В чем измеряется освещенность

Измерение освещенности. Единица измерения освещенности

ельных и других типов помещений. Освещенность – один из основных параметров окружающей среды, влияющий на ощущение комфорта человеком. Поэтому, освещенность помещений жестко нормируется санитарными законодательством РФ. При проверке соответствия любых помещений санитарным нормам всегда проводятся измерения освещенности.

Освещенность — это количество света падающего на измеряемую поверхность от всех источников света, расположенных в поле зрения люксметра (в том числе и от источников отраженного света).

Формула освещенности

Единица измерения освещенности — это люкс (сокращенно – «лк»). Действующие санитарные нормы освещенности имеют большой разброс, в зависимости от требований к месту измерения (тип рабочего места, территории время пребывания человека), но в самых распространенных случаях (чтение, работа с документами, на компьютере) освещенность рабочего места не должна быть меньше 300 лк. В общем случае, требования к освещенности следующие — чем выше напряженность зрительной работы, тем выше должен быть уровень освещенности.

Для измерения освещенности используют люксметр. Подробнее об устройстве люксметра смотрите статью.

Годятся ли для измерения освещенности смартфоны и обычные фотодиоды? Результаты тестирования в статье.

При измерении освещенности можно иметь ввиду следующие типовые уровни:

Максимальная освещенность солнечным днем — 50000-100000 люкс,

Освещенность днем при сплошной облачности — 2000-10000 люкс,

Освещенность для комфортный работы за письменным столом — от 300 люкс,

Минимально доступный уровень освещенности для чтения — около 30 люкс,

Освещенность лунной ночью — 0,1. 0,5 люкс,

Минимальный уровень освещенности, воспринимаемый человеческим глазом — около 0,005 люкс.

Понравился материал? Поделитесь им в соцсетях:

В чем измеряется освещенность

Комфортное пребывание в помещении невозможно без его оптимальной освещенности. Различные параметры осветительных приборов, их конструкции и физические свойства вызывают немало споров и вопросов, связанных с определением единицы освещенности. В чем измеряется свет ламп и каким он в действительности должен быть необходимо знать при планировании и организации рабочей зоны и домашнего пространства для отдыха. Это позволит правильно подобрать светотехнические устройства и добиться комфортного для восприятия глаз света в помещении.

Почему важна правильная освещенность?

Интенсивность освещения — важнейший фактор, учитываемый во время строительных работ и последующей эксплуатации современных зданий. Его актуальность объясняется прямым воздействием на здоровье зрительного аппарата человека, а также физическое и психологическое состояние, стрессоустойчивость. Слабый или, напротив, яркий свет, не соответствующий рекомендациям специалистов, негативно отражается на деятельности центральной нервной системы, влияя на функционирование организма в целом. Поэтому критерии освещенности одними из первых входят в положения санитарных нормативов и системы охраны труда.

Внутри строения в различное время суток преобладают два вида света — дневной и искусственный. Первый попадает в строение через имеющиеся технические проемы в конструктивах стен — окна и двери в виде солнечных лучей. В вечернее и ночное время суток, а также в пасмурную погоду, человек пользуется искусственным светом, создаваемым светотехническими приборами.

Нормальный по интенсивности искусственный свет, излучаемый осветительными устройствами и регламентированный разработанными критериями СНиП, достигается установкой ламповых приборов, соответствующих потребностям определенного замкнутого пространства. Определить, в чем измеряется освещенность, можно, рассчитав силу световых волн, направленных на освещаемую поверхность под углом 90 градусов. При изменении плоскости интенсивность освещения конкретного объекта в различной степени снижается.

При измерении освещенности и планировании размещения изделий светотехники непременно учитывается и коэффициент погрешностей или запаса, ориентированный на возможное падение света в ходе эксплуатации помещения. То есть оптические компоненты со временем имеют склонность к изнашиванию, загрязнению и постепенному выходу из строя, что так или иначе становится причиной падения степени освещенности из-за снижения яркости искусственных источников света. Также важно учитывать, что на расчет коэффициента дневной или естественной освещенности влияет непостоянство отражающих характеристик окружающих предметов.

