Освещенность измеряется в единицах. Освещенность: единицы измерения, приборы и методы расчета

alexxlabРазное
Что такое освещенность. Как измеряется освещенность. Какие единицы измерения освещенности существуют. Какие приборы используются для измерения освещенности. Как рассчитать освещенность помещения.

Содержание

Что такое освещенность и в каких единицах она измеряется

Освещенность — это физическая величина, характеризующая освещение поверхности, создаваемое световым потоком, падающим на эту поверхность. Основной единицей измерения освещенности является люкс (лк).

Один люкс равен освещенности поверхности площадью 1 м², на которую падает равномерно распределенный световой поток в 1 люмен. То есть:

  • 1 лк = 1 лм/м²

Помимо люкса, для измерения освещенности также используются:

  • Фот — единица освещенности в системе СГС. 1 фот = 10 000 лк.
  • Фут-кандела — единица освещенности в английской системе мер. 1 фут-кандела ≈ 10,76 лк.

Основные характеристики света и их единицы измерения

Помимо освещенности, для описания световых явлений используются и другие физические величины:


  • Световой поток — мощность светового излучения. Измеряется в люменах (лм).
  • Сила света — пространственная плотность светового потока. Измеряется в канделах (кд).
  • Яркость — поверхностная плотность силы света. Измеряется в кд/м².
  • Светимость — поверхностная плотность светового потока. Измеряется в лм/м².

Приборы для измерения освещенности

Основным прибором для измерения освещенности является люксметр. Принцип его работы основан на преобразовании светового потока в электрический сигнал с помощью фотоэлемента.

Современные люксметры представляют собой компактные цифровые устройства, состоящие из двух основных частей:

  • Фотоприемник (датчик) — улавливает падающий свет и преобразует его в электрический сигнал.
  • Измерительный блок — обрабатывает сигнал от фотоприемника и выводит результат на дисплей.

Для проведения измерений фотоприемник размещают в исследуемой точке, а на дисплее считывают значение освещенности в люксах.

Как правильно измерять освещенность люксметром

При проведении измерений освещенности с помощью люксметра необходимо соблюдать ряд правил:


  1. Размещать фотоприемник строго горизонтально на измеряемой поверхности.
  2. Не допускать попадания тени на фотоприемник от человека или предметов.
  3. Выдерживать прибор в измеряемой зоне 2-3 минуты для стабилизации показаний.
  4. Проводить несколько измерений в разных точках помещения согласно схеме.
  5. Учитывать коэффициент пульсации освещенности для газоразрядных ламп.

Полученные значения сравнивают с нормативами освещенности для данного типа помещений.

Методы расчета освещенности помещений

Для расчета освещенности помещений используются различные методы:

Метод светового потока

Это наиболее простой метод, основанный на формуле:

E = Ф * N * η / (S * K * Z)

где:
E — освещенность, лк
Ф — световой поток одной лампы, лм
N — количество ламп
η — коэффициент использования светового потока
S — площадь помещения, м²
K — коэффициент запаса
Z — коэффициент неравномерности освещения

Точечный метод

Применяется для расчета локального освещения. Освещенность в заданной точке определяется по формуле:


E = I * cos³α / r²

где:
I — сила света светильника, кд
α — угол между нормалью к поверхности и направлением на источник света
r — расстояние от источника до расчетной точки, м

Нормы освещенности для различных помещений

Требования к освещенности различных помещений регламентируются санитарными нормами и правилами. Вот некоторые примеры нормативных значений:

  • Жилые комнаты — 150-300 лк
  • Кухня — 150-200 лк
  • Офисные помещения — 300-500 лк
  • Учебные классы — 300-500 лк
  • Производственные цеха — 200-750 лк
  • Спортивные залы — 200-400 лк

При проектировании освещения важно обеспечить нормативный уровень освещенности с учетом назначения помещения и характера выполняемых работ.

Факторы, влияющие на освещенность помещений

На фактическую освещенность помещений влияет множество факторов:

  • Мощность и тип используемых источников света
  • Количество и расположение светильников
  • Отражающие свойства поверхностей (стен, потолка, мебели)
  • Наличие и размеры оконных проемов
  • Загрязнение светильников и окон
  • Цветовая гамма интерьера

Учет этих факторов позволяет создать комфортную световую среду и обеспечить нормативный уровень освещенности.


