nowy sposób oświetlenia stanowisk pracy ..pdf

BEZPIECZEŃSTWO PRACY 9/2005

mgr inż. ANDRZEJ PAWLAK

Centralny Instytut Ochrony Pracy

– Państwowy Instytut Badawczy

dr inż. KRZYSZTOF ZAREMBA

Politechnika Białostocka

Katedra Promieniowania Optycznego

Nowy sposób

oœwietlenia stanowisk pracy

z przedmiotami po³yskliwymi

Z przedmiotami po³yskliwymi spotykamy siê na co dzieñ. Elementy po³yskliwe wystêpuj¹ tak¿e na stanowiskach pracy.

Prawid³owe oświetlenie takich stanowisk pracy jest bardzo trudne, ze wzglêdu na wystêpowanie olśnienia odbiciowego.

W artykule przedstawiono rezultaty pracy badawczej maj¹cej na celu opracowanie takiego systemu oświetleniowego,

który wyeliminowa³by to zjawisko oraz wyniki z weryfikacji tego systemu na rzeczywistym stanowisku rêcznego

monta¿u rastrów.

A new lighting system for workstations with glittering objects

Glittering objects are present in our everyday life. However it is very difficult to arrange proper lighting at a workstation that contains

such elements. This is so, because of risk of reflected glare. This paper presents the results of research on designing a lighting system

that could avoid reflected glare. The results of a verification of this system in a real workstation with manual assembling of louvers are

also presented.

zarówno warunków pracy wzrokowej, jak

i zwiêkszy mo¿liwośæ szybkiej i dok³adnej

oceny produkowanych wyrobów. Szybkie

dostrze¿enie wad powoduje znacz¹ce

zmniejszenie braków, dziêki mo¿liwości

przekazania odpowiednio szybko stosow-

nych informacji do s³u¿b technologicznych.

W efekcie uzyskuje siê zwiêkszenie wy-

dajności i bezpieczeñstwa pracy. Ponadto,

w przypadku zastosowania specjalnych

okularów polaryzacyjnych oraz świat³a spo-

laryzowanego, mo¿liwe jest znaczne ograni-

czenie olśnienia odbiciowego od powierzchni

lustrzanych, a tak¿e obserwacja naprê¿eñ

w wyrobach przezroczystych. To ostatnie

jest szczególnie wa¿ne w przypadku produk-

cji wszelkiego typu folii. Pomimo braku wad

ujawnionych w świetle nie spolaryzowanym

(typowa oprawa), wyrób mo¿e nie nada-

waæ siê do dalszej obróbki lub u¿ytkowania

ze wzglêdu na naprê¿enia wewnêtrzne,

które s¹ widoczne wy³¹cznie w świetle

spolaryzowanym.

Wprowadzenie

Wiele stanowisk pracy zawiera elementy

po³yskliwe, które odbijaj¹ świat³o w sposób

kierunkowo-rozproszony lub nawet kierunko-

wy, co mo¿e powodowaæ powstanie olśnienia

odbiciowego. Dotyczy to zarówno stanowisk

biurowych (powierzchnie niektórych biurek,

papieru dobrej jakości, ekranów, folii, zdjêæ

itp.) jak i przemys³owych (powierzchnie lakie-

rowane, metalowe elementy obrabiane itp.).

Istotny udzia³ w zapewnieniu bezpieczeñstwa

oraz w³aściwych warunków pracy wzrokowej

na takich stanowiskach ma prawid³owe

oświetlenie, zw³aszcza miejscowe.

Z³a jakośæ oświetlenia mo¿e prowadziæ

nie tylko do znacznego zwiêkszenia kosz-

tów zwi¹zanych z powstawaniem braków

i spadkiem wydajności pracy, ale tak¿e

do wyst¹pienia znacznego zmêczenia

wzroku, a nawet zagro¿enia wypadkowego

pracowników. Wagê tych zagadnieñ od-

czuwamy tak¿e w ¿yciu codziennym, kiedy

czytamy czasopisma drukowane na b³ysz-

cz¹cym papierze. Pozycja czytelnika wzglê-

dem źróde³ oświetlenia (okna lub oprawy)

nie mo¿e byæ dowolna, gdy¿ czêsto siê zda-

rza, ¿e nie jest mo¿liwe przeczytanie treści,

a widoczne s¹ jedynie odbicia źród³a świat³a.

Innym przyk³adem powierzchni odbijaj¹cej

strumieñ świetlny w sposób kierunkowo-

-rozproszony jest powierzchnia lakierowana.

W zale¿ności od stopnia jej wypolerowania

i rodzaju powierzchni, czêśæ strumienia od-

bitego kierunkowo mo¿e ulec zwiêkszeniu.