Единицы измерения

Свет — видимый глазу человека спектр излучения электромагнитных волн. Мощность светового потока измеряется по величине энергии, прошедшей за определенный промежуток времени через объект, на который он падает. Органы зрения человека чувствительны к световым волнам, равным в диапазоне до 830 нм.

В оптике расчет светового потока (F) с длиной излучения (L) выполняется по формуле: F = K*V*Fи, где:

• К — коэффициент 683 Люмен/Вт;
• V — параметр спектральной чувствительности, эффективный при средней восприимчивости глаз в условиях дневного света;
• Fи — основной поток электромагнитного излучения.

Все перечисленные параметры суммируют, чтобы оценить мощность источника света к конкретной поверхности.

Освещенность измеряется в люкс, равный 1 люмену или единице потока света на м2. Этот критерий напрямую зависит от мощности источника излучения и расстояния до заданной поверхности. Он измеряется по формуле: Е = (I/r2)*cos u, где:

• I — сила света (Канделы);
• r — расстояние от поверхности до излучателя;
• cos u — наклон светового потока под определенным углом.

Единица измерения в канделах — это сила одной «свечи» с рабочим диапазоном 540*1012 Герц. Люмены и люксы генерируют световой поток в 1 канделу. Общая формула в оптике: 1лм = 1 кд*1люкс, последний равен силе яркости, созданной на м2 ровной поверхности мощностью 1 люмен.

Яркость, как оптическое понятие в физике, определяется как единственная фотометрическая величина, нормально воспринимаемая глазом человека. Она наглядно демонстрируется крупными осветительными приборами, состоящими из большого количества точечных излучателей или ламп. При условии их одинаковой мощности, общий поток света, излучаемый прибором, воспринимается как единый источник яркости.

Для рядового пользователя перечисленные расчеты могут показаться сложными, поэтому для того, чтобы облегчить задачу и рассчитать в чем измеряется характеристика света, называемая освещенностью, было разработано специальное программное обеспечение. Благодаря ему появилась возможность моделировать разные варианты светотехнического оборудования с учетом размещения предметов интерьера, оконных проемов и прочих немаловажных факторов.

В каждом замкнутом пространстве или помещении, в зависимости от его эксплуатационной принадлежности, существуют свои нормативы правильной освещенности. К примеру, в торговых павильонах и магазинах по реализации продуктовых товаров освещенность должна равняться 300 люксам, при этом для отделов продаж строительных материалов и спортивного инвентаря нормы будут совершенно иными. Эти же правила, рекомендованные СНиП, действуют в поликлиниках и лечебно-профилактических учреждениях, детских садах и школах и т. д.

Рассчитать нормативы освещенности можно методов «коэффициента использования» по формуле: F = E*S*Kз, где:

• Е — норматив СНиП;
• S — площадь помещения;
• Кз — поправочные коэффициенты, учитывающие тип светотехнических приборов, загрязненность окружающей среды.

Полученное значение F необходимо разделить на число осветительной техники n, умноженное на комплексный коэффициент по формуле: K = Fn/Fл, где:

• Fn – световая мощность, падающая на рабочую горизонтальную поверхность;
• Fл — сумма значений света, образуемых осветительными приборами.

В результате получится следующая итоговая формула: F = (E*S*Kз*Кп)/(n*K).

Освещенность первостепенно измеряется на рабочем месте. Во время измерений необходимо учитывать колебания звуковых волн, степень загрязненности помещения и осветительных приборов, уровень электромагнитного излучения. Итоговые данные замеров дают возможность определить наиболее комфортные условия труда в соответствии с рекомендованными санитарными нормами и правилами.

Какие приборы используются?

Чтобы замерить потенциал освещенности, необходимо использовать специфические приборы — люксметры. Они имеют конструктивные особенности и отдельные методы замеров. Итак, рассмотрим подробнее, чем измеряется свет в помещениях.

