È difficile incontrare una persona che non capisca le misure di lunghezza, area, volume e peso. Non è difficile calcolare il tempo o determinare la temperatura. Ma se chiedi a qualcuno informazioni sulle quantità fotometriche, nella maggior parte dei casi non puoi aspettarti una risposta chiara. Nel frattempo viviamo in costante contatto con l'illuminazione, naturale o artificiale. Ciò significa che dobbiamo imparare a valutarlo in qualche modo.

Naturalmente, una tale valutazione viene sempre fatta da tutti, ma molto spesso - puramente a livello di percezione soggettiva: c'è abbastanza luce oppure no. Tuttavia, tale “gradazione” è proprio soggettiva e può produrre errori significativi. Le conseguenze di tali valutazioni errate non possono essere sottovalutate: sia un'illuminazione insufficiente che il suo eccesso influiscono negativamente sia sugli organi visivi di una persona che sul suo stato psico-emotivo.

Nel frattempo, esiste un valore speciale: l'illuminazione, il cui valore è regolato da atti legislativi nel campo dell'edilizia e dei servizi igienico-sanitari. Cioè, l'illuminazione è proprio il criterio di qualità che consente di valutare correttamente l'organizzazione di un sistema di illuminazione ambientale. In questo articolo parleremo di questo parametro e di altre grandezze fotometriche ad esso associate, e vedremo come questo può essere utilizzato in un'applicazione pratica.

Per abitudine radicata, molti continuano a credere che la valutazione dell'illuminazione della stanza possa essere effettuata in unità di energia: watt. Questo malinteso è facilmente spiegabile: ci rimane questo persistente stereotipo come eredità dei tempi del completo dominio delle lampade a incandescenza.

Le lampade a incandescenza sono state prodotte con diversi consumi energetici: 15, 25, 40, 60, 75, 100, 150 e più watt. E ogni proprietario di una casa o di un appartamento sapeva per esperienza personale che per l'illuminazione normale del soggiorno, ad esempio, deve avvitare tre lampadine da 60 watt in un lampadario, una “quaranta” sarà sufficiente per una lampada da tavolo, una uno da cento watt per la cucina, ecc.

Tra l'altro, una chiara eredità di ciò è ancora la pratica utilizzata dai produttori di lampade di indicare sulle confezioni, oltre al consumo energetico, l'efficienza luminosa espressa in potenza equivalente delle vecchie lampade a incandescenza.

Ricordiamo quindi la prima cosa: né il flusso luminoso emesso da una lampada né l'illuminazione superficiale che ne risulta si misurano in watt. I watt indicati sul corpo dell'apparecchio rappresentano la quantità di energia elettrica consumata dalla lampada, la quale, attraverso alcune trasformazioni fisiche, viene convertita in luce visibile.

Alcune persone della vecchia generazione sono generalmente fiduciose nell'emissione luminosa apparecchio di illuminazione misurato in candele. A proposito, questo non è così lontano dalla verità, e il motivo sarà chiaro di seguito. Ma ancora una volta, questa non è affatto illuminazione.

È quindi opportuno considerare in ordine le principali grandezze fotometriche, dalla sorgente luminosa alla superficie illuminata. Facciamo subito una prenotazione: questo argomento è abbastanza difficile da comprendere per una persona impreparata. Cercheremo quindi di semplificare il più possibile la presentazione e di non sovraccaricarla con formule macchinose. In modo che ci sia semplicemente una comprensione generale della questione.

Flusso luminoso

La luce, come è noto, ha natura ondulatoria. In un certo intervallo di lunghezze d'onda, la radiazione elettromagnetica viene percepita dagli organi visivi umani, cioè diventa visibile. I confini approssimativi di questo intervallo vanno da 400÷450 nm (parte rossa dello spettro) a 630÷650 (regione viola).

Le onde elettromagnetiche sono portatrici di energia: è l'energia del Sole che fornisce la vita sulla Terra. Ma divaghiamo dalle categorie astronomiche e torniamo alle sorgenti luminose ordinarie.

Quindi, poiché una sorgente emette luce, ciò significa radiazione e trasferimento di una certa energia. La quantità di questa energia radiante (We) trasferita per unità di tempo è chiamata flusso radiante (Fe). E si misura in watt.

Parliamo però di illuminazione, cioè della percezione del colore da parte della visione umana. E stimare la quantità di energia “a occhio” significa introdurre immediatamente un grosso errore. Ad esempio, due sorgenti con uguale potenza di radiazione, ma con colori differenti anche i bagliori verranno percepiti dall'occhio in modo diverso.

Per unificare questo parametro è stata introdotta una quantità fisica speciale: il flusso luminoso (F). Questo è anche un indicatore della potenza del flusso radiante, ma solo di quella parte di esso percepita dall'occhio umano sano medio.

Il flusso luminoso può anche essere misurato in watt (è piuttosto un indicatore di energia) o in lumen (un indicatore di luce). In pratica, di solito vengono utilizzati i lumen.

Per il valore esatto di un lumen è stata presa come standard la radiazione proveniente dalla parte centrale verde dello spettro visibile, con una lunghezza di 555 nm.

Pertanto, è accettato che un flusso radiante con una lunghezza d'onda di 555 nm e un valore di 1 watt corrisponda a 683 lumen. Perché un coefficiente così strano? È solo che l'approvazione definitiva di questa unità nel sistema SI avvenne nel 1979, e i primi esperimenti di fotometria con l'introduzione dell'indicatore flusso luminoso cominciò a essere prodotto molto prima. A quel tempo, quando l'illuminazione elettrica non esisteva ancora e una normale candela fungeva da fonte di luce “di riferimento” più o meno stabile. E l'attuale rapporto tra energia watt e lume luminosoè stato ricalcolato nel tempo e tramandato fino ai giorni nostri.

Ricordiamo ancora una volta che i watt sopra citati, che possono essere utilizzati anche per misurare il flusso luminoso, non hanno nulla a che vedere con quelli indicati sulla confezione della lampada. Mostra il consumo della lampada, cioè la quantità di energia che “prenderà” dalla rete. Dovremmo essere più preoccupati per la sua emissione di luce energetica: quanta energia radiante visibile “emetterà”. Quindi, quando si sceglie una lampada, sarebbe molto più corretto prestare attenzione non alle effimere analogie comparative in watt, ma al valore chiaramente indicato del flusso luminoso in lumen.

Emissione luminosa

Si tratta di una grandezza molto interessante dal punto di vista pratico, poiché caratterizza essenzialmente l'efficienza della sorgente luminosa. È importante scegliere una lampada non in base al suo consumo di energia elettrica, ma a come questa energia viene utilizzata quando viene convertita in energia luminosa.

Pertanto, il valore di emissione luminosa mostra la quantità di flusso luminoso prodotto dalla lampada durante la conversione di un watt di energia consumata. È chiaro che si misura in lumen per watt (lm/W).

La conversione di un tipo di energia in un altro viene effettuata in modi diversi. Ad esempio, nelle lampade a incandescenza convenzionali viene utilizzato il principio resistivo: il bagliore è causato da una bobina rovente con elevata resistenza elettrica. È chiaro che ciò è accompagnato da enormi perdite di calore. Più efficienti sono i moderni dispositivi di illuminazione basati sui principi del bagliore delle matrici di semiconduttori quando viene fatta passare corrente o vengono ionizzate miscele di gas appositamente selezionate. Qui viene sprecata molta meno energia per il riscaldamento non necessario.

È già stato menzionato in precedenza che il picco della normale percezione della luce da parte dell'occhio umano avviene alla lunghezza d'onda di 555 nm. E dentro condizioni ideali, con trasformazione completa energia elettrica con un flusso luminoso monocromatico della lunghezza d'onda specificata, cioè senza alcuna perdita, è teoricamente possibile ottenere un'emissione luminosa di 683 lm/W. Questa è chiamata sorgente luminosa ideale, che purtroppo non esiste in natura.

