поверхностная плотность светового потока, падающего на единицу поверхности. Единица О. в системе СИ - люкс (лк). Один люкс соответствует плотности светового потока в один люмен, равномерно распределенного на площади в 1 м2 . От О. в значительной мере зависят функции зрительного анализатора, которые влияют на качество восприятия информации: острота зрения, контрастная чувствительность, быстрота различения деталей, устойчивость ясного видения. Напр., острота зрения возрастает по мере увеличения О. примерно до 100 лк, при дальнейшем увеличении О. острота зрения практически не меняется. Величина О. оказывает существенное влияние на яркость предметов и их контраст по отношению к фону. Нерациональное освещение (слабая О., недостаточная контрастность объектов на рабочем фоне, неравномерное распределение яркостей - тени, блесткость и т. п.) неблагоприятно сказывается на качестве приема информации оператором и отрицательно влияет на зрение человека. При неблагоприятных условиях освещения возможно нарушение функций ц. н. с. и развитие утомления, в результате чего снижается работоспособность человека. Большое значение имеет также выбор вида освещения: искусственное или естественное, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки (см. Интерьер пункта управления). Требуемая величина О. на рабочем месте зависит от характера выполняемой работы по степени точности (высокой, средней, малой точности, грубая), наименьших размеров объекта наблюдения, контраста объекта наблюдения, вида освещения (искусственное или естественное). Для выбора величины О. следует руководствоваться специально разработанными нормами О. рабочих поверхностей в производственном помещении. Напр., при работе на периферийных устройствах ЭВМ, оборудовании конторского типа рекомендуемая величина О. составляет от 500 до 1000 лк, при работе с измерительными приборами, испытаниях и проверке радиоэлектронной аппаратуры, решении задач наблюдения - от 300 до 500 лк, при ремонтных работах приборного характера - от 1000 до 2000 лк, при выполнении записей - от 500 до 700 лк. Измерение О. может проводиться прямыми и косвенными методами. В первом случае для этой цели используются люксметры (типа Ю-16, Ю-17) - переносные малогабаритные приборы, состоящие из светоприемника (селенового фотоэлемента), насадки (поглотителя) и регистрирующего устройства. Во втором случае (при искусственном освещении) определяется суммарная средняя удельная мощность всех источников света в помещении (Вт/м2), которая умножается на коэффициент В, показывающий, какое количество лк дает удельная мощность источников света. Величина его зависит от типа источников. Для ламп накаливания она составляет 2 - 2,5, для люминесцентных ламп, светоотдача которых выше,- от 2,4 до 3,0.
Трудно встретить человека, который не разбирался бы в мерах длины, площади, объема, веса. Не вызывает сложностей исчисление времени, определение температуры. Но вот если спросить кого-нибудь о фотометрических величинах, то в большинстве случаев внятного ответа ожидать не приходится. А между тем, с освещением, естественным или искусственным, мы живём в постоянном контакте. Значит, надо научиться и его оценивать каким-то образом.
Безусловно, такая оценка производится всегда и всеми, но чаще всего – чисто на уровне субъективного восприятия: достаточно света или нет. Однако, подобная «градация» именно что субъективная, и может давать существенные ошибки. Последствия таких некорректных оценок нельзя недооценивать - и недостаточность освещения, и его избыточность негативно влияют и на органы зрения человека, и на его психоэмоциональное состояние.
А между тем, существует специальная величина – освещенность, значение которой регламентируется законодательными актами в области строительства и санитарии. То есть освещенность это как раз тот критерий качества, позволяющий правильно оценить организацию системы освещения помещений. В этой статье мы как раз и поговорим об этом параметре и связанными с ним другими фотометрическими величинами, посмотрим, как это можно использовать в практическом приложении.
По укоренившейся привычке многие продолжают считать, что оценку освещенности помещения можно производить в единицах измерения энергии – ваттах. Такое заблуждение легко объяснимо – в наследство от времен полного господства ламп накаливания нам остался этот устойчивый стереотип.
Лампы накаливания выпускались различной потребляемой мощности – 15, 25, 40, 60, 75, 100, 150 и более ватт. И каждый хозяин дома или квартиры на собственном опыте знал, что для нормального освещения в гостиной, например, он должен ввернуть в люстру три лампочки по 60 ватт, для настольной лампы достаточно будет «сороковки», в кухню нужно приобрести стоваттную и т.д.
Кстати, явным наследием этого до сих пор остаётся практика, применяемая производителями ламп – указывать на их упаковке, кроме потребляемой мощности, светоотдачу, выраженную в эквиваленте мощности старых ламп накаливания.
Так что запомним первое – в ваттах ни световой поток, излучаемый лампой, ни получающаяся от нее освещенность поверхности не измеряются. Указаннные на корпусе прибора ватты – это количество потребленной лампой электроэнергии, которая путем тех или иных физических преобразований превращается в видимый свет.
Некоторые люди старшего поколения вообще уверены, что световая отдача осветительного прибора измеряется в свечах. Кстати, это не столь далеко от истины, а почему – станет понятно ниже. Но это опять же – никак не освещенность.
Так что имеет смысл рассмотреть основные фотометрические величины по порядку, от источника света к освещаемой поверхности. Сразу оговоримся – тема эта довольно сложная для восприятия неподготовленным человеком. Поэтому постараемся максимально упростить изложение, не будем его перегружать громоздкими формулами. Так, чтобы просто сложилось общее понимание вопроса.
Световой поток
Свет, как известно, имеет волновую природу. В определённом диапазоне длин волн электромагнитное излучение воспринимается органами зрения человека, то есть становится видимым. Примерные границы этого диапазона – от 400÷450 нм (красная часть спектра) до 630÷650 (фиолетовая область).
Электромагнитные волны являются переносчиком энергии – именно энергия Солнца обеспечивает жизнь на Земле. Но отвлечёмся от астрономических категорий, вернемся к обычным источникам света.
Итак, раз источник излучает свет, то это означает излучение и перенос определённой энергии. Количество этой лучистой энергии (We), перенесенной в единицу времени, носит название лучистого потока (Фе). И измеряется он в ваттах.
Однако, речь идет об освещении, то есть восприятии цвета человеческим зрением. И оценить количество энергии «на глаз» - это сразу заложить большую погрешность. Например, два источника, обладающих равной мощностью излучения, но с разным цветом свечения, будут восприниматься глазом тоже по-разному.
Чтобы унифицировать этот параметр, введена специальная физическая величина – световой поток (Ф). Это тоже показатель мощности лучистого потока, но только той его части, что воспринимается среднестатистическим здоровым человеческим глазом.
Измеряться световой поток также может в ваттах (это, скорее, энергетический показатель), или в люменах (световой показатель). На практике обычно применяются люмены.
Для точного значения одного люмена в качества эталона взято излучение из центральной, зеленой части видимого спектра, длиной 555 нм.