Способы повышения освещенности помещений

Если измерения показали недостаточную освещенность, ее можно повысить следующими способами:

  1. Увеличение мощности или количества источников света
  2. Замена ламп на более эффективные (например, светодиодные)
  3. Установка дополнительных светильников
  4. Использование отражателей и рассеивателей света
  5. Применение светлых отделочных материалов
  6. Регулярная очистка светильников и окон

Выбор конкретных мер зависит от особенностей помещения и требуемого уровня освещенности.


Единица измерения освещенности

Осветительные приборы различаются между собой конструкцией, физическими свойствами и техническими характеристиками. Параметры световых приборов вызывают множество вопросов и споров, особенно единица измерения освещенности. Нередко ее путают с другими понятиями, например, с силой света или яркостью. Кроме того, многие потребители покупают осветительные приборы, ориентируясь на величину суммарного светового потока, без учета тепловых и световых потерь.

Содержание

Что такое освещенность

Понятие освещенности тесно связано с величиной светового потока, измеряемого в лабораториях при помощи специального оборудования. Сама освещенность может быть определена самостоятельно, и ее величина учитывается соответствующими СНиПами. Для вычисления этого параметра пользуются световым потоком, измеряемым в люменах, находящийся в соотношении с площадью освещаемой поверхности. Он должен падать на поверхность под углом 90 градусов. Освещенность измеряется в специальных единицах – люксах (лк).

Величина светового потока оказывает непосредственное влияние на физическое и психологическое состояние человека. Слишком слабое освещение угнетает головной мозг, а слишком яркое, наоборот, действует возбуждающе на мозговые процессы. Подобное негативное влияние вызывает преждевременный износ организма, пагубно влияет на органы зрения.

Поэтому при составлении проекта освещения и размещения приборов освещения обязательно используется коэффициент запаса, учитывающий вероятное падение освещенности в процессе эксплуатации. Постепенно оптические компоненты изнашиваются, загрязняются, что приводит к снижению яркости искусственного света. Кроме того, происходит снижение коэффициента естественной освещенности, поскольку отражающие свойства окружающих предметов постепенно изменяются.

Освещенность в первую очередь измеряется на рабочем месте. Одновременно определяются звуковые колебания, учитывается степень загрязненности, электромагнитное и даже гамма излучение. Результаты замеров позволяют создать наиболее оптимальные условия труда, в соответствии с санитарными нормами и правилами.

В каких единицах измеряется освещенность

На единице измерения освещенности следует остановиться более подробно. Общепринятой единицей считается люкс, представляющий собой такую освещенность, когда на поверхность площадью 1 м2 происходит падение светового потока в 1 люмен.

Сколько же освещенности фактически включает в себя единица измерения 1 люкс? С этой целью нужно сравнить между собой несколько стандартных параметров, основанных на человеческой физиологии, закрепленных строгими медицинскими правилами и государственными стандартами. Без их соблюдения невозможно утверждение любого строительного проекта.

Степень освещенности в 1 лк создается обычной свечой, расположенной на расстоянии 1 м от освещаемой поверхности. С помощью этого нехитрого приспособления вполне возможно с достаточно высокой точностью откалибровать самодельный измерительный прибор – люксметр.

В качестве примеров для сравнения можно взять несколько известных видов освещенности.

  • Яркий солнечный свет в полдень составит 100-140 тыс. лк
  • Небо без туч днем – 6200 лк
  • Настольная лампа, освещающая стол – 500 лк
  • Освещенность в тени в солнечный день – 430 лк
  • Наступление сумерек в вечернее время – 70 лк
  • Начало ночи с лунным освещением – 1,5 лк.

Источники освещения и поверхности, отражающие свет, не всегда выглядят в виде отдельно взятых точек. Если органы зрения способны различить их форму, то речь пойдет об еще одной фотометрической величине, известной как яркость. Ее физические свойства похожи на силу света, однако в данном случае это отношение не будет абсолютным. Оно соразмеряется с площадью, которую имеет отражающая или излучающая поверхность.