La tabella seguente mostra caratteristiche comparative per le lampade più comunemente utilizzate nella vita di tutti i giorni: a incandescenza, fluorescenti e LED. È chiaramente visibile quanto diventa più economico l'uso delle moderne sorgenti luminose, cioè come aumenta l'efficienza luminosa.

(I valori nella tabella sono approssimativi. In qualsiasi categoria di lampade potrebbero esserci deviazioni in una direzione o nell'altra - questo dipende dalla qualità del modello particolare. Ma la tabella presenta il quadro generale abbastanza chiaramente).

Flusso luminoso, Lm	Lampade a incandescenza		Lampade fluorescenti		Lampadine a LED
	Consumato Potenza, W	Emissione luminosa lm/W	Consumato Potenza, W	Emissione luminosa lm/W	Consumato Potenza, W	Emissione luminosa lm/W
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

Il valore specifico dell'efficienza luminosa non è sempre presente, ma è comunque indicato da alcuni produttori di lampade sulla confezione. Potrebbe trattarsi della scritta "emissione luminosa" o "effetto luminoso". In caso contrario, è facile determinarlo dividendo il flusso luminoso della targa per il consumo energetico specificato.

È abbastanza ovvio che tra tutte le lampade utilizzate in condizioni di vita, hanno i migliori indicatori di emissione luminosa Dispositivi LED– per loro questo valore raggiunge i 100 lm/W, e potrebbe anche essere leggermente superiore. Ma i progressi non si fermano e gli sviluppatori annunciano un rilascio imminente produzione seriale lampade con efficienza luminosa di circa 200 lm/W. Ma la fonte ideale è ancora, oh, così lontana...

A proposito, gli scienziati sono riusciti a stimare l'efficienza luminosa del Sole, e non è così alta: circa 93 lm/W.

Informazioni sull'efficienza luminosa delle sorgenti luminose vari tipi Ciò è spiegato anche nel video qui sotto:

Video: cos'è l'efficienza luminosa e qual è l'applicazione pratica di questo parametro?

Il potere della luce

In fisica esiste il concetto di sorgente puntiforme di luce: propaga la radiazione esattamente allo stesso modo in tutte le direzioni. In pratica, se ciò accade, è estremamente raro, e anche in questo caso, con una certa semplificazione dei concetti. In effetti, il flusso luminoso nelle diverse direzioni non è uniforme. E per stimarne, diciamo, la densità spaziale, si opera con l’entità dell’intensità luminosa. E per capire di cosa si tratta dovrai ricordare anche il concetto di angolo solido.

Cominciamo con la geometria. Quindi, un angolo solido è una parte dello spazio che unisce tutti i raggi provenienti da un punto e che intersecano una determinata superficie (si chiama superficie sottente). In fotometria, ovviamente, questa è una superficie illuminata. Questo angolo è misurato in quantità speciali - steradianti (sr), ed è solitamente indicato nelle formule dal simbolo Ω .

L'ampiezza dell'angolo solido è il rapporto tra l'area della superficie sotteso e il raggio della sfera.

Ω = S/R²

Cioè, se prendiamo, ad esempio, una sfera con un raggio di un metro, allora un angolo solido di uno steradiante “taglierà” un punto sulla sua superficie con un'area di uno metro quadro.

Perché saperlo? Il fatto è che il concetto di intensità luminosa è direttamente correlato all'angolo solido. Nello specifico, un flusso luminoso di un lumen, propagandosi in uno spazio limitato da un angolo solido di uno steradiante, ha un'intensità luminosa di una candela. Matematicamente, questa relazione assomiglia a questa:

I = Ô/Ω

E se parliamo dell'intensità energetica della luce pari a una candela, allora è 1/683 W/sr.

A proposito, la candela è una delle sette quantità fondamentali del sistema SI.

Candela significa letteralmente candela in latino. Questa è esattamente quella "reliquia del passato" di cui abbiamo già parlato sopra, ma mostra molto chiaramente l'intera interconnessione delle quantità.

Spieghiamo nella figura:

Quindi, c'è una fonte di luce puntiforme: una candela. Il suo stoppino ardente emette luce con un'intensità di una candela (rif. 1).

In uno spazio limitato da un angolo solido pari ad uno steradiante (punto 2), si propagherà un flusso luminoso (punto 3) pari ad un lumen. Ad una certa distanza dalla sorgente (raggio della sfera - posizione 4), questo flusso illumina la superficie di una certa area (posizione 5). Guardando al futuro, diremo subito che se l'area è pari a un metro quadrato, in tali condizioni in questo "punto luminoso" viene fornita un'illuminazione pari a un lux (lx).

Se torniamo alla candela come sorgente luminosa di riferimento, è facile calcolare il suo flusso luminoso totale. Una sfera completa ha un angolo solido di 4π, cioè, con leggero arrotondamento, è pari a 12,56 steradianti. Ciò significa che una candela che emette la luce di una candela in tutte le direzioni produce un flusso luminoso totale di 12,56 lumen.

È interessante notare che non molto tempo fa l'emissività delle sorgenti luminose veniva valutata “a candele”. Ad esempio, hanno detto che hai bisogno di una "lampadina per sessanta candele". Venditori e acquirenti si sono capiti perfettamente: è stata acquistata una lampadina a incandescenza da 60 W, anche se, in realtà, questi valori non sono in alcun modo correlati tra loro in questo caso, da un punto di vista fisico, non sono correlati. E la cosa divertente è che era vicino alla verità.

Vediamo: 60 candele da 12,56 lumen daranno un totale di 753,6 lumen. Diamo un'occhiata alla tabella sopra: una lampada a incandescenza con un consumo di 60 watt ha un flusso luminoso di circa 700 lumen. Molto vicino!

Ma, lo ripetiamo, una corretta valutazione delle sorgenti luminose va comunque effettuata in lumen.

Luminosità leggera

Un altro parametro da considerare è la luminosità della sorgente luminosa. Il fatto è che praticamente non è necessario occuparsi di fonti puntiformi. Cioè, la maggior parte delle sorgenti ha una superficie emittente specifica. E a parità di flusso luminoso, ma con una diversa area di emissione luminosa, verrà percepito diversamente dalla vista.

Cioè, in sostanza, la luminosità è la forza della luce emessa da una certa area unitaria della superficie visibile di una sorgente luminosa.

È chiaro che l'unità di luminosità sarà la candela per metro quadrato.

Questo è un valore importante, poiché gli organi visivi, quando guardano una sorgente luminosa, reagiscono piuttosto non all'intensità della luce in quanto tale, ma piuttosto alla luminosità. Quando il suo valore è elevato (oltre 160mila candele per metro quadrato), la luce può causare irritazione agli occhi, dolore e lacrimazione. Ecco perché i produttori di illuminazione producono lampade con lampadine smerigliate. Praticamente senza perdita di flusso luminoso, la radiazione non proviene specificamente da un filamento a incandescenza o da un LED con le loro piccole superfici, ma da una superficie molto più ampia della lampadina. Questo bagliore è molto più sicuro per la retina dell'occhio e viene percepito molto più comodamente dalla vista.

Illuminazione di superficie

Infine siamo arrivati ​​all'illuminazione. Questo valore può essere considerato il più applicato, poiché viene valutata l'illuminazione di una particolare area lavoro generale apparecchi di illuminazione.

In senso figurato, l'illuminazione (E) è la densità superficiale del flusso luminoso (F) distribuito su una determinata area (S). Se lo affrontiamo con qualche semplificazione, ciò può essere espresso dalla seguente formula:

Come abbiamo visto sopra, un lumen di flusso luminoso su una superficie di un metro quadrato crea un'illuminazione pari a un lux (lx).

L'illuminazione dipende da una serie di fattori, anche se non si prendono in considerazione le caratteristiche proprie della sorgente luminosa.

