехнической комиссии (МЭК), около 50 стандартов ISO, около 200 стандартов Европейского комитета по стандартизации CEN, около 100 стандартов CENELEC.

Рассмотрим вопросы оценки соответствия в области освещения. Единый перечень продукции, подлежащей обязательной оценке соответствия в рамках Таможенного союза, содержит следующие виды ламп: накаливания общего назначения, компактные люминесцентные, ртутные, натриевые и металлогалогеновые высокого давления.

В этот же перечень входят светильники для использования в саду бытовые, общего назначения мощностью до 550 Вт, со встроенными трансформаторами для ламп накаливания, гирлянды световые электрические бытовые.

Перечень продукции, работ, услуг и иных объектов оценки соответствия, подлежащих обязательному подтверждению соответствия в РБ, содержит такие же лампы, за исключением ламп ртутных, натриевых и металлогалогеновых высокого давления, и такие же светильники, как и перечень продукции, подлежащей обязательной оценке соответствия в рамках Таможенного союза.

СЕРТИФИКАТЫ НА ЛАМПЫ И СВЕТИЛЬНИКИ
Являются необходимым документом в системе обязательной сертификации ГОСТ Р. Как правило, требуется сертификат на лампы и светильники, используемые в быту, на рабочих и в общественных местах, где вероятность поражения электрическим током высока. В группу товаров, на которые необходим обязательный сертификат ГОСТ Р и требуется обязательная сертификация ламп и обязательная сертификация светильников, вошли люминесцентные лампы, люминесцентные лампы со встроенными пускорегулирующими устройствами, лампы накаливания, лампы для дорожных транспортных средств, стационарные и переносные светильники, понижающие трансформаторы, блоки питания, регуляторы, аквариумное оборудование, световое оборудование для профессиональной фотосъемки.

Ряд светотехнических изделий, который в силу особенностей использования не представляет опасности, подлежит обязательному декларированию в системе сертификации ГОСТ Р: • газоразрядные лампы высокого давления; • вольфрамовые лампы накаливания мощностью более 200 Вт; • пускорегулирующие устройства для люминесцентных ламп; • прожекторы.

Заказчик может провести добровольную сертификацию светильников, сертификацию ламп и сертификацию электротехнического оборудования в системе сертификации ГОСТ Р с целью подтверждения необходимых технических требований. Получение добровольного сертификата на лампы или сертификата на светильники может подтверждать безопасность изделий и гарантировать качество товара.

Отсюда можно сделать вывод, что светодиодные лампы и светильники пока не подлежат обязательному подтверждению соответствия. На такие светильники оформляется добровольный сертификат. В рамках Европейского союза светодиодные светильники LED подпадают под Директиву 2004/108/ЕС и Директиву 2006/95/EC.

Проведем сравнение параметров освещения, нормируемых в ТКП 45-2.04-153, европейском стандарте EN 12464-1, российскими нормами СНиП 23-05–95 и международными нормами.

В российских нормах в осветительных установках промышленных предприятий нормируется показатель ослепленности P, равный отношению пороговых разностей яркости при наличии и отсутствии слепящих источников в поле зрения. Для расчета показателя ослепленности разработаны инженерные методики, которые приведены в СНиП в виде приложения.

Для общественных зданий вместо коэффициента ослепленности нормируется показатель дискомфорта М, величина которого зависит от характера выполняемой работы и может принимать значения от 15 до 90. В новых европейских нормах освещенности, в частности в EN 12464-1, нормируется обобщенный показатель дискомфорта UGR. Значения UGR заключены в диапазоне от 14 до 27, что значительно меньше значений аналогичного показателя в российских нормах. В ТКП 45-2.04-153–2009 показатель ослепленности лежит в пределах от 20 до 60. Можно сделать вывод, что белорусские нормы более строгие, чем российские, однако уступают европейским.

