В чем измеряют свет: Можно ли измерить освещенность с помощью телефона?

В чем измеряется освещенность?

В настоящее время при огромном разнообразии светотехнических приборов у населения нет единого понятия касательного того, в чем измеряется освещенность. Нередко возникает недоразумение с такими техническими характеристиками, как сила света и яркость, люмены и канделы. Приобретая осветительные приборы, часто обращают внимание на суммарный световой поток, не учитывая потери света и тепла.

В этой статье:

Понятие освещенности

Световой поток измеряется в специальных лабораторных условиях и самопроизвольно его определить невозможно. Поэтому СНиП учитывает величину освещенности, которую, в отличие от светового потока, каждый может измерить самостоятельно. Она представляет собой показатель отношения светового потока, измеряемого в люменах, к площади поверхности, на которую попадают фотоны. Угол падения при этом должен равняться 90°. Единица измерения освещенности — люкс (lux).

Единица освещенности поверхности

Давно уже установлена зависимость психологического и физического состояний человека от света.

Если при слабом освещении происходит угнетение мозговых процессов, то при ярком свете они возбуждаются. Но в любом случае сетчатка глаза и ресурсы организма изнашиваются. При проектировании осветительных приборов определяют коэффициент запаса (КЗ), который должен учитывать вероятный спад освещенности установки. Для искусственного света в показателе предусматривается уменьшение яркости по причине износа оптических компонентов устройства и их естественного загрязнения. Коэффициент естественной освещенности снижается вследствие изменения отражающих свойств окружающих предметов.

Измерение освещенности проводится на рабочих местах вместе с определением уровня загрязненности, звуковых колебаний, электромагнитного излучения, а на некоторых производствах и гамма излучения. Важность знания этих параметров трудно переоценить при создании оптимальных условий труда, и все они соответствуют санитарным правилам и нормам. Например, освещенность должна быть:

• в рабочем кабинете — 300 лк;
• в офисе для постоянной работы с компьютером — 500 лк;
• для технических и конструкторских бюро — 750 лк.

При наличии в помещении естественной подсветки уровень искусственного фона можно снижать.

Приборы для определения уровня освещенности и методика его определения

Наименование прибора похоже на название величины, которую он устанавливает, — люксметр. Принцип работы малогабаритного переносного устройства напоминает работу фотометра. Поток излучения, падая на фоточувствительный элемент полупроводника, отрывает электроны, которые начинают упорядоченно двигаться. Таким образом, замыкается электрическая цепь. Причем величина тока прямо пропорциональна интенсивности освещения фотоэлемента, что имеет свое отражение на шкале аналогового люксметра. Сегодня приборы со стрелками практически исчезли, их заменили цифровые. Они оснащены жидкокристаллическими дисплеями, у которых сам фоточувствительный датчик расположен в отдельном корпусе, а с дисплеем он соединяется с помощью гибкого провода.

Прибор для измерения уровня освещенности

В ходе проведения эксперимента по измерению освещенности прибор устанавливается в горизонтальном положении. Причем в соответствии с требованиями ГОСТа их размещают в разных точках помещения, согласно определенной схеме. В 2012 г. Россия приняла новый стандарт измерения характеристики количества светового потока. В старом понятийном аппарате при измерениях использовались такие термины данной величины, как:

• минимальная, средняя, максимальная, цилиндрическая;
• естественная;
• градиент запаса;
• относительная эффективность когерентного лучевого потока.

В настоящее время к ним добавлены следующие типы освещения:

• аварийное;
• рабочее;
• охранное;
• эвакуационное;
• резервное.

Стандарт подробно описывает все тонкости проведения измерительных исследований.

Замеры осуществляются отдельно по естественной и искусственной иллюминации. В ходе проведения эксперимента нельзя допустить, чтобы хоть малейшая тень падала на прибор, а вблизи был хотя бы 1 источник электромагнитных волн. Все они вносят помехи в работу устройства.

После выполнения необходимых замеров освещенности определяется искомая величина. Она сравнивается с нормативным значением. Затем подводятся итоги о достаточности освещенности территории или помещения. Каждый вид измерительных испытаний оформляется специальным оценочным протоколом, чего требует ГОСТ.

Нормативы освещенности для различных типов помещений

Измерение количества света для светодиодных устройств и примеры в природе

Светодиодные светильники стали очень востребованными благодаря уникальной энергоэффективности. Но светодиоды и их источники питания при освещении выделяют тепло, которое рассеивается с помощью теплопроводящих материалов (алюминий) и конструктивных особенностей (ребер, большой радиаторной площади). Несмотря на кажущееся отсутствие связи между потерями тепла и освещенностью, специалисты всегда учитывают ее при создании новых устройств.

Трудности с работой светодиодных светильников начинаются при эксплуатации в условии повышения температуры более +50°С. Почему измерение освещенности светодиодов и рекомендуют проводить после 2 часов их работы, т. е. после выхода на оптимальный режим. Для исключения появления погрешности проводятся неоднократные замеры в течение рабочей смены. Желательно эти исследования проводить как минимум 1 раз в год. Чтобы при проектировании исключить любые ошибки, закладывают коэффициент снижения освещенности, зависящий от физических характеристик объекта.

Освещение офиса LED-светильниками

Обычно производители LED-устройств дают гарантию по их безупречной работе на 3 года. Все параметры функционирования таких светильников, в том числе, и освещенность, должны соответствовать заявленным значениям. Если условия работы устройств происходят при температуре наружного воздуха свыше 45°С, то измерения освещенности необходимо делать гораздо чаще. Иначе неправильное проектирование и полученные результаты приведут к быстрому падению показателей освещения.

Что касается примеров иллюминации в природе, то на орбите Земли и экваторе в полдень данная величина равняется 135 тыс. люкс. В солнечный день она составляет до 100 тыс. лк, в пасмурный — только 1 тыс. люкс, а вот от Луны всего лишь 0,2 лк. Измерение света на улице на широте Москвы в зимний период показало от 4 до 5 тыс. люкс.

В безлунную ночь освещенность в тысячу раз меньше, чем в полнолуние, а при 10-бальной облачности — в 10 тыс. раз меньше. То, в чем измеряется освещенность в помещении и естественных условиях, относится к физическим величинам, входящим в Международную систему единиц.

Основные понятия в светотехнике

Свет — в физической оптике электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом. В качестве диапазона, занимаемого светом, принят участок с длинами волн в вакууме от 400 нм до 780 нм

 

В широком смысле, используемом вне физической оптики, светом часто называют любое оптическое излучение.

Световой поток — физическая величина, характеризующая «количество» световой энергии в соответствующем потоке излучения. Чем больше световой поток светильника, тем он светит ярче.

 

Обозначение светового потока: F Единица измерения в Международной системе единиц (СИ): люмен (русское обозначение: Лм; международное: lm).

 

Измерение светового потока от источника света производится при помощи специальных приборов — сферических фотометров, либо фотометрических гониометров (Гониофотометр).

 

Освещённость — световая величина, равная отношению светового потока, падающего на малый участок поверхности, к его площади.

 

Обозначение освещенности: E. Единицей измерения освещённости в Международной системе единиц (СИ) служит люкс (1 люкс = 1 люмену на квадратный метр).

 

Исходя из названия единицы освещённости (люкс), название прибора, которым её измеряют — люксметр.

Это мобильный, портативный прибор для измерения освещенности, принцип работы которого идентичен фотометру.

 

Как проводятся измерение освещённости?

Применение любых методов измерения освещённости невозможно без люксметра. Причём соблюдается правило: прибор всегда находится в горизонтальном положении. Его устанавливают в необходимых точках. В Госстандартах находятся схемы расположения этих точек и методы их расчётов.

 

До недавнего времени Россия руководствовалась ГОСТом 24940-96 соответствующим межгосударственному стандарту измерения освещенности. В 2012 году Россия ввела собственный, национальный стандарт измерения освещённости, ГОСТ Р 54944-2012. В этом ГОСТе к тем понятиям, что были раньше, добавлены: аварийное освещение, охранное освещение, рабочее освещение, резервное освещение, полуцилиндрическая освещённость, эвакуационное освещение.

 

Главный документ, в котором прописаны требования законов страны в отношении международных нормативов, энергетической эффективности и техники безопасности, выпущен в 2011 году под номером 52.

13330.2011, это Свод правил СП или СНИП 23-05-95.

 

В Своде правил есть наиболее важные требования к освещенности в различных типах помещений — жилых, промышленного типа и общественных.

 

Наиболее часто встречаемые объекты и требуемые нормы освещенности для этих объектов по СНИП:

— Охранное освещение 0,5Лк

— Улицы сельских поселений 6Лк

— Основные улицы города районного значения 20Лк ,

— Кабинеты, офисы 300Лк

— Компьютерные залы 400Лк

— Учебные кабинеты школ 400Лк

— Групповые игральные комнаты в детских садах 400Лк

— Торговые залы продовольственных магазинов самообслуживания 400Лк (Многие ритейлы, например Мария-Ра, предъявляют свои требования к освещенности 700Лк)

— Склад напольного хранения 100Лк

— Склад стеллажного хранения 200Лк

— Цех металлообработки, сварочные цеха 200Лк

 

КСС — кривые силы света

КСС — это кривая силы света светильника, которая определяет угол распределения его светового потока в пространстве.

 

Если подключить воображение, то можно представить свет, идущий от источника света, как сферообразное облако (или облако другой формы, в зависимости от КСС), висящее над ним. Свет — это маленькие частицы, называемые фотонами. Значит, над источником света висит шарик, наполненный фотонами. И чем больше света испускает источник — тем больше шарик, тем дальше летят фотоны, толкая и вытесняя друг друга. Больше всего их летит вверх перпендикулярно плоскости светильника, поэтому максимальная сила света осветительного прибора — 90 градусов относительно горизонтальной оси.