• Innanzitutto, quanto più lontana è la sorgente dalla superficie illuminata, tanto maggiore è l'area del “punto luminoso” (ricordate il cono ad angolo solido). Cioè, il flusso luminoso è distribuito area più ampia. Inoltre, come ricordiamo, questa dipendenza è quadratica. Cioè, quando la distanza cambia della metà, l'illuminazione diminuirà di quattro volte, di tre volte, di nove volte, ecc.

Se consideriamo una sorgente puntiforme possiamo applicare la formula di Keplero:

Non ripeteremo il significato delle quantità incluse nella formula: sono riportate sopra.

• In secondo luogo, la formula di Keplero sopra riportata è valida solo per una superficie perpendicolare alla direzione del flusso luminoso. In realtà, ovviamente, questo non accade spesso. Cioè, nel caso in cui il piano illuminato si trova ad un certo angolo α rispetto alla direzione del flusso, è necessario apportare delle correzioni:

E = (I/r²) × cos α.

Ricorda: quando devi illuminare una superficie nel modo più luminoso possibile, punta la torcia perpendicolarmente ad essa. Ma se lo posizioni in un angolo, l'illuminazione diminuirà drasticamente, poiché la luce sembra essere "spalmata" sulla superficie.

• In terzo luogo, l'illuminazione di una determinata area dipende anche, per così dire, dall'ambiente circostante. Il fatto è che la maggior parte delle superfici non assorbono tutta la luce che le colpisce, ma la riflettono in gran parte. E così diventano essi stessi fonti originarie di luce.

Ricordiamo cosa è stato detto nella sezione sulla luminosità del bagliore. Sì, in effetti, la luminosità di tali aree illuminate non è particolarmente elevata. Ma la radiazione proviene da un'area decente e di conseguenza viene creato un flusso luminoso molto significativo.

E la luminosità di una superficie così illuminata dipende sia dalla sua illuminazione che dalla sua riflettività diffusa, che ha un nome separato: albedo. Più alto è l'albedo, più luminoso è il bagliore. E poiché è più luminoso, il flusso di colore “secondario” è più studiato.

Alcuni esempi illustrativi luce riflessa. Un foglio di carta bianca con un'illuminazione di soli 50 lux avrà una luminosità di 15 cd/m². Il bagliore della luna piena (e questa, come sappiamo, è la luce solare riflessa dalla sua superficie) è caratterizzato da una luminosità di 2500 cd/m². E la superficie della neve bianca pura in una giornata di sole raggiunge una luminosità fino a 3000 cd/m². Parecchio!

Questo fenomeno è molto utilizzato nell'illuminazione e progetto camere. Vengono prodotte intere linee di modelli di lampade appositamente progettate per essere orientate verso pareti o soffitti, cioè sono le aree illuminate che rientrano nel lavoro di illuminazione generale della stanza. Lo stesso effetto viene utilizzato quando si creano strutture di soffitto a più livelli con illuminazione a strisce LED.

È facile intuire che l'illuminazione della stanza dipenderà dallo stile scelto per la sua decorazione. La stessa lampadina, ad esempio, in una stanza bianca fornirà un'illuminazione molto maggiore che in una dipinta con colori scuri.

Poiché il risultato finale atteso dal funzionamento dei dispositivi di illuminazione è la creazione di indicatori luminosi confortevoli e salutari nella stanza, è il valore dell'illuminazione superficiale ad essere soggetto a regolamentazione. Gli atti legislativi (SNiP e SanPiN) indicano quale illuminazione dovrebbe essere ottenuta nelle varie stanze, a seconda del loro scopo.

Pertanto, l'attuale SNiP 23-05-95 nella sua versione aggiornata (Codice delle regole SP 52.13330.2011) specifica i seguenti indicatori di illuminazione standard per gli edifici residenziali:

Tipo (scopo) dei locali	Standard di illuminazione conformi a SNiP attuale, lusso
Salotti	150
Camere per bambini	200
Ufficio, laboratorio o biblioteca	300
Armadio per lavori di disegno di precisione	500
Cucina	150
Bagno con doccia, bagno separato o combinato, bagno	50
Sauna, spogliatoio, piscina	100
Ingresso, corridoio, sala	50
Atrio d'ingresso	30
Scale e pianerottoli	20
Armadio	75
Sala sportiva (palestra).	150
Sala biliardo	300
Deposito per passeggini o biciclette	30
Locali tecnici: locale caldaia, locale pompe, sala di controllo elettrico, ecc.	20
Passaggi ausiliari, anche nelle soffitte e negli scantinati	20
Zona all'ingresso principale della casa (portico)	6
Area presso l'ingresso di emergenza o tecnico	4
Percorso pedonale all'ingresso della casa per 4 metri	4

In questo caso la valutazione dell'illuminamento dovrà essere effettuata su un piano orizzontale ad altezza pavimento. Per scale - sia ad altezza pavimento che su piattaforme e gradini di transizione.

Per valutare il livello di illuminazione vengono utilizzati dispositivi speciali: luxmetri. Sono costituiti da un fotorilevatore con una superficie del sensore sferica e da un'unità di conversione con indicazione analogica (freccia) o digitale delle letture.

È chiaro che un luxmetro è un dispositivo altamente specializzato e costoso che viene utilizzato da specialisti e che non è assolutamente necessario avere a casa. Ma comprendere le grandezze fotometriche di base non danneggerà nessun proprietario di una casa o di un appartamento.

Per quello? - potrebbero chiedersi in molti. Sì, almeno per poter pianificare autonomamente l'utilizzo di determinate fonti luminose per poterlo realizzare illuminazione richiesta. Dopotutto, la salute e l'umore generale di tutti i membri della famiglia dipendono direttamente da questo.

La posizione pratica di questa conoscenza sarà discussa nella prossima sezione della pubblicazione.

Temperatura colorata

Per concludere il discorso sulle principali caratteristiche delle sorgenti luminose è necessario soffermarsi sulla loro temperatura di colore.

Con indicatori completamente uguali del flusso luminoso emesso, una lampadina può dare un caldo colore giallastro, un'altra - un bianco neutro e una terza, ad esempio, può brillare con una fredda tonalità di blu. Come distinguerli con questo parametro? A questo scopo è stata sviluppata una speciale scala della temperatura del colore.

Effettuiamo subito una prenotazione: non esiste alcuna connessione tra la temperatura dell'aria nella stanza o la temperatura di riscaldamento della sorgente luminosa stessa. Il bagliore di un corpo fisico riscaldato ad alte temperature è semplicemente preso come standard.

Qualsiasi corpo, se la sua temperatura è superiore allo zero assoluto, è esso stesso una sorgente radiazione infrarossa. All'aumentare della temperatura, la lunghezza d'onda di questa radiazione cambia e ad un certo momento raggiunge la parte visibile dello spettro.

Probabilmente tutti lo hanno osservato: una volta riscaldata, l'asta di metallo diventa prima rossa, quindi inizia a brillare di una luce rossa brillante, puoi riscaldarla, come si suol dire, "incandescente". E quando si eseguono lavori di saldatura elettrica, quando la temperatura dell'arco raggiunge livelli molto elevati, il metallo fuso può acquisire una tinta blu.

È questa gradazione che costituisce la base della scala della temperatura del colore. È indicato in Kelvin e sulla scala puoi vedere che tipo di bagliore emetterà la lampada.

Questa temperatura di colore è solitamente indicata sull'etichetta della lampada. A volte è accompagnato da un testo esplicativo o anche da una scala in miniatura che mostra in quale regione dello spettro visibile si illuminerà la lampada.

La scelta delle lampade in base alla loro temperatura di colore dipende dal tipo di ambiente che si intende mantenere nella stanza. Naturalmente anche qui giocherà un ruolo significativo anche un fattore soggettivo, ovvero le preferenze dei proprietari. E non ci sono "ricette" già pronte per questo. Ma la tabella seguente fornisce una panoramica consigliata delle lampade in base alla loro luminosità. Forse questo aiuterà qualcuno nella scelta.

