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.
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.
Осветительные приборы различаются между собой конструкцией, физическими свойствами и техническими характеристиками. Параметры световых приборов вызывают множество вопросов и споров, особенно единица измерения освещенности. Нередко ее путают с другими понятиями, например, с силой света или яркостью. Кроме того, многие потребители покупают осветительные приборы, ориентируясь на величину суммарного , без учета тепловых и световых потерь.
Что такое освещенность
Понятие освещенности тесно связано с величиной светового потока, измеряемого в лабораториях при помощи специального оборудования. Сама освещенность может быть определена самостоятельно, и ее величина учитывается соответствующими СНиПами. Для вычисления этого параметра пользуются световым потоком, измеряемым в люменах, находящийся в соотношении с площадью освещаемой поверхности. Он должен падать на поверхность под углом 90 градусов. Освещенность измеряется в специальных единицах - люксах (лк).
Величина светового потока оказывает непосредственное влияние на физическое и психологическое состояние человека. Слишком слабое освещение угнетает головной мозг, а слишком яркое, наоборот, действует возбуждающе на мозговые процессы. Подобное негативное влияние вызывает преждевременный износ организма, пагубно влияет на органы зрения.
Поэтому при составлении проекта освещения и размещения приборов освещения обязательно используется коэффициент запаса, учитывающий вероятное падение освещенности в процессе эксплуатации. Постепенно оптические компоненты изнашиваются, загрязняются, что приводит к снижению яркости искусственного света. Кроме того, происходит снижение коэффициента естественной освещенности, поскольку отражающие свойства окружающих предметов постепенно изменяются.
Освещенность в первую очередь измеряется на рабочем месте. Одновременно определяются звуковые колебания, учитывается степень загрязненности, электромагнитное и даже гамма излучение. Результаты замеров позволяют создать наиболее оптимальные условия труда, в соответствии с санитарными нормами и правилами.
В каких единицах измеряется освещенность
На единице измерения освещенности следует остановиться более подробно. Общепринятой единицей считается люкс, представляющий собой такую освещенность, когда на поверхность площадью 1 м 2 происходит падение светового потока в 1 люмен.
Сколько же освещенности фактически включает в себя единица измерения 1 люкс? С этой целью нужно сравнить между собой несколько стандартных параметров, основанных на человеческой физиологии, закрепленных строгими медицинскими правилами и государственными стандартами. Без их соблюдения невозможно утверждение любого строительного проекта.
Степень освещенности в 1 лк создается обычной свечой, расположенной на расстоянии 1 м от освещаемой поверхности. С помощью этого нехитрого приспособления вполне возможно с достаточно высокой точностью откалибровать самодельный измерительный прибор - люксметр.
В качестве примеров для сравнения можно взять несколько известных видов освещенности.
- Яркий солнечный свет в полдень составит 100-140 тыс. лк
- Небо без туч днем - 6200 лк
- Настольная лампа, освещающая стол - 500 лк
- Освещенность в тени в солнечный день - 430 лк
- Наступление сумерек в вечернее время - 70 лк
- Начало ночи с лунным освещением - 1,5 лк.
Источники освещения и поверхности, отражающие свет, не всегда выглядят в виде отдельно взятых точек. Если органы зрения способны различить их форму, то речь пойдет об еще одной фотометрической величине, известной как яркость. Ее физические свойства похожи на силу света, однако в данном случае это отношение не будет абсолютным. Оно соразмеряется с площадью, которую имеет отражающая или излучающая поверхность.
Яркость, как физическое понятие, является единственной фотометрической величиной, которую может нормально воспринимать человеческий глаз. Она наглядно проявляется в свойствах крупных источников света, состоящих из большого количества точечных излучателей. При условии их одинаковой яркости, общий свет большого прибора освещения будет восприниматься единым целым.
