Apšvietimo prietaisai skiriasi konstrukcija, fizinėmis savybėmis ir techninės charakteristikos. Daug klausimų ir ginčų kelia apšvietimo prietaisų parametrai, ypač dėl apšvietimo matavimo vieneto. Jis dažnai painiojamas su kitomis sąvokomis, tokiomis kaip šviesos intensyvumas ar ryškumas. Be to, daugelis vartotojų perka šviestuvus pagal bendrą vertę, neatsižvelgdami į šilumos ir šviesos nuostolius.

Kas yra apšvietimas

Apšvietimo sąvoka yra glaudžiai susijusi su šviesos srauto kiekiu, išmatuotu laboratorijose naudojant specialią įrangą. Pats apšvietimas gali būti nustatomas nepriklausomai, o į jo vertę atsižvelgiama atitinkamuose SNiP. Norėdami apskaičiuoti šį parametrą, naudokite šviesos srautą, išmatuotą liumenais, kuris yra apšviečiamo paviršiaus ploto atžvilgiu. Jis turi atsitrenkti į paviršių 90 laipsnių kampu. Apšvietimas matuojamas specialiais vienetais – liuksais (lx).

Šviesos srauto dydis turi tiesioginės įtakos fizinei ir psichologinė būklė asmuo. Per mažas apšvietimas slegia smegenis, o per šviesus, atvirkščiai, stimuliuoja smegenų procesus. Toks neigiamas poveikis sukelia priešlaikinį kūno susidėvėjimą ir neigiamą poveikį regėjimo organams.

Todėl, rengiant apšvietimo projektą ir išdėstant apšvietimo įtaisus, turi būti naudojamas saugos koeficientas, atsižvelgiant į galimą apšvietimo sumažėjimą eksploatacijos metu. Palaipsniui optiniai komponentai susidėvi ir užsiteršia, todėl mažėja dirbtinės šviesos ryškumas. Be to, natūralios šviesos faktorius mažėja, nes pamažu keičiasi aplinkinių objektų atspindžio savybės.

Apšvietimas pirmiausia matuojamas darbo vietoje. Tuo pačiu metu nustatomi garso virpesiai, atsižvelgiama į užterštumo laipsnį, elektromagnetinę ir net gama spinduliuotę. Matavimo rezultatai leidžia sukurti optimaliausias darbo sąlygas, laikantis sanitarinių normų ir taisyklių.

Kokiais vienetais matuojamas apšvietimas?

Apšvietimo matavimo vienetas turėtų būti aptartas išsamiau. Visuotinai priimtas vienetas yra liuksas, kuris reiškia apšvietimą, kai 1 liumeno šviesos srautas patenka ant 1 m2 paviršiaus.

Kiek apšvietimo iš tikrųjų apima matavimo vienetas 1 liuksas? Šiuo tikslu būtina palyginti kelis standartinius parametrus, pagrįstus žmogaus fiziologija, įtvirtintus griežtose medicinos taisyklėse ir vyriausybės standartuose. Jų nesilaikant, neįmanoma patvirtinti jokio statybos projekto.

Įprasta žvakė, esanti 1 m atstumu nuo apšviečiamo paviršiaus, sukuria 1 liukso apšvietimo lygį. Šio paprasto prietaiso pagalba visiškai įmanoma sukalibruoti naminį matavimo prietaisas- liukso matuoklis.

Palyginimui galime paimti kelis pavyzdžius žinomos rūšys apšvietimas

• Ryški saulės šviesa vidurdienį bus 100-140 tūkstančių liuksų
• Dangus be debesų dieną – 6200 liuksų
• Stalinis šviestuvas, apšviečiantis stalą - 500 liuksų
• Apšvietimas pavėsyje saulėtą dieną - 430 liuksų
• Prieblandos pradžia vakare – 70 liuksų
• Nakties pradžia su mėnulio šviesa – 1,5 liukso.

Šviesos šaltiniai ir šviesą atspindintys paviršiai ne visada pasirodo kaip atskiri taškai. Jei regos organai sugeba atskirti savo formą, tada kalbėsime apie kitą fotometrinį dydį, žinomą kaip ryškumas. Ji fizines savybes panašus į šviesos intensyvumą, tačiau tokiu atvejušis santykis nebus absoliutus. Jis yra proporcingas atspindinčio arba spinduliuojančio paviršiaus plotui.

Ryškumas, kaip fizinė sąvoka, yra vienintelis fotometrinis dydis, kurį žmogaus akis paprastai gali suvokti. Tai aiškiai pasireiškia didelių šviesos šaltinių, susidedančių iš daugybės taškinių spindulių, savybėmis. Jei jie yra vienodo ryškumo, bendra šviesa didelis šviestuvas bus suvokiamas kaip vientisa visuma.

Pagrindinių matavimo vienetų sąrašas

Yra keletas pagrindinių matavimo vienetų, kurie vienaip ar kitaip apibūdina šviesos parametrus. Tarp jų žinomiausi ir plačiausiai paplitę yra šie:

• Šviesos srautas. Reiškia skleidžiamos šviesos galią. Tai matomas spinduliuotės spektras, susijęs su šviesos pojūčiu, kurį suvokia žmogaus akis. Ši vertė matuojama liumenais (lm). Pavyzdžiui, 100 vatų kaitrinės lempos skleidžiamas šviesos srautas yra 1350 lm, o fluorescencinės lempos LB40 - 3200 lm.
• Šviesos galia. Šviesos srauto tankis, palyginti su aplinkine erdve. Iš esmės tai yra proporcija, kurioje šviesos srautas yra susijęs su erdviniu kampu, kuriame spinduliuotė pasiskirsto tolygiai. Matavimo vienetas yra kandela (cd).
• Apšvietimas. Šviesos srautas, patenkantis į paviršių, turi paviršiaus tankį. Jis yra tolygiai paskirstytas ir koreliuoja su apšviesto paviršiaus plotu. Matavimo vienetas yra liuksas (lx), lygus 1 lm/1 m2.
• Ryškumas. Nurodo šviesos intensyvumą su paviršiaus tankiu nurodyta kryptimi. Matavimo vienetas yra cd/m2.
• Šviesumas. Šviesos srautas, kurį skleidžia paviršius, kurio tankis yra šviesos srauto ir šviesos paviršiaus ploto santykis. Matavimo vienetas yra 1 lm/m2.