 

Существует четыре основных вида КСС:

— косинусная (Д) 120 градусов

— глубокая (Г) 60 градусов — применяется для высоких потолков (более 12м)

— концентрированная (К) 25 градусов — применяется для освещения больших территорий

— широкая (Ш) 135 градусов по оси Х, 65 градусов по оси Y

 

В стандартном исполнении светильников, КСС светильника применяют дополнительную оптику (линзы).

 

Коэффициент мощности (cosφ косинус фи) — безразмерная физическая величина, характеризующая потребителя переменного электрического тока с точки зрения наличия в нагрузке реактивной составляющей (потерь). Коэффициент мощности показывает, насколько сдвигается по фазе переменный ток, протекающий через нагрузку, относительно приложенного к ней напряжения.

 

Световая отдача источника света — отношение излучаемого источником светового потока к потребляемой им мощности. В Международной системе единиц (СИ) измеряется в люменах на ватт (лм/Вт). Является показателем эффективности и экономичности источников света.

 

Цветовая температура:

Единица измерения данной величины — Кельвины (сокращенно К), как и в случае абсолютной температуры.

 

При составлении системы освещения важно учитывать множество нюансов, но именно цветовая температура отвечает за восприятие оттенков. Холодная и теплая гамма существенно отличаются по своим показателям. Так, температура пламени обычной свечи характеризуется отметкой в 1200 К, а зимнее небо — в 12000 К.

 

Чем больше значение цветовой температуры светильника, тем «холоднее» излучаемый свет. Чем меньше это значение, тем «теплее» свет.

 

Коэффициент пульсации освещения (Кп) — параметр, который отражает силу изменения светового потока, направляемого на единицу поверхности в определенный временной промежуток.

 

Не секрет, что все осветительные приборы излучают неравномерный световой поток, имеющий различное число колебаний. Этот эффект скрыт от глаз, но его действие на здоровье человека весьма существенно.

 

При этом опасность света как раз и заключается в том, что его нельзя распознать, но результатом действия может стать расстройство сна, слабость, депрессия, сбои в работе сердца, дискомфорт и так далее.

 

Стоит учесть, что существующими санитарными правилами установлен верхний лимит на параметр коэффициента пульсации.

 

Расчет коэффициента производится по простой формуле — максимальный параметр освещенности в определенный промежуток времени «минус» минимальный показатель за тот же промежуток времени. Полученное число необходимо поделить на средний параметр освещенности и умножить на 100%.

 

В России ограничения по значениям Kп светильников регламентируются СНиП 23-05-95, ГОСТ 17677-82 и СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. В Европе и США подобных норм не существует.

 

Основные ограничения, существующие в России:

Пульсации освещенности, частотой до 300 Гц, на рабочих местах не должны превышать 20%, в некоторых случаях (при работе с ПЭВМ) — 5%.

 

В местах временного пребывания (коридоры, лестницы, переходы и т.п.) уровень пульсации не нормируется.

 

Индекс цветопередачи (коэффициент цветопередачи, CRI) — параметр, характеризующий уровень соответствия естественного цвета тела видимому (кажущемуся) цвету этого тела при освещении его данным источником света. Индекс цветопередачи имеет обозначение Ra, он же CRI — color rendering index.

 

Характеристика цветопередачи лампы описывает насколько натурально выглядят окружающие нас предметы в свете этой лампы. А для количественной меры используется индекс цветопередачи. Это относительная величина от 0 до 100, которая характеризует уровень соответствия цвета полученного при освещении тестируемой лампой к естественному цвету тела. 100 соответствует полное совпадение как при солнечном свете, т.е. цвета от такого источника света передаются максимально верно. Близки к этому лампы накаливания.

 

Источник света с показателем цветопередачи Ra = 100 излучает свет, оптимально отображающий все цвета. Чем ниже значения Ra, тем хуже передаются цвета освещаемого объекта.

 

Степень защиты от пыли и влаги

Ingress Protection Rating (в переводе с английского языка — степень защиты от проникновения) — система классификации степеней защиты оболочки электрооборудования и других устройств от проникновения твёрдых предметов, пыли и воды в соответствии с международным стандартом IEC 60529

 

Под степенью защиты понимается способ защиты, проверяемый стандартными методами испытаний, который обеспечивается оболочкой от доступа к опасным частям (опасным токоведущим и опасным механическим частям), попадания внешних твёрдых предметов и (или) воды, жидкостей внутрь защитной оболочки.

 

Маркировка степени защиты оболочки электрооборудования осуществляется при помощи международного знака защиты (IP) и двух цифр, первая из которых означает защиту от попадания твёрдых предметов, вторая — от проникновения воды[1].

 

Код имеет вид IPXX, где на позициях X находятся цифры либо символ X, если степень не определена. За цифрами могут идти одна или две буквы, дающие вспомогательную информацию. Например, бытовая электрическая розетка может иметь степень защиты IP22 — она защищена от проникновения пальцев и не может быть повреждена вертикально или почти вертикально капающей водой. Максимальная степень защиты по этой классификации — IP68: то есть пыленепроницаемый прибор, выдерживающий длительное погружение в воду под давлением. В данное время максимальная степень защиты — IP69-K: маркировка корпусов изделий, выдерживающих высокотемпературную мойку под высоким давлением.

Люксметром, как им пользоваться

Люксметр — переносной прибор для измерения освещённости, один из видов фотометров.

Фотометрический прибор для измерения освещенности называется люксметром. Кроме непосредственно освещенности, многие люксметры измеряют также яркость, а некоторые и коэффициент пульсаций света. Данные измерения проводят для того, чтобы определить качество источников света, а также характеристики освещения на рабочем месте и в быту.

Дело в том, что свет влияет на наши глаза и настроение. Тусклый свет или свет со значительными пульсациями вызывает напряжение глаз, быструю утомляемость, депрессию… Чтобы этого не происходило, свет должен быть правильно настроен, лампы должны быть качественными. В достижении этих целей как раз и помогает люксметр.

Фотодатчик люксметра воспринимает направленное на него видимое излучение, которое инициирует в схеме измерительного устройства ток, величина которого пропорциональна освещенности. Таким образом, по величине и другим параметрам данного тока можно судить об освещенности и других параметрах света: о яркости, о пульсациях.

Измерения при помощи люксметра необходимо проводить правильно, чтобы получить адекватные результаты измерений, и затем на их основе наладить соответствующим образом освещение рабочего места и помещений в доме или на работе, дабы параметры используемого света укладывались в санитарные нормы. Далее поговорим об измерении освещенности, яркости, коэффициента пульсаций света, о способах замера и о некоторых немаловажных сопутствующих вещах.

Освещенность

Под освещенностью понимают отношение светового потока в люменах к площади в квадратных метрах, на которую данный световой поток падает. Освещенность не зависит от направления источника света и измеряется в Люксах (1 Лк = 1 Лм/кв.м).

Измеряя освещенность при помощи люксметра, мы проверяем условия нашего собственного пребывания, а также обстановку для комнатных растений и домашних животных. Кроме того, исходя из полученных показаний о текущей освещенности настраивают различную фото- и видеоаппаратуру.

Измерения освещенности поверхностей проводятся так: люксметр переводят в соответствующий режим, а затем размещают его на поверхности так, чтобы его фотодатчик был направлен в сторону источника света или источников света, если их несколько, освещающих данную поверхность. После этого нажимают на кнопку проведения измерений, и считывают показания с дисплея прибора.

Таким образом мы определим, какое количество света попадает на поверхность со всех сторон. Когда нужно узнать параметры только одного осветительного прибора, например настольной лампы, то другие приборы (люстру, светильник и т. д.) на время проведения измерений гасят.

Регламентированные нормы (САНПИН 2.2.1/2.1.1.1278-03) указывают нижнюю границу освещенности:

• рабочих письменных столов и комнат — 500 Лк;
• для компьютерных столов, столов для чтения и игровых комнат детских садов — 400 Лк;
• для библиотек и мастерских — 300 Лк.

При недостаточной освещенности развиваются проблемы со зрением, быстро наступает усталость, падает производительность труда. Особенно это касается инженерных и школьных кабинетов, где недостаток света приводит к быстрой усталости глаз от перенапряжения. Поэтому следует позаботиться о том, чтобы света было достаточно.

Яркость

Яркость отражает то, насколько интенсивно свет излучается поверхностью единичной площади. Измеряется яркость в Канделах на квадратный метр. Поскольку данная характеристика сильно зависит от отражающей способности поверхности, то при одной и той же освещенности яркость на разных направлениях может отличаться.

Как недостаточная, так и избыточная яркость источников света и экранов вызывают у человека чувство эмоционального дискомфорта, которое ухудшает концентрацию внимания и производительность труда. Поэтому, например, яркость экранов мониторов необходимо настраивать корректно. Поверхности осветительных приборов обычно не плоские, поэтому измерения произвести непросто.

Измерение яркости экрана производится следующим образом: на экран выводят сплошную заливку белого цвета, затем переводят прибор в режим измерения яркости. Фотоэлемент люксметра подносят на расстояние 1 см к экрану. Если измеряется яркость лампы, действия аналогичны, но можно измерить несколько мест, а после — усреднить показания.

В процессе измерений прибор держат неподвижно. Нажимают кнопку. Считывают результат с дисплея. Наиболее оптимальная яркость экрана монитора — в районе 200 Кд/кв.м. Если больше — это вредно для глаз и нервной системы.

Коэффициент пульсаций света

Коэффициентом пульсаций называется характеристика, отражающая неравномерность светового потока во времени, выраженная в процентах. Это может быть пульсация освещенности и пульсация яркости. Существует регламент касательно норм (СП 52.13330.2011), основанный на медицинских исследованиях.

Медики выяснили, что пульсации с частотой до 300 Гц, будучи восприняты человеческим глазом, воздействуют на нервную систему человека пагубно, как минимум — нарушается естественный гормональный фон и искажаются природные биоритмы. Поэтому необходимо знать степень пульсации излучающих свет приборов, которые вас окружают: ламп, дисплеев, даже смартфона.

