Что является единицей измерения освещенности

Освещенность. Основные величины и единицы измерения

Основными световыми величинами являются световой поток, освещенность и сила света. Окружающие нас предметы излучают лучистую энергию, представляющую собой распространяющиеся в пространстве электромагнитные колебания.

Одной из основных характеристик электромагнитных колебаний является длина волны, которая может быть от долей миллиметра до нескольких сотен и даже тысяч метров. Человеческий глаз воспринимает сравнительно небольшой диапазон этих волн. Излучения в диапазоне волн, воспринимаемые человеческим глазом в виде цветных пятен света, называются оптической областью спектра электромагнитных колебаний. Излучения с длиной волн, находящихся за пределами оптической области спектра электромагнитных колебаний, не воспринимаются зрением человека. Каждой длине волн соответствует определенный цвет, вследствие чего с изменением длины волн меняются и цвета, которые воспринимает глаз человека.

Световой поток — это мощность излучения, которая оценивается по световому ощущению, производимому на глаз человека. Единицей измерения светового потока (F) служит люмен (Лм).

Освещенность — это величина светового потока, приходящаяся на единицу поверхности. Об интенсивности освещения судят по плотности, с которой световой поток распределяется по освещаемой поверхности. Единицей освещенности является люкс (Лк). Освещенность (Е) определяется отношением величины светового потока F упавшего на поверхность к ее площади S.

Освещенность поверхности будет равна 1Лк, если на каждый 1м 2 ее площади упадет световой поток в 1Лм, т.е. 1Лк = 1Лм/1м 2 .

Сила света — термин, служащий для характеристики распределения светового потока источника, определяет плотность светового потока в заданном направлении. Некоторые источники света излучают световой поток неравномерно, т.е. с различной интенсивностью в разных направлениях.

За единицу силы света принята кандела (Кд), которая является основной светотехнической единицей, устанавливаемой по специальному эталону.

Виды и системы производственного освещения

Существуют следующие виды производственного освещения:

Естественное освещение – освещение помещений светом неба (прямым или отраженным), проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях.

Естественное освещение подразделяется на:

· боковое – естественное освещение помещения через световые проемы в наружных стенах;

· верхнее – естественное освещение помещения через фонари, световые проемы в стенах в местах перепада высот здания;

· комбинированное (верхнее и боковое) – сочетание верхнего и бокового естественного освещения.

Искусственное освещение – освещение помещения только источниками искусственного света.

Искусственное освещение подразделяется на следующие виды:

· рабочее – освещение, обеспечивающее нормируемые осветительные условия (освещенность, качество освещения) в помещениях и в местах производства работ вне зданий;

· аварийное – разделяется на освещение безопасности и эвакуационнное освещение;

· охранное – освещение в нерабочее время;

· дежурное – освещение в нерабочее время.

Искусственное освещение может быть двух систем:

· общее освещение – освещение, при котором светильники размещают в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к расположению оборудования (общее локализованное освещение);

· комбинированное освещение – освещение, при котором к общему освещению добавляется местное; местное освещение – освещение, дополнительное к общему, создаваемое светильниками, концентрирующими световой поток непосредственно на рабочих местах. Применение одного местного освещения производственных рабочих мест не допускается.

Совмещенное освещение – освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным.

Качественные и количественные показатели освещения, единицы измерения

К количественным показателям относятся: световой поток, сила света, освещенность, яркость, коэффициент отражения.

Световой поток (Ф) — мощность светового потока излучения, оцениваемая по зрительному ощущению человеческим глазом. Размерность светового потока — люмен (лм).

Сила света (J) — пространственная плотность светового потока в заданном направлении, т.е. световой поток, отнесенный к телесному углу ω, в котором он излучается

, кандела (кд),

где ω телесный угол в стерадианах (ср).

Освещенность (Е) — плотность светового потока на освещаемой им поверхности световой поток, отнесенный к площади освещаемой поверхности S, измеряемой в м 2 , при условии его равномерного распределения по поверхности, когда свет источника падает на нее перпендикулярно

.

Яркость (В) — является световой величиной, непосредственно воспринимаемой глазом. Она определяется отношением силы света в данном направлении к площади проекции излучающей поверхности на плоскость, перпендикулярную к направлению излучения

.

Значения максимальных величин яркости на рабочей поверхности.

Коэффициент отражения поверхности r характеризует ее способность отражать падающий на нее световой поток. Он определяется отношением отраженного светового потока к падающему

.

Значения коэффициента (r ) для поверхностей различного характера.