Итак, принято, что лучистый поток с длиной волны 555 нм величиной 1 ватт соответствует 683 люменам. Почему такой странный коэффициент? Просто окончательное утверждение этой единицы в системе СИ состоялось в 1979 году, а первые опыты по фотометрии с введением показателя светового потока начали производиться задолго до этого. В ту пору, когда электрического освещения еще не существовало, и более-менее стабильным, «эталонным» источником света служила обычная свеча. И сложившееся соотношение энергетического ватта и светового люмена было со временем пересчитано и перешло до наших дней.
Еще раз напомним - упомянутые выше ватты, которыми также может измеряться световой поток, не имеют никакого отношения к тем, что указаны на упаковке лампы. Там показывается потребление светильника, то есть то количество энергии, которое он «заберет» из сети. Нас же должна больше волновать его энергетическая световая отдача – какое количество видимой лучистой энергии он «выдаст». Так что гораздо правильнее будет при выборе лампы обращать внимание не на эфемерные сравнительные аналогии в ваттах, а на четко указанное значение светового потока в люменах.
Световая отдача
Это – очень интересная в практическом плане величина, так как она, по сути, характеризует эффективность источника света. Важно выбирать лампу не исходя из ее потребляемой электрической мощности, а из того, как эта мощность расходуется при преобразовании в световую энергию.
Итак, величина светоотдачи показывает, какой световой поток вырабатывается лампой при преобразовании одного ватта затраченной энергии. Понятно, что и измеряется она в люменах на ватт (лм/Вт).
Преобразование одного вида энергии в другой производится по-разному. Например, в привычных лампах накаливания применен резистивный принцип – свечение вызывает раскаленная спираль с большим электрическим сопротивлением. Понятно, что это сопровождается огромными тепловыми потерями. Более эффективными являются современные осветительные приборы, основанные на принципах свечения полупроводниковых матриц при пропускании тока или специально подобранных газовых смесей при их ионизации. Здесь на ненужный нагрев расходуется значительно меньше затраченной энергии.
Выше уже говорилось, что пик нормального восприятия света человеческим глазом приходится на длину волны в 555 нм. И в идеальных условиях, при полном преобразовании электрической энергии в монохроматический световой поток указанной длины волны, то есть при совершенном отсутствии потерь, теоретически возможно добиться светоотдачи в 683 лм/Вт. Это называется идеальным источником света, которого в природе, увы, не существует.
В таблице ниже приведены сравнительные характеристики для наиболее применяемых в быту ламп – накаливания, люминесцентных и светодиодных. Хорошо видно, насколько экономичнее становится использование современных источников света, то есть как возрастает показатель светоотдачи.
(Значения в таблице указаны примерные. В любой из категории ламп могут быть отклонения в ту или иную сторону – это зависит от качества конкретной модели. Но общую картину таблица представляет довольно наглядно).
| Световой поток, Лм | Лампы накаливания | Люминесцентные лампы | Светодиодные лампы | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Потребляемая мощность, Вт | Светоотдача, лм/Вт | Потребляемая мощность, Вт | Светоотдача, лм/Вт | Потребляемая мощность, Вт | Светоотдача, лм/Вт |
|
| 250 | 20 | 12.5 | 5÷7 | 41.7 | 2÷3 | 100 |
| 400 | 40 | 10 | 10÷13 | 36.4 | 4÷5 | 88.9 |
| 700 | 60 | 11.7 | 15÷16 | 45.2 | 6÷10 | 87.5 |
| 900 | 75 | 12 | 18÷20 | 47.4 | 10÷12 | 81.8 |
| 1200 | 100 | 12 | 25÷30 | 43.6 | 12÷15 | 88.9 |
| 1800 | 150 | 12 | 40÷50 | 40 | 18÷20 | 94.7 |
| 2500 | 200 | 12.5 | 60÷80 | 38.5 | 25÷30 | 90.9 |
Конкретное значение светоотдачи не всегда, но все же указывается некоторыми производителями ламп на их упаковке. Это может быть надпись «светоотдача» или же «Lighting effect». Если нет, то его несложно определить и самому, разделив паспортный световой поток на указанную потребляемую мощность.
Совершенно очевидно, что из всех ламп, применяемых в бытовых условиях, наилучшими показателями светоотдачи обладают светодиодные приборы – у них этот показатель доходит до 100 лм/Вт, и даже может быть несколько выше. Но прогресс не стоит на месте, и разработчики заявляют о скором выходе в серийное производства ламп со светоотдачей порядка 200 лм/Вт. Но до идеального источника еще ой как далеко…
Кстати, ученым удалось оценить световую отдачу Солнца, и она – не столь высока: примерно 93 лм/Вт.
Про световую отдачу источников света различного типа рассказывается и в предлагаемом видеосюжете:
Видео: Что такое световая отдача, и каково практическое применение этого параметра?
Сила света
В физике есть понятие точечного источника света – он распространяет излучение совершенно одинаково во всех направлениях. На практике такое если и бывает, то крайне редко, да и то – с некоторым упрощением понятий. На деле световой поток в разные стороны бывает неравномерен. И чтобы оценить, скажем так, его пространственную плотность, оперируют величиной силы света. А чтобы разобраться, что это такое, придется вспомнить еще и понятие телесного угла.
Начнем именно с геометрии. Итак, телесный угол – это часть пространства, объединяющая все лучи, исходящие из одной точки и пересекающую определенную поверхность (ее называют стягивающей поверхностью). В фотометрии, понятно, это освещаемая поверхность. Измеряется этот угол в особых величинах – стерадианах (ср), и обычно в формулах обозначается символом Ω .
Величина телесного угла – это отношение площади стягивающей поверхности к радиусу сферы.
Ω = S/R²
То есть если взять, к примеру, сферу с радиусом один метр, то телесный угол в один стерадиан «вырежет» на ее поверхности пятно площадью один квадратный метр.
Для чего это знать? Дело в том, что понятие силы света напрямую связано с телесным углом. А конкретно – световой поток в один люмен, распространяющийся в пространстве, ограниченном телесным углом в один стерадиан, обладает силой света в одну канделу. Математически эта зависимость выглядит так:
I = Ф/ Ω
А если говорить об энергетической силе света, равной одной канделе, то это 1/683 Вт/ср.
Кстати, кандела – это одна из семи основных величин системы СИ.
Кандела в буквальном переводе с латинского означает свечу. Это как раз тот «пережиток прошлого», о котором уже говорилось выше, но зато он очень наглядно показывает всю взаимосвязь величин.
Поясним на рисунке:
Итак, имеется точечный источник света – свеча. Ее горящий фитиль излучает свет силой в одну канделу (поз. 1).
В пространстве, ограниченном телесным углом, равным одному стерадиану (поз. 2), будет при этом распространяться световой поток (поз. 3), равным одному люмену. На некотором расстоянии от источника (радиусе сферы – поз. 4) этот поток освещает поверхность определённой площади (поз. 5). Забегая вперёд сразу скажем, если площадь равна одному квадратному метру, то что при таких условиях в этом «световом пятне» обеспечивается освещенность, равная одному люксу (лк).