• Оценка соответствия освещенности зданий и строений нормативам СНиП.
• Определение критериев нормативов света при проверке организации условий труда.
• Сравнение освещенности с нормативами для приборов осветительной техники при выполнении электромонтажных работ.

Принцип работы измерительных устройств основан на активности встроенного в прибор фотоэлемента, на который направлен источник света. При созданных условиях в фотоэлементе образуется значительный по мощности поток заряженных электронов, что позволяет замерить силу света и вывести ее на шкалу устройства.

Рекомендации по замерам освещенности

При самостоятельном выполнении замеров и подсчетов, необходимо учитывать, отраженный световой поток по критериям мощности может практические не отличаться от прямого. При этом уровни искусственной и естественной освещенности обязательно измеряются по отдельности.

Положение люксметра при работе с прибором должно быть строго горизонтальным, также необходимо следить за тем, чтобы на него не падала тень. Выбранные точки измерения не должны располагаться в непосредственной близости от источников электромагнитных волн. После завершения измерительных работ данные, полученные в процессе исследования, сверяются с рекомендованными для данного помещения нормативами СниП, для оценки условий освещенности.

Важно начинать измерение уровня освещенности в помещениях после того, как осветительные приборы проработали внутри него не менее чем в течение 1,5-2 часов. Более точные параметры можно получить, замерив одни и те же показатели несколько раз во время рабочего дня.

Также нужно отметить, что все подсчеты рекомендуется проводить в соответствии с принятыми нормативами. В большинстве случаев данный подход приводит к тому, что результаты замеров демонстрируют недостаточный уровень света в помещении. Эксперты предлагают умножить имеющееся в здании количество источников осветительных приборов (ламп) на 1,5-2, разделить по группам светильников и присоединить каждый из них к отдельному источнику электросети или выключателю. Именно такая формула позволить получить желаемый уровень освещенности для конкретного помещения при экономии электроэнергии.

Освещенность и светодиодные устройства

В процессе работы светодиодные приборы выделяют больший процент тепла, для рассеивания которого используются специальные теплопроводящие алюминиевые конструкции, охлаждающие ребристые поверхности и другие сопутствующие элементы, которые относятся к группе нейтрализаторов действия теплового обмена. Разрабатывая и выпуская светодиодные светильники, специалисты обращают внимание на взаимосвязь между показателями освещенности помещения и теплопотерями. Сложности в эксплуатации светодиодных осветительных систем возникают при условии повышения температуры нагрева ламповых конструкций свыше 50 градусов.

Вот почему замеры в помещении рекомендуется производить через 1,5-2 часа после начала работы осветительной техники, работающей на основе светодиодных ламп. Чтобы снизить риск получения погрешности, вычисляя в чем измеряется сила света, процесс измерения освещенности рекомендуется проводить несколько раз на протяжении одного рабочего дня и не реже 1 раза в течение года.

Таким образом, освещенность — это определение, означающее суммарное по параметрам количество дневного или искусственного света. Мы выяснили в чем измеряется освещение — в люксах и люменах с помощью специфического устройства люксметра. Пользоваться им несложно при соблюдении прилагаемой инструкции к устройству. Сфер использования у люксметра также немало — начиная от бытового электрооборудования, заканчивая производственным.

В каких единицах измеряется освещенность и яркость света – что такое люксы

При проектировании систем освещения внутри помещения и на отрытом воздухе для подбора источников света нужно знать, в чем измеряется освещенность. Для создания оптимальных условий работы или отдыха этот параметр очень важен. При недостаточном или избыточном освещении повышается утомляемость и снижается производительность труда. На упаковках светодиодных или энергосберегающих ламп встречается обозначение в люменах. Поэтому в статье разберем разницу между единицами измерения освещенности.

Единицы измерения

Рассмотрим подробнее, в каких единицах измеряется освещенность. В Международной системе единиц (СИ) освещенность измеряется в люксах. Также существует единица для измерения светового потока в системе СИ — люмен.