To, ¿e wiêkszośæ materia³ów stosowanych

na stanowiskach pracy odbija strumieñ

świetlny w sposób kierunkowo-rozproszony

oznacza, ¿e na postrzeganie przedmiotów

w polu pracy wzrokowej ma wp³yw nie tylko

natê¿enie oświetlenia w p³aszczyźnie pozio-

mej, które jest powszechnie stosowanym

parametrem do oceny jakości oświetlenia,

ale nale¿y tak¿e braæ pod uwagê po³o¿enie

oprawy oświetleniowej wzglêdem przed-

miotu pracy wzrokowej oraz jej luminacjê.

Ograniczenie olśnienia w dotychczaso-

wych rozwi¹zaniach opraw miejscowych

jest zwi¹zane tylko z uzyskaniem odpo-

wiednio niskiej wartości średniej luminancji

tego urz¹dzenia oświetleniowego, co jednak

w wiêkszości przypadków nie ogranicza

olśnienia odbiciowego. Dlatego te¿ w celu

uzyskania w³aściwego oświetlenia stanowisk

pracy z po³yskliwymi elementami nale¿a³oby

stosowaæ oprawy oświetlenia miejscowego

o du¿ej powierzchni świec¹cej i ma³ej war-

tości luminancji. Takie oprawy s¹ obecnie

dostêpne na rynku, ale charakteryzuj¹ siê

bardzo du¿¹ grubości¹ czêści świec¹cej oraz

ma³¹ sprawności¹.

Bior¹c to pod uwagê, w Centralnym

Instytucie Ochrony Pracy - PIB, w ramach

zadania badawczego [1] opracowano uk³ad

świetlno-optyczny oraz wykonano model

oprawy oświetlenia miejscowego o ma³ej

luminancji i grubości powierzchni świec¹cej,

przy du¿ej sprawności oraz dodatkowo

emituj¹cy świat³o czêściowo spolaryzo-

wane. Osi¹gniêto to przez zastosowanie

p³askiego elementu świat³owodz¹cego

o du¿ej powierzchni i fakturze rozpraszaj¹-

cej, czyli polaryzatora wielowarstwowego.

Świat³o czêściowo spolaryzowane zapewni³o

ograniczenie olśnienia odbiciowego, gdy¿

przyczyni³o siê do poprawy kontrastu w polu

pracy wzrokowej. To z kolei prowadzi do po-

prawy wygody widzenia przez zwiêkszenie

kontrastu miêdzy zadaniem a jego t³em oraz

do poprawy dok³adności rozpoznawania

szczegó³ów przedmiotu pracy wzrokowej.

Wielkopowierzchniowe oprawy o równo-

miernej luminancji mog¹ s³u¿yæ do kontroli

jakości wykonania powierzchni po³yskliwych

zarówno p³askich (np. szklarstwo, folie,

laminaty itp.) jak i o dowolnym kszta³cie

(np. lakiernie samochodowe, obudowy

urz¹dzeñ agd). Wp³ynie to na poprawê

Budowa modelu oprawy

z p³yt¹ świat³owodz¹c¹

Do budowy modelu wykorzystano p³ytê

świat³owodz¹c¹ z polimekrylanu metylu

(PMMA) o grubości 8 mm. Jako źród³o

świat³a zastosowano świetlówkê reflekto-

row¹ typu TL MINI APERTURE 13W/865-

-FA50-P firmy PHILIPS. Zgodnie z danymi

katalogowymi, przy strumieniu świetlnym

wynosz¹cym 820 lm, charakteryzuje siê ona

luminancj¹ 55 kcd/m 2 . Luminancja ta jest ok.

5-krotnie wiêksza od typowych świetlówek

miniaturowych i ok. 3-krotnie wiêksza ni¿

świetlówki typu T5 o tej samej średnicy.

Wybrany typ źród³a świat³a narzuca³ sze-

rokośæ p³yty świat³owodz¹cej – wynosi ona

520 mm, a d³ugośæ – 200 mm.

Na podstawie analizy wyników oblicze-

niowych oraz badañ modeli uk³adów świetl-

no-optycznych [2], stwierdzono celowośæ

budowy oprawy z p³yt¹ świat³owodz¹c¹

o asymetrycznym rozsyle strumienia świetlne-

go. Oprawa taka mo¿e znajdowaæ siê z boku

powierzchni roboczej, przez co w mniej-

szym stopniu przeszkadza u¿ytkownikom.