Измерения пульсаций проводятся так: люксметр с функцией измерения коэффициента пульсаций переводится в соответствующий режим и кладется на ровную поверхность (стол, пол, ниша и т.д) так, чтобы световой поток источника света был направлен прямо на фотодатчик прибора. После нажатия на кнопку проведения измерений можно считать показания с дисплея люксметра.

Если измеряются пульсации дисплея, то фотодатчик просто подносится возможно ближе к дисплею. Важно чтобы источник света сначала вышел на номинальный режим (например лампе дневного света требуется для этого 5 минут). Проследите, чтобы сторонние источники света и предметы не влияли на проводимые вами замеры.

Согласно регламентированным нормам, пульсации света в санузлах, зонах ожидания, мастерских, не должны превышать 20%, для офисов верхняя граница 15%, для жилых помещений — 10% и для рабочих помещений — 5%. Если коэффициент пульсаций света будет выше, то это негативно скажется на работоспособности, настроении и на состоянии центральной нервной системы в целом.

Ранее ЭлектроВести писали, что в норвежском городе построят энергонезависимый район посреди озера. Проект разрабатывает лондонское бюро Waugh Thistleton в норвежском городе Берген на озере Store Lungegardsvann.

По материалам: electrik.info.

Интересное о LED » В чем измеряется яркость света?

Что в светотехнике понимается под яркостью света? В светотехнических измерениях наряду со светоотдачей, цветовой или яркостной температурой и освещенностью яркость светодиодных светильников является одной из важных характеристик.

Политехнический и энциклопедический словари описывают светотехническую характеристику яркость, как параметр свечения источника света в заданном направлении. Яркость, обозначаемая символом L – это сила света I, исходящая с единицы площади излучателя S, на перпендикулярную ей освещаемую плоскость с учетом угла положения излучающей плоскости. Т. е. L = I/(S × cos α), где α – угол наклона плоскости излучения к направлению наблюдения.

В чем измеряется яркость света?

В международной системе измерений СИ яркость света измеряется в канделах на квадратный метр или кд/кв.м или кд/м2. Прежнее название единицы яркости нит (нт). В СИ это название не используется. Имеются и другие единицы измерения яркости – ламберт (Лб). стильб (сб), апостильб (асб).

В общем случае яркость света, как характеристика источника излучения, связана и зависит от направления с которого ведется наблюдение. Для повышения точности измерений все расчеты должны вестись в телесных углах, предполагая, что свет исходит из точечных площадок излучения. Для светодиодов, которые имеют очень малую поверхность излучающего торца кристалла это условие практически выполняется.

Яркость источника связана со зрительными ощущениями человека непосредственно. Потому что изображения предметов на сетчатке глаза соответствуют их яркостям.

Например. Солнце днем на экваторе Земли имеет яркость около 1,65·109 кд/м², а опустившееся до горизонта – 6·106, т. е. почти на три порядка меньшую. С яркостью непосредственно связана и сила света, в международной практике называемая luminous intensity.

Существует и понятие локальной яркости. Это яркость какого-либо небольшого участка светящейся поверхности. Светодиоды имеют огромную локальную яркость. Поэтому для световой безопасности глаз человека в светодиодных светильниках элементами конструкции должен быть обеспечен защитный угол.

О другой характеристике – световом потоке, мы уже писали.

Термины и определения

Подробности

Категория: Информация RU

Основные термины и определения: *

СВЕТ, электромагнитные волны в интервале частот, воспринимаемых человеческим глазом (4,01014-7,51014 Гц). Длина волн от 760 нм (красный) до 380 нм (фиолетовый). В широком смысле — то же, что и оптическое излучение.

СВЕТОВАЯ ВОЛНА, электромагнитная волна видимого диапазона длин волн. Частота световой волны (или набор частот) определяет «цвет». Энергия, переносимая световой волной, пропорциональна квадрату ее амплитуды.

ОСВЕЩЕНИЕ, создание освещенности поверхностей предметов, обеспечивающее возможность зрительного восприятия этих предметов или их регистрации светочувствительными веществами или устройствами.

ОСВЕТИТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ, создают необходимые условия освещения, которые обеспечивают зрительное восприятие (видение), дающее около 90% информации, получа-емой человеком от окружающего его предметного мира.

СВЕТОВЫЕ ВЕЛИЧИНЫ, величины, характеризующие процессы излучения и распространения света, которые могут быть оценены по зрительному ощущению: световой поток, светимость, освещенность , сила света, яркость.

СВЕТОВОЙ ПОТОК, мощность лучистой энергии, оцениваемая по производимому ею зрительному ощущению или по ее действию на селективный приемник света. В СИ измеряется в люменах (лм).

ЛЮМЕН (от лат . lumen — свет), единица светового потока; обозначается лм. 1 лм — световой поток, испускаемый точечным источником в телесном угле 1 ср при силе света 1 кандела .

ТЕЛЕСНЫЙ УГОЛ, часть пространства, ограниченная некоторой конической поверхностью. Ед. измерения телесного угла называют стерадианом .

СТЕРАДИАН (от греч . stereos — телесный, пространственный и радиан), телесный угол, вершина которого расположена в центре сферы и который вырезает на поверхности сферы площадь, равновеликую площади квадрата со стороной, равной радиусу сферы. ср. Полная сфера образует телесный угол, равный 4 ср. Стерадиан имеет лишь теоретическое и расчетное значение. Например, телесному углу в 1стер соответствует плоский угол между образующими конуса в 65°32′.

СВЕТИМОСТЬ, величина полного светового потока, испускаемого единицей поверхности источника света. В СИ измеряется в лм/м2 .

ОСВЕЩЕННОСТЬ, величина светового потока, падающего на единицу поверхности, измеряется в люксах .

ЛЮКС (от лат . lux — свет), единица освещенности СИ; обозначается лк. 1 лк — освещенности поверхности пл. 1 м2 при падающем на нее световом потоке, равном 1 лм.

ЛЮКСМЕТР (от лат . lux — свет и …метр), прибор для измерения освещенности, один из видов фотометров. Простейший люксметр состоит из фотоэлемента и микроамперметра, проградуированного в люксах.

СИЛА СВЕТА, световой поток, распространяющийся внутри телесного угла, равного 1 стерадиану. Единица измерения в системе СИ — кандела (кд).

КАНДЕЛА (от лат . candela — свеча), единица силы света (светового потока на единицу телесного угла).Кд — сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540 · 1012 Гц, энергетическая сила которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.

ЯРКОСТЬ, характеристика светящихся тел, равная отношению силы света в каком-либо направлении к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению. В системе СИ измеряется в канделах на м2 .

СВЕТОВАЯ ОТДАЧА источника света, световой поток, получаемый на единицу затраченной мощности. В СИ измеряется в лм/Вт.

СВЕТЛОТА, безразмерная величина, используемая для количественной оценки различия между зрительными (световыми) ощущениями, вызываемыми 2 смежными одноцветными поверхностями.

СВЕТОТЕХНИКА, область науки и техники, предмет которой — исследование принципов и разработка способов генерирования, пространственного перераспределения, измерения характеристик оптического излучения(света) и преобразования энергии света в др. виды энергии. С . охватывает также вопросы конструкторской и технологические разработки источников света ( ИС ), осветительных, облучающих и светосигнальных приборов и устройств, систем управления ИС , вопросы нормирования, проектирования, устройства и эксплуатации светотехнических установок.

ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ (от лат . lumen,) свечение веществ при данной температуре и возбужденное какими-либо источниками энергии. Возникает под действием света, электрического поля, радиоактивного и рентгеновского излучений при химических реакциях, при механических воздействиях.

ЛАМПА НАКАЛИВАНИЯ, источник света с излучателем в виде проволоки (нити или спирали) из тугоплавкого металла (обычно W), накаливаемой электрическим током до температуры 2500-3300 К. Световая отдача лампы накаливания 10-35 лм/Вт; срок службы от 5 до 1000ч. Изобретена в 1872 А. Н. Лодыгиным, усовершенствована Т. А. Эдисоном в 1879.

ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ ЛАМПА, газоразрядный источник света низкого давления, световой поток которого определяется в, основном, свечением люминофоров под воздействием ультрафиолетового излучения электрического разряда. Световая отдача до 85 лм/Вт, срок службы до 10-15 тыс. ч. Применяются ЛЛ , главным образом, для общего и местного освещения.

ГАЛОГЕННАЯ ЛАМПА, лампа накаливания, в состав газовой смеси которой, кроме инертного газа, входят галогены металлов(обычно йод или бром). При одинаковой с обычной лампой накаливания мощности, имеет меньшие размеры, большую световую отдачу, срок службы и лучшую стабильность светового потока.

ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ ИСТОЧНИКИ СВЕТА, газоразрядные приборы, в которых электрическая энергия преобразуется в энергию оптического излучения при прохождении электрического тока через газы (чаще всего инертные), пары веществ (напр., пары ртути) или их смеси. В соответствии с непосредственным источником излучения различают газосветные (неоновые, ртутные, натриевые, металлогалогенные, ксеноновые), люминесцентные и др. Применяют ГИС главным образом для освещения, облучения и сигнализации.

ЦВЕТОВАЯ ТЕМПЕРАТУРА, эффективная величина, равная температуре абсолютно черного тела, при которой отношение энергетических яркостей для двух длин волн его спектра равно отношению этих же величин для спектра исследуемого источника света. Цвет излучения ощутимо влияет на т.н. цветовое впечатление освещённого объекта и ЦТ является одной из его характеристик. Наиболее часто встречающиеся ЦТ для ламп: тепло-белый (~2700-3000К), холодно-белый(~4000-4200К), дневной(~6000-6500К). Шкала коррелированной ЦТ позволяет определить градации спектрального распределения для разных ИС в сравнении с цветом стальной заготовки, раскалённой до определённой температуры.Чем выше температура (К), тем более преобладающим становится в светчении холодный, белый оттенок. Такое распределение оттенков выражается в градусах Кельвина. С некоторой степенью достоверности для описания спектрального распределения света предлагаем таблицу.