Разберемся в этих единицах и ответим на вопрос, что такое люксы и люмены. Для этого рассмотрим еще одну единицу, принятую в системе СИ. Это единица измерения силы света — кандела. С латыни на русский ее название переводится как свеча.

Свет, испускаемый одной свечой, равен одной канделе. Более точное определение этой единицы звучит как «сила света от источника, испускающего в требуемом направлении электромагнитное излучение частотой 540000000000000 Гц, с небольшим разбросом частот, мощность света в требуемом направлении которого составляет 1/683 Вт на стерадиан».

Освещенность, яркость, световой поток — в чем разница

Световой поток

Перейдем к определению единицы люмен (лм). Это световой поток, испускаемый источником света, сила которого равна одной канделе при температуре 25 °С и при эталонных условиях.

Световой поток характеризует количество света или световой мощности, попадающей на поверхность за единицу времени. Другими словами, световой поток определяется как величина воздействия на селективный световой приемник с определенной спектральной чувствительностью или как общее количество света, испускаемого источником.

Яркость

Яркость — отношение величины световой энергии, переносимой за единицу времени в определенном направлении, которую излучает некая поверхность, к ее проекции на плоскость, перпендикулярной оси наблюдения.

Яркость в системе СИ измеряется в канделах на квадратный метр. Раньше эта единица измерения носила название нит, но в наше время в системе СИ оно не применяется.

Освещенность

Для определения освещенности введена единица люкс (лк). Она равна потоку света, сила которого равна одному люмену (лм), падающему на поверхность площадью один квадратный метр. При удалении источника света от поверхности освещенность уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния.

При выборе источников света разных типов использовать показатель мощности для ориентира при определении мощности светового потока нельзя. Это было актуально для ламп накаливания, но с появлением светодиодных и люминесцентных ламп соотношение светового потока и мощности стало существенно различаться.

К примеру, люминесцентные лампы имеют соотношение 60 лм на каждый ватт мощности лампы, а светодиодные с прозрачным рассеивателем — уже 100 лм на каждый ватт.

Приборы для замеров освещенности

Для проведения измерения уровня освещенности применяют люксметры. Конструкция самых простых приборов включает фотоэлемент, предназначенный для преобразования световой энергии в электрическую. Потом измеренный сигнал пересчитывается и отображается на стрелочной шкале или на цифровом жидкокристаллическом дисплее в люксах.

Показания прибора зависят от светового спектра. Поэтому при замерах уровня освещенности в помещениях или на открытом воздухе они могут быть неточными. Погрешность приборов простой конструкции — более 10%. При замерах в разных условиях применяются поправочные коэффициенты.

У приборов для измерения освещенности высокого класса более сложная конструкция. В них применяются специальные светофильтры, приближающие чувствительность устройства к чувствительности человеческого глаза. Также используются насадки для точности измерения освещенности, создаваемой источником света, расположенным под углом, или контрольные насадки для проверки самого прибора.

Существуют приборы для измерения яркости света — яркомеры. Могут выпускаться комбинированные устройства, совмещающие возможности люксметра и яркомера.

Профессиональные фотографы используют специализированные приборы:

• для определения освещенности сцены и выбора экспопары для съемки применяются экспонометры;
• для измерения мощности вспышки и длительности ее импульса используются флэшметры.

При измерении освещенности нужно учитывать, что освещение может быть естественным, искусственным и комбинированным, включая естественное, которое дополнено искусственным.

При расчете количества источников света для создания искусственного освещения принимается во внимание коэффициент пульсации. Для человеческого глаза пульсация, создаваемая источником света, незаметна, но длительное нахождение в условиях повышенной пульсации может негативно сказываться на здоровье, вызывать быструю утомляемость и головные боли.

Для замеров коэффициента пульсации применяются комбинированные приборы, совмещающие в одном корпусе люксметр, пульсметр и яркомер. Пример — radex lupin.