W zwi¹zku z tym elementy pryzmatyczne

maj¹ k¹ty ³ami¹ce wynosz¹ce: 40°, 40°, 35°,

30°, 25°, i rosn¹ce wysokości wynosz¹ce 1,3;

2,6; 4; 5,3; 6,6; 8,0 mm (rys. 1. – str. 18.).

117

BEZPIECZEŃSTWO PRA CY 9/2005

Rys. 1. Budowa uk³adu świetlno-optycznego oprawy asymetrycznej z p³yt¹ świat³owodz¹c¹

Fig. 1. The structure of a light-optical system of an asymmetric luminaire with a light guiding plates

Pierwszy element znajduje siê w wiêkszej

odleg³ości od świetlówki, co umo¿liwi³o

przes³oniêcie świetlówki, wyeliminowanie

świat³a niespolaryzowanego i zwiêkszenie

k¹ta ochrony oprawy. Ostatni element ma

wysokośæ równ¹ grubości p³yty świat³owo-

dz¹cej i zosta³ wyfrezowany na koñcu p³yty

świat³owodz¹cej. Wykonany model oprawy

oświetlenia miejscowego z p³yt¹ świat³o-

wodz¹c¹ z asymetrycznymi elementami

pryzmatycznymi przedstawiono na fot. 1.

Fot. 4. Widok zmontowanego rastra z widocznymi

odblaskami

Fot. 4. A view of a louver with visible reflections

Fot. 2. Widok stanowiska rêcznego monta¿u rastrów

Fot. 2. A view of a workstation for manual assembling

of louvers

Fot. 5. Widok elementu rastra - lamelki z widocznymi

odblaskami

Fot. 5. A view of a louver - with visible reflections

szych odblasków na nich wystêpuj¹cych oraz

w ich bliskim otoczeniu na tym samym ele-

mencie. Na fot. 5. pokazano tak¿e element

rastra – lamelkê z widocznymi odblaskami.

Fot. 1. Model oprawy oświetlenia miejscowego z asy-

metryczn¹ p³yt¹ świat³owodz¹c¹

Fot. 1. A model of local lightning luminaires with a light

guiding plate and asymmetric prismatic elements

Fot. 3. Raster z widocznymi odblaskami w czasie

monta¿u

Fot. 3. A louvre with visible reflections during assem-

bling

Wyniki pomiarów warunków

oświetleniowych na stanowisku

oświetlonym modelem oprawy

Wykorzystany do badañ model oprawy

zosta³ zaprojektowany do oświetlania mniej-

szych obszarów zadania wzrokowego ni¿ ma

to miejsce na badanym stanowisku rêcznego

monta¿u rastrów i o mniejszym wymaganym

poziomie natê¿enia oświetlenia, ze wzglêdu

na ma³¹ moc zainstalowanej świetlówki

(13 W). Zastosowanie go w badaniach mia³o

jedynie na celu praktyczne sprawdzenie

stopnia ograniczenia olśnienia oraz spraw-

dzenie, czy ten sposób oświetlenia badanych

stanowisk pracy mo¿e byæ w przysz³ości

rozwa¿any. W celu znacz¹cego ograniczenia

jaskrawości odblasków od powierzchni zwier-

ciadlanych rastra, których powierzchnie odbi-

jaj¹ świat³o niezale¿nie od stopnia i kierunku

jego polaryzacji, zastosowano dodatkowo

okulary polaryzacyjne. Odleg³ośæ miêdzy

opraw¹ a powierzchni¹ robocz¹ stanowiska

wynosi³a 0,5 m. Na fot. 6. i 7. przedstawiono

pracownice w czasie monta¿u rastrów na sta-

nowisku oświetlonym modelem oprawy.

Na podstawie wykonanych pomiarów

luminancji wyznaczono wspó³czynniki t³u-

mienia luminancji (jako stosunek wartości

średniej luminancji wyznaczonej bez okularów

do wartości wyznaczonej przy pomiarze przez

okulary), który wyniós³ od 4 do 17 w obszarze

wystêpowania odblasku.

Badania fotometryczne

jakości oświetlenia

Badania fotometryczne wykonano

na stanowiskach rêcznego monta¿u ra-

strów znajduj¹cych siê w hali produkcyjnej

jednej z fabryk opraw oświetleniowych [3].

Stanowiska te mia³y jednakowe wymiary

p³aszczyzny roboczej (d³ugośæ 1,35 m, sze-

rokośæ 0,8 m) oraz jednakowe oświetlenie

miejscowe, które by³o wykonane za pomoc¹

oprawy jednoświetlówkowej (o mocy 36 W)

typu OKJ 136 z kloszem rozpraszaj¹cym.