Перечень основных единиц измерения
Существует несколько основных единиц измерения, тем или иным образом характеризующих параметры света. Среди них наиболее известными и распространенными являются следующие:
- Световой поток. Представляет собой мощность излучения света. Это видимый спектр излучения, связанный со световым ощущением, воспринимаемым человеческим глазом. Данная величина измеряется в люменах (лм). Например, световой поток, излучаемый 100-ваттной лампой накаливания, составляет 1350 лм, а люминесцентной лампой ЛБ40 - 3200 лм.
- Сила света. Плотность светового потока относительно окружающего пространства. По своей сути является пропорцией, где световой поток соотносится с телесным углом, в пределах которого происходит равномерное распределение излучения. Единица измерения - кандела (кд).
- Освещенность. Световой поток, падающий на поверхность, обладает поверхностной плотностью. Он равномерно распределяется и соотносится с площадью освещаемой поверхности. Единицей измерения служит - люкс (лк), равный 1 лм/1 м 2 .
- Яркость. Представляет собой силу света с поверхностной плотностью в установленном направлении. Единица измерения - кд/м 2 .
- Светимость. Световой поток, испускаемый поверхностью с плотностью, представляющей собой отношение светового потока и площади светящейся поверхности. Единица измерения - 1 лм/м 2 .
Приборы для измерения уровня освещенности
Уровень освещенности измеряется прибором - люксметром. Это небольшое переносное устройство работает примерно так же, как и фотометр. Поток светового излучения попадает на полупроводниковый фоточувствительный элемент и начинает отрывать от него электроны, приходящие в упорядоченное движение. В результате, происходит замыкание электрической цепи. При этом, величина силы тока находится в пропорциональной зависимости с интенсивностью освещения фотоэлемента и отображается на шкале аналоговых устройств.
В настоящее время практически не осталось приборов со стрелками, им на смену пришла цифровая измерительная аппаратура. Каждый люксметр оборудован жидкокристаллическим дисплеем и фоточувствительным датчиком, расположенным в отдельном корпусе. Для соединения между собой этих двух деталей применяется гибкий провод.
Перед началом замеров освещенности люксметр устанавливается в горизонтальное положение. Современные ГОСТы требуют, чтобы для измерений использовались разные точки помещения в соответствии с установленной схемой. Естественное и искусственное освещение замеряется отдельно. При выполнении процедуры не допускается попадания на прибор даже малейшей тени. Не должно быть поблизости и любых источников электромагнитных волн. Все эти факторы могут создать помехи и повлиять на результаты измерений.
Полученную величину освещённости необходимо сравнить с параметром, установленным ГОСТом. На основании этих данных делаются выводы о достаточной или недостаточной освещенности какого-либо помещения или территории. После проведения испытаний составляется оценочный протокол.
Освещенность и светодиодные приборы
В процессе освещения светодиодами выделяется большое количество тепла. Для его рассеивания применяются теплопроводящие конструкции из алюминия, охлаждающие ребра и другие элементы, которые являются нейтрализаторами действия тепла. Создавая новые светильники, специалисты обязательно учитывают взаимную связь между освещенностью и потерями тепла.
Эксплуатационные сложности появляются, когда температура повышается свыше 50 градусов. В связи с этим замеры следует проводить примерно через два часа после начала работы светодиодных ламп. Чтобы исключить погрешность, измерение освещенности выполняются периодически, на протяжении всего рабочего дня. Подобные исследования рекомендуется проводить не реже 1 раза в течение года.
Свет оказывает непосредственное влияние на самочувствие человека. Недостаточная освещенность рабочего места может привести к потере концентрации, ухудшению зрения, угнетенному состоянию психики и низкой работоспособности. Излишне яркий свет действует на человека раздражающе и может стать причиной стрессового состояния. Для хорошей работоспособности очень важно правильно выполнить освещение.
Уровень освещенности в разных типах помещений строго регламентирован санитарными правилами и нормами. Контролирует соблюдение этих норм санитарно-эпидемиологическая служба.