ИНДЕКС ЦВЕТОПЕРЕДАЧИ ( Ra ), показатель, также характеризующий цветовое впечатление, от цветопередающих свойств источника света. ИЦ завитсит от величины прерывистости спектра излучаемого света и тем выше, чем он непрерывнее. Этот показатель выше у ламп накаливания и ниже у газоразрядных. Максимальное значение ИЦ равно 100 и соответствует прекрасной цветопередаче. Не следует путать ИЦ с цветовой температурой, это разные параметры. В практике используется 3 квалитета ИЦ :
удовлетворительный – Ra < 80 ;
хороший, нормальный – 80 <= Ra <= 90;
отличный -90 <=Ra <= 100.

единица измерения светового потока: что это такое, понятие яркости и освещенности, применение фотометра

Световой поток – это световая энергия, излучаемая точечным источником. Так как зависит от расстояния, то выражается в пространственных углах.

Люмен — единица измерения мощности светового излучения, которая оценивается по световому ощущению на глаз человека.

Единицу измерения светового потока люмен можно рассматривать как общее количество света. К примеру, лампа накаливания в 40 Вт создаст световой поток, соответствующий 415 люмена, люминесцентная — поток в 3200 люмена. Поставьте любую оптическую систему вокруг источника света, количество света (люменов) будет прежним. Таким образом, если на источнике света ненаправленного действия не написано число люменов, то непонятно как он будет освещать.

Освещенность и яркость

Освещенность – это величина света, она определяет свет в количестве, который падает на ту или иную площадь поверхности тела. Она зависит от длины световой волны, ведь человеческий глаз по-разному воспринимает яркость разной длины световых волн, другими словами, разного цвета.

Освещенность вычисляется для разной длины волн отдельно. Люди воспринимают, как самые яркие цвета:

• зеленый — свет с длиною волны в 550 нанометров;
• желтый, оранжевый. Находятся рядом с ним в спектре.

Свет, исходящий от красного, синего и фиолетового цветов, имеет короткую или длинную волну, поэтому они воспринимаются как более темные. Понятие освещенности часто соотносят с понятием яркости.

При освещении площади одной и той же лампой, большая площадь будет менее освещена, чем маленькая.

Разница между понятиями яркости и освещенности

Русский язык дает два ответа на вопрос, что такое яркость. Яркость означает характеристику светящихся тел, то есть физическую величину. Также она определяет субъективное понятие, зависящее от многих факторов, например:

• особенностей строения глаз человека;
• количества света в помещении.

Чем меньше света в окружающей среде, тем ярче кажется нам источник света. Следует различать яркость с освещенностью и запомнить следующее:

• яркость – это свет, который отражается от поверхности светящегося предмета;
• освещенность – это свет, который падает на освещаемую поверхность.

В астрономии яркость включает два понятия, где звезды излучают, а планеты отражают. В этой науке звездная яркость измеряется по фотометрической шкале, причем большую яркость звезды соотносят с меньшей величиной. Отрицательную величину имеют самые яркие звезды.

Единицы измерения люкс и кандела

Единица измерения яркости (кандела на один квадратный метр) применяется для прикладных или физиологических целей.

Единица измерения люкс применяется для вычисления уровня освещенности. Один люкс приравнивается к одному люмену на квадратный метр. Также для измерения освещенности применяют фут-канделу. К ней обращаются в области кино и фотографии и некоторых других. Фут присутствует в названии оттого, что фут-кандела означает освещенность канделой поверхности квадратного фута, измеряющую в интервале одного фута.

Фотометр

Фотометр – это прибор-измеритель освещенности. Свет поступает на фотодетектор, затем преобразуется в электрический сигнал и измеряется. Встречаются фотометры, работающие по другому принципу. В основном фотометры показывают уровень света в люксах, но есть и такие, которые используют другие единицы. Те фотометры, которые также называют экспонометрами, участвуют в определении выдержки и диафрагмы, тем самым помогая фотографам и операторам. Помимо того, фотометры применяют для определения уровня безопасной освещенности в других областях, например, в растениеводстве, в музеях, там, где необходимо поддерживать нужную освещенность.

Безопасный поток света на работе

Работая в темном или слабоосвещенном помещении, могут возникнуть различные проблемы со здоровьем, будь это ухудшение зрения, депрессия или другие физиологические и психологические нарушения. По этой причине на рабочем месте, в рамках правил охраны труда, включаются требования о минимальной безопасной освещенности. В конечный результат измерения, который выдает фотометр, входит площадь распространения света. Эти показатели обеспечивают достаточную освещенность всего помещения.

Световой поток и экспонаты музея

От освещенности и силы потока от источника света зависит скорость, с которой будут ветшать и выцветать экспонаты музея. Работники музеев проводят работу по определению освещенности экспонатов. Это делается для того, чтобы убедиться в безопасном количестве светового потока на музейные единицы, а также для обеспечения достаточного уровня освещенности посетителям во время рассматривания экспоната.

Уровень освещенности можно измерить фотометром, что осуществить нелегко, так как его нужно устанавливать как можно ближе к экспонату, а это требует извлечения защитного стекла, выключения сигнализации и получения разрешения. Эту задачу облегчают другим способом, который часто используют сотрудники музея. Вместо фотометра применяют фотоаппарат, который не является заменой фотометра в ситуациях, где требуются более точные измерения найденной проблемы с освещением, но чтобы выявить отклонение от нормы вполне достаточно.

Определить экспозицию фотоаппаратом можно на основе показаний об уровне освещенности. Уровень освещенности экспозиции легко определить посредством нехитрых вычислений. Сотрудники музеев прибегают к формуле или пользуются таблицей, где экспозиция представлена в единицах освещенности. Производя вычисления, не нужно забывать о том, что камера поглощает некоторое количество света, поэтому следует это учитывать.

Световой поток в садоводстве и растениеводстве

Прежде чем обеспечить растение светом, который необходим для фотосинтеза, нужно знать, сколько требуется его каждой культуре. Садоводам и растениеводам это известно. Они измеряют уровень освещенности, чтобы удостовериться в том, что каждое растение получает необходимое ему количество света. Часто для таких процедур применяются фотометры.

Фотометры также широко применяются в лабораторной практике. Например, определяется спектр образцов, с помощью которых устанавливается химический состав. К особому классу таких приборов относится пламенный фотометр. Он выявляет в образцах щелочные металлы, такие как натрий, литий, калий. Чтобы их обнаружить, нужно сжечь образец при высокой температуре и с помощью фотометра проанализировать спектр пламени. Данная задача другими способами решается гораздо труднее.

Современные фотометры преобразуют световое излучение в электрические импульсы, они регистрируются по принципу амперметра и вольтметра, а после конвертируются в компьютерный формат.

Фотометр — это прибор, охватывающий многие области знаний, такие как химия, молекулярная биология, физика, материаловедение и другие. Фотометр широко применяется в промышленности, в лазерной и оптической продукции. Помимо химической лаборатории, фотометр находит применение в лабораториях судебно-медицинской экспертизы.

Таким образом, из вышеизложенного вы узнали о единицах измерения света, что лампы лучше покупать с указанным числом люменов, что понятия освещенности и яркости разнятся, а количество света можно измерить специальным прибором.

Пульсация светового потока

На многие вещи, связанные с повседневной деятельностью человека, зачастую влияет качество света—это давно известный факт. Иногда мы даже не задумываемся о последствиях—процессы проходят на подсознательном уровне, почти как во сне. Как снизить нагрузку на мозг в четыре раза и увеличить эффективность труда, а также о других эффектах пульсации светового потока—подробнее в нашей статье.

В двух словах

Пульсация светового потока = эффект мерцания.

Снижение пульсаций источника света является важной составляющей в борьбе за качество света. В последнее время одним из заметных трендов на рынке LED-освещения становится гонка за нулевым значением коэффициента пульсации. Так ли это важно на самом деле, давайте разбираться

Подробнее о коэффициенте пульсации

Пульсация светового потока—это одна из основных характеристик источников искусственного освещения, отражающая частоту мерцания и качество света в целом. Характеризуется данный эффект специальным параметром—коэффициентом пульсации.

Для тех, кто любит формулы и ГОСТы

Коэффициент пульсации—это относительная величина и измеряется она в % от разности максимального и минимального значений освещенности в люксах, приведенная к усредненному значению освещенности за период.

В России  ограничения по значениям Kп светильников регламентируются СНиП 23-05-95, ГОСТ 17677-82 и СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. В Европе и США подобных норм не существует. Основные ограничения, существующие в России:

1. Пульсации освещенности, частотой до 300 Гц, на рабочих местах не должны превышать 20%, в некоторых случаях (при работе с ПЭВМ) – 5%.

2. В местах временного пребывания (коридоры, лестницы, переходы и т.п.) уровень пульсации не нормируется.

3. Не нормируются пульсации освещенности, частота которых превышает 300 Гц.

Предыстория появления эффекта

Физика работы LED такова, что включение диода возможно только при определенном значении силы тока и его направлении. Для подключения светодиодных светильников в цепях переменного напряжения (бытовой сети) и управления их яркостью мы, как специалисты-светотехники, вынуждены применять специальные пускорегулирующие устройства—LED-драйверы и диммеры с широтно-импульсной модуляцией—ШИМ (о ней читайте в нашей следующей статье).

И здесь все просто—колебания тока на выходе таких устройств порождает колебания светового потока LED, именно поэтому применение пускорегулирующей аппаратуры в системах освещения порождают подобный специфический эффект.

