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.
Освещенность помещений. Нормы и расчеты. Приборы и особенности
Плохая освещенность помещений, рабочего места или комнаты в квартире отрицательно влияет на здоровье человека, снижает концентрацию внимания, работоспособность, появляется раздражительность и сбои в психике. Очень яркий свет также является раздражителем, и не дает ничего положительного для человека.
Поэтому необходимо обеспечить нормальную освещенность помещений, которая регламентируется определенным стандартом СНиП. Для этого требуется простая установка соответствующих ламп освещения для каждого помещения.
Освещенность помещений
В номинальном выражении является потоком света, который излучается на поверхность под прямым углом в расчете на единицу площади. При падении света под острым углом освещенность снижается в зависимости от угла наклона.
Освещенность измеряется в люксах, который равен 1 люмену (единица светового потока) на м 2 .
Освещенность помещений прямо зависит от силы света, который исходит от источника. Чем больше расстояние от светового источника до поверхности, тем меньше параметр освещенности.
Нормы
Каждый тип помещения имеет свои нормативы освещенности. Например, для помещения магазина по продаже продуктов наибольшее значение пульсации установлено 15%, освещенность 300 люксов, однако для отдела спортивных товаров или строительных материалов нормы совсем другие. Также правила устанавливают определенную допустимую освещенность для поликлиник, детских садов, автосервисов и других объектов.
Пример расчета освещенности
Определим необходимую освещенность для спальной комнаты. Площадь спальни составляет 25 м 2 . Значение нормы по правилам для комнат такого типа умножаем на площадь: 150 х 22 = 3300 люкс. Общий световой поток приборов освещения при такой величине освещенности должен быть равен не менее 3300 люмен.
Теперь остается подобрать подходящие лампы освещения для спальни. При выборе светодиодных ламп, можно, например, приобрести три таких лампы по 12 ватт. Это обеспечит создание светового потока 3600 люмен, что видно по значениям таблицы.
Такой расчет является приблизительным, так как светодиодные лампы имеют различные параметры света в зависимости от производителя. Таким образом, можно легко самостоятельно рассчитать требуемую мощность и тип ламп для создания нормированной освещенности любого помещения согласно правилам СНиП.
Приборы для измерения освещенности
Для замера освещенности помещений применяют различные приборы, которые имеют свои особенности конструкции и методы измерений. Основные приборы рассмотрим более подробно.
Люксметр
Люксметры делятся на электронные и аналоговые, которые уже не производятся, и остались только старые образцы таких моделей.
Такой люксметр используется:
- Проверка соответствия освещенности помещений нормативным данным.
- Измерение параметров освещения при проведении работ по оценке условий труда.
- При электромонтажных работах для сравнения показателей освещенности с расчетами для приборов освещения.
Принцип действия люксметра заключается на работе встроенного фотоэлемента, на который направляется поток света. При этом в фотоэлементе возникает значительный поток заряженных частиц. В результате появляется течение электрического тока, сила которого зависит от силы светового потока, направленного на фотоэлемент. Обычно этот параметр и выводится на шкалу прибора.
Виды люксметров
В зависимости от расположения датчика, измеряющего освещенность помещений, люксметры делятся на виды:
- Моноблок (цельное устройство). Датчик фиксируется в самом корпусе прибора.
- Прибор с выносным датчиком, подключаемым гибким проводом.
Чтобы произвести простые измерения подойдет обычный люксметр-моноблок, без вспомогательных различных функций. Для определения нескольких параметров освещенности при производстве профессионального расчета, необходимо использовать устройства, имеющие дополнительный набор функций. Такие приборы имеют встроенную память и могут определять средние значения параметров.
Значительным преимуществом для люксметра является наличие особых светофильтров, которые помогают точнее определить значение силы света, которая исходит от приборов освещения с разными оттенками цветов.
Наличие выносного датчика в люксметре дает возможность определить освещенность с большей точностью, так как при этом влияние внешних факторов снижается. На современных моделях имеется жидкокристаллический дисплей. С помощью него намного проще снимать показания прибора.
Приборы для фототехники
В фототехнике используются такие приборы, как экспонометры (экспозиметры) . Они предназначены для определения параметров яркости и освещенности экспозиции. Определив значения этих показателей, профессиональный фотограф может получить качественные фотоснимки.
Экспонометры разделяют на виды:
- Внутренние.
- Внешние.
Флешметры
Такие приборы предназначены для измерения освещенности при фотографировании. При этом дополнительным элементом используют устройства освещения импульсного типа (фотовспышки). В современных моделях фотоаппаратов флешметр расположен в корпусе. Он изменяет мощность фотовспышки при разных уровнях света.
Профессионалы применяют флешметры с выносным датчиком, они точнее определяют освещенность.