Яркость, как физическое понятие, является единственной фотометрической величиной, которую может нормально воспринимать человеческий глаз. Она наглядно проявляется в свойствах крупных источников света, состоящих из большого количества точечных излучателей. При условии их одинаковой яркости, общий свет большого прибора освещения будет восприниматься единым целым.

Перечень основных единиц измерения

Существует несколько основных единиц измерения, тем или иным образом характеризующих параметры света. Среди них наиболее известными и распространенными являются следующие:

  • Световой поток. Представляет собой мощность излучения света. Это видимый спектр излучения, связанный со световым ощущением, воспринимаемым человеческим глазом. Данная величина измеряется в люменах (лм). Например, световой поток, излучаемый 100-ваттной лампой накаливания, составляет 1350 лм, а люминесцентной лампой ЛБ40 – 3200 лм.
  • Сила света. Плотность светового потока относительно окружающего пространства. По своей сути является пропорцией, где световой поток соотносится с телесным углом, в пределах которого происходит равномерное распределение излучения. Единица измерения – кандела (кд).
  • Освещенность. Световой поток, падающий на поверхность, обладает поверхностной плотностью. Он равномерно распределяется и соотносится с площадью освещаемой поверхности. Единицей измерения служит – люкс (лк), равный 1 лм/1 м2.
  • Яркость. Представляет собой силу света с поверхностной плотностью в установленном направлении. Единица измерения – кд/м2.
  • Светимость. Световой поток, испускаемый поверхностью с плотностью, представляющей собой отношение светового потока и площади светящейся поверхности. Единица измерения – 1 лм/м2.

Приборы для измерения уровня освещенности

Уровень освещенности измеряется прибором – люксметром. Это небольшое переносное устройство работает примерно так же, как и фотометр. Поток светового излучения попадает на полупроводниковый фоточувствительный элемент и начинает отрывать от него электроны, приходящие в упорядоченное движение. В результате, происходит замыкание электрической цепи. При этом, величина силы тока находится в пропорциональной зависимости с интенсивностью освещения фотоэлемента и отображается на шкале аналоговых устройств.

В настоящее время практически не осталось приборов со стрелками, им на смену пришла цифровая измерительная аппаратура. Каждый люксметр оборудован жидкокристаллическим дисплеем и фоточувствительным датчиком, расположенным в отдельном корпусе. Для соединения между собой этих двух деталей применяется гибкий провод.

Перед началом замеров освещенности люксметр устанавливается в горизонтальное положение. Современные ГОСТы требуют, чтобы для измерений использовались разные точки помещения в соответствии с установленной схемой. Естественное и искусственное освещение замеряется отдельно. При выполнении процедуры не допускается попадания на прибор даже малейшей тени. Не должно быть поблизости и любых источников электромагнитных волн. Все эти факторы могут создать помехи и повлиять на результаты измерений.

Полученную величину освещённости необходимо сравнить с параметром, установленным ГОСТом. На основании этих данных делаются выводы о достаточной или недостаточной освещенности какого-либо помещения или территории. После проведения испытаний составляется оценочный протокол.

Освещенность и светодиодные приборы

В процессе освещения светодиодами выделяется большое количество тепла. Для его рассеивания применяются теплопроводящие конструкции из алюминия, охлаждающие ребра и другие элементы, которые являются нейтрализаторами действия тепла. Создавая новые светильники, специалисты обязательно учитывают взаимную связь между освещенностью и потерями тепла.

Эксплуатационные сложности появляются, когда температура повышается свыше 50 градусов. В связи с этим замеры следует проводить примерно через два часа после начала работы светодиодных ламп. Чтобы исключить погрешность, измерение освещенности выполняются периодически, на протяжении всего рабочего дня. Подобные исследования рекомендуется проводить не реже 1 раза в течение года.

Мультиметр: назначение, виды, обозначение, маркировка, что можно измерить мультиметром

Прибор для измерения освещенности

Топ лучших мультиметров

Диммер для светодиодных ламп: что такое, какой выбрать, почему не работает

Как пользоваться мультиметром пошаговая инструкция

Схемы подключения и настройка датчика движения для включения освещения

как и в чем измеряется уровень освещенности помещения

Поток света можно измерить исключительно в лабораторных условиях, в ином случае определить уровень освещенности просто невозможно. Однако приборы для каждых помещений уже имеют определенную маркировку, на основании которой можно вычислить степень освещения комнаты, выражаемую в единицах измерения освещения. Главные условия — знать площадь и обладать навыками элементарных расчетов.

