Освещённость — световая величина, равная отношению светового потока, падающего на малый участок поверхности, к его площади [1] .
Содержание
Определение и свойства [ править | править код ]
Освещённость численно равна световому потоку, падающему на участок поверхности единичной площади:
E v = d Φ v d σ . <displaystyle E_=<frac>>.>
Единицей измерения освещённости в Международной системе единиц (СИ) служит люкс (1 люкс = 1 люмену на квадратный метр), в СГС — фот (один фот равен 10 000 люксов). В отличие от освещённости, выражение количества света, отражённого поверхностью, называется светимостью.
Освещённость прямо пропорциональна силе света источника света. При удалении его от освещаемой поверхности её освещённость уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния (Закон обратных квадратов).
Когда лучи света падают наклонно к освещаемой поверхности, освещённость уменьшается пропорционально косинусу угла падения лучей.
Освещённость E v <displaystyle E_> от точечного источника находят по формуле:
E v = I v r 2 cos i , <displaystyle E_=over r^<2>>cos i,>
где I v <displaystyle I_> — сила света в канделах; r <displaystyle r> — расстояние до источника света; i <displaystyle i> — угол падения лучей света относительно нормали к поверхности.
Освещённость в фототехнике определяют с помощью экспонометров и экспозиметров, в фотометрии — с помощью люксметров.
В настоящее время при огромном разнообразии светотехнических приборов у населения нет единого понятия касательного того, в чем измеряется освещенность. Нередко возникает недоразумение с такими техническими характеристиками, как сила света и яркость, люмены и канделы. Приобретая осветительные приборы, часто обращают внимание на суммарный световой поток, не учитывая потери света и тепла.
Понятие освещенности
Световой поток измеряется в специальных лабораторных условиях и самопроизвольно его определить невозможно. Поэтому СНиП учитывает величину освещенности, которую, в отличие от светового потока, каждый может измерить самостоятельно. Она представляет собой показатель отношения светового потока, измеряемого в люменах, к площади поверхности, на которую попадают фотоны. Угол падения при этом должен равняться 90°. Единица измерения освещенности — люкс (lux).
Давно уже установлена зависимость психологического и физического состояний человека от света. Если при слабом освещении происходит угнетение мозговых процессов, то при ярком свете они возбуждаются. Но в любом случае сетчатка глаза и ресурсы организма изнашиваются. При проектировании осветительных приборов определяют коэффициент запаса (КЗ), который должен учитывать вероятный спад освещенности установки. Для искусственного света в показателе предусматривается уменьшение яркости по причине износа оптических компонентов устройства и их естественного загрязнения. Коэффициент естественной освещенности снижается вследствие изменения отражающих свойств окружающих предметов.
Измерение освещенности проводится на рабочих местах вместе с определением уровня загрязненности, звуковых колебаний, электромагнитного излучения, а на некоторых производствах и гамма излучения. Важность знания этих параметров трудно переоценить при создании оптимальных условий труда, и все они соответствуют санитарным правилам и нормам. Например, освещенность должна быть:
в рабочем кабинете — 300 лк;
в офисе для постоянной работы с компьютером — 500 лк;
для технических и конструкторских бюро — 750 лк.
При наличии в помещении естественной подсветки уровень искусственного фона можно снижать.
Приборы для определения уровня освещенности и методика его определения
Наименование прибора похоже на название величины, которую он устанавливает, — люксметр. Принцип работы малогабаритного переносного устройства напоминает работу фотометра. Поток излучения, падая на фоточувствительный элемент полупроводника, отрывает электроны, которые начинают упорядоченно двигаться. Таким образом, замыкается электрическая цепь. Причем величина тока прямо пропорциональна интенсивности освещения фотоэлемента, что имеет свое отражение на шкале аналогового люксметра. Сегодня приборы со стрелками практически исчезли, их заменили цифровые. Они оснащены жидкокристаллическими дисплеями, у которых сам фоточувствительный датчик расположен в отдельном корпусе, а с дисплеем он соединяется с помощью гибкого провода.
В ходе проведения эксперимента по измерению освещенности прибор устанавливается в горизонтальном положении. Причем в соответствии с требованиями ГОСТа их размещают в разных точках помещения, согласно определенной схеме. В 2012 г. Россия приняла новый стандарт измерения характеристики количества светового потока. В старом понятийном аппарате при измерениях использовались такие термины данной величины, как:
В настоящее время к ним добавлены следующие типы освещения:
Стандарт подробно описывает все тонкости проведения измерительных исследований.
Замеры осуществляются отдельно по естественной и искусственной иллюминации. В ходе проведения эксперимента нельзя допустить, чтобы хоть малейшая тень падала на прибор, а вблизи был хотя бы 1 источник электромагнитных волн. Все они вносят помехи в работу устройства.
После выполнения необходимых замеров освещенности определяется искомая величина. Она сравнивается с нормативным значением. Затем подводятся итоги о достаточности освещенности территории или помещения. Каждый вид измерительных испытаний оформляется специальным оценочным протоколом, чего требует ГОСТ.
Измерение количества света для светодиодных устройств и примеры в природе
Светодиодные светильники стали очень востребованными благодаря уникальной энергоэффективности. Но светодиоды и их источники питания при освещении выделяют тепло, которое рассеивается с помощью теплопроводящих материалов (алюминий) и конструктивных особенностей (ребер, большой радиаторной площади). Несмотря на кажущееся отсутствие связи между потерями тепла и освещенностью, специалисты всегда учитывают ее при создании новых устройств.