Temperatura colorata	Percezione visiva	Possibili definizioni dell'atmosfera creata	Applicazioni tipiche
2700K	Luce calda	Aperto, caldo, amichevole, accogliente, rilassante	Soggiorni, lobby di hotel, piccole boutique, ristoranti, caffè
3000K	luce bianca	Intimo, amichevole, favorevole alla comunicazione	Salotti, biblioteche, negozi, uffici
3700K	Luce neutra	Amichevole, favorevole alla comunicazione, dà una sensazione di sicurezza, aumenta l'attenzione	Musei e sale espositive, librerie, uffici
4100K	Luce fredda	Promozione della concentrazione, pulito, chiaro, produttivo	Locali di formazione, uffici di progettazione, uffici, Bolgitsy, grandi magazzini, stazioni ferroviarie
5000 - 6500K	Luce del giorno fredda	Colori inquietanti, eccessivamente accesi, enfatizzanti, sterili, stancanti nel tempo	Musei, gioiellerie, alcuni uffici di istituti medici

Esecuzione di calcoli indipendenti.

Come promesso, questa sezione della pubblicazione discuterà l'algoritmo per il calcolo dell'illuminazione. Più precisamente, per essere più corretti, il calcolo va proprio nella direzione opposta. Cioè, conosciamo già il valore di illuminazione normale. E i calcoli dovrebbero portarci al risultato di quante lampade e con quale flusso luminoso saranno necessarie per fornirla.

Formula generale per i calcoli

Cominciamo quindi con la formula che servirà come base per i nostri calcoli.

Fl = (En × Sp × k × q) / (Nc × n × η)

Florida- questo è il flusso luminoso della lampada che deve essere installata nella lampada. Cioè, questo è proprio il valore che è lo scopo dei calcoli.

Yong- illuminazione standard delle superfici, a seconda del tipo di stanza. Corrisponde ai parametri stabiliti da SNiP e riportati sopra nella tabella, ovvero partiamo dal valore standard.

Sp- area della superficie illuminata. Di solito l'area della stanza appare qui se calcolata illuminazione generale. Ma se l'obiettivo è calcolare l'illuminazione di un'area locale (ad esempio, area di lavoro), allora è l'area di questa zona che viene sostituita.

K- fattore di correzione, spesso chiamato fattore di sicurezza. La sua introduzione tiene conto di diverse circostanze che influiscono sull'efficienza luminosa delle lampade. In primo luogo, molte lampade iniziano a sprecare il loro potenziale di emissione nel tempo o, in poche parole, ad affievolirsi. In secondo luogo, anche alcuni fattori esterni possono influenzare l'emissività: polvere nella stanza o, ad esempio, un'elevata concentrazione di vapore, che impedisce la libera propagazione dei raggi luminosi.

Poiché stiamo parlando di locali residenziali, dove non dovrebbe esistere vapore denso e la polvere viene rimossa mediante una pulizia regolare, il secondo gruppo di fattori può essere scartato. E per la graduale perdita di emissività, il coefficiente per tipi diversi le lampade possono essere adottate come segue:

Lampade fluorescenti (a scarica di gas): 1,2;

Lampade ad incandescenza e alogene convenzionali: 1.1;

Lampade a LED: 1,0.

Q- un coefficiente che tiene conto del bagliore irregolare di alcuni tipi di lampade. È considerato uguale a:

Per le lampade ad incandescenza e le lampade al mercurio a scarica di gas: 1,2;

Per le lampade fluorescenti compatte a incandescenza e le sorgenti luminose a LED: 1.1.

Passiamo al denominatore della frazione.

NC- il numero di apparecchi di illuminazione previsti per l'installazione nel locale o in un'area separata per la quale si sta effettuando il calcolo.

N- il numero di trombe della lampada previste per l'installazione.

Probabilmente è chiaro che il prodotto degli ultimi due valori mostra quante lampade sono previste per l'installazione. Ad esempio, è installato un lampadario a cinque bracci. Poi NC=1 e N=5. Oppure pensi di illuminare la stanza con due apparecchi, ciascuno con tre lampadine: NC=2, a N=3, Ma se l'illuminazione è fornita da un apparecchio con una lampada, entrambe queste quantità saranno uguali a uno.

η - fattore di utilizzo del flusso luminoso. Questo valore correttivo tiene conto di molteplici fattori relativi sia alle caratteristiche dell'ambiente che alle specificità degli apparecchi illuminanti previsti per l'installazione.

Poiché è proprio questo coefficiente che rimane un valore sconosciuto, i calcoli dovrebbero iniziare con esso.

Determinazione del fattore di utilizzo del flusso luminoso

Questo valore può essere chiamato valore empirico tabellare. Dipende dall'area della stanza, dalla posizione della lampada, dalla direzione principale del flusso luminoso e dalla finitura delle superfici del flusso, delle pareti e dei pavimenti.

Innanzitutto per entrare nella tabella dovrai definire il cosiddetto indice delle premesse. Tiene conto delle dimensioni della stanza, inoltre, proprio nel rapporto tra lunghezza e larghezza, poiché in stanza quadrata e in una forma rettangolare allungata il flusso luminoso si diffonderà comunque in modo diverso. In secondo luogo, tiene conto dell'altezza della lampada rispetto alla superficie illuminata. Come ricordiamo, secondo i requisiti SNiP, l'illuminazione viene valutata su un piano orizzontale a livello del pavimento.

Importante: a volte l'altezza del soffitto di una stanza viene confusa con l'altezza di installazione della lampada. Ma questa non è ancora la stessa cosa! Ad esempio, un apparecchio di illuminazione può essere montato a parete (applique), montato su un supporto o posizionato su un tavolo o comodino (lampada da terra o lampada da scrivania), sospeso dal flusso ad una certa distanza da superficie del soffitto(lampadario).

La formula probabilmente non ti dirà nulla. È meglio suggerire di utilizzare un calcolatore online per determinare questo indice della stanza.

Sicuramente sai già che un'illuminazione troppo fioca o, al contrario, troppo intensa in una stanza ha un effetto negativo sul corpo umano. Oltre alla sonnolenza eterna, una quantità insufficiente di luce artificiale e naturale comporta pericoli più gravi: visione offuscata e disturbi della vista. stato psicologico. Risolvere il problema è abbastanza semplice: installa le lampade più adatte e organizza correttamente l'illuminazione in ogni stanza. Tuttavia, prima è necessario scoprire quali standard di illuminazione esistono per i locali residenziali. Questo è esattamente ciò di cui parleremo ora.

Cosa dice SNiP?

Il documento principale che specifica gli standard esistenti è SNiP (codici e regolamenti edilizi). Pertanto, secondo questo documento, in un appartamento e in una casa privata devono essere osservati i seguenti standard di illuminazione in lux (Lx):

• passaggio sottotetto e seminterrato – 20;
• WC, doccia, bagno – 50;
• atrio, corridoio – 50;
• armadio – 75;
• stabilimento balneare, piscina – 100;
• camera, cucina – 150;
• bambini - 200;
• ufficio personale, biblioteca, ripostiglio, sala con biliardo - 300.

Si prega di notare che nel bagno è possibile aumentare facoltativamente l'illuminazione artificiale a 100 Lux, perché... per applicare il trucco e la rasatura, il valore specificato in SNiP 23/05/2010 potrebbe non essere sufficiente.

Per capire come convertire i numeri forniti in valori più familiari, ricorda: 1 Lux è 1 Lumen/1 metro quadrato di stanza. Ogni lampadina deve indicare una caratteristica come il flusso luminoso (in lumen, Lm). Tutto quello che devi fare è prima calcolare l'illuminazione standard di uno spazio abitativo, nel tuo caso una delle stanze, poi convertire il valore in Lumen e selezionare le lampadine adeguate. Diamo un'occhiata alla tecnologia di calcolo utilizzando un esempio.