Единицы измерения освещенности помещений
Численное значение освещенности равно световому потоку, который падает перпендикулярно плоскости на одну единицу площади поверхности. В том случае, если свет падает на плоскость под углом, то значение освещенности уменьшается прямо пропорционально косинусу угла наклона лучей.
Согласно Международной системе единиц (СИ) измеряется уровень освещенности в люксах. Один люкс равен одному люмену (единица измерения светового потока) на 1м 2 .
В абсолютной физической системе единиц (СДС) освещенность измеряется в фотах. Один фот равен 10000 люксов. Освещенность является величиной прямо пропорциональной той силе света, которая исходит от источника освещения. Чем дальше удален предмет от источника освещения, тем меньше его освещенность.
В Англии и Америке традиционно принята немного другая единица измерения освещенности. Она носит название фут-кандела и обозначает, что сила света равная одной канделе исходит от источника, расположенного на расстоянии одного фута от освещаемой поверхности.
Существует еще несколько единиц измерения, но все они являются либо производными от люкса, либо устаревшими и не соответствующими общепринятой международной системе. Поэтому их использование нежелательно.
Как измерить освещенность помещения
Для того чтобы определить уровень освещенности помещения, применяют специальные приборы :
- Люксметр.
- Экспонометр и экспозиметр;
- Флэшметр;
- Фотометр.
Главным прибором для измерения реальной освещенности помещения при наличии искусственного и естественного источников света является люксметр. Он может быть использован для того, чтобы :
- провести измерения освещенности с целью аттестации рабочих мест;
- проконтролировать соответствие уровня освещенности санитарным нормам в помещениях различного назначения;
- определить соответствие показателей освещенности расчетным величинам во время проведения работ по установке осветительных приборов;
- выявить уровень снижения интенсивности работы приборов освещения, и принять решение о необходимости их замены.
Люксометр для измерения освещенности помещения
Принцип работы люксметра заключается в том, что на встроенный фотоэлемент попадает поток света, и внутри полупроводника высвобождается поток электронов. В результате возникает электрический ток, величина которого прямо пропорциональна силе света, падающего на фотоэлемент. Именно этот показатель и отражается на шкале прибора.
Модели люксметра подразделяются на две основные группы в зависимости от способа крепления датчика :
- с жесткозакрепленным датчиком (в виде моноблока);
- с выносным датчиком, который подключается с помощью гибкого кабеля.
Для проведения простейших измерений достаточно использовать обычный люксметр-моноблок без каких-либо дополнительных функций. С целью проведения профессиональных исследований применяются модели прибора со встроенной внутренней памятью и функцией определения среднего значения показаний. Кроме того возможно наличие в люксметре дополнительных светофильтров, которые дают возможность более эффективно определять величину силы света, излучаемой осветительными приборами с разными оттенками цвета.
Модели с выносным датчиком обеспечивают получение наиболее точных показаний, так как они менее подвержены внешним воздействиям. В современных люксметрах результат измерений показывается на жидкокристаллическом дисплее.
Экспонометры и экспозиметры используются в фототехнике. Они выполняют функцию определения яркости и освещенности экспозиции. Это необходимо для получения качественных фотографий. Экспонометры подразделяются на встроенные и внешние модели.
Флэшметр измеряет уровень освещенности во время проведения фотосъемки с применением импульсных осветительных приборов. В современных фотоаппаратах он встроен заранее и автоматически регулирует мощность фотовспышки. Профессиональные фотомастерские оснащены выносными флэшметрами с индикационной системой, которые могут измерять не только падающий, но и отраженный свет.
Фотометр (мультиметр) является более совершенным вариантом флэшметра и сочетает в себе его функции с возможностями экспонометра.
Что такое коэффициент пульсации освещенности и его нормы
Любой осветительный прибор излучает световой поток не равномерно, а с определенным количеством колебаний. Этот эффект сложно заметить невооруженным глазом. Но воздействие его на самочувствие человека очень значительное. Невидимое влияние света опасно тем, что его не всегда возможно распознать. А в результате у человека может возникнуть расстройство сна, депрессивное состояние, слабость, внутренний дискомфорт, нарушения в работе сердца.