2. Качественные показатели

К качественным показателям освещения относятся: фон, контраст объекта различения с фоном, показатель ослепленности, коэффициент пульсации освещенности, показатель дискомфорта.

Фон — поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Фон считается светлым, если коэффициент отражения P больше 0,4; средним при P = 0,2. 0,4 и темным, если P меньше 0,2.

Контраст объекта различения с фоном К фотометрически измеряемая разность яркости двух зон. Он определяется отношением абсолютной величины разности между яркостью объекта и фона к яркости фона:

.Контраст считается большим при К более 0,5 (объект и фон резко отличаются по яркости), средним при К = 0,2. 0,5 (заметно отличаются) и малым, если К менее 0,2 (мало отличаются).

Показатель ослепленности 2 (Р) — критерий оценки слепящего действия осветительной установки, определяемый выражением

где S — коэффициент ослепленности, равный отношению пороговых разностей яркости при наличии и отсутствии слепящих источников в поле зрения.

Нормируемые значения коэффициента Р.

Коэффициент пульсации освещенности (Кп) — критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока газоразрядных ламп при питании их переменным током, выражающийся формулой

где Емакс, Емин, и Еср — соответственно максимальное, минимальное и среднее значения освещенности за период ее колебания, лк.

Нормируемые значения Кп.

Показатель дискомфорта (М) — критерий оценки дискомфортной блесткости 1 , вызывающей неприятные ощущения при неравномерном распределении яркостей в поле зрения. Он определяет степень дополнительной напряженности зрительной работы, вызванной наличием резкой разницы яркостей в освещенном помещении.

Этот показатель для производственных помещений не нормируется, его нормируемые величины для жилых, общественных и административно-бытовых помещений, имеется формула для определения показателя дискомфорта М.

Из перечисленных светотехнических показателей непосредственно измеряются следующие (в скобках указываются названия приборов):

— яркость (фотометры субъективные и объективные).

С помощью указанных приборов можно определить величины коэффициентов отражения P и пульсации Кп контраста объекта различения с фоном К и показателя ослепленности Р.

Единицы измерения Вот некоторые физические величины, характеризующие источник света. Они могут использоваться при выборе светильников, их расположения. Сила света (I). Единица измерения — кандела (cd).

Освещенность (Е) — световой поток, приходящийся на единицу освещяемой поверхности. Единица измерения — люкс (lx). 1 lx = 1cd*sr/m2, где sr — телесный угол (в стерадианах). Яркость (L) характеризует свечение источника света в данном направлении.

Яркость элемента светящейся поверхности в каком-либо направлении определяется соотношением силы света этого элемента к площади проекции элемента на плоскость, перпендикулярную данному направлению.

Цветовая температура (Т). Измеряется в градусах Кельвина (К). Характеризует спектральный состав излучения.

Освещение

Основная информация об окружающем нам мире поступает через зрительный анализатор. Высокая зрительная работоспособность и эффективность труда тесно связаны с рациональным освещением.

Основные светотехнические величины и единицы их измерения

Часть электромагнитного спектра с длинами волн 10 — 340000 нм (1 нм – нанометр – равен 10 -9 м) называется оптической областью спектра, которая делится на:

инфракрасное излучение с длинами волн 340000 – 770 нм,

видимое излучение 770 –380 нм,

ультрафиолетовое излучение – 380-10 нм.

В пределах видимой части спектра излучения различной длины вызывают различные световые и цветовые ощущения: от фиолетового ( = 400 нм) до красного ( = 750 нм) цветов. Наиболее высока чувствительность зрения к излучению с длиной волны 555 нм (желто-зеленый цвет) и уменьшается к границам видимого спектра.

Освещение характеризуется количественными и качественными показателями. К количественным показателям относятся: световой поток, сила света, освещенность, яркость.

Та часть лучистого потока, которая воспринимается зрением человека как свет, называется световым потоком Ф и измеряется в люменах (лм); оценивается по световому ощущению, которое испытывает глаз. Световой поток определяется как величина не только физическая, но и физиологическая, поскольку ее измерение основывается на зрительном восприятии.

Все источники света, в том числе осветительные приборы, излучают световой поток в пространство неравномерно, поэтому вводится величина пространственной плотности светового потока – сила света I, которая определяется как отношение светового потока dФ, исходящего от источника и распространяющегося равномерно внутри элементарного телесного угла d, к величине этого угла: I= dФ/ d. За единицу силы света принята кандела (кд). Одна кандела – сила света, испускаемого с поверхности площадью 1/ 600 000 м 2 полного излучателя (государственный световой эталон) в перпендикулярном направлении при температуре затвердевания платины (2046, 65 К) при давлении 101 325 Па.