Przyk³adowe stanowisko rêcznego monta¿u

rastrów pokazano na fot. 2. Podczas wyko-

nywania pomiarów na badanych stanowi-

skach montowane by³y wysoko polerowane

(lustrzane) rastry paraboliczne, wykonane

z cienkiej aluminiowej blachy przeznaczone

do opraw 4 x 18 W (fot. 3.).

Na stanowiskach tych stwierdzono

wystêpowanie olśnienia odbiciowego

na montowanych elementach rastra (fot.

3. i 4.). Jaskrawe odblaski na lustrzanych

powierzchniach rastra pochodzi³y przede

wszystkim od oprawy oświetlenia miejsco-

wego oraz w mniejszym stopniu od opraw

oświetlenia ogólnego. W celu oceny olśnienia

odbiciowego wykonano pomiary luminancji

jaskrawych odbiæ (odblasków) oraz wy-

znaczono kontrasty luminancji pomiêdzy

odblaskiem a t³em, na którym odblask siê

znajdowa³ w obszarze elementów rastra.

Pomiary luminancji jaskrawych odblasków

wykonano na poszczególnych elementach

sk³adowych rastra, w obszarach najwiêk-

118

BEZPIECZEŃSTWO PRA CY 9/2005

powiekami, uczucia piasku, nadwra¿liwości

na świat³o, uczucia ciê¿kości powiek itp.)

– os³abienia widzenia (podwójne wi-

dzenie, zamazywanie siê obrazu, uczucie

migotania itp.)

– bólu g³owy (z określeniem jego nasile-

nia oraz lokalizacji: skroñ, czo³o, szczyt g³owy,

potylica czy okolica ga³ek ocznych).

Wnioski z badañ

• Na wybranym stanowisku rêcznego

monta¿u rastrów w warunkach istniej¹cego

oświetlenia elektrycznego stwierdzono:

– wystêpowanie znacznego olśnienia

odbiciowego na elementach sk³adowych

montowanych rastrów

– wysokie wartości kontrastów luminancji

średnich (25 ÷ 100) i wartości kontrastów

luminancji maksymalnych (78 ÷ 200) pomiê-

dzy odblaskiem a t³em, na którym odblask

siê znajdowa³.

• Na podstawie wyników badañ wa-

runków oświetleniowych z zastosowaniem

modelu oprawy (wraz z okularami polary-

zacyjnymi – gdy¿ rastry s¹ elementami lu-

strzanymi), na stanowisku monta¿u rastrów

stwierdzono:

– istotne ograniczenie olśnienia odbicio-

wego (do 17 razy) na wszystkich elementach

rastra

– wystêpowanie zadowalaj¹cego pozio-

mu natê¿enia oświetlenia na p³aszczyźnie

roboczej, którego wartośæ by³a tylko o 7%

mniejsza od wartości wymaganej przez PN-

-EN 12464-1: 2005 [4]

– wystêpowanie bardzo dobrej rów-

nomierności oświetlenia na p³aszczyźnie

roboczej.

• Wszystkie badane osoby oceni³y,

¿e istniej¹ce oświetlenie stanowisk pracy

jest zbyt jaskrawe, a nadmiernie jaskrawe

odblaski wystêpuj¹ praktycznie na ca³ym

obserwowanym, po³yskliwym elemencie,

przez co wykonywanie pracy wzroko-

wej jest znacznie utrudnione. Natomiast

w przypadku oświetlenia tego stanowiska

za pomoc¹ opracowanego modelu oprawy,

badane osoby stwierdzi³y, ¿e:

– wystêpuj¹ce odblaski s¹ o znacznie

mniejszej jaskrawości

– odblaski wystêpuj¹ na mniejszej po-

wierzchni ni¿ w przypadku dotychczaso-

wego oświetlenia

– wystêpuje wiêksza wygoda widzenia.

• Wyniki badañ ankietowych zmêczenia

wzroku wskazuj¹ na wystêpowanie dolegli-

wości ze strony narz¹du wzroku u niewielkiej

liczby badanych i o ma³ym nasileniu. Najczê-

ściej zg³aszano uczucie zmêczenia wzroku

(rys. 2.) oraz ciê¿kości powiek.