В этом плане обычная лампа накаливания подвержена тем же самым воздействиям со стороны питающей сети. Однако, она более инертна по своим характеристикам, поэтому мерцания частотой в 50 Гц фактически отсутствуют.

Теперь немного о том, как пульсация света может влиять на самочувствие человека и чем она опасна.

О пороге восприятия частоты пульсаций света и их влияние на человека

В большинстве случаев человеческий глаз не фиксирует пульсацию источника искусственного света, поскольку существует определенный порог восприятия, связанный с особенностями нашего зрения и частотой самих пульсаций.

Многократными исследованиями доказано, что критическая частота восприятия пульсаций—300 Гц, при достижении этого значения человеческий мозг перестает воспринимать их как таковые. При частоте до 120 Гц мозг на подсознательном уровне воспринимает пульсацию как некий “месседж” и пытается его обработать. Считается, что таким образом, человек воспринимает до 4 частот мерцаний от различных источников света, что в значительной степени повышает “загруженность” его центрального вычислителя—головного мозга.

Можно выделить два вида влияний пульсации светового потока на человека: краткосрочные и долгосрочные, см. таблицу 1.

 

Таблица 1

Влияние пульсаций на человека

Краткосрочное влияние	Долгосрочное влияние
усталость органов зрения снижение внимания утомляемость организма замедление активности мозга тошнота и нарушение пищеварения нарушение циркадных ритмов	депрессия бессонница патология сердечно-сосудистой системы патология органов зрения патология ЖКТ эректильная дисфункция расстройство НС

Стробоскопический эффект — положительные и отрицательные стороны

Наиболее опасным последствием пульсации света можно назвать стробоскопический эффект на промышленных объектах, где присутствуют быстро движущиеся открытые механизмы и детали машин. Частота их вращения может совпасть с частотой мерцания света и может показаться, что механизм неподвижен, что зачастую является причиной серьезных травм и повреждений, см.рисунок ниже

Эффект мерцания источника света может быть зафиксирован при фото- и видеосъемке на коротких выдержках—тот эффект, о котором было рассказано в самом начале статьи. Данный неприятный момент может испортить не только несколько фотографий, но и испортить имидж студий и съемочных павильонов.

Световое оборудование для клубов и концертных площадок

Лазерные и диодные стробоскопы—это одни из самых распространенных световых девайсов, которые любят применять в клубах и на дискотеках. Интересный кратковременный световой эффект повышает настроение посетителям и является абсолютно безвредным для человека.

В заключение от Aledo

В последнее время нам все чаще приходится слышать о том, что на рынке появляются светильники с коэффициентом пульсации 1-2%—это результат борьбы производителей LED за конкурентные преимущества, о которых мы писали в самом начале статьи.

Наша позиция в этом вопросе такова: коэффициент пульсации источника света 20%—это абсолютно нормальное и допустимое значение, обозначенное в ГОСТе и СанПиНе. Конечно, существуют условия труда и быта человека, где необходимо максимальное снижение Kп (до 5% и ниже), но это весьма частные и редкие случаи. Мы всегда стараемся анализировать проект, исходим из реальных потребностей наших клиентов и предлагаем наиболее рациональные варианты для систем освещения.

Кстати, в шоуруме kaledoscop есть специальный прибор, который мы используем для тестирования наших решений и поставляемого оборудования,—пульсометр. Приезжайте к нам в гости, за чашкой кофе или чая, мы сможем показать на деле, что такое пульсация светового потока и какие решения существуют в России и мире для снижения подобного эффекта.

единиц и измерений — ANACC Methods and Materials

Light — Примечания к физическим и субъективным единицам измерения

Физические единицы	Субъективные единицы
Свет — это форма энергии, которую можно измерять 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 на основе яркости, видимой человеческим глазом.Единицы измерения включают свечи, люмены, фут-свечи и люкс. Источник света имеет яркость в одну свечу, если его мощность соответствует мощности «стандартной свечи».
Мощность — это скорость, с которой свет генерируется, пропускается или поглощается, и измеряется в ваттах (1 ватт = 1 джоуль сек -1 ) или эйнштейнах сек -1	Световой поток соответствует мощности. Источник одной свечи излучает световой поток мощностью одной свечи или 4π люмен.
Интенсивность луча света определяется как мощность на единицу поперечного сечения и измеряется в ваттах -2 или эйнштейнах м -2 сек -1 6 x 10 17 квантов m -2 сек -1 = 1 микроэйнштейн (mE) m -2 сек -1 Интенсивность света измеряется, например, экспонометром LICOR или измерителем квантовой скалярной освещенности (QSL). (тип QSL считается более точным из-за его сферического, а не плоского коллектора).	Интенсивность на дистанции: — один фут от стандартной свечи — это один фут. — один метр от стандартной свечи — это одна метровая свеча или один люкс. NB . 1 фут-кандела = 10,8 люкс Сила света измеряется напр. фут-свечной метр, тип фотографического экспонометра.
Эти устройства предпочтительны для большинства целей фотохимии и фотобиологии.Они используются для измерения интенсивности окружающего света, например. в лимнологии и океанографии. Полезный ассортимент для культивирования 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 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 люминесцентными лампами, которым не хватает инфракрасного света; тем не менее, вольфрамовые лампы более тусклого вида, но с высоким уровнем инфракрасного излучения будут способствовать гораздо лучшему росту.

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

например; X мкмоль. фотонов м ^-2 с ^–1 = Люкс x ~ 0,0165… или… 1000 Люкс = 16-20 мкмоль. фотоны м ^-2 с ^–1

Список литературы

Клейтон, Р. К. (1970). Свет и живая материя. Том 1. Физическая часть. Книжная компания Макгроу-Хилл, Нью-Йорк.

Херши, Д.Р. 1991. Измерение и расчеты освещения растений. Американский учитель биологии 53 : 351-53.

Морел А. и Смит Р. С. 1974. Связь между полными квантами и полной энергией для фотосинтеза в воде. Лимнол. Окканогр 19 : 591-600.

Полное руководство по измерению освещенности

---

Это новое руководство покажет вам все, что вам нужно знать об измерении света.

Важно понимать различные термины, используемые для описания света.Это руководство охватывает все, от измерения света в электромагнитном спектре до понимания воспринимаемой яркости человеческим глазом, интенсивности света и инструментов, используемых для измерения света.

Погрузимся в …

Хотите узнать больше об измерении освещенности? Получите бесплатный PDF

Я пришлю вам копию, чтобы вы могли прочитать ее, когда вам будет удобно. Просто дайте мне знать, куда его отправить (занимает 5 секунд):

Содержание

Глава 1. Единицы света — Общие термины измерения освещенности

Глава 2: Радиометрия — Сколько света там

Глава 3: Фотометрия — Как вы видите свет (человеческое восприятие)

Глава 4: Спектрометрия — Измерение длины волны

Глава 5: Способы измерения света — Как измерить интенсивность света

Глава 6. Инструменты для измерения освещенности — Какие инструменты используются для измерения освещенности

Глава 1:

Единицы света

(Общие термины измерения освещенности)

В осветительной промышленности для измерения света используются несколько различных единиц измерения, в зависимости от того, какая информация требуется.

Ниже приведены несколько наиболее распространенных единиц и терминов:

Поток (световой поток) — Произошедшее от латинского слова «Fluxus», означающего поток , поток — это количество энергии, излучаемой светом в секунду, измеряемое в люмен (лм) .

Когда дело доходит до освещения, нужно учитывать Вт (Вт), (потребляемая энергия) и люмен (лм), (яркость). Или потребление электроэнергии по сравнению с светоотдачей. Люмены оцениваются для человеческого восприятия, а ватты — нет.

• Люмен (лм) — единица светового потока в системе СИ, это единица светового потока.
• Вт (Вт) — Единица измерения электрической мощности, это радиометрическое измерение.

Интенсивность света — Количество видимого света, излучаемого в единицу времени на единицу телесного угла

• Кандела (кд) — базовая единица измерения силы света в системе СИ. Это единица силы света источника света в определенном направлении.2 = 1 нит
  • Nit (nt) — Название, данное для единицы яркости

Для облегчения понимания представьте себе лампу, излучающую свет.

• Свет от лампы измеряется в люменах (мера силы света)
• Свет, падающий на поверхность, выражается в люксах
• Человеческий глаз видит это визуально с точки зрения яркости или яркости, которая измеряется в канделах

Глава 2

Радиометрия — Сколько там света

Что такое радиометрия

Радиометрия — это наука об измерении электромагнитного излучения.Что касается оптики, это относится к обнаружению и измерению световых волн в оптической части электромагнитного спектра (инфракрасного, видимого и ультрафиолетового). Радиометрия также включает определение распределения абсолютной мощности излучения.

Почему важна радиометрия

Радиометрия охватывает широкий спектр потребностей в обнаружении и измерении света.

Вот несколько распространенных приложений:

[источник]

4 Традиционно используемые геометрические описания в радиометрии

Основная единица радиометрии называется Radiant Flux .

1. Radiant Flux / Power — Выраженный в ваттах, лучистый поток можно определить как полную оптическую мощность источника света. Его также можно определить как скорость потока лучистой энергии. Вы можете думать об этом как об общем количестве света, излучаемого лампочкой.

2. Интенсивность излучения — Также измеряется в ваттах, интенсивность излучения — это количество потока, излучаемого через известный телесный угол.

3. Энергия излучения — Энергия освещенности, измеряемая в ваттах на квадратный метр, представляет собой измерение лучистого потока на известной площади поверхности.

4. Сияние — Сияние, измеряемое в стерадианах в ваттах на квадратный метр, представляет собой меру интенсивности излучения, излучаемого из единицы площади источника.

Глава 3:

Фотометрия — как вы видите свет

(видимый свет)

Что такое фотометрия

Фотометрия — это разновидность радиометрии, которая применяется только к видимой части электромагнитного спектра. В то время как радиометрия фокусируется на измерении энергии излучения с точки зрения абсолютной мощности, фотометрия учитывает реакцию человеческого глаза и фокусируется на измерении света с точки зрения воспринимаемой яркости.