Prietaisai šviesos lygiui matuoti

Apšvietimo lygis matuojamas prietaisu – liuksometru. Šis mažas nešiojamas prietaisas veikia taip pat, kaip ir fotometras. Šviesos spinduliuotės srautas atsitrenkia į puslaidininkinį šviesai jautrų elementą ir pradeda nuo jo atplėšti elektronus, kurie pradeda tvarkingai judėti. Dėl to elektros grandinė užsidaro. Šiuo atveju srovės stiprumas yra proporcingas fotoelemento apšvietimo intensyvumui ir rodomas analoginių įrenginių skalėje.

Šiuo metu prietaisų su rodyklėmis praktiškai neliko, juos pakeitė skaitmeninė matavimo įranga. Kiekviename liukso matuoklyje yra skystųjų kristalų ekranas ir šviesai jautrus jutiklis, esantis atskirame korpuse. Šioms dviem dalims sujungti naudojama lanksti viela.

Prieš pradedant šviesos matavimus, liukso matuoklis nustatomas į horizontalią padėtį. Šiuolaikiniai GOST reikalauja, kad matavimams būtų naudojami skirtingi kambario taškai pagal nustatyta schema. Natūralus ir dirbtinis apšvietimas matuojamas atskirai. Atliekant procedūrą, ant įrenginio neleidžiama kristi net menkiausias šešėlis. Netoliese neturėtų būti jokių elektromagnetinių bangų šaltinių. Visi šie veiksniai gali sukelti trikdžius ir turėti įtakos matavimo rezultatams.

Gautą apšvietimo vertę reikia palyginti su parametru nustatyta GOST. Remiantis šiais duomenimis, daromos išvados apie pakankamą ar nepakankamą bet kurios patalpos ar zonos apšvietimą. Po testų surašomas vertinimo protokolas.

Apšvietimas ir LED prietaisai

Kai apšviečiamas šviesos diodais, jis skleidžia didelis skaičius karštis. Jai išsklaidyti naudojamos šilumą laidžios konstrukcijos iš aliuminio, aušinimo briaunelės ir kiti šilumos poveikį neutralizuojantys elementai. Kurdami naujas lempas, specialistai turi atsižvelgti į apšvietimo ir šilumos nuostolių ryšį.

Darbo sunkumai atsiranda, kai temperatūra pakyla virš 50 laipsnių. Šiuo atžvilgiu matavimai turėtų būti atliekami praėjus maždaug dviem valandoms nuo darbo pradžios. LED lempos. Siekiant pašalinti klaidas, apšvietimo matavimai atliekami periodiškai visą darbo dieną. Tokius tyrimus rekomenduojama atlikti bent kartą per metus.

1. Šviesos srautas

Šviesos srautas yra spinduliavimo energijos galia, įvertinama pagal jos sukuriamą šviesos pojūtį. Spinduliuotės energija nustatoma pagal kvantų, kuriuos emiteris išspinduliuoja į erdvę, skaičius. Spinduliavimo energija (spinduliavimo energija) matuojama džauliais. Energijos kiekis, išsiskiriantis per laiko vienetą, vadinamas spinduliavimo srautu arba spinduliavimo srautu. Spinduliuotės srautas matuojamas vatais. Šviesos srautas žymimas Fe.

kur: Qе – spinduliuotės energija.

Spinduliuotės srautui būdingas energijos pasiskirstymas laike ir erdvėje.

Daugeliu atvejų, kalbėdami apie spinduliuotės srauto pasiskirstymą laikui bėgant, jie neatsižvelgia į radiacijos atsiradimo kvantinį pobūdį, bet supranta tai kaip funkciją, kuri suteikia momentinių spinduliuotės verčių laiko pasikeitimą. srautas Ф(t). Tai priimtina, nes šaltinio išspinduliuojamų fotonų skaičius per laiko vienetą yra labai didelis.

Pagal spinduliuotės srauto spektrinį pasiskirstymą šaltiniai skirstomi į tris klases: su linijiniu, juostiniu ir ištisiniu spektru. Linijinio spektro šaltinio spinduliuotės srautas susideda iš monochromatinių atskirų linijų srautų:

kur: Фλ - monochromatinės spinduliuotės srautas; Fe – spinduliuotės srautas.

Dryžuoto spektro šaltiniuose spinduliuotė vyksta gana plačiose spektro srityse – juostose, atskirtose viena nuo kitos tamsiais intervalais. Spinduliuotės srauto spektriniam pasiskirstymui apibūdinti ištisiniais ir dryžuotais spektrais, vadinamas dydis spektrinio srauto tankis

kur: λ – bangos ilgis.

Spektrinės spinduliuotės srauto tankis yra spinduliuotės srauto pasiskirstymo spektre charakteristika ir yra lygus elementariojo srauto ΔФeλ, atitinkančio be galo mažą plotą, ir šios srities pločio santykiui:

Spektrinės spinduliuotės srauto tankis matuojamas vatais nanometrui.

Apšvietimo inžinerijoje, kur pagrindinis spinduliuotės imtuvas yra žmogaus akis, įvertinti veiksmingas veiksmas spinduliuotės srautas, pristatoma šviesos srauto sąvoka. Šviesos srautas – spinduliuotės srautas, vertinamas pagal jos poveikį akiai, kurio santykinis spektrinis jautrumas nustatomas pagal CIE patvirtintą vidutinio spektrinio efektyvumo kreivę.

Apšvietimo technologijoje naudojamas toks šviesos srauto apibrėžimas: šviesos srautas yra šviesos energijos galia. Šviesos srauto vienetas yra liumenas (lm). 1 lm atitinka šviesos srautą, skleidžiamą taškinio izotropinio šaltinio, kurio šviesos stipris yra 1 kandela, erdvės kampo vienetu.