  • Основные характеристики света
  • Особенности вычисления
  • Прибор для измерения

Основные характеристики света

Свет — физическая величина, которая обладает такими свойствами, как мощность светового потока, светимость, сила света, освещенность и яркость.

Мощность светового потока, то есть видимого светового излучения, можно оценить по ощущаемому воздействию света на человеческое зрение. Единицей измерения светового потока является люмен.

Обычная лампа накаливания в 100 Ватт имеет показатель мощности 1350 люмен, лампа же с люминесцентным свечением аналогичной «ваттности» показывает гораздо больше — 3200 лм.

Если подробнее, то один точечный источник, имеющий силу света 1 кандела, испускает световой поток мощностью в 1 люмен. Телесный угол при этом имеет величину 1 стерадиан.

Следующая характеристика света — это его сила, которая характеризует плотность потока, измеряется эта величина в канделах. Очень обобщенно раньше считалось, что 1 кд равен свету 1 свечи, эту единицу даже приравнивали к 1 Вт. Увеличить силу света можно, если установить вогнутый зеркальный рефлектор с одной стороны лампочки.

Что касается яркости, эта величина выражается через отношение кандела на кв. м, то есть проекции силы светового потока на плоскую освещаемую поверхность под прямым углом. Светность, или светимость, отражает плотность потока света по отношению к площади освещаемой поверхности — 1 люмен на кв. м.

Такая характеристика света, как освещенность демонстрирует поверхностную плотность света, освещающего определенную площадь поверхности. Эта величина выражается через отношение ли/кв. м. В физике существуют специальные единицы, в которых измеряется освещенность — люксы.

Особенности вычисления

Рассчитывая степень освещенности какого-либо помещения, необходимо принимать во внимание закон аддитивности. Он работает при наличии нескольких источников освещения, воздействующих на определенную площадь.

Закон аддитивности выражается в суммировании освещенности, выдаваемой каждым световым объектом по отдельности:

∑ E = E1 + E2 +… + En.

Показатель освещенности применяется только для поверхностей, которые отражают свет, а не светятся собственным. Например, луна, стены, пол и любые другие плоскости. Освещенность помещения измеряется следующим образом:

  • Для комнаты с размерами 3х3х3 м при условии наличия в ней пятиваттного светодиода мощностью в 100 люменов необходимо подсчитать суммарную площадь всех освещаемых поверхностей — пола, потолка и стен, а затем разделить световой поток на площадь.
  • Получится 100 люменов/ 9 кв. м * 6=100/54= 1,85 люксов — единиц измерения освещенности.
  • В случае если источник освещения оснащен специальной линзой, благодаря которой на одной из поверхностей будет ярче освещен круг диаметром, например, 1 м (площадь круга, соответственно, будет равняться 0,78 кв. м), то освещенность этого участка будет иметь значение 128 лк.

Существуют и довольно стандартные показатели — в определенных условиях свет показывает приблизительно одинаковые значения, поэтому подобные ситуации можно обобщить. В качестве некоторых примеров освещенности можно привести следующие моменты:

  • Освещенность поверхности земли в ясный день, когда солнце находится в зените, равняется 100 тыс. лк. В тени в это же время 10−25 тыс. лк В комнате около окна значение достигает 100 лк.
  • В пасмурный день, в зависимости от степени закрытия облаками солнечного света, среднее значение приблизительно равно 1 тыс. лк.
  • Ясная погода в полнолуние дает 0,2 лк.
  • Освещенность Луны составляет 135 тыс. лк.
  • Для нормального чтения, при котором не сильно напрягаются глаза, необходимо в среднем 40 лк.
  • Большинству растений для нормальной жизнедеятельности хватает 500 лк, однако для разных видов требуется различное соотношение спектра.

Прибор для измерения

Существует специальный прибор для измерения уровня освещения поверхности — люксметр. Его устройство включает в себя фотоэлемент, который улавливает свет. Механизм работы люксметра может быть как цифровым, так и аналоговым — в обоих случаях точность измерения довольно высока. ГОСТ предполагает максимальную погрешность около 10%.