Facciamo calcoli

Diciamo che devi scoprire lo standard di illuminazione in una camera da letto la cui superficie è di 20 m2. Prima di tutto, moltiplichiamo la norma secondo SNiP per questa stanza per l'area, ovvero 150 * 20, in totale otteniamo 3000 Lux. Di conseguenza, con questo valore, il flusso luminoso totale delle lampade dovrebbe essere di 3000 Lm. Tutto quello che devi fare è scegliere le lampadine adatte al tuo spazio abitativo, ad esempio se vuoi puoi utilizzare 3 lampadine da 12 W ciascuna, che in totale daranno non più di 3600 Lm secondo la tabella:

Questo calcolo è approssimativo, perché Ognuno ha i suoi significati, che potrai scoprire al momento dell'acquisto. Pertanto, puoi facilmente rendere la luce artificiale nella stanza uguale a quella raccomandata dagli standard di illuminazione per i locali residenziali secondo SNiP.

A proposito, questo valore può essere misurato utilizzando dispositivo speciale- un luxmetro, abbastanza semplice da utilizzare, come dimostrato dal video qui sotto.

Lavoro di misurazione

Una scarsa illuminazione nei locali, nel posto di lavoro o in una stanza di un appartamento influisce negativamente sulla salute umana, riduce la concentrazione, le prestazioni, l'irritabilità e i disturbi mentali. Anche la luce molto intensa è irritante e non fornisce nulla di positivo per una persona.

Pertanto, è necessario garantire la normale illuminazione dei locali, che è regolata da un determinato standard SNiP. Questo richiede installazione facile lampade di illuminazione adeguate per ogni stanza.

L'illuminazione dei locali in termini nominali è il flusso di luce che viene emesso sulla superficie ad angolo retto per unità di superficie. Quando la luce cade ad angolo acuto, l'illuminazione diminuisce a seconda dell'angolo di inclinazione.

L'illuminazione si misura in lux, che equivale a 1 lumen (unità di flusso luminoso) per m2.

L'illuminazione dei locali dipende direttamente dalla forza della luce proveniente dalla sorgente. Maggiore è la distanza dalla sorgente luminosa alla superficie, minore è il parametro di illuminazione.

Norme

Ogni tipologia di stanza ha i propri standard di illuminazione. Ad esempio, per un negozio di alimentari, il valore di pulsazione più alto è impostato al 15%, l'illuminazione è 300 lux, ma per il reparto di articoli sportivi o materiali da costruzione le norme sono completamente diverse. Le norme stabiliscono inoltre l'illuminazione consentita per cliniche, asili, servizi automobilistici e altre strutture.

Esempio di calcolo dell'illuminazione

Determiniamo l'illuminazione richiesta per la camera da letto. La zona notte è di 25 m2. Il valore della norma secondo le regole per ambienti di questo tipo viene moltiplicato per l'area: 150 x 22 = 3300 lux. Il flusso luminoso totale dei dispositivi di illuminazione a questo livello di illuminazione deve essere di almeno 3300 lumen.

Ora non resta che scegliere le giuste lampade per l'illuminazione della camera da letto. Quando si sceglie, è possibile, ad esempio, acquistare tre di queste lampade da 12 watt. Questo garantirà la realizzazione di un flusso luminoso di 3600 lumen, come si può vedere dai valori in tabella.

Questo calcolo è approssimativo, poiché Lampadine a LED hanno parametri di luce diversi a seconda del produttore. Pertanto, puoi facilmente calcolare in modo indipendente la potenza e il tipo di lampade richiesti per creare un'illuminazione standardizzata di qualsiasi stanza secondo le regole di SNiP.

Strumenti per la misura dell'illuminazione

Per misurare l'illuminazione della stanza vengono utilizzati vari dispositivi, che hanno le proprie caratteristiche di progettazione e metodi di misurazione. Vediamo più nel dettaglio i principali dispositivi.

Luxmetro

I luxmetri sono divisi in elettronici e analogici, che non vengono più prodotti e rimangono solo vecchi campioni di tali modelli.

Questo luxmetro viene utilizzato:

• Verifica della conformità dell'illuminazione ambientale ai dati normativi.
• Misurazione dei parametri di illuminazione durante lo svolgimento del lavoro per valutare le condizioni di lavoro.
• Durante i lavori di installazione elettrica, confrontare gli indicatori di illuminazione con i calcoli per i dispositivi di illuminazione.

Il principio di funzionamento del luxmetro si basa sul funzionamento di quello integrato, verso il quale è diretto il flusso di luce. In questo caso, nella fotocellula appare un flusso significativo di particelle cariche. Di conseguenza, appare una corrente corrente elettrica, la cui intensità dipende dall'intensità del flusso luminoso diretto alla fotocellula. Di solito questo parametro viene visualizzato sulla scala dello strumento.

Tipologie di luxmetri

A seconda della posizione del sensore che misura l'illuminazione ambientale, i luxmetri si dividono in tipologie:

Monoblocco (dispositivo monopezzo) . Il sensore è fissato nel corpo del dispositivo stesso.

Dispositivo con sensore remoto , collegato da un filo flessibile.

Produrre misurazioni sempliciè adatto un normale luxmetro monoblocco, senza ausiliari varie funzioni. Per determinare diversi parametri di illuminazione durante l'esecuzione di calcoli professionali, è necessario utilizzare dispositivi dotati di una serie aggiuntiva di funzioni. Tali dispositivi hanno una memoria incorporata e possono determinare i valori medi dei parametri.

Un vantaggio significativo per un luxmetro è la presenza di speciali filtri luminosi, che aiutano a determinare con maggiore precisione il valore dell'intensità luminosa proveniente dai dispositivi di illuminazione con sfumature diverse colori.

La presenza di un sensore remoto nel luxmetro permette di determinare l'illuminamento con maggiore precisione, poiché in questo caso l'influenza fattori esterni diminuisce. I modelli moderni hanno un display a cristalli liquidi. Rende molto più semplice eseguire le letture dal dispositivo.

Dispositivi per attrezzature fotografiche

L'attrezzatura fotografica utilizza dispositivi come esposimetri ed esposimetri . Sono progettati per determinare i parametri di luminosità e illuminazione dell'esposizione. Determinando i valori di questi indicatori, un fotografo professionista può ottenere fotografie di alta qualità.

Gli esposimetri si dividono in tipologie:

• Interno.
• Esterno.

Misuratori flash

Tali dispositivi sono progettati per misurare l'illuminazione durante la fotografia. In cui elemento aggiuntivo utilizzare dispositivi di illuminazione di tipo pulsato (flash fotografici). Nei moderni modelli di fotocamere, l'esposimetro si trova nel corpo. Cambia la potenza del flash a diversi livelli di luce.

I professionisti utilizzano misuratori flash con un sensore remoto; determinano in modo più accurato l'illuminazione.

Fotometro

Tale dispositivo è chiamato multimetro. Lui è di più modello moderno misuratore di flash. Il suo vantaggio è la combinazione delle opzioni esposimetro e flash.

Pulsazione leggera

L'uniformità del flusso luminoso dei dispositivi di illuminazione lascia molto a desiderare. L'effetto, espresso in presenza di fluttuazioni del flusso luminoso, non è visibile all'occhio, ma il suo impatto sulla salute umana è di grande importanza.

Il pericolo di tale luce è che è visivamente impossibile determinare la presenza di impulsi luminosi. E come risultato della loro azione, il sonno può essere disturbato, possono verificarsi disagio, depressione, debolezza, insufficienza cardiaca e altri sintomi.

Il parametro dell'ondulazione è il suo coefficiente, che esprime la forza del cambiamento nel flusso di luce diretto per unità di superficie in un periodo di tempo. La formula per calcolare questo coefficiente è abbastanza semplice. Il fattore di ondulazione dell'irradianza è determinato dalla differenza tra l'illuminamento massimo e quello minimo per un certo periodo, diviso per il doppio dell'illuminamento medio, e il risultato viene moltiplicato per il 100%.

Le norme sanitarie determinano il limite superiore del coefficiente di pulsazione. Sul posto di lavoro non dovrebbe essere superiore al 20% e dipende dal grado di responsabilità del lavoro del dipendente. Più il lavoro è responsabile, minore dovrebbe essere il coefficiente di pulsazione dell'illuminazione.