Фотометрия — это «наука об измерении интенсивности света, где« свет »относится к общему интегрированному диапазону излучения, к которому чувствителен глаз.

Фотометрия отличается от радиометрии, в которой обнаруживается и измеряется каждая отдельная длина волны в электромагнитном спектре, включая ультрафиолет и инфракрасный свет ». Фотометрия. В EDU.photonics.com/Photometry: Ответ на вопрос о восприятии света Получено с https : //www.photonics.ru / a25119 / Photometry_The_Answer_to_How_Light_Is_Perceived

Почему важна фотометрия

Фотометрия измеряет видимый свет с точки зрения человека.

Общие приложения для фотометрии:

Как и радиометрия, применение фотометрии также разнообразно. Он используется в ряде отраслей для проверки интенсивности света, производимого дисплеями, приборными панелями, приборами ночного видения и т. Д.

Основной единицей фотометрии является люмен.Фотометрия состоит из четырех основных понятий:

1. Световой поток — Световой поток, измеряемый в люменах, представляет собой измерение общей воспринимаемой мощности, излучаемой источником света во всех направлениях.

2. Сила света — Сила света в канделах — это количество света, излучаемого источником в определенном направлении.

3. Освещенность — Освещенность измеряется в люменах на единицу площади. Это количество света, падающего на поверхность.Освещенность также можно назвать фут-свечой.

4. Яркость — Яркость, измеряемая в канделах на квадратный метр или нит, — это общий свет, излучаемый или отраженный от поверхности в заданном направлении. Он показывает, насколько ярко мы воспринимаем результат взаимодействия падающего света и поверхности.

Изображение предоставлено: J.C. Walker, Light Sources — Technology and Applications [CC Attribution-ShareAlike 3.0]

Глава 4:

Спектрометрия — Измерение длины волны

Spectrometry известна наукой и использованием спектрометров для измерения и анализа.Это исследование взаимодействия между светом и веществом, а также реакций и измерения интенсивности излучения и длины волны .

На схеме ниже показано, как спектрометрия используется для анализа образца. Образец показан на этапе 2. Спектрометрия также может использоваться для анализа длин волн, присутствующих в данном источнике света. В этом случае между источником и дифракционной решеткой не было бы образца.

i Источник: Спектрометрическая диаграмма публичной лаборатории [CC BY 2.0] (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/), с сайта flickr

Использование для спектрометрии:

В статье «Что такое спектрометрия и для чего она используется», написанной ATA Scientific Instruments, подробно описаны современные способы использования спектроскопии:

• В астрономии мы можем использовать уникальные спектры для определения химического состава объектов в космосе.
• Мы также можем использовать его для определения свойств космических объектов: в основном их температуры, а также их скорости.
• Применяется для скрининга метаболитов, а также для анализа и улучшения структуры лекарственных средств.

Биомедицинское использование света состоит из диагностических и терапевтических применений. Узнайте больше о спектроскопии в биомедицинских услугах.

Спектрорадиометрия — это «измерение энергии света на отдельных длинах волн в пределах электромагнитного спектра. Оно может быть измерено по всему спектру или в определенной полосе длин волн».

Спектрорадиометрия.В KonicaMinolta.us: Радиометрия, спектрорадиометрия и фотометрия Получено с: https://sensing.konicaminolta.us/learning-center/light-measurement/radiometry-spectroradiometry-photometry/

Две основные концепции спектрорадиометрии:

Spectral Radiance — яркость поверхности на единицу частоты или длины волны. Единицы СИ для спектральной яркости — стерадианный нанометр ватт / квадратный метр.

Спектральная освещенность — освещенность поверхности на единицу частоты или длины волны.В системе СИ для спектральной освещенности используется ватт / кубический метр.

Глава 5:

Как измерить интенсивность света

Расчет интенсивности света зависит от источника света и направления, в котором он излучает свет. Количество света, падающего на поверхность, называется освещенностью и измеряется в люксах.

Sciencing написала пошаговую статью / эксперимент о том, как рассчитать интенсивность света с помощью силы света вокруг лампы, которая излучает свет одинаково во всех направлениях.В заключении уточняется, что «интенсивность света в вашей точке на сфере равна количеству ватт, излучаемому лампочкой, деленному на площадь поверхности сферы». Полные расчеты можно найти здесь.

В фотометрии сила света является мерой мощности излучения, излучаемой объектом в конкретном направлении , и зависит от длины волны излучаемого света.

Что наиболее важно с точки зрения измерения силы света — это фактическое количество люменов , падающих на определенную поверхность.

Измерение уровня освещенности

Как отмечалось выше, поток — это общий световой поток. Ватты относятся к абсолютной мощности, а люмены — к человеческому восприятию.

В чем разница между яркостью и освещенностью

«Яркость — это количество света, отраженного от освещаемой поверхности».

Освещенность — это количество света, падающего на поверхность.

Яркость — это то, что мы измеряем по поверхности, на которую падает свет.

Top Light Co назвала его лучшим …

Подумайте об этом так: IL-яркость, IL, I = падающий свет. Освещенность измеряет падающий свет. Яркость — это то, что уходит с поверхности — L = уходит. Освещенность измеряет происшествие, яркость измеряет то, что уходит.

Глава 6:

Какие инструменты используются для измерения света

1. Фотометр

Фотометр — это прибор для измерения силы света.Его можно определить как прибор, измеряющий видимый свет.

Два типа фотометров:

1. Измерители яркости — определяют выходную видимую энергию источника света

Измерения яркости используются для таких продуктов, как светофоры и автомобильные задние фонари.

2. Измерители освещенности — измеряют видимую энергию, падающую на поверхность объекта.

Измерители яркости и колориметры

2.Интегрирующая сфера

«Интегрирующая сфера собирает электромагнитное излучение от источника, полностью внешнего по отношению к оптическому устройству, обычно для измерения потока или оптического ослабления».

Интеграция основ и приложений Sphere

3. Спектрометр

«Основная функция спектрометра — улавливать свет, разбивать его на спектральные составляющие, оцифровывать сигнал в зависимости от длины волны, считывать его и отображать на компьютере.”

Спектрометр

4. Измеритель освещенности

Люксметр — это прибор, используемый для измерения уровня освещенности . Уровень освещенности — это количество света, измеренное на плоскости.

Заключение

Когда речь идет о мощности света и его измерении, используется множество терминов и технологий. Ключ к пониманию того, как сочетаются все эти уникальные аспекты.

Понимание измерения света помогает нам, как поставщику световых решений, соответствовать требованиям яркости и однородности для ваших конкретных приложений.

Наука с помощью смартфона: Измерение освещенности с помощью люкс

Это наше второе занятие, которое требует использования смартфона или планшета. Пожалуйста, сообщите нам свое мнение. Напишите по электронной почте [email protected] с отзывами об использовании технологий в этом — и будущем — мероприятиях «Дом науки».

Ключевые понятия
Физика
Свет
Измерение
Математика

Введение
Знаете ли вы, что вы можете использовать смартфон в качестве научного инструмента для исследования окружающего мира? Смартфоны содержат множество встроенных электронных датчиков, которые могут измерять такие явления, как звук, свет, движение и многое другое.В этом упражнении вы будете использовать датчик освещенности на телефоне или планшете, чтобы изучить яркость света от разных источников света и мест. Насколько ярка лампа для чтения в вашей гостиной по сравнению с прямыми солнечными лучами? Попробуйте это занятие, чтобы узнать!

Фон
Измерение предметов вокруг вас, например расстояния, вероятно, довольно знакомо. Единицы измерения, такие как дюймы или сантиметры, могут описывать расстояние между одной точкой и другой. Но в окружающем нас мире есть много других качеств, которые мы также можем превратить в измеримые величины.Например, знаете ли вы, что можно измерять свет? Вы можете описывать уровни освещенности относительно других вещей, например, «темно как ночь» или «ярче солнца», но вы, вероятно, не станете использовать число. Но так же, как вам может понадобиться линейка для измерения расстояния, вы можете использовать инструмент для измерения точных единиц света.

Свет можно измерить разными способами. Одна единица измерения называется люкс, которая описывает, сколько света падает на определенную область. (Это отличается от единицы люмен, которая показывает вам общее количество света, излучаемого источником света.) Количество люкс становится меньше по мере удаления от источника света. Это имеет смысл, если подумать: лампочка выглядит намного тусклее, если вы стоите на расстоянии 100 футов от нее, а не близко — даже если она по-прежнему излучает такое же общее количество света в люменах. Типичные уровни освещенности на открытом воздухе могут варьироваться от менее 1/1000 люкс в темную ночь до более 30 000 люкс при прямом солнечном свете!

Вот тут-то и пригодится смартфон. Уже давно существуют автономные люксметры (например, для использования в фотографии), устройства с датчиком освещенности и экраном, отображающим уровень освещенности в люксах.Однако современные смартфоны и планшеты обычно содержат встроенные датчики освещенности, которые используются для автоматической регулировки яркости экрана в зависимости от уровня освещенности (например, делая экран ярче и легче его увидеть, если вы используете устройство под прямыми солнечными лучами, но затемняете. экран в более темных помещениях, чтобы он не был слишком ярким для ваших глаз). Многие телефоны могут запускать приложения, которые будут отображать световые показания в люксах. Чтобы узнать больше об уровнях освещенности в мире вокруг вас, найдите смартфон или планшет и начните измерения!