1 lentelė. Tipinė šviesos kiekiaišviesos šaltiniai:

Šviestuvų tipai	Elektros energija, W	Šviesos srautas, lm	Šviesos išėjimas lm/w
	100 W	1360 lm	13,6 lm/W
Liuminescencinė lempa	58 W	5400 lm	93 lm/W
Natrio lempa aukštas spaudimas	100 W	10000 lm	100 lm/W
Natrio lempa žemas spaudimas	180 W	33000 lm	183 lm/W
Aukšto slėgio gyvsidabrio lempa	1000 W	58000 lm	58 lm/W
Metalo halogeno lempa	2000 W	190 000 lm	95 lm/W

Šviesos srautas Ф, krintantis ant kūno, pasiskirsto į tris komponentus: atspindimas kūno Фρ, sugeriamas Фα ir perduodamas Фτ. Naudojant šiuos koeficientus: atspindys ρ = Фρ /Ф; absorbcija α =Фα/Ф; perdavimo τ = Фτ / Ф.

2 lentelė. Kai kurių medžiagų ir paviršių šviesos charakteristikos

Medžiagos arba paviršiai	Šansai			Atspindėjimo ir perdavimo charakteris
	atspindžiai ρ	absorbcija α	perdavimas τ
Kreida	0,85	0,15	-	Difuzinis
Silikatinis emalis	0,8	0,2	-	Difuzinis
Veidrodinis aliuminis	0,85	0,15	-	Nukreiptas
Stiklinis veidrodis	0,8	0,2	-	Nukreiptas
Matinis stiklas	0,1	0,5	0,4	Kryptinis-išsklaidytas
Ekologiško pieno stiklas	0,22	0,15	0,63	Kryptinis-išsklaidytas
Opalinis silikatinis stiklas	0,3	0,1	0,6	Difuzinis
Silikatinis pieno stiklas	0,45	0,15	0,4	Difuzinis

2. Šviesos galia

Realaus šaltinio spinduliuotės pasiskirstymas supančioje erdvėje nėra vienodas. Todėl šviesos srautas nebus baigtinė šaltinio charakteristika, jei spinduliuotės pasiskirstymas skirtingomis aplinkinės erdvės kryptimis nebus vienu metu nustatytas.

Šviesos srauto pasiskirstymui apibūdinti naudojama šviesos srauto skirtingomis aplinkinės erdvės kryptimis erdvinio tankio samprata. Šviesos srauto erdvinis tankis, nustatomas pagal šviesos srauto ir erdvinio kampo santykį su viršūne taške, kuriame yra šaltinis, kuriame šis srautas pasiskirsto tolygiai, vadinamas šviesos stipriu:

kur: F - šviesos srautas; ω – erdvinis kampas.

Šviesos stiprio vienetas yra kandela. 1 cd.

Tai šviesos intensyvumas, kurį statmena kryptimi skleidžia juodo kūno paviršiaus elementas, kurio plotas yra 1:600000 m2, esant platinos kietėjimo temperatūrai.
Šviesos stiprio vienetas yra kandela, cd yra vienas iš pagrindinių SI sistemos dydžių ir atitinka 1 lm šviesos srautą, tolygiai paskirstytą 1 steradiano (vid.) erdviniame kampe. Kietasis kampas yra erdvės dalis, uždaryta kūginio paviršiaus viduje. Kietasis kampasω matuojamas ploto, kurį jis iškerta iš savavališko spindulio sferos, ir pastarojo kvadrato santykiu.

3. Apšvietimas

Apšvietimas yra šviesos arba šviesos srauto, patenkančio į paviršiaus ploto vienetą, kiekis. Jis žymimas raide E ir matuojamas liuksais (lx).

Apšvietimo liukso vienetas liuksas turi matmenų liumeną per kvadratinis metras(lm/m2).

Apšvietimas gali būti apibrėžtas kaip šviesos srauto tankis apšviestame paviršiuje:

Apšvietimas nepriklauso nuo šviesos srauto sklidimo į paviršių krypties.

Štai keletas visuotinai priimtų apšvietimo indikatorių:

Vasara, diena po be debesų dangumi – 100 000 liuksų

Gatvių apšvietimas- 5-30 liuksų

Pilnatis giedrą naktį – 0,25 liukso

4. Ryšys tarp šviesos stiprio (I) ir apšvietimo (E).

Atvirkštinis kvadrato dėsnis

Apšvietimas tam tikrame paviršiaus taške, statmename šviesos sklidimo krypčiai, apibrėžiamas kaip šviesos stiprio ir atstumo nuo šio taško iki šviesos šaltinio kvadrato santykis. Jei šį atstumą laikysime d, tada šį ryšį galima išreikšti šia formule:

Pavyzdžiui: jeigu šviesos šaltinis skleidžia 1200 cd intensyvumo šviesą paviršiui statmena kryptimi 3 metrų atstumu nuo šio paviršiaus, tai taške, kur šviesa pasiekia paviršių, apšvietimas (Ep) bus lygus 1200. /32 = 133 liuksai. Jei paviršius yra 6 m atstumu nuo šviesos šaltinio, apšvietimas bus 1200/62 = 33 liuksai. Šis ryšys vadinamas "atvirkštinio kvadrato dėsnis".

Apšvietimas tam tikrame paviršiaus, kuris nėra statmenas šviesos sklidimo krypčiai, taške yra lygus šviesos stipriui matavimo taško kryptimi, padalytam iš atstumo tarp šviesos šaltinio ir taško plokštumoje kvadrato, padauginto iš kampo γ kosinusas (γ – kampas, sudarytas pagal šviesos kritimo kryptį ir statmeną šiai plokštumai).

Taigi:

Tai kosinuso dėsnis (1 pav.).

Ryžiai. 1. Į kosinuso dėsnį

Norint apskaičiuoti horizontalųjį apšvietimą, patartina pakeisti paskutinę formulę, atstumą d tarp šviesos šaltinio ir matavimo taško pakeičiant aukščiu h nuo šviesos šaltinio iki paviršiaus.