Освещенность Е — отношение светового потока dФ падающего на элемент поверхности dS, к площади этого элемента: Е = dФ / dS. За единицу освещенности принят люкс (лк).

Яркость L (В) — отношение силы света в данном направлении к площади проекции излучающей поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению излучения: L = dI / dS cos , где  — угол между нормалью освещаемой поверхности и направлением светового потока от источника света. Яркость измеряется в кд/м 2 или нитах ( нт).

К основным качественным показателям освещения относятся коэффициент пульсации, показатели ослепленности и дискомфорта, спектральный состав света; для оценки условий зрительной работы существуют такие характеристики, как фон, контраст объекта с фоном, видимость объекта.

Коэффициент пульсации освещенности К_П – показатель относительной глубины колебаний освещенности во времени в результате изменения светового потока газоразрядных ламп, питающихся переменным током:

К_П = (Е _max — Е _min) / 2Е_ср   100 %

Показатель ослепленности р – критерий оценки слепящего действия, создаваемого осветительной установкой; определяется по формуле:

р = (s – 1) 1000, где

s = ₁/₂ – коэффициент ослепленности, причем ₁ – видимость объекта наблюдения при экранировании блестких источников света, ₂ – видимость объекта наблюдения при наличии блестящих источников в поле зрения.

Показатель дискомфорта М – характеристика качества освещения, определяющая степень дополнительной напряженности зрительной работы, вызванной наличием резкой разницы яркостей одновременно видимых поверхностей в освещенном помещении.

Фон – поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается.

Коэффициент отражения  характеризует способность поверхности отражать падающий на нее световой поток. Определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока Ф_ОТР к падающему на нее световому потоку Ф _ПАД :  = Ф_ОТР/ Ф _ПАД.

Фон считается светлым, если коэффициент отражения  0,4; средним при  = 0,2  0,4; темным при  0,2.

Контраст объекта с фоном К – отношение модуля разности яркостей объекта различения и фона к яркости фона:

К = L _О – L_Ф/ L_Ф

Контраст считается большим при К0,5 ; средним при К = 0,5 0,2; малым при К  0,2.

Видимость V – характеристика способности глаза воспринимать объект. Определяется числом пороговых контрастов ( К_ПОР – наименьший различимый контраст) в контрасте объекта с фоном:

V = К/ К_ПОР

Описание единицы измерения люкс и ее соотношение с люменом

Люкс является основной единицей измерения при проектировании и проверке норм освещенности во всех видах помещений, а также на улице. Лк в освещении используется в качестве показателя, с помощью которого можно обеспечить нормальное выполнение любых работ. Главное – подобрать освещение в соответствии с нормами, установленными СНиП и СП.

Что такое люкс

Расшифровка Лк в освещении обозначает люкс, разобраться с термином не составит труда. Он используется для нормирования света. Если нарушить рекомендованные правила, то это негативно скажется на зрении. Человек будут намного быстрее уставать или же из-за излишней яркости будут болеть глаза. Все основные показатели есть в СП 52.13330.2016, это основной нормативный документ, которым руководствуются все российские проектировщики.

Есть два основных показателя – люксы и люмены, в чем разница понимают немногие, хотя тут все просто:

1. Люмен (Лм) – единица измерения светового потока, используемая в международной системе физических величин. Он равен потоку, исходящему из точечного источника с силой света в 1 канделу. То есть, данный показатель отражает полный световой поток, исходящий от лампы. Он не учитывает концентрацию света за счет отражателя или его бесполезное рассеивание во все стороны.
2. Люкс – единица измерения освещенности, входящая в международную систему. Он равен освещенности участка площадью в 1 кв.м. с силой света в 1 люмен. Если на квадратный метр падает световой поток в 200 люмен, освещенность равна 200 люксов. Если свет распределяется на 10 кв. м., то освещенность составит 20 Лк.

Нормы освещенности в Европе на порядок выше, чем в России.

Нормы освещенности в разных видах помещений

В СНиП регламентированы все основные показатели. Нужно найти тип помещения, чтобы узнать минимально допустимое значение, от которого следует отталкиваться при проектировании. При этом диапазон может быть достаточно большим, все зависит от специфики выполняемых работ и других особенностей. Ниже указана освещенность в люксах – таблица показывает значения для основных типов помещений.