Если вернуться к свече, как к эталонному источнику света, то несложно рассчитать и ее общий световой поток. Полная сфера имеет телесный угол, равный 4π, то есть, с небольшим округлением, он равен 12.56 стерадиан. А это значит, что свеча, излучающая во все стороны свет силой в одну канделу, дает общий световой поток, равный 12.56 люмен.
Интересно, что еще не столь давно излучающую способность источников света и оценивали «в свечах». Например, говорили – нужна «лампочка на шестьдесят свечей». Продавцы и покупатели прекрасно понимали друг друга – приобреталась лампочка накаливания на 60 Вт, хотя, по сути, эти величины никак между собой в данном случае, с точки зрения физики, не связаны. И что забавно – это было близко к истине.
Давайте посмотрим – 60 свечей по 12,56 люмен дадут в сумме 753,6 люмена. Заглянем в таблицу выше – лампа накаливания с потреблением 60 ватт обладает световым потоком в примерно в 700 люмен. Совсем рядышком!
Но, повторимся, правильна оценка источников света все же должна осуществляться в люменах.
Яркость света
Стоит рассмотреть еще один параметр – это яркость источника света. Дело в том, что с точечными источниками дело иметь практически не приходится. То есть большинствво источников обладает какой-то определенной излучающей поверхностью. И при равном световом потоке, но отличающейся площади излучения света, зрением это будет восприниматься по-разному.
То есть, по сути, яркость – эта сила света, излучаемого с определенной единицы площади видимой поверхности источника света.
Понятно, что единицей яркости будет кандела на квадратный метр.
Это важная величина, так как органы зрения, если смотреть на источник света, реагируют, скорее, не на силу света как таковую, а именно на яркость. При большой ее величине (свыше 160 тыс. кандел на квадратный метр) свет может вызвать раздражение глаз, болезненные ощущения, слезливость. Поэтому производители осветительных приборов и выпускают лампы с матовыми колбами. Практически без потери светового потока, излучение идет не конкретно от волоска накаливания или светодиода с их небольшими площадями, а с куда большей по площади поверхности колбы. Такое свечение значительно безопаснее для сетчатки глаза, воспринимается зрением намного комфортнее.
Освещенность поверхности
Вот, наконец, добрались мы и до освещенности. Эту величину можно считать самой прикладной, так как именно освещенностью того или иного участка оценивается общая работа осветительных приборов.
Образно выражаясь, освещенность (Е) – это поверхностная плотность светового потока (Ф), распределенного на той или иной площади (S). Если подходить с некоторым упрощением, то это можно выразить такой формулой:
Как мы видели выше, один люмен светового потока на площади в один квадратный метр создает освещенность, равную одному люксу (лк).
Зависит освещенность от целого ряда факторов, если даже не принимать во внимание собственные характеристики источника света.
- Во-первых, чем дальше расположен источник от освещаемой поверхности, тем больше площадь «светового пятна» (вспоминаем конус телесного угла). То есть световой поток распределяется по большему участку. Причём, как мы помним, эта зависимость – квадратичная. То есть при изменении расстояния вдвое, освещённость снизится в четыре раза, втрое – в девять раз, и т.п.
Если рассматривать точечный источник, то можно применить формулу Кеплера:
О значении входящих в формулу величин повторяться не будем – они приведены выше.
- Во-вторых, показанная выше формула Кеплера справедлива лишь для поверхности, перпендикулярной направлению светового потока. На деле, безусловно, так бывает нечасто. То есть в том случае, когда освещаемая плоскость расположена под каким-то углом α к направлению потока, приходится делать поправку и на это:
Е = (I / r²) × cos α.
Вспомните – когда вам необходимо максимально ярко осветить поверхность, вы направляете фонарь перпендикулярно к ней. Но если его расположить под углом – освещенность резко упадет, так как свет как будто «размазывается» по поверхности.
- В-третьих, освещенность конкретного участка зависит еще и от его, так сказать, окружения. Дело в том, что большинство поверхностей не поглощают весь попадающий на них свет, а в значительной степени отражают его. И тем самым сами становятся своеобразными источниками света.
Вспомним что говорилось в разделе про яркость свечения. Да, действительно, яркость таких подсвеченных участков бывает не особо высока. Но зато излучение идет с приличной площади, и в итоге создается весьма значимый световой поток.
А яркость такой подсвеченной поверхности зависит и от ее освещенности, и от диффузно-отражающей способности, которая имеет отдельное название – альбедо. Чем выше это альбедо, тем ярче свечение. А раз ярче – то и больше изучаемый «вторичный» цветовой поток.
Несколько наглядных примеров отраженного света. Лист белой бумаги при освещённости всего в 50 люкс будет иметь яркость в 15 кд/м². Свечение полной луны (а это, как мы знаем – отраженный от ее поверхности солнечный свет) характеризуется яркостью в 2500 кд/м². А поверхность чистого белого снега в солнечный день достигает яркости до 3000 кд/м². Немало!
Это явление очень широко используется при организации освещения и в дизайнерском оформлении комнат. Выпускаются целые модельные линейки светильников, специально рассчитанных на направленность в сторону стен или потолка, то есть «в работу» по общему освещению помещения включаются именно подсвеченные участки. Этот же эффект применяется при создании многоярусных потолочных конструкций со светодиодной ленточной подсветкой.
Несложно догадаться, что освещенность помещения будет зависеть и от выбранного стиля его отделки. Одна и та же лампочка, скажем, в белой комнате даст куда большую освещенность, чем в выкрашенной в темных тонах.
Так как конечным ожидаемым результатом работы осветительных приборов является создание комфортных и безопасных для здоровья показателей освещения в помещении, именно значение освещенности поверхностей и подлежит регламентации. В законодательных актах (СНиП и СанПиН) указывается, какая освещенность должна достигаться в различных помещениях, в зависимости от их предназначения.
Так, действующим СНиП 23-05-95 в его актуализированной редакции (Свод Правил СП 52.13330.2011) указанные следующие нормативные показатели освещенности для жилых домов:
| Тип (предназначение) помещения | Нормы освещенности в соответствии с действующими СНиП, люкс |
|---|---|
| Жилые комнаты | 150 |
| Детские комнаты | 200 |
| Кабинет, мастерская или библиотека | 300 |
| Кабинет для выполнения точных чертежных работ | 500 |
| Кухня | 150 |
| Душевая, санузел раздельный или совмещенный, ванная комната | 50 |
| Сауна, раздевалка, бассейн | 100 |
| Прихожая, коридор, холл | 50 |
| Вестибюль проходной | 30 |
| Лестницы и лестничные площадки | 20 |
| Гардеробная | 75 |
| Спортивный (тренажерный) зал | 150 |
| Биллиардная | 300 |
| Кладовая для колясок или велосипедов | 30 |
| Технические помещения – котельная, насосная, электрощитовая и т.п. | 20 |
| Вспомогательные проходы, в том числе на чердаках и в подвалах | 20 |
| Площадка у основного входа в дом (крыльцо) | 6 |
| Площадка у запасного или технического входа | 4 |
| Пешеходная дорожка у входа в дом на протяжении 4 метров | 4 |
При этом оценка освещенности должна вестись на горизонтальной плоскости на высоте пола. Для лестниц – как на высоте пола, так и на переходных площадках и ступенях.