Пульсация освещения
Коэффициент пульсации освещения является показателем глубины изменений во времени светового потока, падающего на единицу поверхности. Он выражается в процентном соотношении. Для вычисления коэффициента необходимо из максимальной величины освещенности за определенный промежуток времени вычесть минимальную величину за тот же период, а затем разделить получившийся результат на среднее значение освещенности и умножить на 100%.
Санитарные правила устанавливают ограничение на максимальное значение коэффициента пульсации освещения.
В том месте, где проводятся основные рабочие операции, он не должен превышать 20%. Чем ответственнее работа, тем меньше должен быть показатель. Для административных зданий и офисов, где осуществляется напряженная зрительная работа, не допускается коэффициент пульсации более 5%.
Но при этом учитывается частота пульсации светового потока только до 300 Гц, так как более высокая частота не воспринимается человеческим организмом и не способна оказать на него никакого влияния.
Как измерить коэффициент пульсации?
Для определения того, с какой частотой пульсирует освещение, используют специальный прибор – измеритель освещенности, яркости и пульсации освещения. С его помощью можно выяснить:
- уровень освещенности помещения;
- степень яркости приборов искусственного освещения и экранов мониторов;
- пульсации волны света, которые появляются от мерцания различного вида светильников;
- пульсации освещенности мониторов всех разновидностей.
Принцип работы любого люксметра-яркометра-пульсметра заключается в том, что поток света поступает на фотодатчик, затем сигнал от него преобразовывается, и результат измерений появляется на жидкокристаллическом дисплее. Для выяснения коэффициента пульсаций необходимо проанализировать полученные данные самостоятельно или с помощью специальной компьютерной программы.
Наиболее популярными приборами для измерения пульсаций являются «Эколайт-01», «Эколайт-02», «Люпин». А для анализа полученных данных на компьютере можно использовать программу «Эколайт-АП».
Отличие разных приборов друг от друга состоит в качестве фотоэлементов, уровне их чувствительности, виде аккумулятора и других важных составляющих.
Наибольший коэффициент пульсации освещения, который доходит даже до 100%, наблюдается у . Немного менее пульсирующие – , а вот обнаруживают небольшой коэффициент пульсации (максимум 25%). При этом стоимость и качество источника освещения не имеет значения. Высокий коэффициент пульсации может быть обнаружен даже у самых дорогих ламп.
Таблицы норм освещенности различных помещений
Для каждого типа помещений установлены четкие нормы минимальных значений уровня освещенности и максимально допустимые показатели коэффициента пульсации освещения.
Таблица 1 – Нормы освещенности для торговых помещений
Освещение торгового зала
Таблица 2 – Нормы освещенности для школы
Таблица 3 – Нормы освещенности для детских садов
Таблица 4 – Нормы освещенности для жилых помещений
Таблица 5 – Нормы освещенности для медицинских учреждений
| Тип помещения | Уровень освещенности, лк | Максимальное значение коэффициента пульсации, % |
| Кабинеты врачей-специалистов | 500 | 10 |
| Кабинеты врачей терапевтов в поликлинике | 300 | 15 |
| Темная комната в кабинете окулиста | 20 | 10 |
| Помещение операционной | 500 | 10 |
| Родовая комната | 500 | 10 |
| Комнаты функциональной диагностики | 300 | 15 |
| Рентгенкабинет | 50 | - |
| Помещение флюорографии | 200 | 20 |
| Вспомогательные помещения | 75 | - |
| Детские палаты | 200 | 15 |
| Палаты для взрослых пациентов | 100 | 15 |
| Лаборатории | 500 | 10 |
Таблица 6 – Нормы освещенности для автомойки
Огромное значение уделяется контролю над наличием пульсации от источников освещения в офисных помещениях, подробнее об этом можно прочитать . Нормы освещения производственных помещений и цехов устанавливают четкие значения минимального количества люксов в зависимости от особенностей производственного процесса, все самое важное по этой теме можно прочитать .