Где прописаны нормы и требования

Методы измерения уровня освещенности в производственных помещениях, на месте работ вне зданий, на дорогах и т. п. указаны в ГОСТ Р 54944-2012. Нормы освещенности при проектировании помещений и рабочих мест вне зданий и т. п. описаны в строительных нормах и правилах СНиП 23-05-95, СНиП 23-0-2010 и в своде правил СП 52.13330.2016.

К примеру, норма освещенности помещений в зависимости от их предназначения будет различаться и может составлять:

• 20 лк для подвалов, лестниц, проходов на чердак;
• 50 лк для коридоров и ванных комнат в квартирах;
• 150 лк для жилых комнат и залов для тренировки;
• 200 лк для детских комнат;
• 300 лк при проектировании систем общего освещения производственных цехов для шлифовки поверхностей изделий.

Более подробно о расчетах норм и освещенности на промышленных предприятиях можно узнать здесь.

Заключение

При проектировании систем освещения учитываются разные факторы, например, стробоскопический эффект, который может привести к травмам на производстве из-за невозможности определить, вращаются ли детали станка или остаются неподвижными.

Также нужно обращать внимание на энергоэффективность и ремонтопригодность светильников. Ошибки на этом этапе проектирования со временем могут вылиться в значительные финансовые затраты.

В чем измеряется освещенность

В прошлый раз мы разобрались с тем, как можно управлять светом: направлять его в нужные стороны и ограничить там, где он будет лишним. Однако для создания качественного освещения одного умения управлять светом недостаточно. Нужно также разбираться в показателях качества.

• выбрать подходящее световое оборудование;
• придумать, где его установить;
• проверить, соответствует ли система освещения предъявляемым требованиям.

Что такое световые величины и какими они бывают

• световой поток и световая отдача;
• сила света;
• освещенность;
• яркость.

Световой поток и световая отдача

Световой поток показывает, сколько света излучает светильник за единицу времени. Измеряется в люменах (лм), обозначается буквой Φ. С помощью светового потока вычисляют световую отдачу источника света.

Световая отдача — это отношение светового потока источника к электроэнергии, которую он потребляет.

Формула вычисления светоотдачи
H = Ф / P

Допустим, лампа накаливания потребляет 20 Вт электроэнергии, чтобы создать световой поток 250 лм. Тогда ее светоотдача вычисляется так: 250 лм / 20 Вт = 12.5 лм/Вт.

Чем выше светоотдача, тем меньше энергии потребляет источник света и тем меньше вы платите за электричество. Например, если заменить лампу накаливания со светоотдачей 7-22 лм/Вт на люминесцентную со светоотдачей 50-90 лм/Вт, то расход электроэнергии уменьшится в 5-6 раз, а уровень освещенности не изменится.

Среднее значение световой отдачи разных ламп:

• лампа накаливания — 10 лм/Вт;
• флуоресцентная лампа — 100 лм/Вт;
• натриевая лампа низкого давления — 175 лм/Вт;
• светодиод — 104 лм/Вт.

Сила света

Сила света показывает, сколько света излучает светильник в определенном направлении за единицу времени. Измеряется в канделах (кд), обозначается буквой I.

Для лучшего понимания представьте кран, из которого течет вода. Если она еле течет, говорят, напор слабый, и наоборот. То же самое и со светом.

Сила света вычисляется так: берут световой поток, идущий в каком-либо направлении, и делят его на телесный угол (ω):

Что такое телесный угол

Телесный угол — часть пространства, которая объединяет все световые лучи, выходящие из заданной точки и пересекающих некоторую поверхность.

Формула вычисления силы света
I = Ф / ω
Освещенность

Освещенность показывает, сколько света падает на определенную площадь за единицу времени. Измеряется в люксах (лк) или люменах на квадратный метр (лм/м 2 ). Обозначается буквой E.

