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.
Люкс, Люмен и Кандел единицы измерения яркости светодиодов. Чуствительность человеческого глаза неодинакова по спектру, она максимальна в зеленой области и резко спадает к фиолетовому и красному краям. Ориентируясь на глаз, как на приемник света вводят систему измерений, в которой равными принимаются такие воздействия, которые вызывают одинаковое зрительное ощущение, хотя физические приборы оценивают эти воздействия как разные.
Единицей светового потока является люмен (лм), физиологическое действие в 1лм одинаково во всем спектре, но его энергетическая "цена" для зеленой области составляет 1/683 Вт, для фиолетовой — 1/62 Вт, а для малино-красной — 1/6 Вт. Поэтому глазу комфортнее в зеленой области, здесь физической воздействие ("давление") на него наименьшее. Эффективность преобразования электрической мощности в световой поток характеризуют светоотдачей, измеряемой в люменах на ватт (лм/Вт). Ее иногда называют КПД, хотя ничего общего с действительным КПД эта величина не имеет.
Шестидесятиваттная лампочка накаливания "выдает на гора" 500 лм (8,33 лм/Вт), полутораметровая люминесцентная трубка — 5000 лм, уличная натриевая лампа -10 000-20 000 лм, а S-лампа с СВЧ возбуждением (одна из последних разработок западной осетительной моды) — 100 000лм. Так что светодиодам есть кого догонять. Световой поток в 1 лм, приходящийся на площадку в 1кв.м., обеспечивает освещенность в 1 люкс (лк); для чтения книги достаточно несколько сот люксов.
Для источников направленного излучения определяющей становится пространственная плотность светового потока в заданном направлении, называемая силой света и измеряется в канделах (1кд=1лм/стерадиан*). При этом стремятся "сжать" все излучение источника до требуемого угла. Так, для уличных светофоров надо обеспечить силу света 200-300 кд в пределах угла 20°, а для железнодорожного — 2 000-4 000кд при расходимости 3°, что бы машинист мог увидеть его издалека. Яркость источника определяется отношением силы света к площади излучателя и измеряется в кд/кв.м., к примеру, упомянутые уличные и железнодорожные светофоры имеют яркость около 10 и 100 тыс. кд/кв.м., тогда как комнатному ТВ-экрану достаточно всего 500кд/кв.м. Некоторые термины и понятия: Освещенность Освещенность показывает, как сильно освещена поверхность источником света. Она определяется отношением падающего светового потока к площади освещаемой поверхности. Единицей измерения является люкс (лк). Равномерность освещения Равномерное освещение очень важно для поддержания зрительного комфорта и физического состояния глаз. Неравномерная яркость и освещенность приводят к уменьшению контраста между предметами и окружением. Необходимость часто приспосабливаться к новым условиям освещенности вызывает ускоренное переутомление глаз Распределение света Сила излучаемого в разных направлениях света неодинакова; она отображается с помощью кривых распределения света. Самую гомогенную кривую распределения света — круг получают от плоской, диффузно светящей поверхности (источника, излучающего по закону Ламберта). На распределение света ламп можно влиять с помощью отражателей и оптических систем. Световая отдача Световая отдача показывает, с каким КПД полученная электрическая мощность преобразуется в свет. Она измеряется в люменах на Ватт (лм/Вт) и является главным показателем экономичности лампы. Световая энергия Под световой энергией понимается продукт, получаемый за единицу времени из отданного светового потока источника света. Единицей измерения является килолюмен в час (клм/ч). Световая энергия принимается во внимание, например, при оценке светогенерирующей способности ламп для фотовспышек. Световой поток Световым потоком называется общая мощность видимого излучения лампы. Световой поток показывает общее количество света, излучаемого источником во все направления. Единица измерения: люмен (лм). Сила света Сила света характеризует видимую силу излучения источником света в определенном направлении. По форме и симметрии распределения силы света различают светильники глубокого и широкого светораспределения. Единицей измерения силы света является кандела (кд). Цветовое ощущение Общее, субъективное ощущение, которое