Как уменьшить пульсацию освещения?
Выделяют несколько методов того, как можно уменьшить излишнюю пульсацию освещения :
- Применение осветительных приборов, которые работают от переменного тока частотой выше 400Гц.
- Монтаж обычных светильников на различные фазы трехфазной сети.
- Установка в светильник компенсирующих ПРА и подключение питания ламп со сдвигом (первая лампа – отстающим током, а вторая – опережающим).
- Использование светильников с ЭПРА.
Выбор способа, с помощью которого можно достигнуть необходимых показателей коэффициента пульсации освещения, зависит от технических условий в каждом конкретном случае. В некоторых помещениях все светильники подключены к одной фазе сети, ввиду этого их монтаж к разным фазам может быть затруднен.
Наиболее удобным вариантом может быть приобретение , которые соответствуют всем санитарным нормам. Возможен также отдельный монтаж ЭПРА в ранее установленные осветительные приборы.
Документы, регулирующие нормы освещенности и коэффициент пульсации
Основным документом, который регулирует нормы освещенности помещений всех типов и коэффициент пульсации является принятый в 2011 году Свод правил СП 52.13330.2011. Это новая версия СНИП 23-05-95, в которой учтены все основные требования Федеральных законов о технике безопасности и энергетической эффективности, а также международные нормативы.
В Своде правил подробно описаны требования к освещенности и максимально допустимый коэффициент пульсации в общественных, промышленных и жилых помещениях.
Нормы освещенности офиса
Контролировать освещенность помещения и степень пульсации искусственного света необходимо не только в целях прохождения аттестации рабочих мест или плановой проверки санэпидстанции. Нарушения санитарных норм в области освещения могут привести к серьезным проблемам с самочувствием у всех, кто работает в данном помещении. А это в свою очередь вызовет спад работоспособности и снижение рентабельности предприятия.
В жилых зданиях свет оказывает на людей не меньшее воздействие. Невидимая глазу пульсация может незаметно разрушить здоровье людей. Только ответственный подход к выбору осветительных приборов и компьютерной техники способен предотвратить все негативные последствия.
Вконтакте
Любой источник света является источником светового потока, и чем больший световой поток попадает на поверхность освещаемого предмета, тем лучше этот предмет видно. А физическая величина, численно равная световому потоку, падающему на единицу площади освещаемой поверхности, именуется освещенностью.
Освещенность обозначают символом Е, и находят ее значение по формуле Е = Ф/S, где Ф - световой поток, а S - площадь освещаемой поверхности. В системе СИ освещенность измеряется в Люксах (Лк), и один Люкс — это такая освещенность, при которой световой поток, попадающий на один квадратный метр освещаемого тела, равен одному Люмену. То есть 1 Люкс = 1 Люмен / 1 Кв.м.
Для примера приведем некоторые типичные значения освещенности:
Солнечный день в средних широтах — 100000 Лк;
Пасмурный день в средних широтах — 1000 Лк;
Светлая комната, освещенная лучами солнца — 100 Лк;
Искусственное освещение на улице — до 4 Лк;
Свет ночью при полной луне — 0,2 Лк;
Свет звездного неба темной безлунной ночью — 0,0003 Лк.
Представьте, что вы сидите в темной комнате с фонариком, и пытаетесь прочесть книгу. Для чтения нужна освещенность не меньше 30 Лк. Что вы сделаете? Во-первых, вы приблизите фонарик к книге, значит освещенность связана с расстоянием от источника света до освещаемого предмета. Во-вторых, вы расположите фонарик под прямым углом к тексту, значит освещенность зависит и от угла, под которым данная поверхность освещается. В-третьих, вы можете просто достать более мощный фонарик, поскольку очевидно, что освещенность тем больше, чем выше сила света источника.