Per i locali amministrativi e gli uffici con intenso lavoro visivo, questo coefficiente non dovrebbe superare la soglia del 5%. In questo caso viene preso in considerazione il flusso di luce con una frequenza di pulsazione fino a 300 Hertz, poiché non ha senso prendere in considerazione una frequenza più alta, poiché non viene percepita dall'occhio umano e non non avere un effetto negativo.

Determinazione della pulsazione luminosa

Per determinare la pulsazione della luce, viene utilizzato un dispositivo semplice ed efficace che misura la luminosità, la pulsazione e l'illuminazione delle stanze ed è chiamato luxmetro-pulsometro-luminosità.

Funzioni del dispositivo

• Misurazione della pulsazione delle onde luminose che si verificano quando vari dispositivi di illuminazione tremolano.
• Misurazione della pulsazione luminosa dei monitor dei computer e di altri schermi.
• Determinazione dell'illuminazione della stanza.
• Determinazione della luminosità dei dispositivi di illuminazione e dei monitor.

Il principio di funzionamento del dispositivo è controllare il livello di illuminazione utilizzando un fotosensore con ulteriore conversione del segnale e visualizzare il risultato su un display a cristalli liquidi.

Il coefficiente di pulsazione della luce può essere determinato utilizzando un programma su un computer oppure puoi analizzare tu stesso le misurazioni. Per analizzare le misurazioni su un computer, viene utilizzato un programma speciale "Ecolight-AP", che funziona con il dispositivo "Ecolight-02".

Caratteristiche distintive strumenti di misura I fattori che determinano il ripple sono il livello di sensibilità, il tipo di alimentazione e la qualità dei fotosensori.

Il coefficiente di pulsazione più alto è prodotto dalle lampade a LED, quando si utilizzano questo parametro talvolta raggiunge il 100%. e hanno un basso coefficiente di pulsazione. Le lampade a incandescenza hanno un coefficiente di pulsazione non superiore al 25%. In questo caso, il costo e la qualità delle lampade non hanno alcun ruolo. Anche le lampade costose possono produrre livelli significativi di pulsazioni luminose.

Metodi per ridurre la pulsazione luminosa

• L'uso di dispositivi di illuminazione funzionanti a corrente alternata con una frequenza superiore a 400 hertz.
• Installazione di apparecchi di illuminazione per fasi diverse con rete trifase.
• Installazione di un dispositivo di compensazione della zavorra () nel dispositivo di illuminazione e collegamento speciale di lampade offset. La prima lampada funziona con una corrente ritardata e la seconda con una corrente anticipata.
• Installazione di lampade con alimentatori elettronici. Sono dotati di un alimentatore elettronico che attenua le increspature e stabilizza la tensione.

Se i dispositivi di illuminazione in una stanza sono collegati a una fase, sarà problematico collegarli a fasi diverse. Pertanto sarà più conveniente acquistarlo apparecchi con alimentatori elettronici. Il loro vantaggio è che rispettano tutte le normative.

Il controllo del livello di pulsazione dell'illuminazione è necessario per la salute umana, poiché le deviazioni dalle norme portano all'interruzione delle prestazioni e del benessere dei dipendenti.

Per gli edifici residenziali è importante anche l’illuminazione interna. La pulsazione della luce non è visibile, ma col tempo il suo impatto negativo diventa evidente.



Lux (unità di illuminamento) Lux(dal latino lux ≈ luce), unità di illuminazione in Sistema internazionale di unità. Designazione abbreviata: lk russo, lx internazionale. 1 L. ≈ illuminazione di una superficie di 1 m2 con un flusso luminoso di radiazione incidente su di essa pari a 1 lm. ═ 1 L. = 10-4 foto (unità di illuminazione Sistema di unità GHS).

Grande Enciclopedia sovietica. - M.: Enciclopedia sovietica. 1969-1978 .

Scopri cos'è "Lux (unità di illuminazione)" in altri dizionari:

Lux (simbolo: lx, lx) è un'unità di misura dell'illuminazione nel sistema SI. Lux è pari all'illuminazione di una superficie di superficie 1 m² con un flusso luminoso di radiazione incidente su di essa pari a 1 lm. Multipli e sottomultipli Multipli e sottomultipli decimali ... Wikipedia

1. lux, costante (lussuosamente attrezzato); cabinlux 2. lusso, a (camera d'albergo, cabina, scompartimento, ecc. della categoria più alta); vivere in una suite 3. suite, a; R. per favore ov, contando F. lux (unità di illuminazione) ... Stress della parola russa

1.LUX, a; m. [dal lat. luce lux] Fis. Unità misure di illuminazione. 2. LUX [dal francese. lusso di lusso]. I. invariato; a zn. agg. Lussuoso, confortevole, caratteristico alta qualità. Coupé l. Cabina l. Albergo l. II. UN; m.Razg... ... Dizionario enciclopedico

1) (luce latina lux) un'unità di illuminazione nel sistema internazionale di unità (si), pari all'illuminazione di una superficie con un'area di 1 m2 con un flusso luminoso di radiazione incidente su di essa pari a 1 lumen; abbr. designazioni: lx, lx. 2) (luxe lusso francese lat.… … Dizionario delle parole straniere della lingua russa

LUX, ah, marito. (specialista.). Unità di illuminazione. II. LUX 1. a, marito La migliore camera d'albergo, carrozza, salone, cabina in termini di attrezzatura e servizio. Vivi (guida, naviga) nel lusso. 2. immutabile Classe, categoria, grado più alto. Cabina l. Cioccolato l. Atelier l. |… … Dizionario esplicativo di Ozhegov

LUX 1, a, m. (speciale). Unità di illuminazione. Il dizionario esplicativo di Ozhegov. S.I. Ozhegov, N.Yu. Shvedova. 1949 1992 … Dizionario esplicativo di Ozhegov

Questo termine ha altri significati, vedi Lux (significati). La richiesta "lk" viene reindirizzata qui; vedi anche altri significati. Lux (dal latino lux luce; designazione russa: lk, designazione internazionale: lx) unità di misura... ... Wikipedia

I (francese lusso di lusso, splendore, dal latino luxus splendor) designazione di negozi, alberghi, scompartimenti, cabine e alcuni beni lussuosamente attrezzati. II (dal latino lux luce) unità di illuminazione nel Sistema Internazionale... ... Grande Enciclopedia Sovietica

Luce e radiazione
La luce è definita come una radiazione elettromagnetica che provoca una sensazione visiva nell'occhio umano. In questo caso stiamo parlando di radiazioni comprese tra 360 e 830 nm, che occupano una piccola parte dell'intero spettro delle radiazioni elettromagnetiche a noi note.
Flusso luminoso F
Unità di misura: lumen* [lm]. Il flusso luminoso Ф è l'intera potenza di radiazione di una sorgente luminosa, stimata dalla sensazione luminosa dell'occhio umano. Una lampada a incandescenza convenzionale da 100 W produce un flusso luminoso di circa 1300 lm. Una lampada fluorescente compatta con una potenza di 26 W crea un flusso luminoso di circa 1600 lm. Il flusso luminoso del Sole è 3,8? 1028 lm.
Intensità luminosa I
Unità di misura: candela** [cd]. La sorgente luminosa emette il flusso luminoso F in diverse direzioni con diverse intensità. L'intensità della luce emessa in una determinata direzione è chiamata intensità luminosa I.
Illuminazione E
Unità di misura: lux*** [lx]. L'illuminazione E riflette il rapporto tra il flusso luminoso incidente e l'area illuminata. L'illuminamento è pari a 1 lux se il flusso luminoso di 1 lm è distribuito uniformemente su una superficie di 1 m2
Luminosità L
Unità di misura: candela per metro quadrato [cd/m2]. La luminosità luminosa L della sorgente luminosa o dell'area illuminata è il fattore principale per il livello di sensazione luminosa dell'occhio umano.
Temperatura colorata
Unità di misura: Kelvin**** [K]. La temperatura del colore della sorgente luminosa viene determinata dal confronto con il cosiddetto "corpo nero" e viene rappresentata dalla "linea del corpo nero". Se la temperatura del "corpo nero" aumenta, la componente blu nello spettro aumenta e la componente rossa diminuisce. Una lampada a incandescenza con luce bianca calda ha, ad esempio, una temperatura di colore di 2700 K, mentre una lampada fluorescente con colore diurno ha una temperatura di colore di 6000 K.