Одним из важных параметров нормирования является освещенность. В европейских и международных нормах данный параметр лежит в пределах от 100 до 1000 лк (например, офисы общего назначения с использованием компьютеров – 500 лк, офисы с чертежными работами – 1000 лк, кладовые – 100 лк). В СНиП 23-05–95 все показатели ровно в 2 раза меньше и лежат в пределах от 50 до 500 лк, что может повышать количество случаев травматизма и снижать работоспособность людей. В ТКП 452.04-153–2009 основные показатели варьируются от 50 до 500 лк, но при особо ответственных условиях, например при производстве особо точных деталей, комбинированная освещенность может достигать 2000 лк.

Важными нормируемыми параметрами также являются индекс цветопередачи и коэффициент пульсации света (источника света). Индекс цветопередачи (Ra) – это отношение передачи цвета предметов при освещении их данным источником света. Для ламп накаливания почти во всех странах индекс цветопередачи принят равным 100.

Принята следующая система оценки качества цветопередачи: Ra = 90 – отличное качество; 90 < Ra < 80 – очень хорошее; 80 < Ra < 70 – хорошее; 70 < Ra < 60 – удовлетворительное; 60 < Ra < 40 – приемлемое; Ra > 40 – плохое.

В этом случае во всех странах нормы освещения устанавливают следующее: для предприятий полиграфической, текстильной, лакокрасочной отраслей промышленности, а также для хирургических отделений больниц общий индекс цветопередачи должен быть не ниже 90.

Коэффициент пульсации – это количество раз изменения светового потока (пульсации или мерцания) в секунду. У газоразрядных источников света, таких как люминесцентные, металлогалогенные, натриевые лампы, величина светового потока изменяется с удвоенной частотой тока сети. Так, при частоте переменного тока в электрических сетях 50 Гц световой поток ламп изменяется («пульсирует») 100 или 120 раз в секунду – все газоразрядные лампы как бы мерцают с такой частотой. Глазу эти мерцания незаметны, но они воспринимаются организмом и на подсознательном уровне могут вызывать повышенную утомляемость, головную боль, возможно, стрессы. Кроме этого, при освещении пульсирующим светом вращающихся или вибрирующих предметов возникает так называемый «стробоскопический эффект», когда при совпадении частоты вращения или вибрации с частотой пульсаций света предметы кажутся неподвижными, а при неполном совпадении – вращающимися с очень малыми скоростями. Это вызывает у людей ошибочные реакции и является одной из серьезных причин травматизма на производстве.

Глубина пульсаций измеряется коэффициентом пульсации освещенности, и в белорусских нормах, а также в российских, не должна превышать 20 % на рабочих местах, а для некоторых видов производства – 15 %. В европейских нормах EN 12464-1 нет количественных показателей пульсации освещенности, хотя этому явлению посвящен специальный раздел. Вместо значений коэффициента пульсации в этом разделе просто сказано, что в помещениях с длительным пребыванием людей пульсации освещенности и возникновение стробоскопического эффекта не допускаются.

ИННОВАЦИИ В СОЗДАНИИ БЛАГОПРИЯТНОЙ СВЕТОВОЙ СРЕДЫ
Введенный в действие стандарт ISO 16817:2012 «Проектирование среды зданий. Внутренняя среда зданий. Процесс проектирования визуальной среды» позволит проектировщикам, архитекторам, строителям и надзорным органам обеспечить передовой уровень техники с целью защиты здоровья, безопасности, благополучия и эффективности труда лиц, использующих здание. Документ устанавливает принципы учета различных параметров и ограничений, влияющих на качество внутренней среды.

Визуальный внутренний комфорт помещения подразумевает не только адекватное для работы освещение. В новом стандарте ISO 16817:2012 описан интегрированный процесс проектирования внутренней визуальной среды помещений высокого качества, включая архитектурные и инженерные аспекты дневного и искусственного освещения для удовлетворенности, благополучия и эффективности труда пользователей помещений, а также для улучшения характеристик энергопотребления и устойчивого развития.

‼️Уточнен порядок параллельной разработки проектов со строительством и разработки эскизного проекта.
Постановлением совета министров РБ 10 октября 2025г №561 уточнен порядок параллельной разработки проектов со строительством и разработки эскизного проекта.