человек испытывает, когда смотрит на источник света. Свет может восприниматься как теплый белый, нейтральный белый или холодный белый. Объективное впечатление от цвета источника света определяется цветовой температурой. Цветовая температура Единица измерения: Кельвин [К]. Цветовая температура источника света определяется путем сравнения с так называемым "черным телом" и отображается "линией черного тела". Если температура "черного тела" повышается, то синяя составляющая в спектре возрастает, а красная составляющая убывает. Лампа накаливания с тепло-белым светом имеет, например, цветовую температуру 2700 К, а люминесцентная лампа с цветностью дневного света — 6000 К. Цветность света Цветность света определяется цветовой температурой К (в Кельвинах). Выделяют три основные группы цветности: — тепло-белая 5000 K. Разные лампы, даже если они имеют одинаковую цветность света, по причине спектрального состава могут иметь абсолютно различные характеристики цветопередачи. Цветопередача Цветопередача отражает воздействие света лампы на цвета освещаемых ею объектов. В зависимости от места установки лампы и выполняемой ею зрительной задачи, ее искусственный свет должен обеспечивать максимально близкое к естественному дневному свету восприятие цветов. При оценке цветопередачи используется индекс цветопередачи Ra. Он определяется сравнением 8 эталонных цветов при освещении эталонным и тестируемым источниками. Чем ниже коэффициент, тем хуже цветопередача тестируемого источника света.
Освещенность — это величина, часто используемая при расчетах электроэнергии. Обладает большим количеством необходимых свойств для измерений. Численно равняется тому значению, какое имеет световой поток, падающий на территорию единичного участка поверхности. Что собой представляет уровень освещенности, в чем измеряется, как измерить освещенность? Об этом и другом далее.
Свойства света
Свет представляет собой электромагнитный вид излучения, который воспринимается человеческим глазом в объеме 400 ньютон на метр. В физике это суммарное количество фотонов. Фотоны отражаются и преломляются. Это основные свойства света. Если отражение зависит от того, какая плотность у материала и угол лучевого падения, то преломление зависит от направления лучевого распределения в процессе прохождения их через материал.
Единица измерения
Освещенностью называют световую величину, которая равно потоку света, падающему на поверхность, к его площади. Считается прямо пропорциональной световому источнику. Отличается равномерным распределением на площади. Находится делением канделовой силы света на расстояние до светоисточника и перемноженного на косинус угла падения солнечных лучей.
Обратите внимание! Измеряется согласно международной классификационной системе в люксах, что равно десяти фотам или одному люмену на один квадратный метр. Поэтому единицей измерения освещенности является именно люкс. Стоит отметить, что его можно перевести в канделу и ватт.
Кандела
Кандела, что в переводе с английского свеча, является единицей измерения силы светоисточника по международной единичной системе. Была сформирована в 1979 году. Равна 540⋅1012 Гц или 683 лм/Вт. Измеряется в канделах разные светоисточники, к примеру, лампа накаливания со свечой, сверхъярким светодиодом, люминесцентной лампой и солнцем. Дополнение: примерная солнечная сила в канделах равна 2,8⋅10, что в переводе на ватты 3,83⋅1026
Люмены и люксы
Люмен является единицей измерения, которая равна потоку солнечного света, который испускает источник, равный канделе и стерадиану. В люменах измеряется весь светопоток, однако при вычислении не учитывается сила линзы с отражателям, поэтому получающийся показатель — не прямой параметр оценки яркости с КПД источника.
Люкс — измерительная подъединица люмена по СИ. В отличие от люмена, люкс дает оценку светового потока, который падает на квадратный метр. Тот же дает понимание того, какой световой поток у светоисточника.
Обратите внимание! То есть люкс это характеристика, которая позволяет узнать КПД светильника на конкретной площади.
Чтобы лучше понять их основное отличие, стоит рассмотреть рисунок. Он наглядно показывает, как при увеличении высоты расширяется освещение и как убывает яркость.