Для лучшего понимания представьте кран, из которого течет свет, и стакан, куда этот свет попадает. Освещенность — это сколько света попадает в стакан за определенное время. Чтобы совсем не оставалось вопросов по поводу значения освещенности, сравните картинки ниже.

Освещенность, создаваемая ясным небом в полдень летнего дня

Освещенность в пасмурный день

Освещенность офисного кабинета, создаваемая искусственным светом и естественным, проникающим из окон

Освещенность, создаваемая луной на ясном небе

Освещенность вычисляется так: берут световой поток и делят его на площадь участка, который он освещает.

Интересный факт, о котором мало кто знает

При разработке освещения для объектов также берется во внимание естественное освещение. Это освещение прямыми солнечными лучами или рассеянным светом небосвода.

Значение освещенности, создаваемой естественным светом, зависит от природных условий, степени облачности и времени года и суток.

Естественная освещенность:

• в ясный день — 100 000 лк;
• в пасмурный день — 5 000 лк;
• в ясную ночь при полной луне — 0.25 лк.

Яркость

Яркость — отношение силы света, излучаемого поверхностью, к площади её проекции на плоскость, перпендикулярную оси наблюдения. Измеряется в канделах на квадратный метр (кд/м 2 ), обозначается буквой L.

Чтобы было понятнее, продолжим аналогию с напором воды. Если подать одинаковый напор воды на кухонный кран и пожарный шланг, то будет казаться, что из крана вода течет сильно, а из шланга — еле-еле.

То же самое и с яркостью. Если у двух светильников одинаковая сила света, ярче будет казаться тот, что меньше.

Оба шара светят с одинаковой силой и создают одинаковую освещенность. Однако шар, который больше, кажется тусклее, потому что светящаяся поверхность у него больше.

Яркости разных участков одного светильника отличаются. Например, люминесцентная лампа тусклее по краям, а пламя свечи ярче в ореоле вокруг фитиля.

Кроме этого, то, насколько ярким будет казаться источник света, зависит от того, с какой стороны на него смотреть. Например, если посмотреть на сварочную дугу перпендикулярно направлению разряда, ее яркость доставит дискомфорт и частично ослепит. А если посмотреть сбоку — яркость будет терпимой.

Из этого следует, что яркость нам нужна для того, чтобы проектировать комфортное освещение, которое не слепит глаза.

Яркость применяется не только к светильникам

Яркость имеют не только светильники и лампы, но и поверхности, которые отражают свет: дорога, стены, потолки, пол, стол и другие освещенные предметы. Их называют вторичными источниками света.

Мы видим предметы благодаря свету, который они отразили в наши глаза. Если бы они не отражали свет, то мы бы их не видели. Вспомните смешные случаи с идеально чистой стеклянной дверью: человек ее не замечал и врезался в нее. А не замечал он ее потому, что она не отражала свет, а пропускала его через себя.

Яркость некоторых первичных и вторичных источников света

• солнце — 1 650 000 000 кд/м 2 ;
• нить лампы накаливания — 7 000 000 кд/м 2 ;
• ясное небо — 20 000 кд/м 2 ;
• люминесцентная лампа — 5000-15000 кд/м 2 ;
• письменный стол — 100 кд/м 2 ;
• дорожное покрытие — 0.5-2 кд/м 2 .

Яркость видимой области

Человеческий глаз воспринимает яркость только видимой области источника света. Видимая область — это проекция источника света на плоскость. Форма этой проекции зависит от того, с какой стороны мы смотрим на предмет:

Представьте, что на картинке выше изображена светящаяся призма. В этом случае вы воспринимаете яркость только тех частей призмы, которые видите. А что это за части и как они выглядят, зависит от того, с какой стороны вы смотрите на призму. То же самое и со светящимся цилиндром:

Субъективная яркость

При выборе светильника важно учитывать не только яркость, указанную в характеристиках, но и субъективную яркость — яркость, которую воспринимает человек. Она зависит от многих обстоятельств, в том числе и от обстановки.

