CC BY
51УДК 331.4:339.13.027.3
ПУЛЬСАЦИЯ ОСВЕЩЕННОСТИ КАК НЕГАТИВНЫЙ ФАКТОР СВЕТОВОЙ СРЕДЫ
Менумеров Р.М.
ГБОУ ВО РК «Крымский инженерно-педагогический университет им. Февзи Якубова» г. Симферополь, пер. Учебный 8 menumerov@list.ru
Аннотация. В работе рассмотрены вопросы влияния качественных показателей источников искусственного освещения (пульсации, эффекта мерцания) на здоровье и продуктивность труда работников, связанных с напряжением зрительного анализатора. Приведены сведения о негативном влиянии фактора пульсации не только на органы зрения, но и другие функциональные системы организма (ЦНС, сердечнососудистую систему, циркадные ритмы). Показано, что существующие нормативные требования к качеству световой среды производственных помещений недостаточно отражают актуальность и значимость этого показателя освещения для обеспечения благоприятной производственной среды и рационального трудового процесса. Приведены результаты исследования светотехнических параметров источников света (в том числе коэффициента пульсации) широко используемых на практике. Выявлены значительные различия этого показателя в зависимости от типа источников и технологии их изготовления (компании-производителя). Предложены рекомендации по минимизации последствий вредного и опасного влияния пульсации светового потока источников путем входного контроля ее величины сравнительно простыми лабораторными методами. Предмет исследования - светотехнические параметры электрических источников света, пульсация светового потока источников света - как наименее изученный фактор световой среды производственных помещений. Материалы и методы: При проведении исследований проанализирована существующая научная информация о влиянии пульсации освещенности на здоровье и работоспособность работников. Разработан лабораторный стенд для оценки качества источников света на базе серийного лабораторного оборудования ОУОРМ-С-Р. При анализе результатов исследований использованы методы статистической выборки изделий, обработки результатов измерений и обобщения (дедукции) экспериментальных результатов.
Результаты: Проведена оценка влияния показателей качества освещения на здоровье и работоспособность работников, экспериментально исследованы светотехнические характеристики (в том числе коэффициент пульсации) ламп широко используемых на практике. Показана возможность эффективного контроля пульсации источников до их использования в целях освещения производственных помещений.
Выводы: Для обеспечения высокой работоспособности и сохранения здоровья работников необходимо учитывать наряду с количественными показателями источников света, качественные характеристики, среди которых наименее изученным и оказывающим значимое влияние на нарушение физиологических процессов организма является пульсация освещенности рабочих поверхностей.
Контроль величины пульсации источников света должна являться важной санитарно-гигиенической задачей на предприятии, решение которой позволяет выбирать и проектировать рациональное и эффективное освещение производственных и офисных помещений.
Существующие в настоящее время средства измерений и методическая база для проведения замеров указанных параметров источников позволяют эффективно решать вопросы контроля качества ламп, не полагаясь на их «маркетинговые» характеристики.
Ключевые слова: Световой поток, пульсация светового потока, освещенность рабочих поверхностей, коэффициент пульсации освещенности, частота пульсации, безопасность.
ВВЕДЕНИЕ
Световая среда производственных и офисных помещений является одним из факторов, оказывающим значительное воздействие на здоровье работников, безопасность и продуктивность их труда. Правильно спроектированное и рационально выполненное освещение на 10-15% повышает
производительность труда и уменьшает количество травм и аварий на предприятии. При этом эффективность освещения определяется как количественными, так и качественными показателями. Количественные показатели являются очевидными и поддаются точным измерениям, качественные показатели не ощущаются явственно и оцениваются, как правило, по субъективным критериям, либо не имеют надежного приборно-методического обеспечения. При этом наименее изученным показателем
световой среды, как показывают исследования [1], является пульсация светового потока источников света (эффект мерцания, изменения уровня освещенности рабочих мест во времени). В связи с этим возникает необходимость выявить роль качественных параметров в обеспечении комфортной световой среды помещений и разработать экспериментально-методическую базу для их эффективной оценки и контроля.
Целью статьи являлось оценка влияние качественных показателей электрических источников формирующих световую среду помещений, на здоровье и работоспособность персонала. Разработка мероприятий и технических решений по минимизации неблагоприятного влияния указанных факторов на
жизнедеятельность человека.