2 paveiksle:

Tada:

Mes gauname:

Pagal šią formulę apskaičiuojamas horizontalus apšvietimas matavimo taške.

Ryžiai. 2. Horizontalus apšvietimas

6. Vertikalus apšvietimas

To paties taško P apšvietimas vertikalioje plokštumoje, nukreiptoje į šviesos šaltinį, gali būti pavaizduotas kaip šviesos šaltinio aukščio (h) ir šviesos stiprio kritimo kampo (γ) (I) funkcija (3 pav.).

šviesumas:

Ribinių matmenų paviršiams:

Šviesumas – tai šviesos srauto, kurį skleidžia šviesos paviršius, tankis. Šviesumo vienetas yra liumenas vienam kvadratiniam metrui šviečiančio paviršiaus, kuris atitinka 1 m2 ploto paviršių, kuris tolygiai skleidžia 1 lm šviesos srautą. Bendrosios spinduliuotės atveju įvedama spinduliuojančio kūno energetinio šviesumo (Me) sąvoka.

Energetinio šviesumo vienetas yra W/m2.

Šviesumas šiuo atveju gali būti išreikštas spinduliuojančio kūno spektrinės energijos šviesumo tankiu Meλ(λ)

Palyginimui, energijos šviesumą sumažiname iki kai kurių paviršių šviesumo:

Saulės paviršius - Me=6 107 W/m2;

Kaitinamosios lempos siūlelis - Me=2 105 W/m2;

Saulės paviršius zenite M=3,1 109 lm/m2;

Liuminescencinės lempos lemputė - M=22 103 lm/m2.

Tai yra tam tikra kryptimi skleidžiamos šviesos intensyvumas paviršiaus ploto vienetui. Ryškumo matavimo vienetas yra kandela kvadratiniam metrui (cd/m2).

Pats paviršius gali skleisti šviesą, pavyzdžiui, lempos paviršių, arba atspindėti šviesą, sklindančią iš kito šaltinio, pavyzdžiui, kelio paviršiaus.

Paviršiai su skirtingos savybės to paties apšvietimo atspindžiai turės skirtingą ryškumo laipsnį.

Paviršiaus dA skleidžiamas ryškumas kampu Ф į šio paviršiaus projekciją yra lygus tam tikra kryptimi skleidžiamos šviesos intensyvumo ir spinduliuojančio paviršiaus projekcijos santykiui (4 pav.).

Ryžiai. 4. Ryškumas

Ir šviesos intensyvumas, ir spinduliuojančio paviršiaus projekcija nepriklauso nuo atstumo. Todėl ryškumas taip pat nepriklauso nuo atstumo.

Keletas praktinių pavyzdžių:

Saulės paviršiaus šviesumas - 2000000000 cd/m2

Ryškumas liuminescencinės lempos- nuo 5000 iki 15000 cd/m2

Pilnaties paviršiaus šviesumas – 2500 cd/m2

Dirbtinis kelio apšvietimas - 30 liuksų 2 cd/m2

>>Apšvietimas

• Prisiminkite, kaip jautėtės, kai įėjote į tamsų kambarį. Pasidaro kažkaip nejauku, nes aplink nieko nesimato... Bet vos tik įjungi žibintuvėlį, šalia esantys objektai tampa aiškiai matomi. Kur nors toliau išsidėsčiusius vos galima išskirti pagal kontūrus. Tokiais atvejais jie sako, kad objektai apšviečiami skirtingai. Išsiaiškinkime, kas yra apšvietimas ir nuo ko jis priklauso.

1. Nustatykite apšvietimą

Šviesos srautas sklinda iš bet kurio šviesos šaltinio. Kuo didesnis šviesos srautas, patenkantis į konkretaus kūno paviršių, tuo geriau jis matomas.

• Fizinis dydis, skaitiniu požiūriu lygus šviesos srautui, patenkančiam į apšviesto paviršiaus vienetą, vadinamas apšvietimu.

Apšvietimas žymimas simboliu E ir nustatomas pagal formulę:

kur F yra šviesos srautas; S yra paviršiaus plotas, ant kurio patenka šviesos srautas.

SI kalboje apšvietimo vienetas laikomas liuksu (lx) (iš lot. Iux – šviesa).

Vienas liuksas yra tokio paviršiaus apšvietimas, kurio vienam kvadratiniam metrui patenka šviesos srautas, lygus vienam liumenui:

Štai keletas paviršiaus verčių (prie žemės).

Apšvietimas E:

Saulės šviesa vidurdienį (vidutinėse platumose) - 100 000 liuksų;
saulės šviesa atviroje vietoje debesuotą dieną - 1000 liuksų;
saulės spinduliai į vidų šviesus kambarys(prie lango) - 100 liuksų;
gatvėje prie dirbtinis apšvietimas- iki 4 liuksų;
nuo pilnaties - 0,2 liukso;
iš žvaigždėto dangaus be mėnulio naktį – 0,0003 liukso.

2. Išsiaiškinkite, nuo ko priklauso apšvietimas

Tikriausiai visi esate matę filmus apie šnipus. Įsivaizduokite: koks nors herojus, silpno žibintuvėlio šviesoje, atidžiai peržiūri dokumentus, ieškodamas reikalingų „slaptų duomenų“. Apskritai, norint skaityti nevarginant akių, reikia bent 30 liuksų apšvietimo (3.9 pav.), ir tai yra daug. Ir kaip mūsų herojus pasiekia tokį apšvietimą?

Pirmiausia jis laiko žibintuvėlį kuo arčiau žiūrimo dokumento. Tai reiškia, kad apšvietimas priklauso nuo atstumo nuo apšviečiamo objekto.

Antra, jis nustato žibintuvėlį statmenai dokumento paviršiui, o tai reiškia, kad apšvietimas priklauso nuo kampo, kuriuo šviesa patenka į paviršių.

