Что такое освещенность, цветовая температура, яркость света: расчет и нормы освещенности
Опубликовал(а): Евгений Афанасьев
Обновлено: 12.01.2021
Трудно встретить человека, который не разбирался бы в мерах длины, площади, объема, веса. Не вызывает сложностей исчисление времени, определение температуры. Но вот если спросить кого-нибудь о фотометрических величинах, то в большинстве случаев внятного ответа ожидать не приходится. А между тем, с освещением, естественным или искусственным, мы живём в постоянном контакте. Значит, надо научиться и его оценивать каким-то образом.
Освещенность это…
Безусловно, такая оценка производится всегда и всеми, но чаще всего – чисто на уровне субъективного восприятия: достаточно света или нет. Однако, подобная «градация» именно что субъективная, и может давать существенные ошибки. Последствия таких некорректных оценок нельзя недооценивать — и недостаточность освещения, и его избыточность негативно влияют и на органы зрения человека, и на его психоэмоциональное состояние.
А между тем, существует специальная величина – освещенность, значение которой регламентируется законодательными актами в области строительства и санитарии. То есть освещенность это как раз тот критерий качества, позволяющий правильно оценить организацию системы освещения помещений. В этой статье мы как раз и поговорим об этом параметре и связанными с ним другими фотометрическими величинами, посмотрим, как это можно использовать в практическом приложении.
Какие фотометрические величины используются при расчетах освещения
По укоренившейся привычке многие продолжают считать, что оценку освещенности помещения можно производить в единицах измерения энергии – ваттах. Такое заблуждение легко объяснимо – в наследство от времен полного господства ламп накаливания нам остался этот устойчивый стереотип.
Лампы накаливания выпускались различной потребляемой мощности – 15, 25, 40, 60, 75, 100, 150 и более ватт. И каждый хозяин дома или квартиры на собственном опыте знал, что для нормального освещения в гостиной, например, он должен ввернуть в люстру три лампочки по 60 ватт, для настольной лампы достаточно будет «сороковки», в кухню нужно приобрести стоваттную и т.д.
Кстати, явным наследием этого до сих пор остаётся практика, применяемая производителями ламп – указывать на их упаковке, кроме потребляемой мощности, светоотдачу, выраженную в эквиваленте мощности старых ламп накаливания.
Такие аналогии с лампами накаливания той или иной мощности помогают простому человеку мысленно оценить ожидаемую светоотдачу. Но никакой прямой связи здесь нет.
Так что запомним первое – в ваттах ни световой поток, излучаемый лампой, ни получающаяся от нее освещенность поверхности не измеряются. Указанные на корпусе прибора ватты – это количество потребленной лампой электроэнергии, которая путем тех или иных физических преобразований превращается в видимый свет.
Некоторые люди старшего поколения вообще уверены, что световая отдача осветительного прибора измеряется в свечах. Кстати, это не столь далеко от истины, а почему – станет понятно ниже. Но это опять же – никак не освещенность.
Так что имеет смысл рассмотреть основные фотометрические величины по порядку, от источника света к освещаемой поверхности. Сразу оговоримся – тема эта довольно сложная для восприятия неподготовленным человеком. Поэтому постараемся максимально упростить изложение, не будем его перегружать громоздкими формулами. Так, чтобы просто сложилось общее понимание вопроса.
Световой поток
Свет, как известно, имеет волновую природу. В определённом диапазоне длин волн электромагнитное излучение воспринимается органами зрения человека, то есть становится видимым. Примерные границы этого диапазона – от 400÷450 нм (красная часть спектра) до 630÷650 (фиолетовая область).
Помните, как в нас в детстве учили запоминать цвета радуги – «Каждый охотник…» и т.д.? А ведь радуга – это наглядный природный пример спектрального разложения света.
Электромагнитные волны являются переносчиком энергии – именно энергия Солнца обеспечивает жизнь на Земле. Но отвлечёмся от астрономических категорий, вернемся к обычным источникам света.
Итак, раз источник излучает свет, то это означает излучение и перенос определённой энергии. Количество этой лучистой энергии (We), перенесенной в единицу времени, носит название лучистого потока (Фе). И измеряется он в ваттах.
Однако, речь идет об освещении, то есть восприятии цвета человеческим зрением. И оценить количество энергии «на глаз» — это сразу заложить большую погрешность. Например, два источника, обладающих равной мощностью излучения, но с разным цветом свечения, будут восприниматься глазом тоже по-разному.
Чтобы унифицировать этот параметр, введена специальная физическая величина – световой поток (Ф). Это тоже показатель мощности лучистого потока, но только той его части, что воспринимается среднестатистическим здоровым человеческим глазом.
Измеряться световой поток также может в ваттах (это, скорее, энергетический показатель), или в люменах (световой показатель). На практике обычно применяются люмены.
Для точного значения одного люмена в качества эталона взято излучение из центральной, зеленой части видимого спектра, длиной 555 нм.
Итак, принято, что лучистый поток с длиной волны 555 нм величиной 1 ватт соответствует 683 люменам. Почему такой странный коэффициент? Просто окончательное утверждение этой единицы в системе СИ состоялось в 1979 году, а первые опыты по фотометрии с введением показателя светового потока начали производиться задолго до этого. В ту пору, когда электрического освещения еще не существовало, и более-менее стабильным, «эталонным» источником света служила обычная свеча. И сложившееся соотношение энергетического ватта и светового люмена было со временем пересчитано и перешло до наших дней.
Еще раз напомним — упомянутые выше ватты, которыми также может измеряться световой поток, не имеют никакого отношения к тем, что указаны на упаковке лампы. Там показывается потребление светильника, то есть то количество энергии, которое он «заберет» из сети. Нас же должна больше волновать его энергетическая световая отдача – какое количество видимой лучистой энергии он «выдаст». Так что гораздо правильнее будет при выборе лампы обращать внимание не на эфемерные сравнительные аналогии в ваттах, а на четко указанное значение светового потока в люменах.
Ищите на упаковке лампы значение ее светового потока в люменах.
Световая отдача
Это – очень интересная в практическом плане величина, так как она, по сути, характеризует эффективность источника света. Важно выбирать лампу не исходя из ее потребляемой электрической мощности, а из того, как эта мощность расходуется при преобразовании в световую энергию.
Итак, величина светоотдачи показывает, какой световой поток вырабатывается лампой при преобразовании одного ватта затраченной энергии. Понятно, что и измеряется она в люменах на ватт (лм/Вт).
Преобразование одного вида энергии в другой производится по-разному. Например, в привычных лампах накаливания применен резистивный принцип – свечение вызывает раскаленная спираль с большим электрическим сопротивлением. Понятно, что это сопровождается огромными тепловыми потерями. Более эффективными являются современные осветительные приборы, основанные на принципах свечения полупроводниковых матриц при пропускании тока или специально подобранных газовых смесей при их ионизации. Здесь на ненужный нагрев расходуется значительно меньше затраченной энергии.
Принципы преобразования электрической энергии в световой поток у разных ламп – различные. Отсюда и разница в их энергоэффективности, то есть в показателях светоотдачи.
Выше уже говорилось, что пик нормального восприятия света человеческим глазом приходится на длину волны в 555 нм. И в идеальных условиях, при полном преобразовании электрической энергии в монохроматический световой поток указанной длины волны, то есть при совершенном отсутствии потерь, теоретически возможно добиться светоотдачи в 683 лм/Вт. Это называется идеальным источником света, которого в природе, увы, не существует.
В таблице ниже приведены сравнительные характеристики для наиболее применяемых в быту ламп – накаливания, люминесцентных и светодиодных. Хорошо видно, насколько экономичнее становится использование современных источников света, то есть как возрастает показатель светоотдачи.
(Значения в таблице указаны примерные. В любой из категории ламп могут быть отклонения в ту или иную сторону – это зависит от качества конкретной модели. Но общую картину таблица представляет довольно наглядно).
| Световой поток, Лм | Лампы накаливания | Люминесцентные лампы | Светодиодные лампы | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Потребляемая мощность, Вт |
Светоотдача, лм/Вт |
Потребляемая мощность, Вт |
Светоотдача, лм/Вт |
Потребляемая мощность, Вт |
Светоотдача, лм/Вт |
|
| 250 | 20 | 12.5 | 5÷7 | 41.7 | 2÷3 | 100 |
| 400 | 40 | 10 | 10÷13 | 36.4 | 4÷5 | 88.9 |
| 700 | 60 | 11.7 | 15÷16 | 45.2 | 6÷10 | 87.5 |
| 900 | 75 | 12 | 18÷20 | 47.4 | 10÷12 | 81.8 |
| 1200 | 100 | 12 | 25÷30 | 43.6 | 12÷15 | 88.9 |
| 1800 | 150 | 12 | 40÷50 | 40 | 18÷20 | 94.7 |
| 2500 | 200 | 12.5 | 60÷80 | 38.5 | 25÷30 | 90.9 |
Конкретное значение светоотдачи не всегда, но все же указывается некоторыми производителями ламп на их упаковке. Это может быть надпись «светоотдача» или же «Lighting effect». Если нет, то его несложно определить и самому, разделив паспортный световой поток на указанную потребляемую мощность.
На упаковках некоторых ламп производитель сразу указывает и световую отдачу прибора.
Совершенно очевидно, что из всех ламп, применяемых в бытовых условиях, наилучшими показателями светоотдачи обладают светодиодные приборы – у них этот показатель доходит до 100 лм/Вт, и даже может быть несколько выше. Но прогресс не стоит на месте, и разработчики заявляют о скором выходе в серийное производства ламп со светоотдачей порядка 200 лм/Вт. Но до идеального источника еще ой как далеко…
Кстати, ученым удалось оценить световую отдачу Солнца, и она – не столь высока: примерно 93 лм/Вт.
Про световую отдачу источников света различного типа рассказывается и в предлагаемом видеосюжете:
Видео: Что такое световая отдача, и каково практическое применение этого параметра?
Сила света
В физике есть понятие точечного источника света – он распространяет излучение совершенно одинаково во всех направлениях. На практике такое если и бывает, то крайне редко, да и то – с некоторым упрощением понятий. На деле световой поток в разные стороны бывает неравномерен. И чтобы оценить, скажем так, его пространственную плотность, оперируют величиной силы света. А чтобы разобраться, что это такое, придется вспомнить еще и понятие телесного угла.
Начнем именно с геометрии. Итак, телесный угол – это часть пространства, объединяющая все лучи, исходящие из одной точки и пересекающую определенную поверхность (ее называют стягивающей поверхностью). В фотометрии, понятно, это освещаемая поверхность. Измеряется этот угол в особых величинах – стерадианах (ср), и обычно в формулах обозначается символом Ω.
Схема, помогающая понять, что же такое телесный угол.
Величина телесного угла – это отношение площади стягивающей поверхности к радиусу сферы.
Ω = S/R²
То есть если взять, к примеру, сферу с радиусом один метр, то телесный угол в один стерадиан «вырежет» на ее поверхности пятно площадью один квадратный метр.
Для чего это знать? Дело в том, что понятие силы света напрямую связано с телесным углом. А конкретно – световой поток в один люмен, распространяющийся в пространстве, ограниченном телесным углом в один стерадиан, обладает силой света в одну канделу. Математически эта зависимость выглядит так:
I = Ф/ Ω
А если говорить об энергетической силе света, равной одной канделе, то это 1/683 Вт/ср.
Кстати, кандела – это одна из семи основных величин системы СИ.
Кандела в буквальном переводе с латинского означает свечу. Это как раз тот «пережиток прошлого», о котором уже говорилось выше, но зато он очень наглядно показывает всю взаимосвязь величин.
Поясним на рисунке:
Рисунок, хорошо демонстрирующий взаимосвязь основных фотометрических величин
Итак, имеется точечный источник света – свеча. Ее горящий фитиль излучает свет силой в одну канделу (поз. 1).
В пространстве, ограниченном телесным углом, равным одному стерадиану (поз. 2), будет при этом распространяться световой поток (поз. 3), равным одному люмену. На некотором расстоянии от источника (радиусе сферы – поз. 4) этот поток освещает поверхность определённой площади (поз. 5). Забегая вперёд сразу скажем, если площадь равна одному квадратному метру, то что при таких условиях в этом «световом пятне» обеспечивается освещенность, равная одному люксу (лк).
Если вернуться к свече, как к эталонному источнику света, то несложно рассчитать и ее общий световой поток. Полная сфера имеет телесный угол, равный 4π, то есть, с небольшим округлением, он равен 12.56 стерадиан. А это значит, что свеча, излучающая во все стороны свет силой в одну канделу, дает общий световой поток, равный 12.56 люмен.
Интересно, что еще не столь давно излучающую способность источников света и оценивали «в свечах». Например, говорили – нужна «лампочка на шестьдесят свечей». Продавцы и покупатели прекрасно понимали друг друга – приобреталась лампочка накаливания на 60 Вт, хотя, по сути, эти величины никак между собой в данном случае, с точки зрения физики, не связаны. И что забавно – это было близко к истине.
Давайте посмотрим – 60 свечей по 12,56 люмен дадут в сумме 753,6 люмена. Заглянем в таблицу выше – лампа накаливания с потреблением 60 ватт обладает световым потоком в примерно в 700 люмен. Совсем рядышком!
Но, повторимся, правильна оценка источников света все же должна осуществляться в люменах.
Яркость света
Стоит рассмотреть еще один параметр – это яркость источника света. Дело в том, что с точечными источниками дело иметь практически не приходится. То есть большинство источников обладает какой-то определенной излучающей поверхностью. И при равном световом потоке, но отличающейся площади излучения света, зрением это будет восприниматься по-разному.
Два источника света с равными показателями излучаемой силы света и светового потока, расположенные на одинаковом расстоянии от человека, но имеющие разные размеры, будут восприниматься зрением как более яркий и более тусклый.
То есть, по сути, яркость – эта сила света, излучаемого с определенной единицы площади видимой поверхности источника света.
Понятно, что единицей яркости будет кандела на квадратный метр.
Это важная величина, так как органы зрения, если смотреть на источник света, реагируют, скорее, не на силу света как таковую, а именно на яркость. При большой ее величине (свыше 160 тыс. кандел на квадратный метр) свет может вызвать раздражение глаз, болезненные ощущения, слезливость. Поэтому производители осветительных приборов и выпускают лампы с матовыми колбами. Практически без потери светового потока, излучение идет не конкретно от волоска накаливания или светодиода с их небольшими площадями, а с куда большей по площади поверхности колбы. Такое свечение значительно безопаснее для сетчатки глаза, воспринимается зрением намного комфортнее.
Освещенность поверхности
Вот, наконец, добрались мы и до освещенности. Эту величину можно считать самой прикладной, так как именно освещенностью того или иного участка оценивается общая работа осветительных приборов.
Образно выражаясь, освещенность (Е) – это поверхностная плотность светового потока (Ф), распределенного на той или иной площади (S). Если подходить с некоторым упрощением, то это можно выразить такой формулой:
Как мы видели выше, один люмен светового потока на площади в один квадратный метр создает освещенность, равную одному люксу (лк).
Зависит освещенность от целого ряда факторов, если даже не принимать во внимание собственные характеристики источника света.
- Во-первых, чем дальше расположен источник от освещаемой поверхности, тем больше площадь «светового пятна» (вспоминаем конус телесного угла). То есть световой поток распределяется по большему участку. Причём, как мы помним, эта зависимость – квадратичная. То есть при изменении расстояния вдвое, освещённость снизится в четыре раза, втрое – в девять раз, и т.п.
Если рассматривать точечный источник, то можно применить формулу Кеплера:
О значении входящих в формулу величин повторяться не будем – они приведены выше.
- Во-вторых, показанная выше формула Кеплера справедлива лишь для поверхности, перпендикулярной направлению светового потока. На деле, безусловно, так бывает нечасто. То есть в том случае, когда освещаемая плоскость расположена под каким-то углом α к направлению потока, приходится делать поправку и на это:
Вспомните – когда вам необходимо максимально ярко осветить поверхность, вы направляете фонарь перпендикулярно к ней. Но если его расположить под углом – освещенность резко упадет, так как свет как будто «размазывается» по поверхности.
- В-третьих, освещенность конкретного участка зависит еще и от его, так сказать, окружения. Дело в том, что большинство поверхностей не поглощают весь попадающий на них свет, а в значительной степени отражают его. И тем самым сами становятся своеобразными источниками света.
Вспомним что говорилось в разделе про яркость свечения. Да, действительно, яркость таких подсвеченных участков бывает не особо высока. Но зато излучение идет с приличной площади, и в итоге создается весьма значимый световой поток.
А яркость такой подсвеченной поверхности зависит и от ее освещенности, и от диффузно-отражающей способности, которая имеет отдельное название – альбедо. Чем выше это альбедо, тем ярче свечение. А раз ярче – то и больше изучаемый «вторичный» цветовой поток.
Несколько наглядных примеров отраженного света. Лист белой бумаги при освещённости всего в 50 люкс будет иметь яркость в 15 кд/м². Свечение полной луны (а это, как мы знаем – отраженный от ее поверхности солнечный свет) характеризуется яркостью в 2500 кд/м². А поверхность чистого белого снега в солнечный день достигает яркости до 3000 кд/м². Немало!
Это явление очень широко используется при организации освещения и в дизайнерском оформлении комнат. Выпускаются целые модельные линейки светильников, специально рассчитанных на направленность в сторону стен или потолка, то есть «в работу» по общему освещению помещения включаются именно подсвеченные участки. Этот же эффект применяется при создании многоярусных потолочных конструкций со светодиодной ленточной подсветкой.
Несложно догадаться, что освещенность помещения будет зависеть и от выбранного стиля его отделки. Одна и та же лампочка, скажем, в белой комнате даст куда большую освещенность, чем в выкрашенной в темных тонах.
Так как конечным ожидаемым результатом работы осветительных приборов является создание комфортных и безопасных для здоровья показателей освещения в помещении, именно значение освещенности поверхностей и подлежит регламентации. В законодательных актах (СНиП и СанПиН) указывается, какая освещенность должна достигаться в различных помещениях, в зависимости от их предназначения.
Так, действующим СНиП 23-05-95 в его актуализированной редакции (Свод Правил СП 52.13330.2011 ) указанные следующие нормативные показатели освещенности для жилых домов:
| Тип (предназначение) помещения | Нормы освещенности в соответствии с действующими СНиП, люкс |
|---|---|
| Жилые комнаты | 150 |
| Детские комнаты | 200 |
| Кабинет, мастерская или библиотека | 300 |
| Кабинет для выполнения точных чертежных работ | 500 |
| Кухня | 150 |
| Душевая, санузел раздельный или совмещенный, ванная комната | 50 |
| Сауна, раздевалка, бассейн | 100 |
| Прихожая, коридор, холл | 50 |
| Вестибюль проходной | 30 |
| Лестницы и лестничные площадки | 20 |
| Гардеробная | 75 |
| Спортивный (тренажерный) зал | 150 |
| Биллиардная | 300 |
| Кладовая для колясок или велосипедов | 30 |
| Технические помещения – котельная, насосная, электрощитовая и т.п. | 20 |
| Вспомогательные проходы, в том числе на чердаках и в подвалах | 20 |
| Площадка у основного входа в дом (крыльцо) | 6 |
| Площадка у запасного или технического входа | 4 |
| Пешеходная дорожка у входа в дом на протяжении 4 метров | 4 |
При этом оценка освещенности должна вестись на горизонтальной плоскости на высоте пола. Для лестниц – как на высоте пола, так и на переходных площадках и ступенях.
Для оценки уровня освещенности применяются специальные приборы – люксметры. Они состоят из фотоприемника со сферической поверхностью датчика, и блока-преобразователя с аналоговой (стрелочной) или цифровой индикацией показаний.
Компактный люксметр – прибор для измерения освещенности
Понятно, что люксметр – это узкопрофессиональный дорогостоящий прибор, которым пользуются специалисты, и иметь который дома совершенно не требуется. Но разбираться в вопросах основных фотометрических величин – не помешает любому хозяину дома или квартиры.
Зачем? — могут спросить многие. Да хотя бы для того, чтобы суметь самостоятельно спланировать использование тех или иных источников света, чтобы добиться нужной освещённости. Ведь от нее напрямую зависит здоровье и общее настроение всех членов семьи.
О практическом положении этих знаний как раз пойдет речь в следующем разделе публикации.
Цветовая температура
Чтобы закончить разговор об основных характеристиках источников света, необходимо остановиться и на их цветовой температуре.
При совершенно равных показателях излучаемого светового потока одна лампочка может давать тёплый желтоватый цвет, другая – белый нейтральный, а третья, например – светиться холодным оттенком синевы. Как их различить по этому параметру? Для этого разработана специальная шкала цветовой температуры.
Сразу оговоримся – здесь нет никакой связи между температурой воздуха в помещении или температурой нагрева самого источника света. Просто в качестве эталона взято свечение физического тела, разогретого до больших температур.
Любое тело, если его температура выше абсолютного нуля, само по себе является источником инфракрасного излучения. По мере роста температуры, длина волны этого излучения меняется, и в определенный момент доходит до видимого участка спектра.
Это, наблюдал, наверное, каждый – металлический пруток при нагревании сначала краснеет, затем начинает светиться ярко-красным светом, можно его раскалить, как говорят, и «добела». А при выполнении электросварочных работ, когда температура дуги достигает очень высоких показателей, плавящийся метал может приобрести и голубой оттенок.
Именно эта градация и положена в основу шкалы цветовой температуры. Она указывается в Кельвинах – а по шкале можно увидеть, какое свечение будет излучать лампа.
Графических изображений температурной цветовой шкалы – очень много. Например, довольно наглядным видится вот такое.
Эта цветовая температура обычно указывается в маркировке ламп. Иногда она сопровождается и текстовым пояснением, или даже миниатюрной шкалой, показывающей, в какой области видимого спектра будет светиться лампа.
На упаковке лампы или в нанесенной на цоколе или колбе маркировке должна указываться цветовая температура излучаемого света.
Выбор ламп по их цветовой температуре зависит от того, какую обстановку планируется поддерживать в помещении. Безусловно, здесь будет играть немалую роль и субъективный фактор – то есть предпочтения хозяев. И готовых «рецептов» на этот счет нет. Но в таблице ниже приведен рекомендательный обзор ламп по их свечению. Возможно, это кому-то поможет при выборе.
| Цветовая температура | Зрительное восприятие | Возможные определения создаваемой атмосферы | Характерные области применения |
|---|---|---|---|
| 2700 К | Теплый свет | Открытая, теплая, дружеская, уютная, расслабляющая | Жилые комнаты, вестибюли гостиниц, небольшие бутики, рестораны, кафе |
| 3000 К | Белый свет | Интимнаая, дружеская, располагающая к общению | Жилые комнаты, библиотеки, магазины, офисы |
| 3700 К | Нейтральный свет | Дружеская, располагающая к общению, дающая ощущение безопасности, повышающая внимательность | Музеи и выставочные залы, книжные магазины, офисы |
| 4100 К | Холодный свет | Способствующая концентрации вниимания, чистая, ясная, продуктивная | Учебные помещения, конструкторские бюро, офисы, больгицы, крупные магазины, вокзалы |
| 5000 — 6500 К | Холодный дневной свет | Тревожная, излишне яркая, подчеркивающае цвета, стерильная, со временем — утомляющая | Музеи, ювелирные магазины, некоторые кабинеты в медицинских учреждениях |
Проведение самостоятельных расчетов.
Как и было обещано, в этом разделе публикации будет рассмотрен алгоритм проведения расчета освещенности. Точнее, если быть более корректным, расчет имеет как раз обратную направленность. То есть нормальное значение освещенности нам уже известно. И вычисления должны нас привести к результату, сколько ламп и с каким световым потоком потребуется для его обеспечения.
Общая формула для проведения расчетов
Итак, начнем с той формулы, которая будет у нас служить основой расчетов.
Fл = (Ен × Sп × k × q) / (Nc × n × η)
Fл — это световой поток лампы, которую требуется установить в светильник. То есть эта та самая величина, которая поставлена целью проведения вычислений.
Ен — нормативная освещённость поверхностей, в зависимости от типа помещения. Она соответствует параметрам, установленным СНиП и приведенным выше в таблице.то есть отталкиваемся именно от нормативного значения.
Sп — площадь освещаемой поверхности. Обычно здесь фигурирует площадь комнаты, если рассчитывается общее освещение. Но если целью ставится расчет освещенности локального участка (например, рабочей зоны), то подставляется именно площадь этой зоны.
k — корректирующий коэффициент, который часто называют коэффициентом запаса. Его введением учитывается сразу несколько обстоятельств, влияющих на световую отдачу ламп. Во-первых, многие лампы со временем начинают растрачивать свой излучающий потенциал, попросту говоря – тускнеть. Во-вторых, на излучающую способность могут влиять и некоторые внешнее факторы – это запыленность помещения или, скажем, высокая концентрация пара, препятствующая свободному распространению световых лучей.
Коль речь у нас идет о жилых помещениях, где плотный пар стоять не должен, а пыль удаляется регулярными уборками, то вторую группу факторов можно сбросить со счетов. А по постепенной потере излучающей способности коэффициент для разных типов ламп можно принять следующим:
— лампы люминесцентные (газоразрядные): 1.2;
— обычные лампы накаливания и «галогенки»: 1.1;
— лампы светодиодные: 1.0.
q — коэффициент, учитывающий неравномерность свечения некоторых типов ламп. Он принимается равным:
— для ламп накаливания и газоразрядных ртутных ламп: 1.2;
— для компактных люминесцентных ламп накаливания и светодиодных источников света: 1.1.
Переходим к знаменателю дроби.
Nc — количество осветительных приборов, планируемых к установке в помещении или в отдельной зоне, для которой проводится расчет.
n — количество рожков в планируемом к установке светильнике.
Наверное, понятно, что произведение последних двух величин показывает, какое же количество ламп планируется к установке. Например, устанавливается одна пятирожковая люстра. Тогда Nc =1, а n =5. Или планируется осветить помещение двумя приборами, каждый по три лампочки: Nc =2, а n =3, Но если освещение будет осуществляться одним прибором с одной лампой, что обе эти величины будут равны единице.
η — коэффициент использования светового потока. Эта поправочная величина учитывает множество факторов, касающихся как особенностей помещения, так и специфики планируемых к установке осветительных приборов.
Так как именно этот коэффициент пока что остается неизвестной величиной, с него и следует начать проведение расчётов.
Находим коэффициент использования светового потока
Эту величину можно назвать табличной эмпирической. Она зависит и от площади помещения, и от расположения светильника, и от основного направления светового потока, и от отделки поверхностей потока, стен и пола.
Прежде всего для входа в таблицу придется определить так называемый индекс помещений. Он учитывает размеры помещения, причём, именно в соотношении длины и ширины, так как в квадратной комнате и в вытянутой прямоугольной световой поток все же будет распространяться по-разному. И второе – он учитывает высоту расположения светильника над освещаемой поверхностью. Как мы помним – по требования СНиП оценка освещенности ведется по горизонтальной плоскости на уровне пола.
Важно – иногда путают высоту потолка в комнате с высотой установки светильника. А это все же не одно и то же! Например, осветительный прибор может быть закреплён на стене (бра), установлен на стойке или размещен на столе или тумбочке (торшер или настольная лампа), подвешен к потоку на определенном расстоянии от потолочной поверхности (люстра).
Формула, наверное, ни о чем не скажет. Лучше предложим воспользоваться для определения этого индекса помещения онлайн-калькулятором.
Калькулятор для определения индекса помещения.
Итогом расчетов станет какая-то дробная величина. Ее приводят в ближайшую сторону к следующим значениям: 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1, 1,25; 1,5; 1,75; 2,0; 2,25; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 5,0. Почему именно к ним? Да, четно говоря, просто потому, что именно такая градация принята в таблицах, расположенных ниже.
Таблицы для определения коэффициента использования светового потока
Для входа в таблицу необходимо будет еще оценить отражающую способность поверхностей в помещении (помните, говорилось о некотором альбедо, способствующим освещенности или, наоборот, приглушающим ее).
Отражающую способность поверхностей, в зависимости от цвета их отделки, можно принять следующую:
| Оттенки интерьерной отделки | Коэффициент отражающей способности |
|---|---|
| Белый цвет | 70% |
| Светлые тона | 50% |
| Средние тона | 30% |
| Темные тона | 10% |
| Черный цвет | 0% |
Для пользования таблицей следует сразу оценить отделку комнаты в порядке: потолок – стена – пол в процентах отражающей способности. Понятно, что здесь придётся проявить определённую сообразительность – с белым и черным цветов ясность есть, а вот с остальным необходимо подумать, отнести их больше к светлым, средним или темным тонам. Но для человека с нормальным восприятием цвета это не должно стать проблемой.
Следующим шагом следует определить тип светильника, планируемого к установке – предложено пять различных вариантов. Именно этот критерий поможет выбрать нужную таблицу. (все таблицы размещены в правом столбце. Изображения «кликабельны», то есть увеличатся до нормального размера при клике мышкой).
Ну и уже по этой выбранной таблице, на основании всех собранных данных, находится коэффициент.
| Особенности осветительного прибора и его размещения | Иллюстрация | Таблицы для определения коэффициента использования светового потока. (Выбранная таблица увеличится при клике мышкой). |
|---|---|---|
| Светильник размещён непосредственно на поверхности потолка. Основное направление света – вниз. |
 |
 |
| Светильник подвешен на потолке или на стене, оснащен плафоном дающим преимущественное распространение света вниз. | /> |  |
| Светильники подвесные с плафонами, обеспечивающими равномерное распределение света по всем направлениям. Такой же эффект дает и просто повешенные лампы без плафона |
/> |  |
| Светильники с плафонами, преимущественно направляющими свет в сторону потолка, для отражения от потолочной поверхности. | /> |  |
| Светильники с малопрозрачными или непрозрачными плафонами, дающими узкий направленный поток света в выделенной области. | /> |  |
Просто для примера. Планируется к установке на потолочный поверхности подвесной светильник с плафоном, дающим преимущественное распространение света вниз. Находим устраивающую нас таблицу. Вот она:
Пример определения коэффициента использования светового потока по таблице
Проведённым ранее расчётом определили индекс помещения. Допустим, он равен 1.0.
По оценке отделки получаем следующее соотношение – 70% (белый потолок), 30% (темно-бежевые стены, которые можно отнести к средним тонам), 10% (темный, близкий к черному пол).
По этим значениям находим пересечение столбцов и строки (пример показан на иллюстрации), и получаем искомое значение коэффициента использования светового потока, равное 0,30.
Всё, теперь у нас есть уже все данные для проведения окончательного расчета. И для него можно, опять же, воспользоваться встроенным онлайн-калькулятором.
Калькулятор расчёта необходимого светового потока источников света
Полученное значение показывает, какой должен быть световой поток у ламп, которые обеспечат необходимую норму освещенности в помещении.
Что можно добавить напоследок?
- Если расчет ведётся для какой-то ограниченной зоны, например, для подсветки рабочей области в мастерской или гараже, то и значения площади берутся только для нее. И расположение и тип светильников также – только те, которые будут освещать именно этот участок. То есть исходим из принципа автономности – рабочая зона должна быть нормально освещена даже при полностью выключенном общем освещении. Это же касается и других локальных участков – письменного стола, выделенного места для рукоделия в кресле под торшером и т.п.
- Нормальная освещенность довольно часто в повседневной жизни выглядит избыточной. Например, человеку просто хочется побыть одному в полумраке, или просто для просмотра телепередач яркий свет не требуется. Значит, можно и нужно предусмотреть зональную дополнительную подсветку (на которую уже не будут распространяться санитарные нормы), или установить диммер, с помощью которого можно изменять излучаемый световой поток осветительных приборов.
- В публикации уже не раз подчеркивалось, и проведение расчета – тому лишнее подтверждение, что определяющим критерием при выборе ламп для обеспечения требуемой освещенности должен являться именно световой поток. Но про потребляемую мощность тоже забывать не следует.
Дело в том, что многие светильники имеют ограничения по этому параметру. Например, в паспорте изделия указано, что максимальная суммарная мощность не должна превышать 60 ватт. Это может быть вызвано ограниченной термостойкостью пластиковых деталей светильника или малым сечением проводов, проложенных в нем. То есть и потребляемую мощность ламп также следует учитывать. Если же она получается выше допустимого значения, значит, придется подыскивать другой светильник.
Может случиться и так, что расчетный световой поток получился столь высоким, что таких ламп в ассортименте магазинов попросту нет. Значит, планируемое количество источников света — недостаточное. Придется рассматривать варианты с увеличением количества светильников, или же со светильниками с большим количеством рожков.
В каких единицах измеряется освещенность — список основных
При определении освещения могут использоваться разные единицы измерения. Вариант выбирается исходя из ситуации. Кроме того, часто возникает необходимость переноса одного индикатора на другой. Необходимо учитывать, в каких единицах измеряется освещение, чтобы при необходимости правильно рассчитать.
Что такое освещенность
Под освещением мы понимаем величину светового потока, которая определяется как отношение светового потока к площади его распространения. Этот показатель прямо пропорционален силе света источника, из которого он исходит. По мере удаления от поверхности освещенность уменьшается. Это соотношение обратно пропорционально квадрату расстояния (закон обратных квадратов).
Формула просветления выглядит так: E = (I * cos) / r2. I — сила света в канделах, r — расстояние от источника света до поверхности. Это понятие не следует путать с яркостью света.
В каких единицах измеряется освещенность
Единица измерения освещенности не является показателем, существует несколько основных вариантов, принятых в разных системах измерения. Для прикладного использования не обязательно разбираться в сложных алгоритмах и формулах. Достаточно изучить характеристики каждого из агрегатов и при необходимости правильно их использовать.
Освещение может отличаться в разных местах комнаты.
Кандела
В системе мер — одна из семи основных единиц. Это интенсивность света, излучаемого источником монохроматического излучения с частотой 540×1012 Гц.Кроме того, световой поток должен распространяться в заданном направлении при соблюдении ряда дополнительных условий.
Частота, которая используется в качестве эталона, соответствует зеленой части спектра, так как она лучше всего воспринимается человеческим зрением. При использовании источника света с другой частотой потребуется более высокая интенсивность для достижения желаемого показателя.
1 свеча — это свет, исходящий от свечи.
Не так давно свеча определялась иначе. Это соответствовало интенсивности света, исходящего от черного источника, нагретого до температуры 2042,5 К (плавление платины), который был перпендикулярен плоскости и развивался на площади 1/60 квадратного сантиметра. Это значение используется в астрономии и многих других науках.
Говоря о которых! Коэффициент 1/683, используемый современными учеными, выбран таким образом, чтобы новое и старое определения соответствовали друг другу.
В переводе с латыни «свеча» означает свеча. Считается, что свет, излучаемый свечой, равен 1 свече.
Люмен
Он используется в системе измерения физических величин и отражает характеристики освещения. 1 люмен — это световой поток, излучаемый источником света на 1 свечу. Чтобы было легче разобраться, стоит рассмотреть простые примеры:
- Стандартные лампы накаливания мощностью 100 Вт имеют световой поток 1200-1300 люмен.
- Флуоресцентный источник света мощностью 26 Вт обеспечивает световой поток 1600 люмен.
- Если взять за образец солнце, его световой поток будет 3,63х1028 люмен.
Свет тоже различается по температуре, это тоже важно помнить.
Люмен указывает на общий световой поток, исходящий от определенного источника. Но при этом не учитываются важные особенности — наличие линзы или отражателя, которые могут концентрировать свет на небольшой площади и тем самым значительно улучшать освещение. Разные фонари с одной и той же лампой могут освещать как 10 квадратных метров, так и 100 квадратных метров, по сути, это весь свет, который дает лампа, в том числе тот, который не падает на определенную поверхность и бесполезен.
Имейте в виду, что лампа на 1500 люмен в креплении с отражателем обеспечит лучшие условия, чем аналогичная версия с диффузором.
Если мощность превышает нормативный диапазон, то используются специальные индикаторы:
- Если значение является целым числом, умноженным на указанное значение, генерируются световые потоки, кратные световому потоку. Их обычно называют степенью числа. Для имени используются префиксы, отражающие значение значения.
- С другой стороны, дробные единицы просвета меньше установленной единицы в целое число раз. Здесь также используются специальные префиксы, а градус обозначается знаком минус.
Этот агрегат очень полезен, так как именно с его помощью измеряется освещение в жилых и рабочих помещениях. Он равен световому потоку в 1 люмен, распределенному на площади в 1 квадратный метр. Индикатор используется для регулировки различных стандартов и управления освещением там, где это необходимо.
Для простоты два примера можно разобрать. Если лампа мощностью 100 люмен направлена на площадь в один квадратный метр, освещенность составит 100 лк. А если тот же источник света расположить на площади 10 квадратных метров, то этот показатель составит 10 люкс.
В ролике рассказывается о световом потоке и освещении (чем они отличаются, как измеряются)
Люмен и ватт
Когда продавались только лампы накаливания, ватты использовались в качестве ориентира для определения светового потока лампочки. Все знали, что чем выше мощность, тем ярче свет. Но с появлением других типов лампочек эта функция потеряла актуальность, так как по ней невозможно определить работоспособность оборудования. Для разных вариантов соотношение мощности к световому потоку разное, поэтому нужно разбираться в основных типах оборудования:
- Для ламп накаливания стандарт — 1300 лм при мощности 100 Вт. Модели мощностью 40 Вт имеют яркость 400 люмен, а модели 60 Вт — 800 люмен, и помните, что со временем яркость неизбежно снижается из-за истончения нити накала, поэтому при расчетах стоит сделать некоторый запас.
- Ртутные дуговые лампы имеют соотношение 58 люмен на ватт, мощность просто умножается на это число.
- Люминесцентные источники света имеют соотношение 60 люмен на ватт.
- Для светодиодных ламп с непрозрачными диффузорами нет четкого стандарта, так как характеристики колбы и ее светопропускание могут различаться. Обычно показатель колеблется от 80 до 90 лм.
- Светодиодные лампы накаливания (прозрачные) имеют соотношение 100 люмен на ватт.
Соотношение мощности и светового потока различно для разных типов ламп.
Фактические характеристики могут отличаться от общепринятых, если конструкция лампы имеет особенности, влияющие на качество света.
Как перевести одни единицы освещенности в другие
Раньше для выполнения расчетов использовались сложные формулы, теперь в этом нет необходимости. Самое главное, чтобы значение в определенных единицах света было под рукой, чтобы можно было использовать необработанные данные.
Далее вам просто нужно найти преобразователь освещения. Вводятся доступные значения (выбирается соответствующий элемент) и во втором столбце устанавливаются блоки освещения, на которые необходимо выполнить перевод. Расчеты занимают секунды и очень точны, поскольку основаны на проверенных формулах.
Как определить освещенность
При недостаточном освещении человек намного быстрее устает, приходится постоянно напрягать глаза, что крайне нежелательно. Поэтому в СНиП установлены нормы для основных типов помещений, которых следует придерживаться при определении необходимого освещения.
Уровни освещения устанавливаются для всех типов помещений.
Учитывается естественный свет, но основное внимание уделяется искусственному свету, так как он может создать оптимальные условия независимо от погоды на улице. Ниже приведены основные значения для разных комнат:
- Офисы, в которых работают с компьютерами и оформляют документы — 300 Лк.
- Помещение для проведения чертежных работ — 500 люкс.
- Конференц-залы, переговорные комнаты — 200 люкс.
- Гостиные и кухни — 150 Лк.
- Детский — 200 Лк.
- Рабочие помещения или зоны — 300 Лк.
- Аудитория и аудитория — 400 Лк.
- Торговые помещения — от 200 до 400 люкс в зависимости от технических условий.
Для рабочих зон существуют особые нормы, поэтому часто используются дополнительные светильники, выделяющие небольшую часть пространства.
Что касается определения освещенности, используется прибор, называемый люксметром. С его помощью снимаются замеры в разных местах комнаты, они указаны в СНиП, важно все сделать правильно. Можно проверить не только общий показатель, но и освещенность определенной поверхности или оборудования, если необходимо обеспечить особые условия при выполнении работ.
Видео по теме: Как измерить степень освещенности в комнате с помощью смартфона.
Особенности определения освещенности для светодиодных приборов
Этот вид оборудования является наиболее популярным, поэтому при выборе оборудования и его использовании нужно руководствоваться несколькими рекомендациями. Определив требуемые показатели, нужно выбрать конкретные лампочки или лампы и рассчитать необходимое количество для помещения. Важно распределить их равномерно, чтобы не было плохо освещенных участков.
Измерения следует проводить после того, как оборудование проработает не менее 2 часов. Это связано с тем, что диоды перегреваются, что сказывается на их работоспособности. Измерения следует повторять, если это имеет значение, 1-2 раза в год. Со временем характеристики диодов, особенно некачественных, могут резко ухудшиться.
Говоря о которых! Светодиодные лампы всегда имеют индикацию светового потока, что упрощает выбор.
Разобраться в единицах измерения освещения несложно, так как вариантов немного. А для практического использования достаточно одного, поэтому проще всего выбрать подходящую систему измерения и применить ее.
В каких единицах измеряется освещенность и яркость света – что такое люксы
При проектировании систем освещения внутри помещения и на отрытом воздухе для подбора источников света нужно знать, в чем измеряется освещенность. Для создания оптимальных условий работы или отдыха этот параметр очень важен. При недостаточном или избыточном освещении повышается утомляемость и снижается производительность труда. На упаковках светодиодных или энергосберегающих ламп встречается обозначение в люменах. Поэтому в статье разберем разницу между единицами измерения освещенности.
Единицы измерения
Рассмотрим подробнее, в каких единицах измеряется освещенность. В Международной системе единиц (СИ) освещенность измеряется в люксах. Также существует единица для измерения светового потока в системе СИ — люмен.
Разберемся в этих единицах и ответим на вопрос, что такое люксы и люмены. Для этого рассмотрим еще одну единицу, принятую в системе СИ. Это единица измерения силы света — кандела. С латыни на русский ее название переводится как свеча.
Свет, испускаемый одной свечой, равен одной канделе. Более точное определение этой единицы звучит как «сила света от источника, испускающего в требуемом направлении электромагнитное излучение частотой 540000000000000 Гц, с небольшим разбросом частот, мощность света в требуемом направлении которого составляет 1/683 Вт на стерадиан».
Освещенность, яркость, световой поток — в чем разница
Световой поток
Перейдем к определению единицы люмен (лм). Это световой поток, испускаемый источником света, сила которого равна одной канделе при температуре 25 °С и при эталонных условиях.
Световой поток характеризует количество света или световой мощности, попадающей на поверхность за единицу времени. Другими словами, световой поток определяется как величина воздействия на селективный световой приемник с определенной спектральной чувствительностью или как общее количество света, испускаемого источником.
Яркость
Яркость — отношение величины световой энергии, переносимой за единицу времени в определенном направлении, которую излучает некая поверхность, к ее проекции на плоскость, перпендикулярной оси наблюдения.
Яркость в системе СИ измеряется в канделах на квадратный метр. Раньше эта единица измерения носила название нит, но в наше время в системе СИ оно не применяется.
Освещенность
Для определения освещенности введена единица люкс (лк). Она равна потоку света, сила которого равна одному люмену (лм), падающему на поверхность площадью один квадратный метр. При удалении источника света от поверхности освещенность уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния.
При выборе источников света разных типов использовать показатель мощности для ориентира при определении мощности светового потока нельзя. Это было актуально для ламп накаливания, но с появлением светодиодных и люминесцентных ламп соотношение светового потока и мощности стало существенно различаться.
К примеру, люминесцентные лампы имеют соотношение 60 лм на каждый ватт мощности лампы, а светодиодные с прозрачным рассеивателем — уже 100 лм на каждый ватт.
Приборы для замеров освещенности
Для проведения измерения уровня освещенности применяют люксметры. Конструкция самых простых приборов включает фотоэлемент, предназначенный для преобразования световой энергии в электрическую. Потом измеренный сигнал пересчитывается и отображается на стрелочной шкале или на цифровом жидкокристаллическом дисплее в люксах.
Показания прибора зависят от светового спектра. Поэтому при замерах уровня освещенности в помещениях или на открытом воздухе они могут быть неточными. Погрешность приборов простой конструкции — более 10%. При замерах в разных условиях применяются поправочные коэффициенты.
У приборов для измерения освещенности высокого класса более сложная конструкция. В них применяются специальные светофильтры, приближающие чувствительность устройства к чувствительности человеческого глаза. Также используются насадки для точности измерения освещенности, создаваемой источником света, расположенным под углом, или контрольные насадки для проверки самого прибора.
Существуют приборы для измерения яркости света — яркомеры. Могут выпускаться комбинированные устройства, совмещающие возможности люксметра и яркомера.
Профессиональные фотографы используют специализированные приборы:
- для определения освещенности сцены и выбора экспопары для съемки применяются экспонометры;
- для измерения мощности вспышки и длительности ее импульса используются флэшметры.
При измерении освещенности нужно учитывать, что освещение может быть естественным, искусственным и комбинированным, включая естественное, которое дополнено искусственным.
При расчете количества источников света для создания искусственного освещения принимается во внимание коэффициент пульсации. Для человеческого глаза пульсация, создаваемая источником света, незаметна, но длительное нахождение в условиях повышенной пульсации может негативно сказываться на здоровье, вызывать быструю утомляемость и головные боли.
Для замеров коэффициента пульсации применяются комбинированные приборы, совмещающие в одном корпусе люксметр, пульсметр и яркомер. Пример — radex lupin.
Где прописаны нормы и требования
Методы измерения уровня освещенности в производственных помещениях, на месте работ вне зданий, на дорогах и т. п. указаны в ГОСТ Р 54944-2012. Нормы освещенности при проектировании помещений и рабочих мест вне зданий и т. п. описаны в строительных нормах и правилах СНиП 23-05-95, СНиП 23-0-2010 и в своде правил СП 52.13330.2016.
К примеру, норма освещенности помещений в зависимости от их предназначения будет различаться и может составлять:
- 20 лк для подвалов, лестниц, проходов на чердак;
- 50 лк для коридоров и ванных комнат в квартирах;
- 150 лк для жилых комнат и залов для тренировки;
- 200 лк для детских комнат;
- 300 лк при проектировании систем общего освещения производственных цехов для шлифовки поверхностей изделий.
Более подробно о расчетах норм и освещенности на промышленных предприятиях можно узнать здесь.
Заключение
При проектировании систем освещения учитываются разные факторы, например, стробоскопический эффект, который может привести к травмам на производстве из-за невозможности определить, вращаются ли детали станка или остаются неподвижными.
Также нужно обращать внимание на энергоэффективность и ремонтопригодность светильников. Ошибки на этом этапе проектирования со временем могут вылиться в значительные финансовые затраты.
В чем измеряется освещенность
Для обеспечения комфорта в помещениях и решения других практических задач необходимо знать, в чем измеряется освещенность. Эти сведения пригодятся при оснащении рабочего пространства и места для отдыха. Они помогут правильно выбрать светотехнический прибор, исключить ошибки при выполнении монтажных работ.
Качественное освещение офиса повышает производительность труда
Основные характеристики света
Для правильной оценки рассматриваемых параметров необходимо уточнить базовые определения. Светом называют видимый спектр электромагнитного излучения. Подразумевается диапазон с длиной волн 360-830 нм. В данном случае выделена часть, которая соответствует средним нормальным параметрам чувствительности человеческих органов зрения.
Мощность потока измеряют по величине энергии, которая за единицу времени перемещается через участок площади. В данном случае существенное значение имеет чувствительность глаза к излучению в разных частях спектра. Фактически речь идет не только об энергетическом потенциале излучателя, но и о параметрах «приемника».
Если взять монохроматический источник с длиной волны (L), количество света (поток F) будет определяться формулой:
где:
- K – поправочный коэффициент (683 люмен (лм) на Ватт в международной системе стандартов измерений СИ);
- V – показатель, учитывающий спектральную эффективность с приведением по средней чувствительности органов зрения при дневном уровне освещения;
- Fи – поток электромагнитного излучения.
Составляющие спектра суммируют для оценки воздействия излучения реального источника. Итоговый результат определяет уровень освещенности конкретной поверхности. Увеличение дискретности повышает точность результатов.
Что такое освещенность
Этим термином называется отношение светового потока к единичной площади, на которую он попадает. Определив соответствующее значение, несложно вычислить уровень освещенности (Е) определенного участка поверхности. Если удалять источник от объекта, данный параметр будет быстро уменьшаться обратно пропорционально дистанции.
В каких единицах измеряется освещенность
Этот параметр измеряют в люксах. Для искусственного точечного источника освещенность измеряется по формуле:
где:
- I – сила света, выраженная в канделах (кд);
- r – расстояние между источником и поверхностью;
- u – угол наклона лучей.
Перечень основных единиц измерения
На отечественном рынке представлена продукция производителей из разных стран, что объясняет определенную путаницу в терминах. Ниже приведены популярные единицы измерения освещенности совместно с формулами пересчета значений. Эти сведения пригодятся для корректного сравнительного анализа технических характеристик различных светильников.
Что такое «кандела»
Это классическая единица измерения освещенности. Канделой называют силу света в одну «свечу» (candela лат.), который излучает источник монохроматического излучения с рабочей частотой 540*1012 Герц. Энергетический потенциал такого потока составляет 1/680 Ватт на стерадиан (ст).
К сведению. Стерадианом называют телесный угол, который вырезает конусный луч на поверхности при размещении точечного источника в центре сферы. Угол раскрытия составляет приблизительно 65,5°.
Следует отметить! Приведенная частота соответствует зеленому цвету. Этот диапазон человеческий глаз способен фиксировать даже при минимальной интенсивности излучения. При работе с иными частями спектра делают необходимые коррекции.
Люмены и люксы
В люменах измеряют световой поток. Один лм создает точечный источник, который генерирует силу света в 1 канделу. Луч формирует раскрытие на 1 стерадиан. Объединяющая формула:
1лм = 1 кд * 1 ср.
Люкс, в свою очередь, равен яркости, которую создает на одном кв. метре ровной поверхности световой поток 1 люмен.
Этот рисунок наглядно демонстрирует, что измеряется в лк и лм. Рядом показано изменение освещенности и размеров рабочей площади при разных положениях источника. Увеличение расстояния расширяет зону с одновременным уменьшением яркости светового пятна, которую определяют в люксах. Люмены нужны для оценки параметров светильника.
В реальных условиях проверяют пути прохождения лучей. Так, в пустом выставочном зале препятствия отсутствуют. Однако условия существенно изменяются после установки торговых стеллажей. Чтобы обеспечить видимость продукции на полках, приходится увеличивать мощность светильников либо выбирать оптимальные места крепления.
Освещение в супермаркете
Чтобы упростить расчеты, современные пользователи применяют специализированное программное обеспечение. С его помощью моделируют различные варианты размещения осветительных приборов с учетом расположения мебели, размеров оконных проемов, других важных факторов.
Люмен и ватт
Ранее рядовые потребители не задумывались о том, в каких единицах измеряется освещенность. При посещении магазинов обращали внимание только на Ватты. Однако в наши дни стандартная маркировка содержит необходимые для объективной оценки данные.
Дело в том, что потребляемая мощность расходуется с разной эффективностью. Значительная часть излучения классических ламп накаливания расположена в невидимом инфракрасном диапазоне спектра. Дополнительным недостатком является паразитный нагрев, который увеличивает затраты на поддержание комфортных условий в летний период. Высокотемпературное воздействие быстро разрушает прочнейшие вольфрамовые нити.
Менее критичные рабочие режимы созданы изобретателями газоразрядных ламп. Эта особенность объясняет продление срока службы. Основные недостатки:
- хрупкая конструкция;
- раздражающие и утомляющие пульсации;
- необходимость особой утилизации ядовитых люминофоров.
Самые лучшие показатели обеспечивают современные светодиодные приборы. Они отличаются:
- высокой яркостью при минимальном потреблении энергии;
- гармоничным распределением спектра;
- долговечностью, устойчивостью к механическим и другим внешним воздействиям.
Сравнение ламп разных типов
При одинаковой освещенности светодиодный прибор потребляет в 10-12 раз меньше электроэнергии, по сравнению с лампами накаливания. С учетом реального срока службы и сниженных эксплуатационных расходов инвестиции в новые изделия будут экономически целесообразными.
Кратные единицы люмена
Для удобства, кроме целых, применяют кратные значения измеряемых величин по стандарту СИ. К базовому наименованию добавляют приставки, которые обозначают соответствующую степень:
- кило – 103;
- мега – 106;
- гига – 109.
Дольные единицы люмена
Аналогичный подход применяют для обозначения малых величин:
- милли – 10-3;
- микро – 10-6;
- нано – 10-9.
Особенности вычисления
Действующие отечественные правила приведены в строительных стандартах СНиП. Оценивают совместно уровень освещенности и пульсации.
Таблица с нормативами
| Помещения | Допустимые параметры | |
|---|---|---|
| Освещенность, люкс | Коэффициент пульсаций, % | |
| Торговый зал в универсальном магазине | 400 | 10 |
| Аудитория в учебном заведении | 400 | 10 |
| Кухня в жилом объекте недвижимости | 150 | 25 |
| Операционная комната в больнице | 500 | 10 |
Для расчета освещенности горизонтальных площадок применяют метод «коэффициента использования». Требуемый световой поток источника (F) вычисляют умножением норматива (Е) на площадь (S) и поправочные коэффициенты, которые учитывают:
- загрязненность атмосферы и тип светильников (Кз);
- поправку на реальную освещенность (Кп).
Полученное значение делят на количество осветительных приборов (n), умноженное на комплексный коэффициент (К=Fп/Fл), где:
- Fп – световой поток, попадающий на рабочую поверхность;
- Fл – суммарный поток, который образуют все включенные приборы.
Итоговая формула:
F = (Е * S * Кз *Кп)/(n * К).
Приборы для определения уровня освещенности
Для проверки соответствия нормативам измерить основные показатели можно с помощью люксметра. Типовой прибор состоит из следующих блоков:
- встроенного или выносного чувствительного датчика;
- преобразователя;
- стрелочного (цифрового индикатора).
Детектор размещают на горизонтальной поверхности. Замеры выполняют по методике, установленной ГОСТами 24940-96 и 54944-2012. Отдельно проверяют искусственную и естественную освещенность. В процессе выполнения рабочих операций исключают попадание теней и других помех в рабочую зону.
Замеры освещенности для светодиодных светильников
Чтобы исключить искажения результатов, измерения выполняют после двух часов непрерывной работы светильников. Желательно повторить процедуру несколько раз.
К сведению. Для расчета инженерных проектов в государственной сфере применяют специализированные классификаторы затрат КОСГУ.
Измерение количества света для светодиодных устройств
Для наглядности удобно представить значение освещенности в типовых ситуациях. Эти значения можно сравнить с параметрами, которые приводят в сопроводительной документации производители светодиодных приборов.
Таблица освещенности
| Значение, лк | Условия |
|---|---|
| 0,001-0,003 | Ночью при сильной облачности |
| 0,2-0,25 | Полная луна, ясное небо |
| 15-25 | В океане на глубине 45-50 метров при малой замутненности |
| 90-250 | Изображение на экране, созданное с применением проекционной техники |
| 90-120 | Центр помещения с большими окнами в ясный солнечный день |
| 40-60 | Место для чтения |
| 400-550 | Рабочее пространство для выполнения сложных операций с миниатюрными объектами |
| 1200-2500 | Облачный день |
| 10000-12000 | Искусственное освещение съемочной площадки в теле,- или киностудии |
В рекламных проспектах для улучшения продаж лампочку могут назвать яркой и энергосберегающей. Чтобы сделать правильный вывод о потребительских параметрах изделия, можно пользоваться представленной выше информацией.