АНАЛИЗ ПУБЛИКАЦИЙ
В работах [2, 6] показано, что видимые глазом пульсации освещенности вызывают прямое зрительное раздражение, доставляют визуальный дискомфорт, утомляют зрение, оказывают дополнительную нагрузку на нервную систему и другие функциональные системы организма. При этом колебания светового потока частотой до 25-30 Гц наблюдаемые визуально обусловлены, как правило, помехами в осветительной сети, неисправностями электронных
пускорегулирующих устройств (сетевых адаптеров, драйверов), наличием устройств регулировки яркости (диммеров) и другими обстоятельствами не связанными непосредственно с природой источников света. Указанные дефекты
осветительной установки позволяют, вследствие своей очевидности, принимать оперативные меры реагирования и устраняются, как правило, усилиями самого потребителя (с помощью мер технического и организационного характера).
Значительно большую опасность, как показывает многолетний опыт использования электрических источников света, представляют неощущаемые визуально пульсации светового потока частотой от 25-30 Гц до 300 Гц, которые обусловлены, главным образом, питанием их промышленным переменным током [2,5]. Данные пульсации светового потока детектируются зрительными рецепторами глаза (фоторецепторами - клетками сетчатки глаза чувствительными к свету), однако не обрабатываются как визуальная информация и воздействуют напрямую на другие отделы головного мозга не связанные с восприятием изображений. Как показано исследованиями [1,6], длительное воздействие указанных факторов может привести к хроническим заболеваниям не только органов зрения, но и других органов непосредственно с ними не связанных [2,4].
Исследования [3,7] показали, что органы зрения (фоторецепторы, зрительные нервы) и мозг человека продолжают воспринимать и реагировать на изменения светового потока поступающего в глаз вплоть до частоты 300 Гц. При этом такие изменения зрительной информации не воспринимаются на сознательном уровне, поскольку по волокнам зрительного нерва волна возбуждения доходит до зрительного центра коры головного мозга за конечное время (со скоростью порядка 100 м/с [4]. Субъективным результатом такого невизуального воздействия пульсации искусственного освещения является необъяснимое чувство дискомфорта, усталости или недомогания, в условиях, когда количественные показатели освещения (яркость, освещенность, цветовая температура, индекс цветопередачи и другие) находятся в допустимых пределах.
Следует отметить, что указанное воздействие света на подсознательном уровне на организм человека, заметно более глубокое, чем визуальное и
требует более детального исследования. Как показали авторы [4] такое невизуальное (подсознательное) воздействие света приводит к расстройству биологических ритмов человека, которые, в свою очередь, могут вызвать функциональные расстройства и развитие ряда заболеваний (депрессии, бессонница, патологии сердечнососудистой системы). Как показано в исследованиях [5,7] при воздействии
пульсирующего света на зрительный анализатор на электроэнцефалограмме головного мозга появляются навязанные пики активности с частотой пульсации освещенности. Причем эти навязанные ритмы активно подавляют естественные биоритмы нервной системы организма.
Другим неблагоприятным явлением
обусловленным пульсацией света является стробоскопический эффект - оптическая иллюзия искажающая скорость и направление вращающихся тел (например, элементов машин и оборудования). Такой обман зрения опасен и создает риски травмирования работников и ошибочных действий персонала.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
В гигиенической практике для измерения и оценки уровня пульсации светового потока источников необходимо использовать средства измерения включенных в Государственный реестр средств измерений приборами с определенными характеристиками погрешности, с использованием методик, аттестованных по метрологическим характеристикам. К измерениям, относящиеся к сфере госрегулирования относятся, в том числе, измерения показателей световой среды производственных помещений, обеспечивающих безопасные условия и охрану труда [5,6].
Однако, в настоящее время отсутствуют нормативные документы и аттестованные методики позволяющие технически грамотно и достоверно оценить (измерить) величину коэффициента пульсации источников света и использовать их для обоснования принимаемых технических (инженерных) решений.