Допустим, световой поток попадает на какой-то экран, расположенный на каком-то расстоянии от источника света. Увеличим это расстояние вдвое, тогда освещаемая часть поверхности увеличится по площади в 4 раза. Так как Е = Ф/S, то и освещенность уменьшится в целых 4 раза. То есть освещенность обратнопропорциональна квадрату расстояния от точечного источника света до освещаемого предмета.
Когда пучок света падает под прямым углом к поверхности, световой поток распределен на наименьшей площади, если же угол увеличивать, то увеличится площадь, соответственно, уменьшится освещенность.
Как было отмечено выше, освещенность напрямую связана и с силой света, и чем больше сила света, тем больше и освещенность. Экспериментально давно установлено, что освещенность прямопропорциональна силе света источника.
Конечно, освещенность уменьшается, если свету препятствует туман, дым или частички пыли, но если освещаемая поверхность расположена под прямым углом к свету источника, и свет при этом распространяется через чистый, прозрачный воздух, то освещенность определяется непосредственно по формуле Е = I / R2 , где I - сила света, а R - расстояние от источника света до освещаемого предмета.
В Америке и Англии используют единицу измерения освещенности Люмен на квадратный Фут или Фут-Кандела, в качестве единицы освещенности от источника, обладающего силой света в одну канделу, и расположенного на расстоянии в один фут от освещаемой поверхности.
Исследователи доказали, что через сетчатку человеческого глаза, свет воздействует на процессы, протекающие в мозге. По этой причине недостаточная освещенность вызывает сонливость, угнетает трудоспособность, а избыточное освещение — наоборот, возбуждает, помогает включить дополнительные ресурсы организма, однако, изнашивая их, если это происходит неоправданно.
В процессе ежедневной работы осветительных установок, возможен спад освещенности, поэтому для компенсации данного недостатка, еще на стадии проектирования осветительных установок вводят специальный коэффициент запаса. Он учитывает понижение освещенности и в процессе эксплуатации осветительных приборов из-за загрязнений, утраты отражающих и пропускающих свойств отражающих, оптических, и других элементов приборов искусственного освещения. Загрязнения поверхностей, выход из строя ламп, все эти факторы учитываются.
Для естественного освещения вводят коэффициент снижения КЕО (коэффициента естественной освещенности), ведь со временем могут загрязнится светопрозрачные заполнители световых проемов, и загрязниться отражающие поверхности помещений.
Европейский стандарт определяет нормы освещенности для разных условий, так например, если в офисе не требуется рассматривать мелкие детали, то достаточно 300 Лк, если люди работают за компьютером — рекомендуется 500 Лк, если изготавливаются и читаются чертежи — 750 Лк.
Освещенность измеряют портативным прибором - люксметром. Его принцип работы аналогичен фотометру. Свет попадает на , стимулируя ток в полупроводнике, и величина получаемого тока как раз пропорциональна освещенности. Есть аналоговые и цифровые люксметры.
Часто измерительная часть соединена с прибором гибким спиральным проводом, чтобы можно было проводить измерения в самых труднодоступных, при этом важных местах. К прибору прилагается набор светофильтров, чтобы регулировать пределы измерений с учетом коэффициентов. Согласно ГОСТу, погрешность прибора должна быть не более 10%.
При измерении соблюдают правило, согласно которому прибор должен располагаться горизонтально. Его устанавливают поочередно в каждую необходимую точку, согласно схеме ГОСТа Р 54944-2012. В ГОСТе, кроме прочего, учитываются охранное освещение, аварийное освещение, эвакуационное освещение и полуцилиндрическая освещенность, там также описан метод проведения измерений.
Измерения по искусственному и естественному проводятся отдельно, при этом важно чтобы на прибор не попадала случайная тень. На основе полученных результатов, с использованием специальных формул делается общая оценка, и принимается решение, нужно ли что-то корректировать, или освещенность помещения или территории достаточна.
Андрей Повный