Материалы

• Смартфон или планшет с доступом в Интернет и разрешением на загрузку и установку приложения
• Взрослый (для проверки и загрузки приложения)
• Различные источники света (фонарик, лампа, потолочный светильник и т. Д.))
• В разных местах (темный шкаф, комната с окнами, на улице и т. Д.)
• Линейка (опция)

Подготовка

• Попросите взрослого помочь вам найти приложение «люксметр» или «люксметр» на смартфоне или планшете. Доступно множество бесплатных опций (обратите внимание, что в некоторых приложениях может быть включена реклама или встроенные покупки).
• Познакомьтесь с вашим приложением для люксметра. Некоторые приложения просто отображают число на экране, тогда как другие отображают счетчик или график.Некоторые также позволяют записывать данные. Убедитесь, что приложение работает: переместите телефон из темной комнаты в светлую или поднесите его к лампочке (лампочки бывают горячими и яркими, поэтому будьте осторожны), и вы увидите, что числа колеблются. .
• Найдите датчик освещенности на вашем устройстве. Обычно он находится в верхней части передней части телефона (сторона с экраном). Вы можете сделать это, проведя кончиком пальца по поверхности телефона, когда открыто приложение люксметра. Когда ваш палец накрывает датчик освещенности, показания должны упасть.Убедитесь, что вы случайно не закрыли датчик во время занятия.
• Примечание. Некоторые приложения могут отображать уровни освещенности в других единицах, например «EV», что означает «значение экспозиции» и используется в фотографии для измерения количества света, падающего на камеру. Концепции, описанные в этом упражнении, по-прежнему применимы, и вы все равно можете сравнивать различные источники света или то, как уровни света меняются с расстоянием от источника света. Однако числа, которые вы измеряете в EV, не будут такими же, как в люксах.

Процедура

• Проверьте, как показания в люксах меняются с увеличением расстояния от фиксированного источника света. Например, встаньте прямо под потолочным светильником, держите телефон экраном вверх и перемещайте телефон вверх и вниз. Как вариант, держите телефон боком и направьте его на торшер, когда вы подходите к нему все ближе и дальше. Как показания меняются с расстоянием?
• Теперь сравните разные источники искусственного света на одинаковом расстоянии.Вы можете использовать линейку для этого или любой удобный предмет (или часть тела, например предплечье) в качестве распорки. Точное расстояние не имеет значения, если вы поддерживаете его постоянным. Как фонарик сравнить с лампочкой? А как насчет света телевизора или экрана компьютера? Какой источник света в вашем доме самый яркий? Самый тусклый?
• Наконец, измерьте уровень внешней освещенности в разных местах. Выключите все источники искусственного света. Как уровень освещенности снаружи соотносится с уровнем освещенности внутри? А как насчет комнаты с закрытыми оконными покрытиями по сравнению с открытыми оконными покрытиями? В комнате, где вы спите ночью, а не днем? Какая комната в вашем доме получает больше всего естественного света? Какая комната получает меньше всего?
• Дополнительно: Попробуйте наклонить телефон на относительно источника света и посмотрите, как меняются показания.

Наблюдения и результаты
Вы, наверное, заметили, как резко меняется уровень освещенности с увеличением расстояния от источника света. Вы можете увидеть только несколько десятков или сотен люкс, когда находитесь через комнату от лампочки, но если вы поднесете телефон прямо к лампочке, показания могут быть в тысячах или даже десятках тысяч. Это связано с математической зависимостью, называемой законом обратных квадратов. По мере того, как свет расширяется наружу от источника, количество света, попадающего в каждую область, очень быстро падает.Солнце так далеко, что может показаться удивительным, что показания в люксах под прямыми солнечными лучами настолько высоки (десятки тысяч люкс). Это дает нам представление о том, насколько ярким является само солнце!

Если вы попытались наклонить телефон, вы могли заметить, что показания уменьшились, хотя расстояние между телефоном и источником света не изменилось. Угол поверхности относительно источника света также определяет, сколько света попадает на нее, потому что свет распространяется по прямой линии.Поверхность, перпендикулярная световым лучам (под углом 90 градусов), будет собирать больше всего света. Вот почему так важно, чтобы солнечные панели были нацелены прямо на Солнце, и почему полюса Земли получают меньше света (и являются более холодными), чем экватор.

Наличие единицы измерения и устройства для ее измерения может быть полезно для более точного определения и сравнения различных сред. Например, вы можете обнаружить, что определенный диапазон люкс наиболее удобен для чтения книги.Эти измерения можно использовать при проектировании зданий, например школ, чтобы обеспечить достаточное количество света для различных зон и видов деятельности.

В зависимости от вашего телефона или приложения, который вы использовали, диапазон значений, которые вы могли измерить, мог быть ограничен. Некоторые приложения, например, могут не отображать десятичные значения, что затрудняет измерение уровней освещенности ниже 1 люкс (другими словами, даже если реальное значение составляет 0,4 люкс, приложение будет отображать 0 люкс). Чаще всего это происходит в очень темных местах, например, в туалете или на улице ночью.Максимальное чтение также может быть ограничено приложением или аппаратным обеспечением телефона или планшета. Вы можете, например, увидеть на улице только 10 000 люкс при прямом солнечном свете — даже если вы ожидали, что показание составит 30 000 люкс или более. Об этом полезно помнить при использовании любого измерительного прибора. Точно так же, как длина линейки не может отражать всю длину футбольного поля — или кухонный термометр не может сказать нам температуру поверхности солнца — многие цифровые измерительные инструменты не могут обеспечить полный диапазон возможных измерения.

Дополнительные сведения
Освещенность: что такое люкс? от All About Circuits
Закон обратных квадратов, свет, от Hyperphysics в Университете штата Джорджия
Рекомендуемые уровни освещенности (освещенности) для открытых и закрытых помещений (pdf), от Национальной оптической астрономической обсерватории
Наука со смартфоном: децибелметр, от Scientific American
Занятия STEM для детей от Science Buddies

Это задание предоставлено вам в сотрудничестве с Science Buddies

Понимание и использование люксметра

В архитектурном освещении интенсивность света или светоотдача измеряются, чтобы понять, обеспечивает ли конкретный источник света достаточно света для предполагаемого применения.В светотехнической отрасли есть хорошо зарекомендовавшие себя рекомендации по уровню освещенности для широкого спектра применений и типов помещений. Особенно полезно понимать интенсивность света, чтобы правильно оценить, есть ли в помещении адекватные условия освещения. В этой статье будут рассмотрены несколько основных принципов, связанных с интенсивностью света — как измерить интенсивность света, разница между люменами и освещенностью (и что они означают), а также мы обсудим, как искусственный свет стал настолько важным для нашей повседневной жизни. жизнь и благополучие.

Какой лучший показатель для измерения силы света?

Освещенность — это показатель, который используется для измерения интенсивности света в пространстве. Он измеряется в фут-канделах или люксах — это количество света (люмен), падающего на поверхность (на любой квадратный фут или квадратный метр). Следовательно, интенсивность света измеряется в люменах на квадратный фут (фут-канделах) или люменах на квадратный метр (люкс). Измерение количества света, падающего на поверхность, позволяет нам оценить, достаточно ли у нас света для выполнения различных визуальных задач.

Теперь давайте глубже посмотрим, как мы измеряем освещенность. Начнем с рассмотрения двух основных единиц измерения освещения: люмен и освещенность (фут-кандела / люкс) . Часто эти два понятия путают по определению или просто используют один неточно вместо другого, так что давайте разберемся с этим.

Что такое люмен?

люмен (лм) — это единица измерения, которую мы используем для количественной оценки количества видимого света, видимого человеческим глазом.Световой поток конкретного источника света измеряется в люменах. Вы многие замечали, покупая лампочки для дома, что они показывают световой поток. Чем выше световой поток, тем «ярче» или выше интенсивность источника света; чем меньше световой поток, тем меньше яркость или меньшая интенсивность источника света.

Когда вы покупаете лампочки на основании их интенсивности или яркости, вам нужны люмены, а не ватты — просто ватты определяют энергопотребление лампочки.Понимая люмены, мы можем исследовать другие показатели освещения, такие как освещенность (фут-канделы / люкс), и то, как это играет ключевую роль в оценке интенсивности источника света.

Источник света, такой как, например, лампа накаливания, излучает свет во всех направлениях, из которых общее измерение отображается как световой поток (об этом мы скоро поговорим). Люмены — это просто единица света, но когда их помещают в контекст для данной площади поверхности, они становятся особенно полезной метрикой.Что переводит нас на освещенность (фут-кандел / люкс) .

Что такое Люкс?

люкс — это просто единица измерения, используемая для описания количества люменов, приходящихся на квадратный фут (фут-кандела) или квадратный метр (люкс) поверхности. Допустим, у вас есть источник света с яркостью 1000 люмен. Если все эти 1000 люмен распределены на площади в 1 квадратный метр, у вас будет освещенность 1000 люкс, то есть яркость пасмурного дня.Но что, если мы разложим это на 10-кратную площадь, то есть на 10 квадратных метров? Ну, освещенность или люкс уменьшится до менее интенсивного и более тусклого 100 люкс. Мы используем тот же подход для фут-свечей, только наши единицы измерения — люмен на квадратный фут.

Причина, по которой мы измеряем интенсивность света, состоит в том, чтобы обеспечить соблюдение определенного «стандарта» освещения. это имеет большое значение для фотографа (чья работа сосредоточена именно на свете), как в хирургическом театре или в других помещениях, таких как офисы.

Что такое свеча?

Фут-свеча — это мера силы света — это количество люмен на квадратный фут. Теперь вы можете подумать, что мы уже рассмотрели люкс, так зачем добавлять этот показатель? Разные люди используют разные метрики и по разным причинам. Проще говоря, где 1 люкс равен 1 люмену на квадратный метр, 1 фут-кандела равен одному люмену на квадратный фут.

Что такое световой поток?

Световой поток — это способ измерения воспринимаемой мощности или общего количества светового потока от источника света.Когда количество люменов — единица количества видимого света, который может видеть человеческий глаз, используется для измерения интенсивности источника света. Для определения светового потока требуется квадратный метр площади (люкс).