Для оценки уровня освещенности применяются специальные приборы – люксметры. Они состоят из фотоприемника со сферической поверхностью датчика, и блока-преобразователя с аналоговой (стрелочной) или цифровой индикацией показаний.
Понятно, что люксметр – это узкопрофессиональный дорогостоящий прибор, которым пользуются специалисты, и иметь который дома совершенно не требуется. Но разбираться в вопросах основных фотометрических величин – не помешает любому хозяину дома или квартиры.
Зачем? - могут спросить многие. Да хотя бы для того, чтобы суметь самостоятельно спланировать использование тех или иных источников света, чтобы добиться нужной освещённости. Ведь от нее напрямую зависит здоровье и общее настроение всех членов семьи.
О практическом положении этих знаний как раз пойдет речь в следующем разделе публикации.
Цветовая температура
Чтобы закончить разговор об основных характеристиках источников света, необходимо остановиться и на их цветовой температуре.
При совершенно равных показателях излучаемого светового потока одна лампочка может давать тёплый желтоватый цвет, другая – белый нейтральный, а третья, например – светиться холодным оттенком синевы. Как их различить по этому параметру? Для этого разработана специальная шкала цветовой температуры.
Сразу оговоримся – здесь нет никакой связи между температурой воздуха в помещении или температурой нагрева самого источника света. Просто в качестве эталона взято свечение физического тела, разогретого до больших температур.
Любое тело, если его температура выше абсолютного нуля, само по себе является источником инфракрасного излучения. По мере роста температуры, длина волны этого излучения меняется, и в определенный момент доходит до видимого участка спектра.
Это, наблюдал, наверное, каждый – металлический пруток при нагревании сначала краснеет, затем начинает светиться ярко-красным светом, можно его раскалить, как говорят, и «добела». А при выполнении электросварочных работ, когда температура дуги достигает очень высоких показателей, плавящийся метал может приобрести и голубой оттенок.
Именно эта градация и положена в основу шкалы цветовой температуры. Она указывается в Кельвинах – а по шкале можно увидеть, какое свечение будет излучать лампа.
Эта цветовая температура обычно указывается в маркировке ламп. Иногда она сопровождается и текстовым пояснением, или даже миниатюрной шкалой, показывающей, в какой области видимого спектра будет светиться лампа.
Выбор ламп по их цветовой температуре зависит от того, какую обстановку планируется поддерживать в помещении. Безусловно, здесь будет играть немалую роль и субъективный фактор – то есть предпочтения хозяев. И готовых «рецептов» на этот счет нет. Но в таблице ниже приведен рекомендательный обзор ламп по их свечению. Возможно, это кому-то поможет при выборе.
| Цветовая температура | Зрительное восприятие | Возможные определения создаваемой атмосферы | Характерные области применения |
|---|---|---|---|
| 2700 К | Теплый свет | Открытая, теплая, дружеская, уютная, расслабляющая | Жилые комнаты, вестибюли гостиниц, небольшие бутики, рестораны, кафе |
| 3000 К | Белый свет | Интимнаая, дружеская, располагающая к общению | Жилые комнаты, библиотеки, магазины, офисы |
| 3700 К | Нейтральный свет | Дружеская, располагающая к общению, дающая ощущение безопасности, повышающая внимательность | Музеи и выставочные залы, книжные магазины, офисы |
| 4100 К | Холодный свет | Способствующая концентрации вниимания, чистая, ясная, продуктивная | Учебные помещения, конструкторские бюро, офисы, больгицы, крупные магазины, вокзалы |
| 5000 - 6500 К | Холодный дневной свет | Тревожная, излишне яркая, подчеркивающае цвета, стерильная, со временем - утомляющая | Музеи, ювелирные магазины, некоторые кабинеты в медицинских учреждениях |
Проведение самостоятельных расчетов.
Как и было обещано, в этом разделе публикации будет рассмотрен алгоритм проведения расчета освещенности. Точнее, если быть более корректным, расчет имеет как раз обратную направленность. То есть нормальное значение освещенности нам уже известно. И вычисления должны нас привести к результату, сколько ламп и с каким световым потоком потребуется для его обеспечения.
Общая формула для проведения расчетов
Итак, начнем с той формулы, которая будет у нас служить основой расчетов.
Fл = (Ен × Sп × k × q) / (Nc × n × η)
Fл - это световой поток лампы, которую требуется установить в светильник. То есть эта та самая величина, которая поставлена целью проведения вычислений.
Ен - нормативная освещённость поверхностей, в зависимости от типа помещения. Она соответствует параметрам, установленным СНиП и приведенным выше в таблице.то есть отталкиваемся именно от нормативного значения.
Sп - площадь освещаемой поверхности. Обычно здесь фигурирует площадь комнаты, если рассчитывается общее освещение. Но если целью ставится расчет освещенности локального участка (например, рабочей зоны), то подставляется именно площадь этой зоны.
k - корректирующий коэффициент, который часто называют коэффициентом запаса. Его введением учитывается сразу несколько обстоятельств, влияющих на световую отдачу ламп. Во-первых, многие лампы со временем начинают растрачивать свой излучающий потенциал, попросту говоря – тускнеть. Во-вторых, на излучающую способность могут влиять и некоторые внешнее факторы – это запыленность помещения или, скажем, высокая концентрация пара, препятствующая свободному распространению световых лучей.
Коль речь у нас идет о жилых помещениях, где плотный пар стоять не должен, а пыль удаляется регулярными уборками, то вторую группу факторов можно сбросить со счетов. А по постепенной потере излучающей способности коэффициент для разных типов ламп можно принять следующим:
Лампы люминесцентные (газоразрядные): 1.2;
Обычные лампы накаливания и «галогенки»: 1.1;
Лампы светодиодные: 1.0.
q - коэффициент, учитывающий неравномерность свечения некоторых типов ламп. Он принимается равным:
Для ламп накаливания и газоразрядных ртутных ламп: 1.2;
Для компактных люминесцентных ламп накаливания и светодиодных источников света: 1.1.
Переходим к знаменателю дроби.
Nc - количество осветительных приборов, планируемых к установке в помещении или в отдельной зоне, для которой проводится расчет.
n - количество рожков в планируемом к установке светильнике.
Наверное, понятно, что произведение последних двух величин показывает, какое же количество ламп планируется к установке. Например, устанавливается одна пятирожковая люстра. Тогда Nc =1, а n =5. Или планируется осветить помещение двумя приборами, каждый по три лампочки: Nc =2, а n =3, Но если освещение будет осуществляться одним прибором с одной лампой, что обе эти величины будут равны единице.
η - коэффициент использования светового потока. Эта поправочная величина учитывает множество факторов, касающихся как особенностей помещения, так и специфики планируемых к установке осветительных приборов.
Так как именно этот коэффициент пока что остается неизвестной величиной, с него и следует начать проведение расчётов.