Люмен и ватт
Как было изложено выше, люменом называют полноценное число света от светоисточника. Ватт — показатель того, какая мощность, тепловой поток, звуковая энергия и полная мощность электротока или излучения у прибора. Один ватт равен 100 люменам. Перевод самостоятельно можно осуществить по специальным формулам или с содействием калькуляторов. Нередко все необходимые показатели даны на самом приборе.
Стоит отметить, что самыми лучшими показателями обладают современные светодиоды. Они имеют высокую яркость, гармоничное спектровое распределение, долговечность, устойчивость к разного рода воздействиям. Интересно, если взять приборы с одинаковой освещенностью, то ими будет потребляться в десять раз меньше электрической энергии, чем лампами накаливания.
Обратите внимание! Учитывая реальный срок службы и сниженные эксплуатационные инвестиционные расходы, то покупка этих изделий будет экономически целесообразной.
Кратные единицы
Чтобы было удобно, люменные единицы разбирают на части. Так, есть килолюмены, мегалюмены и гигалюмены. В одном килолюмене 1000 люмен, мегалюмене — 1000000, а гигалюмене — 1000000000. Также есть еще величины с приставками дека, гекто, тера,пета, экса, зетта и иотта.
Дольные единицы
К дольным величинам применяется тот же подход. Базовыми являются миллилюмены, микролюмены и нанолюмины, которые равны 10 в −3 степени, 10 в минус 6 степени и 10 в минус 9 степени. Также имеются приставки деци, санти, пико, фемто, атто, зепто и иокто. Стоит отметить, что дольные, как и кратные величины используются только в профессиональных условиях и при выполнении физических задач. В жизни не используются для расчетов меры освещенности и прочих параметров.
Прибор для измерения освещенности
Чтобы проверить, соответствует ли нормативам освещенность помещения, берется в работу люксметр. В конструкцию измерителя входит встроенный или выносной чувствительный датчик с преобразователем, стрелочным или цифровым индикатором. Детектор помещается на поверхности в горизонтальном положении.
Обратите внимание! Замеры выполняются по госту от 1996 и 2012 годов. Используется аппарат согласно инструкции на упаковочном изделии. Добавочно, при желании, можно просмотреть имеющиеся видеоуроки.
В дополнение к теме, как называется прибор для измерения освещенности, стоит отметить, что также есть люменометр. Отдельно проверяется искусственная с естественной освещенностью. В момент исполнения процедуры проверки исключается попадание тени с другими помехами. Важно отметить, что для того чтобы результаты не были искажены, измерительную проверку проводят после нескольких часов непрерывной работы осветительных источников. Желательно, чтобы процедура была повторена.
Мера освещения
Согласно существующей нормативной документации, мера освещения в каждом помещении своя. Отличается величина на производстве и складе, в общественном, жилом и вспомогательном здании. Свои нормативы имеются для наружного, витринного, рекламного и аварийного светопотока.
Если привести некоторые примеры, то необходимая величина светопотока автомагистрали — 30 люкс, пешеходной зоны — 6, пешеходных подземных переходов — 50, архивов — 75, конференцзалов — 200, аналитических лабораторий — 500, учебных аудиторий — 400, спортивных залов — 200, обеденных ресторанных залов — 200, парикмахерских — 500. Весь представленный список дан в актуальных стандартах и снипах. Стоит отметить, что есть не только минимальные, но и предельно допустимые нормы. Особенно это правило действует на витрины и рекламные стенды.
Обратите внимание! Узнать показатель освещенности конкретного помещения можно при помощи люксметра или любого другого измерительного агрегата, выводящего результаты в ваттах, канделах и прочих величинах.
В целом, освещенность — понятие, обозначающее суммарное количество солнечного света. Измеряется в люменах и люксах при помощи специального измерительного прибора, переводится при необходимости в ватты. Пользоваться измерительным прибором очень просто, согласно инструкции. Сфер применения его очень много: начиная бытовым электрооборудованием, заканчивая промышленным.