Ryžiai. 3.10. Jei atstumas iki šviesos šaltinio didėja, apšviečiamo paviršiaus plotas didėja

Ir galų gale, už geresnis apšvietimas jis gali tiesiog paimti galingesnį žibintuvėlį, nes akivaizdu, kad didėjant šviesos šaltiniui, apšvietimas didėja.

Išsiaiškinkime, kaip kinta apšvietimas, kai didėja atstumas nuo taškinio šviesos šaltinio iki apšviečiamo paviršiaus. Tegul, pavyzdžiui, šviesos srautas iš taškinio šaltinio patenka į ekraną, esantį tam tikru atstumu nuo šaltinio. Jei atstumą padidinsite dvigubai, pastebėsite, kad tas pats šviesos srautas apšvies 4 kartus didesnį plotą. Kadangi šiuo atveju apšvietimas sumažės 4 kartus. Jei atstumą padidinsite 3 kartus, apšvietimas sumažės 9–3 2 kartus. Tai yra, apšvietimas yra atvirkščiai proporcingas atstumo nuo taškinio šviesos šaltinio iki paviršiaus kvadratui (3 10 pav.).

Jei šviesos spindulys krinta statmenai paviršiui, tada šviesos srautas pasiskirsto minimaliame plote. Jei šviesos kritimo kampas didėja, plotas, į kurį krenta šviesos srautas, didėja, todėl apšvietimas mažėja (3.11 pav.). Jau sakėme, kad jei šviesos šaltinio intensyvumas didėja, apšvietimas didėja. Eksperimentiškai nustatyta, kad apšvietimas yra tiesiogiai proporcingas šaltinio šviesos intensyvumui.

(Apšvietimas sumažėja, jei ore yra dulkių, rūko, dūmų dalelių, nes jos atspindi ir išsklaido tam tikrą šviesos energijos dalį.)

Jei paviršius yra statmenai šviesos sklidimo iš taškinio šaltinio krypčiai ir šviesa sklinda švariame ore, tada apšvietimą galima nustatyti pagal formulę:

kur I – šaltinio šviesos stipris, R – atstumas nuo šviesos šaltinio iki paviršiaus.

Ryžiai. 3.11 Didinant lygiagrečių spindulių kritimo į paviršių kampą (a 1< а 2 < а 3) освещенность этой поверхности уменьшается, поскольку падающий световой поток распределя­ется по все большей площади поверхности

3. Mokymasis spręsti problemas

Stalą apšviečia lempa, esanti 1,2 m aukštyje tiesiai virš stalo. Nustatykite stalo apšvietimą tiesiai po lempa, jei bendras lempos šviesos srautas yra 750 lm. Apsvarstykite lempą kaip taškinį šviesos šaltinį.

• Apibendrinkime

Fizinis dydis, skaitiniu požiūriu lygus šviesos srautui F, patenkančiam į apšviesto paviršiaus vienetą S, vadinamas apšvietimu. SI apšviestumo vienetu imamas liuksas (lx).

Paviršiaus E apšvietimas priklauso: a) nuo atstumo R iki apšviečiamo paviršiaus b) nuo kampo, kuriuo šviesa krinta į paviršių (kuo mažesnis kritimo kampas, tuo didesnis apšvietimas); c) nuo šaltinio šviesos stiprio I (E - I); d) terpės, kurioje sklinda šviesa, sklindanti iš šaltinio į paviršių, skaidrumas.

• Kontroliniai klausimai

1. Kas vadinama apšvietimu? Kokiais vienetais jis matuojamas?
2. Ar šviesiame kambaryje galima skaityti nevarginant akių? lauke dirbtinėje šviesoje? po pilnatimi?

3. Kaip galite padidinti tam tikro paviršiaus apšvietimą?

4. Atstumas nuo taškinio šviesos šaltinio iki paviršiaus padidintas 2 kartus. Kaip pasikeitė paviršiaus apšvietimas?

5. Ar paviršiaus apšvietimas priklauso nuo šviesos šaltinio, kuris apšviečia šį paviršių, intensyvumo? Jei tai priklauso, tai kaip?

• Pratimai

1. Kodėl horizontalių paviršių apšvietimas vidurdienį yra didesnis nei ryte ir vakare?

2. Yra žinoma, kad apšvietimas iš kelių šaltinių yra lygus apšvietimo sumai iš kiekvieno iš šių šaltinių atskirai. Pateikite pavyzdžių, kaip ši taisyklė taikoma praktikoje.

3. Išstudijavę temą „Apšvietimas“, septintokai nusprendė padidinti savo darbo vietos apšvietimą:

Petya pakeitė lemputę savo stalinėje lempoje didesnės galios lempute;
- Nataša įdėjo dar vieną stalo lempa;
- Antanas aukščiau pakėlė virš jo stalo kabėjusį sietyną;
- Jurijus pastatė stalinę lempą taip, kad šviesa pradėjo kristi beveik statmenai stalui.

Kurie mokiniai pasielgė teisingai? Pagrįskite savo atsakymą.

4. Giedrą vidurdienį Žemės paviršiaus apšvietimas tiesioginiais saulės spinduliais yra 100 000 liuksų. Nustatykite šviesos srautą, patenkantį į 100 cm2 plotą.

5. Nustatykite apšvietimą iš 60 W elektros lemputės, esančios 2 m atstumu. Ar šio apšvietimo pakanka knygai skaityti?

6. Ekraną apšviečia dvi viena šalia kitos esančios lemputės. Atstumas nuo lempučių iki ekrano yra I m. Viena lemputė buvo išjungta. Kiek arčiau reikia perkelti ekraną, kad jo apšvietimas nepasikeistų?

• Eksperimentinė užduotis

Šviesos intensyvumui matuoti naudojami prietaisai, vadinami fotometrais. Padarykite paprastą fotometro analogą. Norėdami tai padaryti, paimkite Baltasis sąrašas(ekranas) ir padėkite jį ant jo riebalų dėmė(pavyzdžiui, aliejus). Pritvirtinkite lapą vertikaliai ir apšvieskite jį iš abiejų pusių skirtingais šviesos šaltiniais (S 1, S 2) (žr. pav.). (Šviesa iš šaltinių turi kristi statmenai lapo paviršiui.) Lėtai judinkite vieną iš šaltinių, kol ta vieta taps beveik nematoma. Taip atsitiks, kai vienos ir kitos pusės dėmės apšvietimas bus vienodas. Tai yra, E 1 = E 2.