Находим коэффициент использования светового потока
Эту величину можно назвать табличной эмпирической. Она зависит и от площади помещения, и от расположения светильника, и от основного направления светового потока, и от отделки поверхностей потока, стен и пола.
Прежде всего для входа в таблицу придется определить так называемый индекс помещений. Он учитывает размеры помещения, причём, именно в соотношении длины и ширины, так как в квадратной комнате и в вытянутой прямоугольной световой поток все же будет распространяться по-разному. И второе – он учитывает высоту расположения светильника над освещаемой поверхностью. Как мы помним – по требования СНиП оценка освещенности ведется по горизонтальной плоскости на уровне пола.
Важно – иногда путают высоту потолка в комнате с высотой установки светильника. А это все же не одно и то же! Например, осветительный прибор может быть закреплён на стене (бра), установлен на стойке или размещен на столе или тумбочке (торшер или настольная лампа), подвешен к потоку на определенном расстоянии от потолочной поверхности (люстра).
Формула, наверное, ни о чем не скажет. Лучше предложим воспользоваться для определения этого индекса помещения онлайн-калькулятором.
>>Освещенность
- Вспомните свои ощущения, когда вы входили в темное помещение. Становится как-то не по себе, ведь ничего не видно вокруг... Ho стоит включить фонарик - и близко расположенные предметы становятся хорошо заметными. Te же, что находятся где-то дальше, можно едва различить по контурам. В таких случаях говорят, что предметы по-разному освещены. Выясним, что такое освещенность и от чего она зависит.
1. Определяем освещенность
От любого источника света распространяется световой поток. Чем больший световой поток упадет на поверхность того или иного тела, тем лучше его видно.
- Физическая величина, численно равная световому потоку, падающему на единицу освещенной поверхности, называется освещенностью.
Освещенность обозначается символом E и определяется по формуле:
где Ф - световой поток; S - площадь поверхности, на которую падает световой поток.
В СИ за единицу освещенности принят люкс (лк) (от латин. Iux - свет).
Один люкс - это освещенность такой поверхности, на один квадратный метр которой падает световой поток, равный одному люмену:
Приводим некоторые значения поверхности (вблизи земли).
Освещенность Е:
Солнечными лучами в полдень (на средних широтах) - 100 000 лк;
солнечными лучами на открытом месте в пасмурный день - 1000 лк;
солнечными лучами в светлой комнате (вблизи окна) - 100 лк;
на улице при искусственном освещении - до 4 лк;
от полной луны - 0,2 лк;
от звездного неба в безлунную ночь - 0,0003 лк.
2. Выясняем, от чего зависит освещенность
Наверное, все вы видели шпионские фильмы. Представьте: какой-нибудь герой при свете слабого карманного фонарика внимательно просматривает документы в поисках необходимых «секретных данных». Вообще, чтобы читать, не напрягая глаз, нужна освещенность не меньше 30 лк (рис. 3.9), а это немало. И как наш герой добивается такой освещенности?
Во-первых, он подносит фонарик как можно ближе к документу, который просматривает. Значит, освещенность зависит от расстояния от до освещаемого предмета.
Во-вторых, он располагает фонарик перпендикулярно к поверхности документа, а это значит, что освещенность зависит от угла, под которым свет падает на поверхность.
Рис. 3.10. В случае увеличения расстояния до источника света площадь освещенной поверхности увеличивается
И в конце концов, для лучшего освещения он просто может взять более мощный фонарик, так как очевидно, что с увеличением силы света источника увеличивается освещенность.
Выясним, как изменяется освещенность в случае увеличения расстояния от точечного источника света до освещаемой поверхности. Пусть, например, световой поток от точечного источника падает на экран, расположенный на определенном расстоянии от источника. Если увеличить расстояние вдвое, можно заметить, что один и тот же световой поток будет освещать в 4 раза Ф большую площадь. Поскольку , то освещенность в этом случае уменьшится в 4 раза. Если увеличить расстояние в 3 раза, освещенность уменьшится в 9 - З 2 раз. Т. е. освещенность обратно пропорциональна квадрату расстояния от точечного источника света до поверхности (рис. 3 10).
Если пучок света падает перпендикулярно к поверхности, то световой поток распределяется на минимальной площади. В случае увеличения угла падения света увеличивается площадь, на которую падает световой поток, поэтому освещенность уменьшается (рис. 3.11). Мы уже говорили, что в случае увеличения силы света источника освещенность увеличивается. Экспериментально установлено, что освещенность прямопропорциональна силе света источника.
(Освещенность уменьшается, если в воздухе есть частички пыли, тумана, дыма, так как они отражают и рассеивают определенную часть световой энергии .)
Если поверхность расположена перпендикулярно к направлению распространения света от точечного источника и свет распространяется в чистом воздухе, то освещенность можно определить по формуле:
где I - сила света источника, R - расстояние от источника света до поверхности.
Рис. 3.11 В случае увеличения угла падения параллельных лучей на поверхность (а 1 < а 2 < а 3) освещенность этой поверхности уменьшается, поскольку падающий световой поток распределяется по все большей площади поверхности
3. Учимся решать задачи
Стол освещен лампой, расположенной на высоте 1,2 м прямо над столом. Определите освещенность стола непосредственно под лампой, если полный световой поток лампы составляет 750 лм. Лампу считайте точечным источником света.
- Подводим итоги
Физическая величина, численно равная световому потоку Ф, падающему на единицу освещаемой поверхности S, называется освещенностью .В СИ за единицу освещенности принят люкс (лк).
Освещенность поверхности E зависит: а) от расстояния R до освещаемой поверхности б) от угла, под которым свет падает на поверхность (чем меньше угол падения, тем больше освещенность); в) от силы света I источника (E - I) ; г) прозрачности среды, в которой распространяется свет, проходя от источника до поверхности.
- Контрольные вопросы
1. Что называют освещенностью? В каких единицах она измеряется?
2. Можно ли читать, не напрягая глаз, в светлой комнате? на улице при искусственном освещении? при полной луне?
3. Как можно увеличить освещенность определенной поверхности?
4. Расстояние от точечного источника света до поверхности увеличили в 2 раза. Как при этом изменилась освещенность поверхности?
5. Зависит ли освещенность поверхности от силы света источника, который освещает эту поверхность? Если зависит, то как?
- Упражнения
1. Почему освещенность горизонтальных поверхностей в полдень больше, чем утром и вечером?
2. Известно, что освещенность от нескольких источников равняется сумме освещенностей от каждого из этих источников отдельно. Приведите примеры применения этого правила на практике.
3. После изучения темы «Освещенность» семиклассники решили увеличить освещенность своего рабочего места:
Петя заменил лампочку в своей настольной лампе на лампочку большей мощности;
- Наташа поставила еще одну настольную лампу;
- Антон поднял люстру, которая висела над его столом, выше;
- Юрий расположил настольную лампу таким образом, что свет начал падать практически перпендикулярно к столу.
Какие из учеников поступили правильно? Обоснуйте ответ.
4. В ясный полдень освещенность поверхности Земли прямыми солнечными лучами составляет 100 000 лк. Определите световой поток, падающий на участок площадью 100 см 2 .
