Единицы в которых измеряется освещения

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:

Основні світлові одиниці та величини

Пропонуємо Вам визначення даних термінів, що сприятиме кращому володінню важливими нюансами щодо освітлення приміщення.
Потік світла – сила видимого випромінювання світла, яка оцінюється за світловими відчуттями, що впливають людське око. Люмен (Lm) – одиниця виміру потоку світла, вона дорівнює випромінюванню, зовсім чорним тілом при температурі затвердіння платини 1773°З площі 0,5305 мм2.
Сила світла – щільність потоку світла, що дорівнює співвідношенню потоку світла до величини кута тіла, що має рівномірно розподілене випромінювання. Одиницею виміру вважається кандела (кд).
Освітленість — зовнішня щільність потоку світла, що падає на поверхню, дорівнює співвідношенню потоку до величини освітленої поверхні. Люкс (лк) – одиниця виміру освітленості. Визначається освітленістю світлового потоку в 1 лм, який розподілений за площею поверхні в 1 м2.
Яскравість світла – зовнішня щільність сили світла, що рухається у заданому напрямку. Яскравість світла дорівнює співвідношенню сили світла до тієї площі, на яку проектується поверхня, що світиться на площину, що знаходиться перпендикулярно до того самого напрямку. Одиниця яскравості світла — нит (нт) = 1 кд/1 м2.
Світність – густина потоку світла, що випускається поверхнею. Рівна відношенню потоку світла до площі поверхні, що випромінює світло. Одиниця виміру – 1 лм/м2.

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.

Величины и единицы освещения

Световой поток (Ф) — мощность лучистой энергии, оцениваемая по производимому ею световому ощущению. Единица — люмен (лм) имеет размерность кандела X стерадиан.
Сила света ( I или J) — отношение светового потока к телесному углу, в котором он излучается. Единица — кандела (кд). Сила Света является одной из основных величин в системе СИ.
Телесный угол (ω ) — часть пространства, заключенная внутри конической поверхности. Измеряется отношением площади, вырезаемой им из сферы произвольного радиуса, к квадрату последнего. Единица — стерадиан (ср).
Освещенность ( E ) — отношение светового потока к площади, на которую он распространяется. Единица освещенности — люкс (лк) имеет размерность люмен на квадратный метр. Освещенность поверхности не зависит от ее свойств и от направления, в котором поверхность рассматривается.
Яркость (L) — отношение силы света в данном направлении к площади проекции излучающей поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению. Единице яркости — кандела на квадратный метр (кд/м 2 ) — собственного наименования не присвоено. При прочих заданных условиях яркость определяет зрительное ощущение, которое, однако, ей не пропорционально.
Светимость (М) — отношение светового потока к площади излучающей его поверхности. Единице — люмен на квадратный метр (лм/м 2 ) — собственного наименования не присвоено.
Приводятся определения тех же величин в математической форме:

(1-1)

Те же выражения в недифференциальном виде дают средние значения величин в пределах определенных площадей или углов.
До внедрения системы СИ применялись символы: F вместо Ф, В вместо L, R вместо М. Единица силы света именовалась свечой, единица яркости — нитом.
Изменения величин единиц не произошло, т. е. кандела = свече, кандела на квадратный метр = ниту.

СВЕТОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ

В общем случае поток излучателя произвольно распределяется в пространстве и светораспределение характеризуется фотометрическим телом: геометрическим местом концов векторов, выходящих из светового центра излучателя, длина которых пропорциональна силе света в соответствующем направлении.
Сечение фотометрического тела меридиональной плоскостью дает меридиональную кривую силы света, графически изображающую зависимость , где α — угол между направлением силы света и вертикалью.
Круглосимметричное светораспределение (фотометрическое тело имеет ось симметрии) исчерпывающе характеризуется одной меридиональной кривой, которая обычно и называется кривой силы света.
Во многих случаях (большинство светильников с трубчатыми лампами) фотометрическое тело имеет две плоскости симметрии, соответственно чему различаются поперечная и продольная меридиональные (это слово в практике опускается) кривые силы света.
В наиболее общем случае (отсутствие оси или плоскостей симметрии) светораспределение характеризуется многими меридиональными кривыми силы света, диаграммами изокандел и т. д.
Кривые силы света чаще всего строятся и наиболее наглядны в полярных координатах. Для прожекторов они даются в прямоугольных координатах, что также предпочтительно для расчетов -повышенной точности.
В некоторых теоретических случаях светораспределение может быть выражено аналитически, а многие реально имеющие место кривые силы света достаточно близки к описываемым простыми уравнениями, что имеет большое значение при расчетах и анализах.
Часто оказывается пригодной формула
(1-2)
При m = 0 она соответствует равномерному светораспределению диффузного шара, при m = 1 — косинусному светораспределению диффузного диска (такому диску эквивалентна любая вогнутая диффузная поверхность с плоским выходным отверстием).
Для диффузного полушара с несветящей горизонтальной экваториальной плоскостью
(1 — 3)
эта же формула дает поперечную кривую силы света диффузного полуцилиндра.
Употребительна также формула
(1-4)
хотя практически с достаточной точностью ее можно заменить выражением
(1-4а)
Наконец, для диффузного вертикального цилиндра с несветящими торцами
(1-5)

СВЕТОВОЙ ПОТОК И СИЛА СВЕТА

Элементарный телесный угол, образованный вращением угла dα вокруг вертикальной оси, с которой он образует угол α
(1-6)
Конечный телесный угол круговой зоны, ограниченной направлениями и
(1-7)
световой же поток, заключенный в этой зоне,
(1-8)

При светораспределении, заданном аналитически, интеграл берется:
для равномерного источника (шар) ;
для диффузного диска ;
для диффузного цилиндра ;
для люминесцентной лампы из-за неполной диффузности излучения ;
для диффузного полушара ;
для случая применимости выражения (1-2)
;
это же выражение может быть использовано для определения показателя m в нижней полусфере:
(1-9а)
Для круглосимметричных светильников, светораспределение которых задано кривой или таблицей, поток определяется умножением зональных телесных углов на силу света в направлении середины каждой из зон и суммированием произведений, так что
(1-10)
Значения зональных телесных углов для десятиградусных зон приведены в табл. 1-1.
Определение потока светильников с трубчатыми лампами, имеющих две плоскости симметрии, производится в следующем порядке:
значения силы света в направлениях 5, 15, 25, … , 85° продольной плоскости умножаются на значения телесного угла ω :

Расчет
α, град	5	15	25	35	45
ω, ср	0,0303	0,0294	0,0276	0,0249	0,0215
α, град	55	65	75	85
ω, ср	0,0174	0,0129	0,0079	0,0027

Делением удвоенной суммы произведений на осевую силу света находится вспомогательный коэффициент (эту величину, иногда называемую коэффициентом формы).
Находится сумма значений сил света в направлениях 5, 15, 25, …, 85° поперечной плоскости , после чего искомый поток
(1-11)
Для каждой из полусфер вычисления производятся отдельно.
При косинусном светораспределении в продольной плоскости .

ОСВЕЩЕННОСТЬ И СИЛА СВЕТА

В общем случае освещенность точки
(1-12)
где Е — освещенность, лк; I — сила света по направлению к точке, кд; α — угол между нормалью к поверхности, которой принадлежит точка, и лучом; r — расстояние от источника до точки, м.