Nes . Išmatuokite atstumą nuo pirmojo šaltinio iki ekrano (R 1) ir atstumą nuo antrojo šaltinio iki ekrano (R 2).

Palyginkite, kiek kartų pirmojo šaltinio šviesos stipris skiriasi nuo antrojo šaltinio šviesos stiprio: .

• Fizika ir technologijos Ukrainoje

Tyrimų ir gamybos kompleksas „Fotopribor“ (Cherkassy) Įmonės veiklos sritis yra tiksliosios mechanikos, optoelektronikos ir optomechanikos įvairios paskirties prietaisų, medicinos ir teismo medicinos įrangos kūrimas ir gamyba, Namų apyvokos reikmenys, reprezentacinės klasės biuro laikrodžiai. HBK Fotopribor kuria ir gamina periskopinius taikiklius įvairiems artilerijos įrenginiams, giroskopus, giroskopus, sraigtasparnių optinę-elektroninę įrangą, šarvuočius, taip pat Platus pasirinkimasįvairios paskirties optinė įranga ir prietaisai.

Fizika. 7 klasė: Vadovėlis / F. Ya. Bozhinova, N. M. Kiryukhin, E. A. Kiryukhina. - X.: Leidykla "Ranok", 2007. - 192 p.: iliustr.

Pamokos turinys pamokų užrašai ir pagalbinis rėmelis pamokų pristatymas interaktyvių technologijų greitintuvo mokymo metodai Praktika testai, testavimo internetinės užduotys ir pratimai namų darbų seminarai ir mokymų klausimai klasės diskusijoms Iliustracijos vaizdo ir garso medžiaga nuotraukos, paveikslėliai, grafikai, lentelės, diagramos, komiksai, parabolės, posakiai, kryžiažodžiai, anekdotai, anekdotai, citatos Priedai santraukos cheat sheets patarimai įdomiems straipsniams (MAN) literatūra pagrindinis ir papildomas terminų žodynas Vadovėlių ir pamokų tobulinimas klaidų taisymas vadovėlyje, pasenusių žinių keitimas naujomis Tik mokytojams kalendoriniai planai mokymosi programas Gairės

Vienas iš svarbiausių kūrimo rodiklių patogiomis sąlygomis buveinė, į kurią atsižvelgiama statant bet kokius objektus, yra jos patalpų apšvietimo lygis. Šio veiksnio įtaka žmonių sveikatai ir darbingumui tokia didelė, kad į tai pirmiausia reikia atsižvelgti įrengiant gamybos aikšteles. Šiuo atžvilgiu svarbu suprasti, kokiais terminais paprastai matuojamas objekto apšvietimas ir kokie vienetai naudojami jį apskaičiuojant.

Apšvietimo mazgai

Apšvietimo matavimo vienetas yra liuksas (Lx), apibrėžiamas kaip šviesos srauto kiekis apšviesto ploto vienetui (dažniausiai kvadratiniam metrui). Pagal šio indikatoriaus apibrėžimą įvedami specialūs apšvietimo standartai gamybinės patalpos liuksais (Lx).

Skaičiavimo formulė

Skaičiuojamas indikatorius, nustatantis apšvietimo lygį patalpoje arba jo galią, vadinamas šviesos srautu ir matuojamas liumenais (Lm). Vienam liuksui apskaičiuoti naudojama labai paprasta formulė.

Taigi, konkrečios srities apšvietimas kinta proporcingai šviesos srautui, sklindančiam iš jo šaltinio. Kuo toliau duotas objektas yra nuo emiterio, tuo mažesnis bus jo apšvietimas.

Ypač įdomi situacija, kai tam tikros srities apšvietimas vyksta tam tikru kampu. Tokiu atveju norimas indikatorius keičia savo reikšmę (mažėja) proporcingai šviesos kritimo kampui.

Be to, šią vertę kiekvienam konkrečiam kambariui lemia pastarojo paskirtis, taip pat apšviestos zonos panaudojimo ypatybės. Jei reikia įvertinti šį rodiklį, naudojama jo standartizuota reikšmė, nustatyta konkrečiam objektui pagal galiojančius standartus.

Papildoma pastaba. Taigi, į darbo erdvė Apšvietimo indikatorius gali svyruoti nuo 20 iki 300 liuksų (priklausomai nuo jame atliekamo darbo tipo).

Sandėliams apšvietimo lygis yra standartizuotas 50 liuksų.

Žmogiškasis veiksnys ir veiklos pobūdis

Skaičiuojant apšvietimo standartą, reikia atsižvelgti ir į individualias žmogaus regėjimo ypatybes, kurioms įvedamos kelios kategorijos. Kiekvienas iš jų, atlikdamas tam tikras darbo operacijas, atsižvelgia į akių įtempimo veiksnį. Taigi papuošalai ir panašūs darbai įmanomi tik maksimalaus apšvietimo sąlygomis. O norint sukurti bendrą šviesų foną pramoninėse patalpose, pakanka vidutinės šio rodiklio reikšmės.

Pridurkime, kad vertinant apšvietimo kiekį, atsižvelgiama ir į faktines sąlygas, kuriomis vykdoma objekte esančio personalo gamybinė veikla. Pagal veiklos rūšies kriterijų visos patalpos skirstomos į šias eksploatacines kategorijas:

• Nuolatinis buvimas darbo vietoje;
• Atliekamų operacijų periodiškumas (atsižvelgiant į nuolatinį buvimą joje);
• Nenuolatinė veikla trumpo buvimo darbo zonoje metu;
• Buvimas darbo vietoje kaip išorinis stebėtojas.

Be to, ekspertų vertinimu, šviesa turi tiesioginės įtakos žmogaus savijautai ir darbingumui. Būtent dėl ​​šios priežasties prastas apšvietimas darbo zona sukelia sveikatos pablogėjimą, dėmesingumo ir koncentracijos sumažėjimą, taip pat protinį nuovargį.