Colori comuni della luce
Ci sono i seguenti tre colori principali di luce: bianco caldo 5000 K.

Resa del colore
A seconda del luogo in cui sono installate le lampade e del compito che svolgono, la luce artificiale dovrebbe fornire la migliore percezione dei colori possibile (come la luce del giorno naturale). Questa capacità è determinata dalle caratteristiche di resa cromatica della sorgente luminosa, che sono espresse in termini di diversi gradi di "indice di resa cromatica generale" Ra. L'indice di resa cromatica riflette il livello di corrispondenza tra il colore naturale di un corpo e il colore visibile di quel corpo quando illuminato da una sorgente luminosa di riferimento. Per determinare il valore, lo spostamento del colore Ra viene registrato utilizzando gli otto colori di riferimento standard specificati nella norma DIN 6169, che viene osservato quando la luce della sorgente luminosa in prova è diretta verso questi colori di riferimento. Minore è la deviazione del colore della luce emessa dalla lampada in prova rispetto ai colori di riferimento, migliori saranno le caratteristiche di resa cromatica di questa lampada. Una sorgente luminosa con un indice di resa cromatica Ra = 100 emette una luce che riflette in modo ottimale tutti i colori, come la luce di una sorgente luminosa di riferimento. Più basso è il valore Ra, peggiore sarà la riproduzione dei colori dell'oggetto illuminato.

* Un lumen è pari al flusso luminoso emesso da una sorgente puntiforme isotropa, di intensità luminosa pari ad una candela, in un angolo solido di uno steradiante (1 lm = 1 cd x sr). Il flusso luminoso totale creato da una sorgente isotropa con intensità luminosa di una candela è pari a 4n lumen.

** Candela (designazione: cd, cd; dal latino candela - candela) è uguale all'intensità della luce emessa in una data direzione da una sorgente di radiazione monocromatica con una frequenza di 540·1012 hertz, la cui intensità energetica in questo la direzione è (1/683) W /avg.

*** Lux (designazione: lux, lx) - un'unità di misura dell'illuminazione, pari all'illuminazione di una superficie con un'area di 1 m? con un flusso luminoso di radiazione incidente su di esso pari a 1 lm

**** Kelvin (designazione: K) è un'unità di misura della temperatura, un kelvin è pari a 1/273,16 della temperatura termodinamica del punto triplo dell'acqua. L'inizio della scala (0 K) coincide con lo zero assoluto. Conversione in gradi Celsius. C = K - 273,15

La luce è qualcosa senza il quale nulla sulla Terra potrebbe esistere. Come tutte le grandezze fisiche è calcolabile, cioè esiste un'unità di misura per il flusso luminoso. Come si chiama e a cosa equivale? Troviamo le risposte a queste domande.

Come si chiama il "flusso luminoso"?

Prima di tutto vale la pena capire come si chiama questo termine in fisica.

Il flusso luminoso è la potenza dell'emissione luminosa, valutata dalla sensazione luminosa che produce dal punto di vista dell'occhio umano. Questa è una caratteristica quantitativa della radiazione di una sorgente luminosa.

La grandezza numericamente considerata è pari all'energia del flusso luminoso che attraversa una determinata superficie nell'unità di tempo.

Unità di flusso luminoso

Come viene misurata la grandezza fisica in questione?

Secondo standard attuali Il SI (Sistema Internazionale di Unità) utilizza un'unità specializzata chiamata lumen.

Questa parola deriva dal sostantivo latino che significa "luce" - lūmen. A proposito, questa parola ha dato origine anche al nome dell'organizzazione segreta "Illuminati", che è diventata argomento di interesse generale diversi anni fa.

Nel 1960 il lume iniziò ufficialmente ad essere utilizzato in tutto il mondo come unità di misura del flusso luminoso, e tale è ancora oggi.

In forma abbreviata in russo, questa unità è scritta come "lm" e in inglese - lm.

Vale la pena notare che in molti paesi la potenza luminosa delle lampadine non viene misurata in watt (come nelle vaste distese dell'ex Unione Sovietica), ma piuttosto in lumen. In altre parole, i consumatori esteri non considerano la quantità di energia consumata, ma l’intensità della luce emessa.

A proposito, per questo motivo, la confezione della maggior parte delle moderne lampadine a risparmio energetico contiene informazioni sulle loro caratteristiche sia in watt che in lumen.

Formula

L'unità di misura del flusso luminoso in esame è numericamente pari alla luce proveniente da una sorgente puntiforme isotropa (con forza di candela) emessa in un angolo solido pari ad uno steradiante.

Sotto forma di formula, appare così: 1 lm = 1 cd x 1 avg.

Se si tiene conto che una sfera completa forma un angolo solido di 4P sr, risulta che il flusso luminoso totale della suddetta sorgente con potenza di una candela è pari a 4P lm.

Cos'è la "candela"

Avendo imparato cos'è un lume, dovresti prestare attenzione all'unità ad esso associata. Stiamo parlando di CD, cioè di candela.

Questo nome deriva dalla parola latina per "candela" (candela). Dal 1979 ad oggi è secondo il SI (Sistema Internazionale di Unità).

Infatti, una candela è l'intensità della luce emessa da una candela (da cui il nome). Vale la pena notare che nella lingua russa per molto tempo, invece del termine "candela", è stata usata la parola "candela". Tuttavia, questo nome è obsoleto.

Dal paragrafo precedente è chiaro che lumen e candela sono correlati (1 lm = 1 cd x 1 sr).

Lumen e Lux

Quando si considerano le caratteristiche di un valore luminoso come un lumen, vale la pena prestare attenzione a un concetto così vicino come "lux" (lx).

Come le candele e i lumen, anche i lux si riferiscono alle unità di illuminazione. Lux è un'unità di illuminazione utilizzata nel sistema SI.

Il rapporto tra lux e lumen è il seguente: 1 lux è pari a 1 lm di flusso luminoso, distribuito uniformemente su una superficie di 1 metro quadrato. Pertanto, oltre alla formula dei lumen di cui sopra (1 lm = 1 cd x 1 sr), questa unità ne ha un'altra: 1 lm = 1 lx/m2.

In termini più semplici, un lumen è un indicatore della quantità di luce emessa da una determinata sorgente, ad esempio la stessa lampadina. Ma i lux mostrano quanto sia realmente luminosa la stanza, poiché non tutti i raggi luminosi raggiungono la superficie illuminata. In altre parole, il lumen è la luce che fuoriesce dalla sorgente, il lux è la quantità di essa che effettivamente raggiunge la superficie illuminata.

Come già accennato, non sempre tutta la luce emessa raggiunge la superficie illuminata, perché spesso sul percorso di tali raggi si trovano ostacoli che creano ombre. E più ce ne sono in cammino, meno illuminazione.

Ad esempio, quando fu costruita la sala della biblioteca, vi erano appese molte lampadine. Illuminazione generale questa stanza vuota era pari a 250 lux. Ma quando lavori di ristrutturazione sono stati completati e sono stati portati i mobili nella sala, il livello di illuminazione è sceso a 200 lux. Questo nonostante il fatto che le lampadine, come prima, producessero la stessa quantità di lumen di energia luminosa. Tuttavia, sul percorso di ciascuno dei suoi raggi ora apparivano ostacoli sotto forma di scaffali con libri e altri mobili della biblioteca, nonché visitatori e dipendenti. Pertanto, hanno assorbito parte della luce emessa, riducendo la quantità totale di illuminazione della sala.