Для примера возьмем серый квадрат, поместим его в темный и светлый фон, а потом посмотрим на него. В результате окажется, что на темном фоне он кажется ярче, чем на светлом:

Яркость одного и того же источника света может казаться разной. И зависит это от фона
Как световые величины связаны друг с другом

Световые величины не живут отдельно друг от друга. Они взаимосвязаны. И это хорошо: если знаешь одну величину, то запросто найдешь остальные. Эта связь описывается формулами. Ниже рассмотрим основные.

Связь между освещенностью и световым потоком

E = Φ / S

Пример:

E = 10000 / 12 =833 лк

Связь между освещенностью и силой света

Эта связь зависит от того, под каким углом к поверхности падает свет.

Когда свет падает на некоторую точку под прямым углом к поверхности, на которой лежит эта точка, освещенность точки рассчитывается по закону обратных квадратов.

Е = I / r 2

Пример:

E = 100 / (0.5) 2 = 400 лк

Интересный факт, о котором мало кто знает

Закон обратных квадратов действует только в случаях, когда рассматриваются точечные источники света. Он подразумевает, что чем дальше источник света от освещаемой поверхности, тем меньше освещенность этой поверхности.

При этом освещенность уменьшается нелинейно расстоянию. Например, если увеличить расстояние между источником и освещаемой поверхностью в два раза, освещенность поверхности уменьшится не в 2 раза, а квадратично расстоянию — то есть в 4 раза.

Освещенность падает квадратично расстоянию от источника света. Об этом необходимо помнить при проектировании освещения

Когда свет падает на некоторую точку не под прямым углом к поверхности, освещенность точки рассчитывается по закону косинусов.

Е = (I / r 2 ) х cos γ

Пример:

Угол падения γ — 60 о

E = (1200 / 3 2 ) х cos γ = 67 лк

Связь между горизонтальной освещенностью и силой света

Горизонтальную освещенность некоторой точки обычно рассчитывают для рабочих поверхностей: столешницы рабочего стола, спортивной площадки и т.д.

Е_гор = (I / h 2 ) х cos 3 γ
Связь между вертикальной освещенностью и силой света

Световые приборы должны обеспечивать подходящую освещенность не только на горизонтальных поверхностях, но и на вертикальных.

Е_вер = (I / r 2 ) х cos γ
Связь между освещенностью и яркостью

Чтобы рассчитать яркость поверхности, которая отражает свет, освещенность этой поверхности умножают на ее коэффициент отражения (ρ) и делят полученный результат на число «пи».

L = (ρE) / π

Пример:

Освещенность листа бумаги — 500 лк

Коэффициент отражения бумаги — 0.7

L = 500 x 0.7 / π = 111 кд/м 2

Эта формула применима только к поверхностям, которые создают диффузное отражение.

Как вы помните из прошлого урока, диффузное отражение — это когда лучи света после отражения расходятся в разные стороны, а не в одну. Такое отражение создается на шероховатых поверхностях: бумаге, дорожном покрытии и т.д.

Связь между световым потоком и силой света

Если светильник распределяет свет равномерно по всем направлениям, то сила света находится так: световой поток умножают на коэффициент пропускания материала, через который проходит свет, и полученный результат делят на 4π.

I = Φτ / 4π

Пример:

Световой поток лампы накаливания — 1000 лм

Коэффициент пропускания опалового стекла (τ) — 0.9

I = 1000 x 0,9 / 4 π = 72 кд

Представленные формулы необязательно запоминать

Все эти формулы мы показали вам для того, чтобы вы понимали физическую взаимосвязь между световыми величинами.

Зубрить их не надо, потому что все расчеты при проектировании освещения ведутся в специализированных программах, куда уже заложены все эти формулы.

Одна из самых распространенных программ — DIALux.

Измерительные приборы

Когда требуется определить качество освещения, пользуются измерительными приборами. Для каждой световой величины свой прибор. Давайте разберемся, что это за приборы.