Трудности с работой светодиодных светильников начинаются при эксплуатации в условии повышения температуры более +50°С. Почему измерение освещенности светодиодов и рекомендуют проводить после 2 часов их работы, т. е. после выхода на оптимальный режим. Для исключения появления погрешности проводятся неоднократные замеры в течение рабочей смены. Желательно эти исследования проводить как минимум 1 раз в год. Чтобы при проектировании исключить любые ошибки, закладывают коэффициент снижения освещенности, зависящий от физических характеристик объекта.
Обычно производители LED-устройств дают гарантию по их безупречной работе на 3 года. Все параметры функционирования таких светильников, в том числе, и освещенность, должны соответствовать заявленным значениям. Если условия работы устройств происходят при температуре наружного воздуха свыше 45°С, то измерения освещенности необходимо делать гораздо чаще. Иначе неправильное проектирование и полученные результаты приведут к быстрому падению показателей освещения.
Что касается примеров иллюминации в природе, то на орбите Земли и экваторе в полдень данная величина равняется 135 тыс. люкс. В солнечный день она составляет до 100 тыс. лк, в пасмурный — только 1 тыс. люкс, а вот от Луны всего лишь 0,2 лк. Измерение света на улице на широте Москвы в зимний период показало от 4 до 5 тыс. люкс. В безлунную ночь освещенность в тысячу раз меньше, чем в полнолуние, а при 10-бальной облачности — в 10 тыс. раз меньше. То, в чем измеряется освещенность в помещении и естественных условиях, относится к физическим величинам, входящим в Международную систему единиц.
Современное рабочее место подразумевает не только наличие удобной мебели, современного оборудования и климатических условий. Одним из важных его параметров является освещенность рабочего места, которая влияет не только на производительность труда и производственные показатели, но и напрямую связана со здоровьем человека. Именно по этой причине нормированию света посвящены государственные и отраслевые стандарты, разобраться в требованиях которых попробуем в этой статье.
Освещенность — в чем измеряется
В паспорте любого светильника можно найти такой показатель как световой поток. Он обозначает силу света излучаемую этим светильником. Измеряется в люменах. Однако для характеристик любого освещаемого объекта важно знать угол светового потока и расстояние до него. Поэтому для нормирования величины светового потока, применительно к конкретному месту, введена освещенность — количество света на квадратный метр площади. Измеряется в люксах. Один люкс (лк) равен одному люмену на 1 кв.м. площади.
Виды освещения рабочих мест
Основная масса рабочих мест имеет три основных источника света, каждый из которых характеризуется своими особенностями:
естественное освещение присутствует в дневное время в помещениях, которые имеют окна или элементы прозрачных крыш. Для человеческого глаза это наиболее комфортный вид освещения;
смешанный тип освещения появляется, когда ощущается недостаток солнечного сета и включаются дополнительные источники света. Чаще всего это местные приборы освещения;
искусственное освещение задействуют, когда естественных источников света очень мало или они отсутствуют совсем. Этот вид освещения подразделяется на несколько разновидностей — рабочее, аварийное, охранное и дежурное;
Если помещение не имеет оптической связи с внешним миром, на таком объекте действует только искусственное освещение.
Чем регулируется освещенность рабочих мест
При проектировании зданий и помещений промышленного и бытового назначения, и последующей организации мест для работы, действуют два основных регламентирующих типа документов:
Строительные Нормы и Правила (СНиП) используются при непосредственном проектировании зданий, требования к освещению в них закладывается еще на этапе рабочих чертежей;
Санитарные Правила и Нормы (СанПиН) являются уточняющим документов СНиП и применяются уже к организации конкретных мест в уже построенных зданиях.
Здесь необходимо отметить, что проверки регулирующих органов проводятся на соответствие СанПиН.
Нормы освещенности для рабочих мест
Для каждой категории рабочих мест разработаны свои нормы, которые можно узнать в регламентирующих документах. Здесь мы приведем их в сжатом, справочном виде. Так для производственных помещений действуют семь разрядов точности работ, по которым нормируется свет. Приведем нормы для некоторых из них:
Высшая точность — от 1500 до 5 000 лк;
Очень высокая точность — от 1000 до 4000 лк;
Высокая точность — от 400 до 2000 лк;
Средняя точность — от 400 до 750 лк;
В свою очередь требования к офисным помещениям существенно ниже:
офисы общего назначения с использованием компьютеров должны иметь освещенность не менее 300 лк;
освещенность 500 лк и более должны иметь офисы для чертежных работ;
залы для собраний и конференций — не менее 200 лк.
Другие параметр освещенности
Кроме непосредственной освещенности места для работы, измеряемой в люксах, к световым характеристикам относятся и другие требования, которые обозначаются как показатель ослепленности и коэффициент пульсации источника света. Требуемые значения первого лежат в области от 10 до 40 %, а коэффициент пульсации не должен превышать 15 %.
Заключение
Анализируя нормы освещенности рабочих мест, можно сделать вывод, что светодиодное освещение является самым перспективным способом, исключительно выгодным с точки зрения эксплуатационных затрат и наиболее приемлемым по коэффициенту пульсации.