La situazione riportata come esempio non costituisce un'eccezione nel suo genere. Pertanto, quando si costruiscono nuovi edifici o si decorano gli interni di quelli esistenti, è sempre importante tener conto della sua illuminazione. Per la maggior parte delle istituzioni esiste anche un sistema di standard di illuminazione, naturalmente, si misura in lux.

IN mondo moderno Esistono diversi programmi in cui non solo puoi simulare tu stesso il design della tua stanza, ma anche calcolare quanto sarà leggera. Dopotutto, la visione dei suoi abitanti dipende da questo.

Lumen e Watt

In passato, nel nostro Paese, nella scelta di una lampadina eravamo guidati dal numero di watt che consuma. Più ce ne sono, migliore è la luce di questo dispositivo.
Oggi, anche nel nostro Paese, la potenza radiante viene sempre più misurata in lumen. A questo proposito, alcuni credono che lm e W siano quantità dello stesso tipo, il che significa che i lumen in watt e viceversa possono essere liberamente convertiti, come alcune altre unità SI.

Questa opinione non è del tutto corretta. Il fatto è che entrambe le unità di misura in esame vengono utilizzate per quantità diverse. Quindi, un watt non è un'unità di luce, ma un'unità di energia che mostra la potenza di una fonte di illuminazione. Mentre il lumen mostra quanta luce emette un particolare dispositivo.

Ad esempio, una normale lampada a incandescenza che consuma 100 watt produce 1340 lumen di luce. Allo stesso tempo, la sua “sorella” LED più avanzata (oggi) produce 1000 lm consumando solo 13 W. Pertanto, risulta che l'intensità della luce di una lampadina non dipende sempre direttamente dalla quantità e dalla potenza dell'energia da essa assorbita. Anche la sostanza utilizzata per l'illuminazione nel dispositivo gioca un ruolo importante in questa materia. Ciò significa che non esiste una relazione diretta tra lumen e watt.

Inoltre, queste quantità sono realmente correlate tra loro. L'efficienza luminosa di qualsiasi sorgente luminosa (il rapporto tra l'energia consumata e la quantità di luce prodotta) si misura in lumen per watt (lm/W). È questa unità che testimonia l'efficacia di un particolare dispositivo di illuminazione, nonché la sua efficienza.

Vale la pena notare che, se necessario, è ancora possibile convertire i lumen in watt e viceversa. Ma per questo è necessario tenere conto di diverse sfumature aggiuntive.

• La natura della sorgente luminosa. Quale lampada viene utilizzata nei calcoli: a incandescenza, LED, al mercurio, alogena, fluorescente, ecc.
• Emissione luminosa del dispositivo (quanti watt consuma e quanti lumen produce).

Tuttavia, per non complicarti la vita, per eseguire tali calcoli, puoi semplicemente utilizzare un calcolatore online o scaricare un programma simile sul tuo computer o altro dispositivo.

Multipli di unità lumen

Lumen, come tutti i suoi “parenti” nel sistema SI, ha un numero di multipli e sottomultipli standard. Alcuni vengono utilizzati per facilitare il calcolo quando si ha a che fare con valori troppo piccoli o troppo grandi.

Se parliamo di quest'ultimo, allora sono scritti sotto forma di grado positivo, se del primo, sotto forma di grado negativo. Pertanto, la più grande unità multipla di lumen - iottalumen - è pari a 10 24 lm. Viene spesso utilizzato per caratterizzare i corpi cosmici. Ad esempio, il flusso luminoso del Sole è 36300 Ilm.

Le unità più comunemente usate sono quattro multipli: kilolume (10 3), megalumen (10 6), gigalumen (10 9) e teralumen (10 12).

Subunità del lume

Il più piccolo unità sottomultipla lumen è ioctolumen - ilm (10 -24), tuttavia, come iottalumen, non viene praticamente utilizzato nei calcoli reali.

Le unità più comunemente utilizzate sono millilume (10 -3), microlume (10 -6) e nanolume (10 -9).

L'illuminazione superficiale è la quantità

∆Φ - flusso luminoso incidente sulla superficie dell'area

∆S, Figura 3.3. Se ∆Φ = 1lm,

∆S = 1m, illuminazione = 1 lux, (lux).

Cioè 1lx = 1lm: 1m2.

Figura 3.3

3.2.5 Legge dell'illuminazione

Trasformazioni elementari consentono di stabilire la relazione tra l'illuminazione superficiale E e la distanza R e l'angolo di incidenza della luce j sulla superficie, Figura 3.3, nella forma:

Viene chiamata la formula (3.9). legge dell'illuminazione .

3.2.6 Luminosità della superficie emittente, m

Finora abbiamo considerato le sorgenti luminose puntiformi. Ogni sorgente reale ha dimensioni finite. Supponiamo che un'area luminosa di area DS, Figura 3.4, emetta luce in un emisfero, che corrisponde a un angolo solido DW = 2πavg. Indichiamo con DΦ PS il flusso luminoso emesso dall'area DS nell'emisfero.

Viene chiamato il valore lm/m2 Condecenza area radianteDS.

Secondo la Figura 3.4, la luminosità M è numericamente uguale al flusso luminoso emesso da un'area unitaria della superficie luminosa in un angolo solido di 2π steradianti.

Figura 3.4

3.2.7 Luminosità della superficie luminosa, l

Sia una superficie luminosa di area DS emettere un flusso luminoso DΦ in un angolo solido DΩ, il cui asse di simmetria forma un angolo Θ con la normale a superficie radiante, Figura 3.5.

Figura 3.5

Grandezza

, (3.10)

secondo , si chiama luminosità della superficie luminosa.

3.2.8 Legge di Lambert

Nel 1760, lo scienziato tedesco Lambert dimostrò che se l'area DS non solo emette luce, ma la disperde anche idealmente in modo uniforme in tutte le direzioni, la luminosità della radiazione L non dipende dall'angolo Θ compreso nella (3.10).

Secondo la legge di Lambert

L L = cost, (3.11)

per qualsiasi Θ incluso in (3.10).

Trasformazioni elementari, , mostrano che per una sorgente lambertiana, il rapporto tra la luminosità della superficie emittente M L e la sua luminosità L L ha la forma:

M L = L L × π (3.12)

3.2.9 Esposizione alla luce, ns

L'esposizione alla luce HC è il prodotto dell'illuminazione superficiale E e del tempo t durante il quale la superficie viene irradiata. A priori,

H C = E × t, (lx × s) (3.13)

Alla fine della Sezione 3.2, presentiamo nella Tabella 3.2 le principali caratteristiche fotometriche, le loro espressioni analitiche e le dimensioni in “S I”.

Tabella 3.2 Elenco delle principali caratteristiche fotometriche.

Nome delle grandezze fotometriche	Espressione analitica	Dimensione in “SI”
Il potere della luce		Candela, (kd)
Flusso luminoso		Lumen, (lm)
Illuminazione di superficie		Lux, (lx), (lumen per metro quadrato), (lm/m).
Luminosità della superficie emittente		Lumen per metro quadrato, (lm/m)
Luminosità della superficie luminosa		Candela per metro quadrato, (cd/m)

3.3 Caratteristiche energetiche della radiazione ottica

3.3.1 Esposizione energetica, N E

Un valore pari al rapporto tra l'energia della radiazione DW incidente su una superficie e l'area di questa superficie DS:

, (3.14)

3.3.2 Flusso di radiazione, F E

Un valore pari al rapporto tra l'energia di radiazione DW trasferita dalla radiazione e il tempo di trasferimento di questa radiazione Dt

F E = , (W), (3.15)

chiamato flusso di radiazione.

3.3.3 Luminosità energetica Є (emissività integrata)

L'emissività integrale è uguale al rapporto tra il flusso di radiazione F E e l'area DS I da cui questo flusso viene emesso:

3.3.4 Irradiazione superficiale, Є O

Un valore pari al rapporto tra il flusso di radiazione F E e l'area DS P su cui questo flusso cade e viene assorbito

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