5. Определите освещенность от электрической лампочки мощностью 60 Вт, расположенной на расстоянии 2 м. Довольно ли этой освещенности для чтения книги?
6. Две лампочки, поставленные рядом, освещают экран. Расстояние от лампочек до экрана I м. Одну лампочку выключили. На сколько нужно приблизить экран, чтобы его освещенность не изменилась?
- Экспериментальное задание
Для измерения силы света используют приборы, которые называются фото метрами. Изготовьте простейший аналог фотометра. Для этого возьмите белый лист (экран) и поставьте на нем жирное пятно (например, маслом). Закрепите лист вертикально и осветите его с двух сторон разными источниками света (S 1 , S 2) (см. рисунок). (Свет от источников должен падать перпендикулярно к поверхности листа.) Медленно передвигая один из источников, сделайте так, чтобы пятно стало практически невидимым. Это произойдет, когда освещенность пятна с одной и другой стороны будет одинаковой. Т. е. E 1 = E 2 .
Поскольку 
. Измерьте расстояние от первого источника до экрана (R 1) и расстояние от второго источника до экрана (R 2).
Сравните, во сколько раз сила света первого источника отличается от силы света второго источника: .
- Физика и техника в Украина
Научно-производственный комплекс «Фотоприбор» (г. Черкассы) Сфера деятельности предприятия - разработка и производство приборов точной механики, оптоэлектроники и оптомеханики разнообразного назначения, медицинской и криминалистической техники , бытовых товаров, офисных часов представительного класса. HBK «Фотоприбор» разрабатывает и выпускает перископические прицелы для разнообразных артиллерийских установок, гирокомпасы, гироскопы, оптико-электронную аппаратуру для вертолетов, бронетехники, а также широкий спектр оптического оборудование и приборов различного назначения.
Физика. 7 класс: Учебник / Ф. Я. Божинова, Н. М. Кирюхин, Е. А. Кирюхина. - X.: Издательство «Ранок», 2007. - 192 с.: ил.
Содержание урока конспект урока и опорный каркас презентация урока интерактивные технологии акселеративные методы обучения Практика тесты, тестирование онлайн задачи и упражнения домашние задания практикумы и тренинги вопросы для дискуссий в классе Иллюстрации видео- и аудиоматериалы фотографии, картинки графики, таблицы, схемы комиксы, притчи, поговорки, кроссворды, анекдоты, приколы, цитаты Дополнения рефераты шпаргалки фишки для любознательных статьи (МАН) литература основная и дополнительная словарь терминов Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике замена устаревших знаний новыми Только для учителей календарные планы учебные программы методические рекомендации
Люкс (единица освещённости)
Люкс
(от латинского lux ≈ свет), единица освещённости в Международной системе единиц
. Сокращённое обозначение: русское лк, международное lx. 1 Л. ≈ освещённость поверхности площадью 1 м2
при световом потоке падающего на неё излучения, равном 1 лм.
═
1 Л. = 10-4
фот
(единица освещённости СГС системы единиц
).
Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .
Смотреть что такое "Люкс (единица освещённости)" в других словарях:
Люкс (обозначение: лк, lx) единица измерения освещённости в системе СИ. Люкс равен освещённости поверхности площадью 1 м² при световом потоке падающего на неё излучения, равном 1 лм. Кратные и дольные единицы Десятичные кратные и дольные единицы … Википедия
1. люкс, неизм. (роскошно оборудованный); каюталюкс 2. люкс, а (номер в гостинице, каюта, купе и т. п. высшей категории); жить в люксе 3. люкс, а; р. мн. ов, счётн. ф. люкс (единица освещённости) … Русское словесное ударение
1. ЛЮКС, а; м. [от лат. lux свет] Физ. Единица измерения освещённости. 2. ЛЮКС [от франц. luxe роскошь]. I. неизм.; в зн. прил. Роскошно, комфортабельно оборудованный, отличающийся высоким качеством. Купе л. Каюта л. Гостиница л. II. а; м. Разг.… … Энциклопедический словарь
1) (лат. lux свет) единица освещенности в международной системе единиц (си), равная освещенности поверхности площадью в 1 м2 при световом потоке падающего на нее излучения, равном 1 люмену; сокр. обозначения: лк, lx. 2) (фр. luxe роскошь лат.… … Словарь иностранных слов русского языка
ЛЮКС, а, муж. (спец.). Единица освещённости. II. ЛЮКС 1. а, муж. Лучший по оборудованию, обслуживанию номер гостиницы, вагон, салон, каюта. Жить (ехать, плыть) в люксе. 2. неизм. Высшего класса, разряда, сорта. Каюта л. Шоколад л. Ателье л. |… … Толковый словарь Ожегова
ЛЮКС 1, а, м. (спец.). Единица освещённости. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова
У этого термина существуют и другие значения, см. Люкс (значения). Запрос «лк» перенаправляется сюда; см. также другие значения. Люкс (от лат. lux свет; русское обозначение: лк, международное обозначение: lx) единица измерения… … Википедия
I (франц. luxe роскошь, великолепие, от латинского luxus пышность) обозначение роскошно оборудованных магазинов, гостиниц, купе, кают, некоторых товаров. II (от латинского lux свет) единица освещённости в Международной системе… … Большая советская энциклопедия
Свет и излучение
Под светом понимают электромагнитное излучение, вызывающее в глазу
человека зрительное ощущение. При этом речь идет об излучении в
диапазоне от 360 до 830 нм, занимающем мизерную часть всего известного
нам спектра электромагнитного излучения.
Световой поток Ф
Единица измерения: люмен* [лм]. Световым потоком Ф называется вся
мощность излучения источника света, оцениваемая по световому ощущению
глаза человека. Обычная лампа накаливания мощностью 100 Вт создаёт
световой поток , равный примерно 1300 лм. Компактная люминесцентная
лампа дневного света мощностью 26 Вт создаёт световой поток, равный
примерно 1600 лм. Световой поток Солнца равен 3,8 ? 1028 лм.
Сила света I
Единица измерения: кандела** [кд]. Источник света излучает световой
поток Ф в разных направлениях с различной интенсивностью. Интенсивность
излучаемого в определенном направлении света называется силой света
I.
Освещенность Е
Единица измерения: люкс*** [лк]. Освещенность Е отражает соотношение
падающего светового потока к освещаемой площади. Освещенность равна
1 лк, если световой поток 1 лм равномерно распределяется по площади
1м2
Яркость L
Единица измерения: кандела на квадратный метр [кд/м2]. Яркость света
L источника света или освещаемой площади является главным фактором
для уровня светового ощущения глаза человека.
Цветовая температура
Единица измерения: Кельвин**** [K]. Цветовая температура источника
света определяется путем сравнивания 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
K, а люминесцентная лампа с цветностью дневного света - 6000 K.