Kita vertus, per ryški šviesa sukelia dirginimą ir gali sukelti stiprų stresą. Tad geriausias sprendimas – pasirinkti tokį apšvietimo lygį, kuris užtikrintų gerą žmogaus veiklą ir saugumą.

Matavimo metodai

Tikrasis patalpos apšvietimas matuojamas specialiais prietaisais, tarp kurių dažniausiai yra ekspozicijos matuoklis arba ekspozicijos matuoklis, taip pat liuksmetras (fotometras). Pagrindinis įrankis, naudojamas kasdien matuojant apšvietimą (tiek natūralų, tiek dirbtinį), yra liuksmetras.

Tokie prietaisai savo ruožtu skirstomi į analoginius ir skaitmeninius, o pirmieji iš jų yra pasenę modeliai, todėl apšvietimui matuoti naudojami gana retai.

Šiuolaikiniai skaitmeniniai ir rodyklės įrenginiai dažniausiai naudojami šiose situacijose:

• Esant poreikiui nuolatinio darbo vietų atestacinė patikra;
• Palyginti esamus apšvietimo indikatorius su standartizuotais parametrais (ypač montuojant apšvietimo įrenginius);
• Tikrinant esamą apšvietimo lygį pagal GOST nustatytus standartus.

Liukso matuoklio veikimas paremtas paprasčiausiu principu, pagal kurį į jį įmontuotas jautrus jutiklis (fotoelementas). Šviesos srautui patekus į šį elementą, jame susidaro galingas elektronų srautas, kurio rezultatas – elektros srovė.

Svarbu!Šios srovės stiprumas yra tiesiogiai proporcingas šviesos kiekiui, patenkančiam į fotoelementą.

Būtent šis parametras (šviesos kiekis ploto vienete) rodomas skaitiklio ekrane.

Ripple vertė

Yra žinoma, kad beveik visi apšvietimo prietaisai skleidžia netolygų šviesos srautą, kuriam būdingi nedideli pulsavimai. Šis poveikis yra nematomas normaliai akiai, o tai nereiškia, kad jis neturi įtakos žmogaus regėjimui. Tokių pulsacijų pavojus slypi tame, kad jie nejaučiami tiesiogiai, o netiesiogiai veikia žmogaus psichiką. Šis poveikis pasireiškia miego praradimu, kūno silpnumo jausmu, taip pat depresija ir tam tikru diskomfortu.

Norint suprasti, kas yra pulsacijos koeficientas, pakanka žinoti, kad jis apibūdina šviesos srauto pokytį ploto vienetui per tam tikrą laiką.

Norėdami jį apskaičiuoti, naudojama labai paprasta formulė, pagal kurią reikia atimti jo mažiausią vertę iš didžiausios apšvietimo vertės liuksais (Lx) ir šį skirtumą perkelti į laiko vienetą. Po to gautas rezultatas padalijamas iš vidutinės šio parametro vertės ir padauginamas iš 100%.

Pastaba! Pagal reglamentų reikalavimus, už lėšas bendras apšvietimas esamuose pramonės objektuose šis skaičius neturėtų viršyti 20%.

Specialaus apšvietimo, naudojamo atliekant ilgalaikes vizualines operacijas, atveju šis skaičius neturėtų būti didesnis nei 5%. Be to, sudarant pulsavimo signalus dažniausiai atsižvelgiama į harmonikas, kurių dažnis yra iki 300 Hz, nes didesnis diapazonas žmogaus akis nesuvokiamas ir jokiu būdu neveikia jo psichikos.

Ripple faktoriaus matavimas

Pulsacijų dydžiui ir dažniui matuoti naudojami gana paprasti ir patikimi šviesai jautrūs prietaisai, priklausantys širdies ritmo monitorių grupei.

Naudodami tokius skaitiklius galite nustatyti šias charakteristikas:

• Šviesumo lygis spinduliuojančius paviršius(pavyzdžiui, monitoriai) ir kiti dirbtinės šviesos prietaisai;
• konkretaus objekto apšvietimo laipsnis tikrinamos patalpos ribose;
• Akiai nematomi šviesūs šviestuvų ir kitų buitinių prietaisų pulsacijos.
Įvertinkite šį straipsnį:

Šiuo metu, turėdami didžiulę apšvietimo prietaisų įvairovę, gyventojai neturi bendro supratimo, kaip matuojamas apšvietimas. Dažnai kyla nesusipratimų dėl tokių techninių charakteristikų kaip šviesos intensyvumas ir ryškumas, liumenai ir kandelos. Įsigydami šviestuvus žmonės dažnai atkreipia dėmesį į bendrą šviesos srautą, neatsižvelgdami į šviesos ir šilumos nuostolius.

Šiame straipsnyje:

Apšvietimo koncepcija

Šviesos srautas matuojamas specialiomis laboratorinėmis sąlygomis ir negali būti nustatytas spontaniškai. Todėl SNiP atsižvelgia į apšvietimo kiekį, kurį, skirtingai nuo šviesos srauto, kiekvienas gali išmatuoti savarankiškai. Tai yra šviesos srauto, išmatuoto liumenais, santykio su paviršiaus plotu, ant kurio krenta fotonai, matas. Kritimo kampas turi būti 90°. Apšvietimo vienetas yra liuksas.

Žmogaus psichologinės ir fizinės būsenos priklausomybė nuo šviesos jau seniai nustatyta. Jei esant silpnam apšvietimui smegenų procesai yra slopinami, tada ryškioje šviesoje jie stimuliuojami. Tačiau bet kuriuo atveju tinklainė ir organizmo resursai susidėvi. Projektuojant šviestuvai nustatyti saugos koeficientą (SF), kuris turėtų atsižvelgti į galimą įrenginio apšvietimo sumažėjimą. Dirbtinės šviesos atveju indikatorius sumažina ryškumą dėl prietaiso optinių komponentų nusidėvėjimo ir natūralaus užteršimo. Natūralaus apšvietimo koeficientas mažėja pasikeitus aplinkinių objektų atspindinčioms savybėms.

Darbo vietose atliekami apšvietimo matavimai, kartu nustatomas taršos lygis, garso vibracijos, elektromagnetinė spinduliuotė, o kai kuriose pramonės šakose – gama spinduliuotė. Kuriant negalima pervertinti šių parametrų žinojimo svarbos optimalias sąlygas darbo, ir visi jie atitinka sanitarines taisykles ir reglamentus. Pavyzdžiui, apšvietimas turėtų būti:

• biure - 300 liuksų;
• biure nuolatiniam darbui kompiuteriu - 500 liuksų;
• techniniams ir projektavimo biurams - 750 liuksų.

Jei patalpoje yra natūralus apšvietimas, dirbtinio fono lygis gali būti sumažintas.

Prietaisai apšvietimo lygiui nustatyti ir jo nustatymo metodai

Prietaiso pavadinimas panašus į jo nustatytos reikšmės pavadinimą – liukso matuoklį. Mažo dydžio nešiojamo prietaiso veikimo principas primena fotometro veikimą. Spinduliuotės srautas, krintantis ant šviesai jautraus puslaidininkio elemento, atplėšia elektronus, kurie pradeda tvarkingai judėti. Taigi elektros grandinė yra uždaryta. Be to, srovės vertė yra tiesiogiai proporcinga fotoelemento apšvietimo intensyvumui, kuris atsispindi analoginio liukso matuoklio skalėje. Šiandien instrumentų su rodyklėmis praktiškai nebeliko, juos pakeitė skaitmeniniai. Juose sumontuoti skystųjų kristalų ekranai, kuriuose pats šviesai jautrus jutiklis yra atskirame korpuse, o prie ekrano jis jungiamas lanksčiu laidu.

Eksperimento metu apšvietimui matuoti prietaisas montuojamas horizontalioje padėtyje. Be to, pagal GOST reikalavimus, jie dedami į skirtingus kambario taškus pagal tam tikrą schemą. 2012 metais Rusija priėmė naują šviesos srauto kiekio charakteristikų matavimo standartą. Senajame konceptualiame aparate, matuojant, buvo naudojami tam tikro dydžio terminai, tokie kaip:

• minimalus, vidutinis, didžiausias, cilindrinis;
• natūralus;
• atsargų gradientas;
• santykinis koherentinio pluošto srauto efektyvumas.

Šiuo metu prie jų pridedami šie apšvietimo tipai:

• Skubus atvėjis;
• dirbantis;
• saugumas;
• evakuacija;
• atsarginė kopija.

Standartas išsamiai aprašo visas matavimo tyrimų atlikimo subtilybes.

Natūralaus ir dirbtinio apšvietimo matavimai atliekami atskirai. Eksperimento metu neįmanoma leisti, kad ant įrenginio kristų net menkiausias šešėlis, šalia turi būti bent 1 elektromagnetinių bangų šaltinis. Visi jie trukdo įrenginio veikimui.

Atlikus reikiamus apšvietimo matavimus, nustatoma reikiama reikšmė. Jis lyginamas su standartine verte. Tada apibendrinami rezultatai apie teritorijos ar patalpos apšvietimo pakankamumą. Kiekvienas matavimo bandymo tipas yra dokumentuojamas specialiame vertinimo protokole, kurio reikalauja GOST.

Šviesos kiekio matavimas LED prietaisams ir pavyzdžiai gamtoje

LED lempos tapo labai populiarios dėl savo unikalaus energijos vartojimo efektyvumo. Tačiau šviesos diodai ir jų maitinimo šaltiniai apšviesti skleidžia šilumą, kuri išsklaido naudojant šilumą laidžias medžiagas (aliuminį) ir dizaino elementai(šonkauliai, didelis radiatoriaus plotas). Nepaisant akivaizdaus ryšio tarp šilumos nuostolių ir apšvietimo trūkumo, ekspertai visada į tai atsižvelgia kurdami naujus įrenginius.

LED lempų veikimo sunkumai prasideda dirbant sąlygomis, kai temperatūra pakyla virš +50°C. Kodėl šviesos diodų apšvietimą rekomenduojama matuoti po 2 valandų nuo jų veikimo, t.y. pasiekus optimalus režimas. Siekiant pašalinti klaidų atsiradimą, pakartotiniai matavimai atliekami darbo pamainos metu. Šiuos tyrimus patartina atlikti bent kartą per metus. Siekiant pašalinti bet kokias klaidas projektuojant, nustatomas šviesos mažinimo koeficientas, priklausomai nuo objekto fizinių savybių.

Paprastai LED įrenginių gamintojai suteikia 3 metų nepriekaištingo veikimo garantiją. Visi tokių lempų veikimo parametrai, įskaitant apšvietimą, turi atitikti deklaruotas vertes. Jeigu įrenginių veikimo sąlygos susidaro esant aukštesnei nei 45°C lauko temperatūrai, tuomet šviesos matavimus reikia atlikti daug dažniau. Priešingu atveju dėl netinkamo dizaino ir gautų rezultatų greitai sumažės apšvietimo efektyvumas.

Kalbant apie apšvietimo gamtoje pavyzdžius, Žemės orbitoje ir pusiaujuje vidurdienį ši vertė yra lygi 135 tūkst. Saulėtą dieną – iki 100 tūkst. liuksų, debesuotą – vos 1 tūkst. liuksų, o iš Mėnulio – tik 0,2 liukso. Šviesos matavimas gatvėje Maskvos platumoje žiemos laikotarpis rodė nuo 4 iki 5 tūkstančių liuksų. Naktį be mėnulio apšvietimas yra tūkstantį kartų mažesnis nei per pilnatį, o esant 10 balų debesuotumui – 10 tūkstančių kartų mažesnis. Kas naudojamas kambario apšvietimui matuoti ir gamtinės sąlygos, reiškia fizinius dydžius, įtrauktus į Tarptautinę vienetų sistemą.