В работе процесс экспериментальных исследований был организован на базе научной лаборатории кафедры охраны труда, при этом использовался (с соответствующей доработкой) серийно выпускаемый стенд типа ОУОРМ-С-Р. Светотехнические характеристики источников света измерялись с использование аттестованных методик и средств измерений (Методические указания «Оценка освещения рабочих мест» МУ 2.2.4.706-981/ МУ ОТ РМ 01-98, пульсметр-люксметр модели ТКА-ПКМ, фотометрический цилиндр - для оценки светового потока ламп). Использовались методы экспериментальных исследований параметров ламп, анализа полученных результатов и обобщения полученных сведений для решения комплекса задач связанных с
формированием качественной световой среды производственных и офисных помещений.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ АНАЛИЗ
Необходимо отметить, что при проведении обязательного для всех организаций мероприятия, специальной оценки условий труда (СОУТ), по результатам которого устанавливаются классы условий труда на рабочих местах, не предусмотрена идентификация и измерение показателей качества освещения, в том числе коэффициента пульсации освещенности [7]. Считаем необходимым отметить, что СОУТ в настоящее время это единственный механизм подтверждения обоснованности установления всех без исключений гарантий и компенсаций работникам, занятых на
работах с вредными и/или опасными условиями труда.
В связи с приведенными данными становится очевидным необходимость оценки (измерений) величины пульсации применяемых источников света. Нами разработано устройство (стенд) для оперативной оценки качества осветительных ламп бытового и производственного назначения. Стенд создан на базе комплекта лабораторного оборудования ОУОРМ-С-Р. Проведены исследования основных светотехнических характеристик (коэффициента пульсации Кп, потребляемой мощности Р, светового потока Ф, световой отдачи 5) широкого круга источников используемых в настоящее время для целей освещения производственных и бытовых помещений. Результаты исследований
представлены в таблице 1.
Таблица 1. Результаты исследования светотехнических параметров источников света Table l.The results of the study of lighting parameters of light sources
№ Тип лампы, марка, производитель Кп , % P, Вт Ф, лм S, лм/Вт
1 Лампа накаливания НГ-48 12,5 99 698 7,1
2 Филаментная светодиодная лампа; smartbuy 0 3,3 228,8 69,1
3 Люминесцентная лампа (эконом), DeLux 9 8,7 308 35,3
4 Лампа накаливания PHILLIPS 14,7 63,3 708,4 11,2
5 Люминесцентная лампа ЛБ-40 57 43 2928 68,1
6 Лампа накаливания, BELLIGHT 11,7 100,8 1258,8 12,5
7 Светодиодная энергосберегающая лампа , smartbuy 5 6,63 529,4 79,9
8 Люминесцентная лампа (эконом) ЭРА 6,4 13,1 792 60,4
9 Светодиодная лампа LEEK 0 10,6 949 89,6
Представленные данные позволили установить, что в общем случае, коэффициент пульсации ламп снижается в ряду: лампы накаливания, люминесцентные лампы и светодиодные источники. Однако, величина пульсации зависит не только от природы источника, но и модели, торговой марки лампы (соответственно - компании изготовителя), что связано, по-видимому, качеством сборки и монтажа вспомогательного электронного оборудования источника (сетевого адаптера, драйвера). Кроме того, наблюдалось, в некоторых случаях значительное различие между реальными (измеренными) параметрами ламп и заявленной их производителями (в том числе и по коэффициенту пульсации).
ВЫВОДЫ
Для обеспечения высокой работоспособности и сохранения здоровья работников в процессе зрительной работы необходимо учитывать наряду с количественными показателями источников света, качественные характеристики, среди которых наименее изученным и оказывающим значимое влияние на нарушение физиологических процессов организма является пульсация освещенности рабочих поверхностей.
Контроль величины пульсации источников света является важной санитарно-гигиенической задачей на предприятии, решение которой позволяет
выбирать и проектировать рациональное и эффективное освещение производственных и офисных помещений. При этом необходимо обращать внимание не на «брэндовые» или маркетинговые характеристики ламп, а проверенные в лабораторных условиях. Существующие в настоящее время средства измерений и методическая база для проведения указанных замеров достаточно хорошо представлены производителями и разработчиками.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Корнеева М.А. Сравнительный анализ фотометрических характеристик бытовых источников света / М.А. Корнеева, И.Е. Норман // Вестник Российского университета дружбы народов. 2015. № 7. С. 12 - 19.
2.Ильина Е.И. Почему не принимаются меры для снижения пульсации освещенности / Е.И. Ильина // Светотехника. 2009. № 4. С. 23 - 29.
3. Епанешников М.М. Электрическое освещение / М.М. Епанешников, М.В. Соколов. СПб: Энергоиздат, 2008. 226 с.
4. Харитонов В.С. Результаты исследования особенностей применения светодиодного освещения / М.С. Харитонов, Г.А.Решетников // Вестник молодежной науки. 2016. № 4. С. 23 - 30.