Во многих конструкциях участок, содержащий фотоэлемент, соединяется с остальной частью при помощи эластичного витого провода для проведения работ в труднодоступных местах. Прибор комплектуется световыми фильтрами, используя которые можно регулировать процесс измерения, учитывая особые нюансы местности.

Во время работы с устройством его следует располагать горизонтально — любые отклонения от этой плоскости могут негативно повлиять на точность измерений. А также необходимо избегать влияния случайных теней. Подробная методика применительно для каждого типа освещения описана в соответствующем госстандарте.

единиц и измерений – Методы и материалы ANACC

Свет – Примечания о физических и субъективных единицах измерения

17 квантов m -2 сек -1 =1 микроэйнштейн (mE) m -2 сек -1
  • Интенсивность света измеряется, например, с помощью люксметра LICOR или измерителя QSL (квантово-скалярной освещенности). (тип QSL считается более точным из-за его сферического, а не плоского коллектора).
    • Физические единицы Субъективные единицы
    • Свет представляет собой форму энергии и может измеряться в единицах энергии (джоули, калории) или в квантовых единицах (кванты, эйнштейны). Преобразование между этими единицами зависит от длины волны.
    • 6 x 10 23 квантов = 1 моль света (или 1 Эйнштейн в старой терминологии)
    • Свет можно измерить субъективно, основываясь на яркости, воспринимаемой человеческим глазом. Единицы измерения включают свечи, люмены, фут-кандели и люксы.
    • Источник света имеет светимость в одну свечу, если его мощность соответствует мощности «стандартной свечи».
    • Мощность – это скорость генерации, передачи или поглощения света, измеряемая в ваттах (1 ватт = 1 джоуль с -1 ) или эйнштейнов сек -1
    • Световой поток эквивалентен мощности. Источник в одну свечу дает световой поток мощностью в одну свечу или 4π люмен.
    • Сила света

    Интенсивность на расстоянии:

    -один фут от стандартной свечи равен одной фут-свечке

    -один метр стандартной свечи равен одной метровой свече или одному люксу.

    NB . 1 фут-кандел = 10,8 люкс

    • Сила света измеряется, например. фут-свеча метр, тип фотографического экспонометра.
    • Эти устройства предпочтительны для большинства целей в фотохимии и фотобиологии. Они используются для измерения интенсивности окружающего света, например. в лимнологии и океанографии.

    Полезный диапазон для выращивания микроводорослей

    20-200 мкмоль. фотоны м -2 с –1

    Прямой солнечный свет (полдень в тропиках) составляет примерно 1700 мкмоль. фотоны м -2 с –1

    • Эти единицы измерения основаны на человеческом зрении и поэтому полезны для определения безопасных и комфортных уровней освещения, например. школы и офисы.

    NB . В других контекстах эти единицы могут вводить в заблуждение. Например, некоторые фотосинтезирующие бактерии, использующие инфракрасный свет, не будут расти под яркими флуоресцентными лампами, лишенными инфракрасного излучения; однако вольфрамовые лампы с более тусклым внешним видом, но с большим инфракрасным излучением, будут способствовать гораздо лучшему росту.

    Примечание. Преобразование физических единиц в субъективные единицы зависит от относительной видимости различных длин волн, т. е. определенные длины волн «более заметны» для человеческого глаза, чем другие. Следовательно, как преобразование между люксами и мкмоль. фотоны м -2 с –1 – преобразования, зависящие от длины волны, должны быть только аппроксимированы;

    например; Х мкмоль. фотоны м -2 с -1 = люкс x ~0,0165 …или…1000 люкс = 16-20 мкмоль. фотоны м -2 s –1

     

    Ссылки

    Clayton, R. K. (1970). Свет и живая материя. Том 1. Физическая часть. Книжная компания McGraw-Hill, Нью-Йорк.

    Hershey, D. R. 1991. Измерение освещенности растений и расчеты. Американский учитель биологии 53 :351-53.

    Морель, А. и Смит, Р. К. 1974. Связь между общим количеством квантов и общей энергией для водного фотосинтеза. Лимнол. Окканогр 19:591-600.

    Как измеряется свет? Единицы измерения и люксметр

    Дом > Блог > Как измеряется свет? Единицы измерения и люксметр