Распространенные цветности света
Существуют следующие три главные цветности света: тепло-белая
5000 K.
Цветопередача
В зависимости от места установки ламп и выполняемой ими задачи искусственный
свет должен обеспечивать возможность наиболее лучшего восприятия
цвета (как при естественном дневном свете). Данная возможность определяется
характеристиками цветопередачи источника света, которые выражаются
с помощью различных степеней "общего коэффициента цветопередачи"
Ra. Коэффициент цветопередачи отражает уровень соответствия естественного
цвета тела с видимым цветом этого тела при освещении его эталонным
источником света. Для определения значения фиксируется Ra сдвиг
цвета с помощью восьми указанных в DIN 6169 стандартных эталонных
цветов, который наблюдается при направлении света тестируемого источника
света на эти эталонные цвета. Чем меньше отклонение цвета излучаемого
тестируемой лампой света от эталонных цветов, тем лучше характеристики
цветопередачи этой лампы. Источник света с показателем цветопередачи
Ra = 100 излучает свет, оптимально отражающий все цвета, как свет
эталонного источника света. Чем ниже значение Ra, тем хуже передаются
цвета освещаемого объекта.
* Один люмен равен световому потоку, испускаемому точечным изотропным источником, c силой света, равной одной канделе, в телесный угол величиной в один стерадиан (1 лм = 1 кд х ср). Полный световой поток, создаваемый изотропным источником, с силой света одна кандела, равен 4п люменам.
** Канде?ла (обозначение: кд, cd; от лат. candela - свеча) равна силе света, испускаемого в заданном направлении источником монохроматического излучения частотой 540·1012 герц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет (1/683) Вт/ср.
*** Люкс (обозначение: лк, lx) - единица измерения освещённости, равен освещённости поверхности площадью 1 м? при световом потоке падающего на неё излучения, равном 1 лм
**** Ке?львин (обозначение: K) - единица измерения температуры , один кельвин равен 1/273,16 термодинамической температуры тройной точки воды. Начало шкалы (0 К) совпадает с абсолютным нулём. Пересчет в градусы Цельсия. С = K - 273,15
Свет - это то, без чего на Земле ничто не способно было бы существовать. Как и все физические величины, его можно исчислить, а значит, существует единица измерения светового потока. Как же она называется и чему равна? Давайте найдем ответы на эти вопросы.
Что называется «световой поток»
Прежде всего, стоит разобраться, что в физике именуется этим термином.
Световой поток - мощность излучения света, оцениваемого по производимому им световому ощущению с точки зрения человеческого глаза. Это количественная характеристика излучения источника света.
Численно рассматриваемая величина равна энергии светового потока, проходящего через определенную поверхность за единицу времени.
Единица измерения светового потока
В чем же измеряется рассматриваемая физическая величина?
Согласно действующим нормам СИ (Международной системы единиц), для этого используется специализированная единица под названием люмен.
Данное слово было образовано от латинского существительного, означающего "свет" - lūmen. Кстати, от этого слова также возникло и название тайной организации «Иллюминаты», которая стала предметом всеобщего интереса несколько лет назад.
В 1960 г. люмен официально начал использоваться во всем мире, как единица измерения светового потока, и остается таковым и до сегодня.
В сокращенном виде в российском языке эта единица записывается как «лм», а в английском - lm.
Стоит отметить, что во многих странах мощность света лампочек измеряется не в ваттах (как на просторах бывшего СССР), а именно в люменах. Иными словами, заморские потребители считают не количество потребляемой энергии, а силу излучаемого света.
Кстати, из-за этого на упаковках большинства современных энергосберегающих лампочек есть информация об их характеристиках и в ваттах, и в люменах.
Формула
Рассматриваемая единица измерения светового потока численно равна свету от точечного изотропного источника (с силой в канделу), излучаемому в телесный угол, равный одному стерадиану.
В виде формулы это выглядит таким образом: 1 лм = 1кд x 1 ср.
Если учесть, что полная сфера образует телесный угол 4П ср, получается, что полный световой поток указанного выше источника с мощностью в одну канделу равен 4П лм.
Что такое «кандела»
Узнав о том, люмен - это что, стоит обратить внимание на единицу связанную с ним. Речь идет о кд - то есть канделе.
Данное название было образовано от латинского слова «свеча» (candela). С 1979 г. и по сей день она является согласно СИ (Международной системе единиц).
Фактически одна кандела - это сила света, излучаемая одной свечой (отсюда и название). Стоит отметить, что в русском языке долгое время вместо термина «кандела» употреблялось слово «свеча». Однако такое название устарело.
Из предыдущего пункта ясно, что люмен и кандела связаны между собою (1 лм = 1 кд x 1 ср).
Люмены и люксы
Рассматривая особенности такой световой величины как люмен, стоит обратить внимание на такое близкое к ней понятие как «люкс» (лк).
Как и канделы с люменами, люксы тоже относятся к светотехническим единицам. Лк - это единица измерения освещенности, используемая в системе СИ.
Взаимосвязь люкса и люмена выглядит следующим образом: 1 лк равен 1 лм светового потока, равномерно распределенного на поверхности в 1 квадратный метр. Таким образом, помимо приведенной выше формулы люмена (1 лм = 1кд х 1 ср), у этой единицы есть еще одна: 1 лм = 1 лк/ м 2 .
Говоря более простым языком, люмен - это показатель количества излученного света определенным источником, например, той же самой лампочкой. А вот люкс показывает, насколько реально светло в помещении, так как далеко не все световые лучи достигают освещаемой поверхности. Иными словами, люмен - свет, вышедший из источника, люкс - то количество его, которое действительно дошло до освещаемой поверхности.
Как уже было сказано, не всегда весь излученный свет достигает освещаемой поверхности, ведь часто на пути таких лучей встречаются преграды, создающие тени. И чем больше их на пути, тем меньшая освещенность.
К примеру, при постройке библиотечного зала в нем повесили множество лампочек. Общая освещенность этого пустого помещения была равна 250 лк. Но когда ремонтные работы были завершены и в зал внесли мебель, уровень света упал до 200 лк. Это притом, что лампочки, как и прежде, выдавали столько же люменов световой энергии. Однако на пути каждого ее луча теперь появились преграды в виде стеллажей с книгами и другой библиотечной мебели, а также посетителей и работников. Таким образом, они поглощали часть излученного света, уменьшая общее количество освещенности к зале.
Приведенная в качестве примера ситуация не является исключением в своем роде. Поэтому при постройке любых новых зданий или оформлении интерьера уже имеющихся всегда важно учитывать его освещенность. Для большинства учреждений даже есть система норм освещенности, естественно, она измеряется в люксах.
В современном мире есть несколько программ, в которых можно не только смоделировать дизайн комнаты своей самостоятельно, но и просчитать, насколько она будет светла. Ведь от этого зависит зрение ее обитателей.
Люмен и ватт
В прошлом в нашей стране при выборе лампочки ориентировались на количество ватт, которые она потребляет. Чем из больше - тем лучше светил данный прибор.
Сегодня, даже на отечественных просторах, все чаще мощность излучения ее измеряют в люменах. В связи с этим некоторые полагают, что лм и Вт - это величины одного рода, а значит, люмены в ватты и наоборот можно свободно переводить, как и некоторые другие единицы системы СИ.