5. Ошурков И.В. Обоснованный подход к нормативам пульсаций светодиодного освещения / И.В. Ошурков, М.Н. Товаров // Современная электроника. № 4. 2012. С. 12 - 19.
6. Ильянок В.А. Качество световой среды как фактор сохранения зрительного здоровья / В.А.
Ильянок, В.Г. Самсонов // Светотехника. 2011. №
3. С 11 - 17.
7. Луизов А.В. Физика зрения / А.В. Луизов, А.В. Свинцов. М.: Энергоиздат, 2012. 164 с.
REFERENCES
1. Komeeva M.A. Comparative analysis of photometric characteristics of household light sources / M.A. Korneeva, I.E. Norman // Bulletin of the Peoples' Friendship University of Russia. 2015. N. 7. pp. 12 -19. (In Russian)
2. Ilyina E.I. Why measures are not taken to reduce the pulsation of illumination / E.I. Ilyina // Lighting Engineering. 2009. N. 4. pp. 23 - 29. (In Russian)
3. Epaneshnikov M.M. Electric lighting / M.M. Epaneshnikov, M.V. Sokolov. St. Petersburg: Energoizdat, 2008 . 226 p. (In Russian)
4.. Kharitonov V.S. The results of the study of the features of the use of LED lighting / M.S. Kharitonov, G.A. Reshetnikov // Bulletin of youth science. 2016. N.
4. pp. 23 - 30.
5. Oshurkov I.V. A justified approach to the standards of pulsations of LED lighting / I.V. Oshurkov, M.N. Goods // Modern Electronics. N. 4. 2012. - pp. 12 - 19. (In Russian)
6. Ilyanok V.A. The quality of the light environment as a factor in maintaining visual health / V.A. Ilyanok, V. G. Samsonov // Lighting Engineering. 2011. N. 3. pp. 11 - 17. (In Russian)
7. Luizov A.V. Physics of Vision / A.V. Luizov, A.V. Lead free. M.: Energoizdat, 2012 . 164 p. (In Russian)
PULSATION OF LIGHTING AS A NEGATIVE LIGHT ENVIRONMENT FACTOR
Menumerov R.M.
Abstract. The paper considers the impact of quality indicators of artificial lighting sources (pulsation, flicker effect) on the health and productivity of workers associated with the voltage of the visual analyzer. Information is given about the negative influence of the pulsation factor not only on the organs of vision, but also on other functional systems of the body (central nervous system, cardiovascular system, circadian rhythms). It is shown that the existing regulatory requirements for the quality of the lighting environment of industrial premises do not adequately reflect the relevance and significance of this indicator of lighting to ensure a favorable production environment and a rational labor process. The results of a study of the lighting parameters of light sources (including the ripple coefficient) are widely used in practice. Significant differences of this indicator were revealed depending on the type of sources and the technology of their manufacture (manufacturing company). Recommendations are proposed on minimizing the consequences of the harmful and dangerous effects of pulsations of the light flux of sources by means of input control of its magnitude by comparatively simple laboratory methods.
Subject: Lighting parameters of electrical light sources, pulsation of the light flux of light sources.
Materials and methods: When conducting research, existing scientific information on the effect of pulsation of illumination on the health and performance of workers was analyzed. A laboratory bench was developed for assessing the quality of light sources on the basis of laboratory equipment. When analyzing the research results, methods of statistical sampling of products, processing of measurement results and generalization (deduction) of experimental results were used.
Results: The impact of lighting quality indicators on the health and performance of workers was evaluated, lighting characteristics (including ripple coefficient) of lamps widely used in practice were experimentally studied.
Conclusions. To ensure high working capacity and preserve the health of workers, it is necessary to take into account, along with quantitative indicators of light sources, qualitative characteristics, among which the least studied and having a significant effect on the violation of the physiological processes of the body is the pulsation of illumination of the working surfaces. Monitoring the amount of pulsation of light sources should be an important sanitary and hygienic task at the enterprise, the solution of which allows you to choose and design rational and effective lighting for production and office premises. The currently existing measuring instruments and methodological basis for measuring the indicated parameters of the sources make it possible to efficiently solve the issues of lamp quality control, without relying on their "marketing" characteristics. Key words: Luminous flux, pulsation of the luminous flux, illumination of working surfaces, ripple coefficient of illumination, pulsation frequency, safety.