Помещение	Норматив освещенности, в Лк
Офисные помещения для работы за компьютерами или с документами	300
Переговорные комнаты, конференц-залы	200
Лестницы, эскалаторы	50-100
Коридоры, холлы	50-75
Кладовки, подсобные помещения	50
Помещения для черчения	500
Жилые комнаты и кухни	150
Детские комнаты, игровые зоны	200
Библиотеки, кабинеты	300
Ванные санузлы, коридоры в квартирах	50
Сауны, бани, бассейны	100
Учебные классы	400
Спортзалы	200

Есть показатели и для других сфер. Что касается производственных помещений и цехов, там есть градация по степени точности выполняемых работ. В зависимости от этого освещенность может варьироваться от 50 до 5000 люксов и даже больше. Причем, предъявляются требования как к местному, так и к общему освещению, оба параметра одинаково важны.

Шкала освещенности в люксах

Для определения подходящего светового режима можно использовать еще один вариант – шкалу освещенности. В ней установлены рекомендуемые значения в зависимости от выполняемой деятельности.

Род занятий	Рекомендуемый уровень освещенности
Места с темной обстановкой вокруг	От 30 до 50
Площадки и помещения, где не выполняются постоянные работы	100-200
Места с ограниченной нагрузкой на зрение	200-500
Объекты со средним уровнем зрительной работы	500-1000
Работы с высокими требованиями освещенности	От 1000 до 2000
Проведение точных работ	2000-5000
Сверхточные работы	От 5000 до 10000
Помещения, требующие особых условий освещения (например, операционные)	10000-20000

В одном помещении может быть несколько разных зон, если это требуется для нормального выполнения работ.

Минимальная освещенность в люксах

Если указана мощность ламп в ваттах, нужно обязательно переводить показатели в люксы, так как нормативы указаны именно для них. Есть информация о том, сколько Лк в 1 Вт разных источников света, поэтому провести расчеты не составит труда. Что касается минимальной освещенности, то данные, указанные в СНиП являются именно нижним показателем, на который стоит ориентироваться.

Свет может быть ярче установленных норм, на этот счет нет особых ограничений. Главное, чтобы не было дискомфорта для зрения. Но что касается показателей ниже установленного значения, допустимая разница составляет не больше 10%. Это и есть абсолютный минимум, ниже которого опускаться нельзя.

Как определять освещенность в люксах

Расчеты не занимают много времени, если известна хотя бы мощность лампы в люменах. Она отличается для разных источников света. И если на упаковках светодиодных и люминесцентных изделий есть вся необходимая информация, то у ламп накала ее может и не быть. Но рассчитать силу света в люменах несложно – мощность в ваттах умножается на 12. Так, вариант на 100 Вт выдает примерно 1200 Лм.

Для определения освещенности без использования оборудования надо знать суммарную мощность светильника и площадь, на которую распространяется свет. Исходя из этого посчитать примерное значение нетрудно. При этом стоит понимать, что полученный результат примерный, так как он не может учесть потери светового потока и особенности его распределения рассеивателем плафона.

Надо помнить и о том, что в дневное время в помещение проникает естественный свет через оконные проемы. Это влияет на освещенность, показатели будут намного выше даже в не самый солнечный день.

В отличие от искусственного света, естественный зависит от ряда условий – облачности, региона, расположения зданий и деревьев рядом. Чтобы оценить качество освещения используют КЕО (коэффициент естественной освещенности), который измеряется на уровне пола на расстоянии 1 метр от стены, противоположной оконным проемам.

Приборы для измерения освещенности

Замеры производятся с помощью люксометра. Это специальный прибор с фотоэлементом, проводимость которого зависит от силы света, попадающего на него. Для проведения проверок надо использовать оборудование с погрешностью не большее 10%, это требование установлено нормами ГОСТ.

Прибор обычно состоит из электронного модуля с экраном и блоком настроек и фотоэлемента, прикрепленного на гибком проводе. Такая конструкция позволяет проверить показатели в любом месте, достаточно протянуть руку.

Кстати! Важно соблюдать условия измерений. Если речь идет об офисе, учебной аудитории или других подобных местах, то проверять освещенность надо примерно на уровне стола, обычно это в 80 см от пола. Для лестниц, коридоров и дорог замеры производятся на уровне земли.

Можно проверить освещенность с помощью фотоаппарата, сфотографировав белый лист и сверив параметры диафрагмы и выдержки.

В видео светодизайнер, подробно расскажет о таких понятиях как «Освещенность» и «Световой поток».

Люксы используются при оценке освещенности всех помещений, так как это самый простой вариант проверки соответствия света установленным нормам. Если все спроектировано верно, будут созданы лучшие условия для зрения человека.

Панков Алексей

Инженер-электрик. Специалист по проектированию и эксплуатации электротехнических изделий.