Такое мнение не совсем верно. Дело в том, что обе рассматриваемые единицы измерения используются для разных величин. Так, ватт - это не световая, а энергетическая единица, показывающая мощность источника освещения. В то время как люмен показывает, сколько света излучаем конкретный прибор.
К примеру, обычная лампа накаливания, потребляющая 100 ватт, выдает свет в 1340 люменов. При этом более совершенная (на сегодняшний день) светодиодная ее «сестра» при потреблении всего 13 Вт выдает 1000 лм. Таким образом, получается, что светосила лампочки не всегда находится в прямой зависимости от количества и мощности поглощенной ею энергии. Важную роль в этом вопросе играет и используемое для освещения вещество в приборе. А значит, прямой зависимости между люменами и ваттами нет.
При этом данные величины действительно связаны между собою. Светоотдача любого источника света (взаимозависимость потребляемой энергии к выдаваемому количеству света) измеряется в люменах на ватт (лм/Вт). Именно эта единица является свидетельством эффективности того или иного осветительного прибора, а также его экономичности.
Стоит отметить, что при большой необходимости все же можно осуществить перевод люменов в ватты и наоборот. Но для этого нужно учитывать несколько дополнительных нюансов.
- Характер источника света. Какая лампа используется в расчетах: накаливания, светодиодная, ртутная, галогенная, флуоресцентная и т.д.
- Светоотдачу прибора (сколько потребляет ватт и какое количество люменов выдает при этом).
Однако чтобы не осложнять себе жизнь, для проведения подобных расчетов можно просто применять онлайн-калькулятор или скачать себе подобную программу на компьютер или другой прибор.
Кратные единицы люмена
Люмен, как и все его "сородичи" в системе СИ, имеет ряд стандартных кратных и дольных единиц. Одни используются для простоты расчетов, когда приходиться иметь дело либо со слишком малыми, либо со слишком большими величинами.
Если речь идет о последних, то они записываются в виде позитивной степени, если о первых - в виде отрицательной. Так, самая большая кратная единица люмена - иотталюмен - равен 10 24 лм. Его чаще всего применяют, при характеристике космических тел. Например, световой поток Солнца равен 36300 Илм.
Чаще всего применяются четыре кратные единицы: килолюмен (10 3), мегалюмен (10 6), гигалюмен (10 9) и тералюмен (10 12).
Дольные единицы люмена
Самой малой дольной единицей люмена является иоктолюмен - илм (10 -24), однако, как и иотталюмен, он практически не используется в реальных расчетах.
Наиболее часто используются такие единицы - миллилюмен (10 -3), микролюмен (10 -6) и нанолюмен (10 -9).
Сегодня мы поговорим про освещенность помещений, в чем она измеряется и с помощью каких приборов ее можно замерить.
Важные факторы
Одним из важных факторов, который учитывается как при строительстве здания, так и при его эксплуатации является уровень освещенности.
Данный показатель очень важен, поскольку влияет на здоровье глаз человека, его трудоспособность, физическое и психоэмоциональное состояние.
Поэтому освещенность помещения входит в положения по охране труда.
Освещение здания делится на две составные – естественное освещение и искусственное.
Естественным является дневное солнечное освещение, которое попадает в здание через технологические проемы, сделанные в нем при строительстве – окна.
Искусственное освещение
В темное же время суток освещенность производится искусственно – всевозможными электрическими лампами.
Искусственное освещение может применяться и в дневное время при слабом дневном свете, а также у зданий, где технологически невозможно проделать соответствующее количество окон, к примеру, цокольные этажи зданий или подвалы.
Также учитываются состояние атмосферы, географическое положение.
В какие единицах измеряется освещенность
Освещенность измеряется в люксах (Лк) и соответствует она световому потоку, который приходится на определенную единицу площади помещения. Зачастую для измерения используется квадратный метр помещения. Существуют .
В расчет освещенности также входит характеристики зрительной работы.
Определено 7 уровней зрительной работы, которые учитывают напряжение глаз человека при выполнении той или работы.
Наибольшую освещенность требуют помещения, в которых выполняются работы высокой точности, меньше же всего освещения установлено для помещений контроля за производственным процессом.
Учитываются также условия выполнения работы и пребывания в помещении.
Данный критерий разделен на 4 подразряда – постоянная работа, периодическая работа при постоянном пребывании в помещении, периодическая работа при периодическом пребывании и просто наблюдение за коммуникациями.
Виды освещения
Используется 4 вида искусственного освещения:
- Общее (при этом освещении производиться равномерное распределение светового потока на всю площадь помещения. Достигается оно путем равномерного рассеивания источников света по всей площади с соблюдением расстояния между ними);
- Местное (используется для улучшенного освещения отдельного рабочего участка);
- Комбинированное (включает в себя общее и местное освещение);
- Аварийное (редко используется. Предназначено для обеспечения освещения при отключении основного источника света).
Виды ламп для освещения помещения
Искусственная освещенность выполняется за счет использования электрических ламп, которые преобразовывают электроэнергию в световой поток.
В свое время самыми распространенными являлись лампы накаливания. Широкий диапазон этих ламп по мощности позволяло подобрать источник света с требуемым под определенные условия световым потоком.
Последнее время они стали менее востребованы, поскольку являются экономически затратными.
Второй вид ламп, применяемых для освещения – люминесцентные.
Эти источники света являются газоразрядными, в которых световой поток возникает за счет преобразования электрического разряда люминофором в световой поток.
Эти лампы более экономичны, поскольку при работе они не расходуют часть потребляемой энергии на выделение тепла, как это происходит в лампах накаливания.
Третий вид ламп, используемых для освещения помещений – светодиодные. Данный тип ламп является самым экономичным.
Экономическая эффективность данных всех видов ламп берется из расчета количества светового потока, выделяемого лампой и затрат электроэнергии, которые идут на обеспечение освещенности.
Согласно этого расчета таблица расхода электроэнергии на выделение определенного светового потока выглядит так:
| Таблица потребляемой мощности ламп при выделении определенного светового потока |
||||
| Тип лампы | Лампа накаливания | сцентная | Поток световой (Лм) |
|
| Потребляемая мощность (Вт) | ||||
Замеры освещенности
Освещенность помещений – величина, которую можно измерить. Производится замеры при помощи прибора – люксометра.
Замеры освещенности производятся отдельно для естественного и искусственного освещения.
Работает люксометр по такому принципу – в его конструкцию включен фотоэлемент, на который попадает световой поток.
При попадании свет высвобождает поток электронов, после чего фотоэлемент становится проводником электрического тока.
Поскольку величина пропускаемого тока прямо пропорциональна освещенности фотоэлемента, то проводимый ток и выступает измерителем освещенности.
Показания прибора выводятся на шкалу или дисплей.
Замеры освещенности выполняются в разных местах помещения.
Особенностью использования прибора является применение его только на прямых горизонтальных поверхностях и вдали от электромагнитных источников.
Прибором вначале определяется общая освещенность помещения, а после освещенность непосредственно рабочего места.