Фотометр
Такой прибор называют мультиметром. Он является более современным вариантом флешметра. Его достоинством является сочетание опций экспонометра и флешметра.
Пульсация освещенности
Равномерность светового потока приборов освещения оставляет желать лучшего. Эффект, выражающийся в наличии колебаний в световом потоке, не виден глазу, однако его воздействие на здоровье человека имеет большое значение.
Опасность такого света заключается в том, что визуально невозможно определить наличие импульсов света. А в результате их действия может нарушиться сон, возникает дискомфорт, депрессия, слабость, сердечные сбои и другие симптомы.
Параметром пульсации является ее коэффициент, который выражает силу изменения потока света, направленного на единицу площади поверхности за промежуток времени. Формула расчета этого коэффициента довольно простая. Коэффициент пульсации освещенности определяется разностью между наибольшей и наименьшей освещенностью за определенное время, разделенной на двойную среднюю освещенность, и результат умножается на 100%.
Санитарные правила определяют верхний предел коэффициента пульсации. На рабочем месте он должен быть не более 20%, и зависит от степени ответственности работы сотрудника. Чем ответственнее работа, тем меньше должен быть коэффициент пульсации освещения.
Для помещений администраций и офисов с напряженной зрительной работой такой коэффициент не должен подниматься выше 5% отметки. При этом учитывается поток света частотой пульсаций до 300 герц, так как более высокую частоту нет смысла учитывать, из-за того, что она не воспринимается глазом человека и не оказывает отрицательного влияния.
Определение пульсации освещения
Для определения пульсации света применяют эффективный простой прибор, который измеряет яркость, пульсацию и освещенность помещений, и называется люксметр-пульсометр-яркомер.
Функции прибора
- Измерение пульсации световых волн, возникающих при мерцании различных приборов освещения.
- Измерение пульсации освещения мониторов компьютеров и других экранов.
- Определение освещенности помещения.
- Определение яркости приборов освещения и мониторов.
Принцип работы устройства заключается в проверке уровня освещения с помощью фотодатчика с дальнейшим преобразованием сигнала и вывода результата на жидкокристаллический дисплей.
Коэффициент пульсации света можно определить с помощью программы на компьютере, либо самостоятельно проанализировать измерения. Для анализа измерений на компьютере применяют специальную программу «Эколайт-АП», которая работает с прибором «Эколайт-02».
Отличительными признаками измерительных приборов, определяющих пульсации, являются уровни чувствительности, тип питания и качество фотодатчиков.
Наибольший коэффициент пульсации выдают светодиодные лампы, при использовании которых этот параметр иногда достигает 100%. Люминесцентные лампы и лампы накаливания обладают незначительным коэффициентом пульсации. Лампы накаливания имеют коэффициент пульсации не выше 25%. При этом стоимость и качество ламп не играют роли. Даже дорогие лампы могут выдавать значительные показатели пульсации света.
Методы снижения пульсации освещения
- Применение приборов освещения, функционирующих на переменном токе с частотой более 400 герц.
- Монтаж осветительной арматуры на разные фазы при трехфазной сети.
- Установка в прибор освещения устройства компенсации ПРА (пускорегулирующей аппаратуры) и особое подключение ламп со сдвигом. Первая лампа работает на отстающем токе, а 2-я на опережающем.
- Монтаж светильников с ЭПРА. Они оснащены электронным пускорегулирующим аппаратом, который сглаживает пульсации и стабилизирует напряжение.
Если в помещении приборы освещения подключены к одной фазе, то подключить их к разным фазам будет проблематично. Поэтому удобнее будет приобрести светильники с ЭПРА. Их достоинством является соответствие всем нормам правил.
Контроль уровня пульсации освещения необходим для здоровья человека, так как отклонение от норм приводит к нарушению работоспособности и самочувствия сотрудников.
Для жилых зданий освещенность помещений также важна. Пульсация света не видна, но со временем проявляется ее негативное влияние.
Похожие темы:
- Освещение квартиры. Советы и составляющие освещения
- Световой поток. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности
- Цветовая температура светодиодных ламп. Типы и особенности
- Свет и цвет. Характеристики и проявления. Особенности
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:
Что такое люмены и люксы? В чем разница?
Чтобы выбрать подходящую светодиодную лампу, нужно представлять, какое количество света излучает модель. Мощность же говорит только о потребляемой электроэнергии и не отражает то, насколько ярко будет светить лампочка. Так, светодиодные лампы разных производителей могут иметь разную яркость при одинаковой мощности. О яркости лед лампы нам скажет указанное количество люксов или люменов, а в чем разница между ними мы расскажем в этой статье.