Podsumowanie

Znaczn¹ poprawê wygody widzenia

przedmiotów kierunkowo odbijaj¹cych

świat³o zapewnia wykonany model oprawy

Fot. 6. Stanowisko monta¿u rastrów oświetlone mode-

lem oprawy z asymetryczn¹ p³yt¹ świat³owodz¹c¹

Fot. 6. A workstation for assembling louvers lit with

a model of a local luminaire with an asymmetric light

guiding plate

Rys. 2. Wykres zmêczenia wzroku

Fig. 2. A graph of eye fatigue

Fot. 7. Monta¿ rastrów na stanowisku oświetlonym mo-

delem oprawy z asymetryczn¹ p³yt¹ świat³owodz¹c¹

Fot. 7. Assembling louvers at a workstation lit with

a model of a local luminaire with an asymmetric light

guiding plates

oświetlenia miejscowego z p³yt¹ świat³owo-

dz¹c¹. Na podstawie wykonanych badañ

stwierdzono, ¿e zaprojektowana oprawa

w po³¹czeniu z okularami polaryzacyjnymi

mo¿e w znacznym stopniu wyeliminowaæ

spostrzeganie odblasków na powierzchniach

lustrzanych (tak¿e o wielu p³aszczyznach).

Uzyskane ograniczenia uci¹¿liwego zjawiska,

jakim jest olśnienie odbiciowe, spowodowa³o

znaczn¹ poprawê wygody widzenia i mniej-

sze zmêczenie wzroku, co ma niew¹tpliwy

wp³yw na komfort pracy wzrokowej.

Natomiast opracowana metoda pro-

jektowania [1] p³askiego elementu świat³o-

wodz¹cego o du¿ej powierzchni i fakturze

rozpraszaj¹cej umo¿liwia wykonanie opraw

zapewniaj¹cych wiêksze poziomy natê¿enia

oświetlenia i wiêksze powierzchnie świec¹ce

przez zastosowanie świetlówek o wiêkszych

mocach.

Obecnie trwaj¹ prace prowadz¹ce

do znalezienia producenta, wdro¿enia tych

opraw do produkcji.

Badania subiektywne

oceny jakości oświetlenia

oraz zmêczenia wzroku

W celu uzyskania subiektywnej oceny

warunków oświetleniowych, wystêpuj¹-

cych na stanowiskach monta¿u rêcznego

rastrów oświetlonych istniej¹cymi oprawami

typu OKJ 136 [3], a w szczególności oceny

wystêpowania olśnienia odbiciowego,

przeprowadzono badania ankietowe.

Osiem pracownic pracuj¹cych na badanych

stanowiskach podczas wykonywania badañ

wype³ni³o specjalnie w tym celu opracowan¹

ankietê dotycz¹c¹ oceny warunków widze-

nia ze wzglêdu na oświetlenie elektryczne.

Nastêpnie, po określonym czasie wykony-

wania pracy na stanowisku oświetlonym

modelem oprawy oświetlenia miejscowego,

te same pracownice ponownie wype³ni³y

ankietê dotycz¹c¹ subiektywnej oceny

wygody widzenia oraz udzieli³y odpowiedzi

na pytania dotycz¹ce zmêczenia wzroku,

a w szczególności wyst¹pienia:

– podra¿nienia oczu (swêdzenie, piecze-

nie, czerwienienie, ³zawienie oczu, k³ucia pod

PIŚMIENNICTWO

[1] Zadanie badawcze nr IV-8.07 pt. „Badanie i optyma-

lizacja systemu oświetleniowego ze wzglêdu na wygodê

widzenia przedmiotów kierunkowo odbijaj¹cych świa-

t³o” realizowane w ramach programu wieloletniego

pn. „Dostosowywanie warunków pracy w Polsce

do standardów Unii Europejskiej”. CIOP- PIB, Warszawa.

G³ówny wykonawca – A. Pawlak

[2] Pawlak A., Zaremba K. Modele opraw z p³yt¹

świat³owodz¹c¹. Materia³y XIII Krajowej Konferencji

Oświetleniowej „Technika Świetlna 2004”, Warszawa,

3 – 5 listopada 2004

[3] Ocena wystêpowania olśnienia na stanowiskach

monta¿u opraw rastrowych . Praca pozaplanowa

nr 421/PZ/2004/NB realizowana w Zak³adzie Techniki

Bezpieczeñstwa CIOP-PIB. G³ówny wykonawca:

A. Pawlak

[4] PN-EN 12464-1: 2004. Technika świetlna. Oświetlenie

miejsc pracy. Czêśæ 1: Miejsca pracy wewn¹trz pomieszczeñ

Publikacja opracowana w ramach zadañ s³u¿b pañstwowych objêtych programem wieloletnim pt.

„Dostosowywanie warunków pracy w Polsce do standardów Unii Europejskiej” dofinansowywanych

przez Ministerstwo Gospodarki i Pracy w latach 2002-2004. G³ówny koordynator: Centralny Instytut

Ochrony Pracy – Pañstwowy Instytut Badawczy

119

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: