Была построена функция V( ), называемая "спектральной световой отдачей". Ее графическая форма показана на рисунке 1, а табличная – в таблице 2.
В каких единицах измеряются освещенность и яркость – что такое люкс?
При проектировании систем внутреннего и наружного освещения важно знать, как измеряется освещенность при выборе источников света. Для оптимальных условий работы или отдыха этот параметр очень важен. Недостаточное или избыточное освещение повышает утомляемость и снижает производительность труда. Светодиодные или энергосберегающие лампы часто указываются на упаковке в люменах. Поэтому в этой статье мы объясним разницу между этими единицами измерения освещенности.
Давайте подробнее рассмотрим, в каких единицах измеряется освещенность. В Международной системе единиц (СИ) освещенность измеряется в люксах. Существует также единица СИ для измерения светового потока – люмен.
Давайте разберемся в этих единицах и ответим на вопрос, что такое люкс и люмен. Для этого рассмотрим еще одну единицу СИ. Это единица измерения силы света – кандела. Латинское название этой единицы – кандела.
Свет, излучаемый одной свечой, равен одной канделе. Более точное определение этой единицы – "сила света от источника, испускающего в данном направлении электромагнитное излучение с частотой 540000000000000000000 Гц, с небольшим разбросом частот, световая мощность которого в данном направлении составляет 1/683 Вт на стерадиан".
Яркость, яркость, световой поток – в чем разница?
Яркость
Давайте обратимся к определению единицы люмен (лм). Это световой поток, излучаемый источником света, сила света которого равна одной канделе при 25 °C и в стандартных условиях.
Световой поток описывает количество света или световой энергии, достигающее поверхности в единицу времени. Другими словами, световой поток определяется как количество воздействия на селективный световой рецептор определенной спектральной чувствительности или как общее количество света, излучаемого источником.
Яркость
Яркость – это отношение количества световой энергии, передаваемой в единицу времени в определенном направлении, излучаемой поверхностью, к ее проекции на плоскость, перпендикулярную оси наблюдения.
Яркость в системе СИ измеряется в канделах на квадратный метр. Раньше она называлась нит, но в настоящее время в СИ не используется.
Освещенность
Для измерения освещенности была введена единица люкс (lx). Она равна количеству света, равному одному люмену (лм), падающему на площадь в один квадратный метр. Сила света уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния по мере удаления источника света от поверхности.
При выборе источников света разных типов значение мощности нельзя использовать в качестве ориентира для определения светового потока. Это было верно для ламп накаливания, но с появлением светодиодов и люминесцентных ламп соотношение светового потока и мощности значительно изменилось.
Например, у люминесцентных ламп это соотношение составляет 60 лм на ватт мощности лампы, а у светодиодных ламп с прозрачным рассеивателем – уже 100 лм на ватт.
Что такое освещение
Освещение – это наличие света от различных источников, который заставляет человека распознавать окружающую обстановку и предметы в ней. Все физические объекты, окружающие человека, делятся на светящиеся и несветящиеся. Для того чтобы можно было различать предметы, рабочее место должно быть достаточно освещено.
Недостаточное освещение приводит к повышенной утомляемости глаз и риску травмирования работника.
Длительная работа в таких условиях приводит к физическим и умственным перегрузкам и хроническим заболеваниям.
Чрезмерная яркость, с другой стороны, может привести к временной потере способности видеть предметы или даже к полному прекращению работы. Различают прямой блик, при котором глаз подвергается воздействию сильного источника света. Блики также могут быть вызваны отражением света от различных поверхностей.
Какие стандарты и требования изложены в технических регламентах?
Основные требования к системам освещения изложены в следующих нормативных документах:
- СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 "Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий".
- СНиП 52.13330.2016 "Естественное и искусственное освещение". Пересмотренная редакция СНиП 23-05-95.
- Свод принципов естественного и искусственного освещения СП 52.13330.2016.
Основные характеристики и единицы измерения
В системе СИ световой поток измеряется в люменах (лм). Один люмен равен световому потоку во всех направлениях. Этот световой поток испускается одним источником света мощностью 1 кандела.
Свет от этого источника освещает ту часть пространства, которая должна соединять все лучи, выходящие из одной точки и пересекающие плоскость – телесный угол. Этот угол равен 1 стерадиану.
Поверхности предметов становятся более видимыми в зависимости от количества падающего на них света.
В зависимости от источника света.
Существует два типа света в зависимости от его происхождения – естественный и искусственный.
Естественное
Этот тип освещения использует солнечный свет, который попадает в здание через специально прорезанные отверстия. Это самый распространенный тип освещения. Он используется в помещениях, где постоянно находятся люди.
Солнечный свет наиболее полезен для глаз. Он также более экономичен. По этой причине в проектах жилых и промышленных зданий предусматриваются широкие окна и световые люки для максимального проникновения солнечного света.
Различают боковое освещение, при котором проемы располагаются в боковых стенах здания, и верхнее освещение, при котором проемы располагаются в потолках или в специальных конструкциях – фонарях.
Если такие проемы находятся с обеих сторон здания, то это двусторонний тип освещения, а если освещается только одна сторона, то это одностороннее освещение. В случае комбинированного освещения проемы находятся в стене и в верхней части здания.
Искусственное
Недостатком естественного освещения является то, что его поток зависит от времени суток, погоды и сезонов. Искусственное освещение используется в тех случаях, когда невозможно обеспечить необходимое количество света. Для этого устанавливаются электрические светильники. Искусственное освещение, в свою очередь, подразделяется на рабочее, аварийное, защитное и резервное.
Рабочее освещение организуется в помещениях, зданиях и на открытых пространствах, где выполняются работы, на путях движения сотрудников и транспорта. Если есть зоны с разными условиями труда или разными типами освещения, то системы освещения управляются отдельно.
Стандарты
До недавнего времени освещение в России регулировалось межгосударственным стандартом измерения освещенности – ГОСТ 24940-96. ГОСТ использует такие понятия, как освещенность, средняя, минимальная и максимальная освещенность, цилиндрическая освещенность, коэффициент естественной освещенности (КЕО), коэффициент безопасности, относительная спектральная световая отдача монохроматического излучения.
В 2012 году в России был введен собственный национальный стандарт по измерению освещенности – ГОСТ Р 54944-2012 "Здания и сооружения. Методы измерения освещенности".
Этот ГОСТ добавил новые понятия к существовавшим ранее: полуцилиндрическое освещение, аварийное освещение, резервное освещение, эвакуационное освещение, освещение безопасности, рабочее освещение.
В 2016 году был пересмотрен свод правил – СП 52.13330.2016, который претерпел незначительные изменения по сравнению с обновлением 2011 года, такие как:
-
Пункт 4.1 теперь регламентирует среднюю освещенность, а не наименьшую освещенность;
Параметры оценки освещенности
Световые волны как вид электромагнитных волн отличаются длиной и частотой колебаний, которые связаны между собой следующей математической зависимостью:
где А, – длина волны; м;с – скорость распространения света, 300 000 км/ч; частота колебаний, Гц (1 Гц равен одному колебанию в 1 с). Интенсивность светаизмеряется в канделах (кд). Один кд представляет собой U60интенсивность света, испускаемого перпендикулярно с поверхности черного тела площадью 1 см2 при температуре замерзания платины 1760°C.
Освещенностьизмеряется в люксах. Люкс (lx) – это освещенность поверхности, на каждый квадратный метр которой падает один люмен (lm) света:
1 люкс = 1 лм/1 м 2.
Люмен -это световой поток, излучаемый под углом 1 с источником света 1sv, определяемый как отношение освещенной поверхности к квадрату расстояния от источника света. Если поверхность освещается несколькими источниками, создающими на ней освещенность. Е2и т.д., то общая освещенность поверхности Е будет равна их сумме.
Коэффициент пульсации. Изменение условий освещения в помещении вызывает адаптацию органов зрения, в основе которой лежат физиологические и фотохимические процессы, приводящие к изменению зрительной чувствительности. Частые и резкие изменения условий освещения отражаются на физическом состоянии организма человека.
Скорость различения и стабильность четкого видения объектов объектов также зависит от уровня освещенности. Скорость различения особенно высока при освещенности 400-500 лк, в то время как стабильность четкого видения соответствует освещенности 130-150 лк.
Важными факторами, которые необходимо учитывать при определении освещенности в помещении, являются цвет интерьера и разница в яркости между наблюдаемым объектом и фоном, на котором он рассматривается. Таким образом, контраст яркости зависит от уровня освещенности: чем ниже освещенность, тем выше должен быть контраст. Яркость фона определяется количеством отраженного света, воспринимаемого человеческим глазом.
История кандел
Измерение в "канделах" началось в 1893 году в Германии.
Название "свеча Хефнера" было предложено в 1884 году Ф. Хефнером-Альтенеком. Модель представляла собой лампу с фитилем особой конструкции. В качестве топлива использовался амилацетат.
Три года спустя, в 1896 году, на Международном электротехническом конгрессе была принята "десятичная свеча".десятичная свеча", равная свече Хефнера 1,12.
В 1909 г. "десятичная свеча" была скорректирована на одну десятую – заменена на "международная свеча", равной 1,11 свечи Хефнера. Международная свеча воспроизводилась не с помощью фитильной лампы, а с помощью специальных ламп накаливания.
В 1948 году было решено принять новую единицу измерения – "кандела". Кандела. Кандела была привязана к эталону света с чернотелыми свойствами (излучатель Планка). В расчет включался, как уже писалось ранее, оксид тория, платина при температуре ее замерзания (2046,6 К), нормаль к 1/60 см излучающей поверхности указанного эталона. Введенная таким образом кандела была в 1,005 раза меньше международной свечи, или около 1,104 свечи Хефнера.
Соотнесение канделы со спектром, видимым человеческим глазом, было наиболее логичным вариантом на тот момент. В настоящее время разрабатывается новая версия этой формулировки.
Использование канделы в спецификациях источников света
Канделами часто измеряют силу света источников направленного света, таких как светодиоды в 5-миллиметровых корпусах, обычно с линзой от 10 до 160 градусов. Число кандела показывает, сколько света точечный источник света излучает в одном направлении, где он светит наиболее интенсивно.
Например, светодиод ARL-4008UWC при 20 мА имеет яркость в диапазоне 1,2-1,6 кд;
светодиод ARL-10080PGC4-15 диаметром 10 мм имеет яркость в диапазоне 30-40 кд;