Таблица 1-1 Зональные телесные углы
Интервал меридионального угла, град		Телесный угол, ω
Нижняя полусфера	Верхняя полусфера
0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60-70 70-80 80-90	170-180 160-170 150-160 140-150 130-140 120-130 110-120 100-110 90-100	0,095 0,283 0,463 0,628 0,774 0,897 0,992 1,058 1,091
		6,28=2π

Таблица 1-2 Тригонометрические функции
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44	0,000 0,0175 0,035 0,052 0,070 0,087 0,104 0,122 0,139 0,156 0,174 0,191 0,208 0,225 0,242 0,259 0,276 0,292 0,309 0,326 0,342 0,358 0,375 0,391 0,407 0,423 0,438 0,454 0,469 0,485 0,500 0,515 0,530 0,545 0,559 0,574 0,588 0,602 0,616 0,629 0,643 0,656 0,669 0,682 0,695	0,000 0,0175 0,035 0,052 0,070 0,088 0,105 0,123 0,140 0,158 0,176 0,194 0,213 0,213 0,249 0,268 0,287 0,306 0,325 0,344 0,364 0,384 0,404 0,424 0,445 0,466 0,488 0,510 0,532 0,554 0,577 0,601 0,625 0,649 0,674 0,700 0,726 0,754 0,781 0,810 0,839 0,869 0,900 0,932 0,966	1,000 0,999 0,998 0,996 0,993 0,989 0,984 0,978 0,971 0,964 0,955 0,946 0,936 0,925 0,913 0,901 0,882 0,874 0,860 0,845 0,830 0,814 0,797 0,780 0,762 0,744 0,726 0,707 0,688 0,669 0,649 0,630 0,610 0,590 0,570 0,550 0,530 0,509 0,489 0,469 0,449 0,430 0,410 0,391 0,372	45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89	0,707 0,719 0,731 0,743 0,755 0,766 0,777 0,788 0,799 0,809 0,819 0,829 0,839 0,848 0,857 0,866 0,875 0,883 0,891 0,899 0,906 0,914 0,920 0,927 0,934 0,940 0,946 0,951 0,956 0,961 0,966 0,970 0,974 0,978 0,982 0,985 0,988 0,990 0,992 0,994 0,996 0,998 0,999 0,999 1,000	1,000 1,036 1,072 1,111 1,157 1,199 1,235 1,280 1,327 1,376 1,428 1,483 1,540 1,600 1,664 1,732 1,804 1,881 1,963 2,050 2,145 2,246 2,356 2,475 2,605 2,747 2,904 3,078 3,271 3,487 3,732 4,011 4,331 4,705 5,14 5,67 6,31 7,12 8,14 9,51 11,43 14,3 19,1 28,6 57,3	0,353 0,335 0,317 0,299 0,282 0,266 0,249 0,233 0,218 0,203 0,189 0,175 0,161 0,149 0,136 0,125 0,114 0,103 0,094 0,084 0,075 0,067 0,0596 0,0525 0,0460 0,0399 0,0345 0,0294 0,0249 0,0209 0,0173 0,0141 0,0113 0,0090 0,0069 0,0052 0,0038 0,0027 0,0018 0,0011 0,00066 0,00034 0,00014 0,000042 —

Для точки А (рис. 1-1), если она принадлежит горизонтальной плоскости, выражению (1-12) могут быть приданы, в частности, следующие формы:

Для вычисления освещенности приведена сокращенная таблица тригонометрических функций (табл. 1-2).
При неизменном h с возрастанием d обычно Е монотонно убывает. Характер убывания определяется формой кривой .
Если с увеличением α происходит возрастание , то в пределах определенных значений d можно получить постоянную или даже возрастающую с увеличением d освещенность.
При неизменном d кривая E = f(h) во всех реальных случаях имеет максимум, определяющий наивыгоднейшую высоту, которая при косинусном светораспределении равна d, при равномерном светораспределении .
Освещенность точек негоризонтальных поверхностей часто определяется умножением горизонтальной освещенности на коэффициент ψ .
Коэффициент y равен отношению кратчайшего расстояния источника от данной освещаемой поверхности («высоты» его над последней) к его высоте над проведенной через данную точку горизонтальной поверхностью.
Для вертикальной плоскости ψ = tgα , если считать точку А (рис. 1-1) лежащей в плоскости I (перпендикулярной OA), и ψ = p :h, если А лежит в плоскости II (общий случай).