Читайте также
От чего зависит яркость лед лампы: ватты vs люмены
Что такое люмен
Люмены (lm) – одна из главных характеристик светодиодной лампы, в них измеряют излучаемый световой поток. Эта характеристика говорит о том, сколько света производит конкретная модель светодиодной лампы, вне зависимости от направления света. Когда были распространены лампы накаливания, людям было просто заменять их. Потому как зная количество потребляемых ватт такой лампочкой, можно легко представить, сколько света она излучает. Лампы накаливания конкретной мощности светили одинаково, даже если были сделаны на разных заводах. Но выбирая светодиодную лампу нельзя руководствоваться только мощностью, потому как количество излучаемого света зависит не только от потребляемых ватт. Лампы накаливания одной мощности светят одинаково, потому как количество света зависит от материала нити накаливания и ее максимальной температуры. И эти характеристики практически не отличаются в лампах от разных производителей. Поэтому и яркость, при равной мощности, у них одинаковая.
В отличие от ламп накалиывания, светодиодные лампы одной мощности могут светить совершенно по-разному
Главная же деталь Led-лампы – светодиод, именно он создает свет. Поэтому количество света от светодиодной лампы зависит от ее мощности, материала светодиодного кристалла и режима его работы. Но вариативности у светодиодов гораздо больше, чем у нитей накаливания. Поэтому и лед лампы одной мощности могут светить абсолютно по-разному.
Читайте также
Устройство светодиодной лампы: как работает самый энергоэффективный источник света
На что влияют люмены
Чем больше люменов у светодиодной лампы – тем больше света она излучает. Также от этой характеристики зависит энергоэффективность лампы – то, сколько она производит света, потребляя 1 ватт. Здесь у светодиодных ламп нет конкурентов – их КПД самый высокий среди всех аналогов.
Чем больше люменов при меньшем потреблении электроэнергии – тем более экономичным является источник света
Рассмотрим расчет энергоэффективности на практическом примере:
Возьмем лампы накаливания 75 Вт и 150 Вт. Световой поток первой модели составляет примерно 900 Люменов, а второй – 1800. Делим 900 на 75 и получаем 12 лм/Вт – это энергоэффективность лампы накаливания мощностью 75 Вт. У 150-ваттной лампы этот показатель будет таким же. А теперь вернемся к светодиодным лампам. При мощности 9 Вт модели разных производителей имеют световой поток от 650 до 850 люменов. Используя те же расчеты получаем, что диапазон энергоэффективности лед ламп от 72,2 до 94,4 лм/Вт. А это – весьма ощутимая разница.
| Световой поток | Энергоэффективность | |
|---|---|---|
| Лампа накаливания 75 Вт | 900 Лм | 12 лм/Вт |
| Лампа накаливания 150 Вт | 1800 Лм | 12 лм/Вт |
| Светодиодная лампа 9 Вт | 650 Лм | 72,2 лм/Вт |
| Светодиодная лампа 9 Вт | 850 Лм | 94,4 лм/Вт |
Что такое люксы
Люкс (Лк) – величина, которая позволяет измерить количество светового потока на единицу площади.
1 люкс = 1 люмен / 1 кв. метр
Люксы нужны, чтобы измерить видимый свет и интенсивность освещения на поверхностях в помещении. Показатель изменяется от направленности света, поэтому количество люксов часто соответствуют самому центру луча. Чтобы выяснить количество люксов в определенном месте применяют люксметр.
- норма освещенности жилой комнаты или кухни – 150 Лк,
- рабочего кабинета – 300 Лк,
- детской комнаты – 200 Лк
Расчет уровня освещения в помещениях – задача не самая простая. Архитекторы и дизайнеры используют специальные программы и разные методы расчетов. Но для простой задачи, как, например, выбрать лампы для кухни, можно выполнить расчет и самостоятельно.
Практический пример:
Нужно осветить кухню, площадью 5 квадратных метров в квартире, где высота потолка – 2,7 метра. Для этого мы берем норму освещенности кухни – 150 Лк и умножаем на 5 (м 2 ). Получаем 750, но нужно учесть, что реальные условия практически всегда далеки от идеальных, и часть света поглощают стены и мебель. Поэтому получившийся результат делится на поправочный коэффициент: 0,9, если кухня оформлена в светлых тонах, и 0,6 – для темного интерьера.
Делаем расчет:
150 (Лк) х 5 (кв.м) = 750;
750 / 0,9 = 833,3 – столько люксов будет достаточно для освещения светлой кухни;
750 / 0,6 = 1250 – количество люксов, которые потребуются для освещения кухни в темных цветах.
Заключение
Люмен – единица измерения светового потока, а люкс учитывает освещаемую площадь. Так, если 700 люмен будут освещать 1 кв. метр, то он будет освещаться на 700 люкс. Но если эти же 700 люмен освещают 3 кв. метра, то на 1 кв. метр будет приходиться меньше – 233,33 люкса.