Все измерительные приборы устроены одинаково. Их главная деталь — фотоэлемент. Когда на фотоэлемент попадает свет, он создает небольшой электрический ток или меняет его величину. Нынешние фотоэлементы изготавливают из полупроводниковых материалов.

Обычно приборы измеряют освещенность — количество света, попадающего на фотоэлемент. Чтобы узнать другие световые величины, например, световой поток, силу и яркость света, пользуются формулами, о которых мы говорили выше.

Чувствительность фотоэлементов не такая, как у наших глаз. Чтобы к ней приблизиться, фотоэлементы дополняют светофильтрами. Чем больше светофильтров, тем точнее измерения и выше цена прибора.

Люксметр — для измерения освещенности и яркости

Обычно этот прибор используют для измерения уровня освещенности определенных мест, например, офисных кабинетов.

Гониофотометры — для измерения силы света

Эти приборы используют производители светового оборудования. Их устанавливают в специальных лабораториях. С их помощью измеряют силу света или светораспределение определенной группы светильников с нескольких сторон. В них светильники или система зеркал (или и то и другое вместе) вращаются вокруг фотоэлемента. Если интересно, посмотрите видео, как работает этот прибор.

Фотометрический шар Ульбрихта — для измерения светового потока

Прибор работает так: лампу подвешивают в центре пустой сферы и включают, а установленный в специальном отверстии сферы фотоэлемент измеряет освещенность. Затем программа рассчитывает значение светового потока. Стены сферы матово-белые, чтобы идеально рассеивать свет.

Приборы для измерения яркости

Такие приборы состоят из фотоэлемента и оптической системы. Оптическая система проецирует изображение измеряемой поверхности источника света на фотоэлемент. В результате последний получает некоторую освещенность, на ее основе прибор рассчитывает и выдает значение яркости. Часто эти функции совмещают в люксметре.

Спектрометр

Спектрометр — самый продвинутый измерительный прибор. Чтобы определить необходимые световые величины существующего или проектируемого освещения, вам не придется везти каждый светильник в лабораторию. Всю необходимую информацию вам предоставит портативный спектрометр.

• спектральный состав излучения;
• уровень мерцания (видимого и невидимого);
• силу света, яркость и освещенность;
• длину волны и частоту.

Закрепим

Итак, сегодня мы узнали, что освещение должно соответствовать определенным показателям качества. Этими показателями являются световые величины.

Теперь, когда вы стали разбираться в световых величинах, вы сможете подобрать подходящее световое оборудование и проверить, соответствует ли ваша система освещения заданным требованиям.

Кем задаются требования к освещению

Показатели качественного освещения устанавливаются государственными и международными стандартами и диктуются назначением и устройством объекта. Это говорит о том, что к освещению учебных классов, коридоров, погрузочных площадок и даже футбольных полей предъявляются разные требования.

Чтобы закрепить эти знания, кратко повторим все, что мы изучили в этом уроке.

1. Световые величины характеризуют свет с учетом его способности вызывать у человека зрительные ощущения.

• световой поток показывает, сколько света излучает источник;
• световая отдача — сколько электроэнергии понадобится источнику, чтобы давать нужное количество света;
• сила света — сколько света излучает источник в одном направлении;
• освещенность — сколько света падает на поверхность;
• яркость — сила света, поделенная на площадь проекции светящегося участка.

4. Световые величины взаимосвязаны. Эта взаимосвязь описывается математическими формулами. Однако их запоминать не нужно, потому что есть специальные программы, куда все эти формулы уже загружены.

5. Для измерения световых величин используют специальные приборы. Все они устроены примерно одинаково. Их основа — фотоэлемент, который определяет освещенность. И уже из освещенности рассчитываются другие величины.

На сегодня все. В следующем уроке поговорим о том, как работает зрение и как оно воспринимает свет.

Это пригодится вам для того, чтобы разрабатывать системы освещения, которые не только обеспечивают хорошую видимость, но и не утомляют зрение, не вредят здоровью, поддерживают работоспособность и помогают расслабиться в зависимости от назначения объекта.