Стандартные измерения освещенности

В светотехнике используется несколько типов показателей и измерений освещения. До сих пор мы рассматривали измерения, связанные с интенсивностью света — люменами, фут-канделами и люксами.

Хотя они полезны для специалистов по освещению, какое отношение эти термины имеют к реальному миру? Нам нужен небольшой контекст.Например, в типичной классной комнате рекомендуется иметь уровень освещенности около 30-50 фут-кандел или 300-500 люкс. Сравните это с профессиональной лабораторией, в которой стандарты освещения рекомендуют уровень освещенности 75-120 фут-кандел или 750-1200 люкс. Различия в рекомендуемых уровнях освещенности опубликованы IESNA (Общество инженеров по освещению Северной Америки). Рекомендации основаны на многолетнем визуальном тестировании, чтобы определить, сколько света нужно человеческому глазу, чтобы правильно видеть различные задачи с разным уровнем детализации.Из этого примера видно, как в конкретных средах требования к уровню освещенности сильно различаются.

Чтобы объяснить это дальше, вы можете подумать о самом большом источнике естественного света, который у нас есть — солнце. Примеры стандартных уровней освещенности:

• Яркий летний день: 100 000 люкс (~ 10 000 фут-кандел)
• Полный дневной свет: 10000 люкс (~ 1000 фут-кандел)
• Пасмурные дни: 1000 люкс (~ 100 фут-кандел)
• Традиционное офисное освещение: 300-500 люкс (30-50 фут-кандел)
• Общая лестница: 50-100 люкс (5-10 фут-кандел)
• Сумерки: 10 люкс (1 фут-кандела)
• Полнолуние: <1 люкс (<0.1 фут-кандела)

Какой измеритель мне использовать для измерения силы света?

Специалисты по освещению используют люксметр (также называемый измерителем освещенности или люксметром) для измерения количества света в пространстве / на определенной рабочей поверхности. В экспонометре есть датчик, который измеряет падающий на него свет и предоставляет пользователю измеряемое значение освещенности.

Эти портативные устройства обычно используются фотографами для расчета правильной освещенности.Однако они также являются важным инструментом, который используется для измерения и проверки уровня освещенности в застроенной среде. Экспонометры — особенно полезный инструмент, если вы измеряете свет в целях безопасности или чрезмерного освещения, которое вызывает напряжение глаз и приводит к потере энергии.

Дополнительным преимуществом использования люксметра является возможность их калибровки. Почему это важно? Подумайте, как зрение одного человека будет определять определенные длины волн света иначе, чем другого. Это означает, что один человек может определить источник света как более интенсивный на или на менее интенсивный, поскольку он по-разному воспринимает или «видит» определенные длины волн.Добавьте к этому, что разные длины волн излучают свет разной интенсивности.

Вот почему люксметры настроены на использование стандартного источника света A CIE . Стандартный люксметр необходим для измерения освещенности лампами накаливания, но как насчет светодиодного освещения? Чтобы измерить интенсивность света от светодиодного освещения, вы должны использовать светодиодный люксметр .

Светодиодное освещение

становится все более распространенным в коммерческой среде из-за энергоэффективности, долговечности, настройки цветовой температуры, безопасности и низких эксплуатационных расходов.Но светодиоды излучают белый свет иначе, чем лампы накаливания или люминесцентные лампы, поэтому важно использовать правильный измеритель.

Как измерить интенсивность света с помощью экспонометра

Использование светомера (люкс) — лучший способ измерить интенсивность света — он дает нам возможность выбрать оптимальную интенсивность света для окружающей среды.

1. Измерьте окружающий свет в комнате

Для начала выключите все освещение в комнате, которую вы собираетесь измерять.Включите люксметр, чтобы определить так называемое базовое измерение , — окружающий свет.

Это означает, что вы можете увидеть, насколько существующее освещение добавляет комнате после его включения.

2. Включите свет, снимите измерения

Находясь в центре помещения, убедитесь, что экспонометр настроен на запись вашего нового показания. Не торопитесь — подождите несколько секунд, пока освещение достигнет полной яркости (особенно, если вы измеряете свет от КЛЛ).

3. Запишите свои дифференциальные показания

Просто вычтите уровень окружающего освещения из уровня освещенности — это известное как дифференциальное (или дельта) измерение. Это количество света, производимого существующими светильниками. С помощью этого блока измерения освещенности вы можете оценить, насколько он соответствует оптимальному требуемому уровню освещения.

4. Проверьте другие части комнаты

Для освещения открытого офиса или коридора показания экспонометра теоретически должны быть постоянными.Однако, возможно, стоит проверить любые потенциальные «слепые» пятна, чтобы убедиться, что у вас есть последовательность.

Как сила света влияет на работу

Интенсивность света влияет на то, как люди живут, работают и взаимодействуют. Совсем недавно исследователи обнаружили, как свет влияет на наше здоровье и благополучие. Исследования показали, что, хотя стандартный искусственный свет отвечает нашим визуальным потребностям, его недостаточно для обеспечения надлежащих биологических сигналов, которые необходимы нашему телу и мозгу, и даже может оказать негативное влияние на наше здоровье в долгосрочной перспективе.Причина в том, что люди теперь проводят большую часть своей жизни в помещении — мы потеряли связь с солнцем и солнечным днем ​​и больше не получаем критические световые сигналы, необходимые нашему телу и мозгу для улучшения сна и дневной активности. Мы живем в помещении, в котором слишком темно, чтобы наш мозг мог идентифицировать себя как дневное время, и слишком яркий ночью, чтобы наш мозг мог распознать ночное время. Мы потеряли связь с нашим естественным циркадным циклом. Например, подумайте о ярко освещенном продуктовом магазине, в который вы ходите поздно вечером, или о тусклом лекционном зале или конференц-зале, в котором вы можете провести середину дня — это полная противоположность световым сигналам, вокруг которых развивалось наше тело.

Наш современный образ жизни достиг точки, когда большинство из нас проводит около 87% своего времени в помещении. Это означает, что большая часть нашего «дневного света» почти полностью обеспечивается искусственным освещением.

Без надлежащего дневного освещения и из-за того, что мы остаемся более активными в более яркой окружающей среде ночью, наши циклы сна и бодрствования, которые напрямую связаны с нашими циркадными ритмами и выработкой мелатонина (ключевого гормона сна) — , становятся нерегулируемыми. Чтобы получить полноценный и спокойный сон, который способствует дневному бодрствованию и повышению уровня энергии, настроения и продуктивности; нам нужен хорошо функционирующий циркадный ритм.Когда это происходит, мы улучшаем качество сна, позволяя нашим циркадным системам восстанавливать как наше тело, так и наш разум.

Исследования также показали, что правильные дневные световые сигналы также влияют на серотонин (1), предшественник мелатонина. Серотонин помогает нам чувствовать себя позитивно, спокойно и продуктивно — это то, что мы получаем при достаточном дневном освещении, и именно поэтому сезонное аффективное расстройство (САР) является такой проблемой во время продолжительной темноты наших зимних месяцев!

В том же исследовании «Преимущества солнечного света» объясняется:

«Свет, который мы получаем на улице в летний день, может быть в тысячу раз ярче, чем мы когда-либо могли бы увидеть в помещении», — говорит исследователь мелатонина Рассел Дж.Рейтер — Центр медицинских наук Техасского университета.

«По этой причине важно, чтобы люди, работающие в помещении, периодически выходили на улицу, и, кроме того, все мы стараемся спать в полной темноте. Это может иметь большое влияние на ритмы мелатонина и может привести к улучшению настроения, энергии и качества сна ».

Когда у нас есть доступ к солнечному свету каждый день, мы становимся более здоровыми, что означает лучшие результаты для людей и предприятий — сотрудники компании, которые хорошо отдохнули ночью, становятся более здоровыми, счастливыми и, следовательно, более продуктивными.Подумайте о том времени, когда вы отправились в поход, походы или просто провели весь день на улице — много раз мы обнаруживаем, что после этого мы можем спать лучше и крепче.

Что такое циркадное освещение или освещение, ориентированное на человека?

Circadian Lighting, также известная как Human Centric Lighting (HCL), фокусируется на освещении для здоровья и благополучия человека и на том, как мы можем использовать искусственный свет, чтобы обеспечить преимущества естественного дневного света.До недавнего времени искусственное освещение фокусировалось на зрительной системе человека, циркадное освещение отвечает потребностям человеческой биологии и циркадной системы человека — цель состоит в том, чтобы обеспечить свет, который помогает людям чувствовать себя более бдительными, счастливыми и продуктивными в течение дня и улучшает сон. ночью, вечером. При проектировании рабочей среды преимущества циркадного освещения или HCL могут способствовать благополучию и сплоченности среди рабочих.

Как выбрать идеальную интенсивность света

Для разных помещений требуются разные уровни и интенсивность света.Установление надлежащих уровней освещения не только позволяет нам видеть и выполнять задачи, но и интенсивность света также обеспечивает подсознательные визуальные подсказки, которые помогают в поиске пути и визуальной иерархии в пространстве. Вы можете этого не осознавать, но даже освещение в корпоративной среде часто используется для создания ощущения «корпоративной культуры». Итак, как выбрать идеальную интенсивность света?

Самый целостный подход состоит в том, чтобы рассмотреть различные варианты использования пространства, возраст людей, которые могут использовать это пространство, и то, как долго они могут занимать каждое пространство.

Возьмем типичную офисную среду , рекомендуемый уровень освещенности для открытого офиса составляет около 30 фут-кандел (в среднем) или 300 люкс (в среднем). Однако не имеет смысла и неудобно иметь везде одинаковый уровень интенсивности света.

Возьмем, к примеру, конференц-залы или переговорные. Для презентаций или встреч с большим количеством участников потребуется другая интенсивность света по сравнению с неформальным командным проектом.

Для конференц-залов может потребоваться 30 фут-кандел (300 люкс) для личных встреч, но у вас также могут быть видеопрезентации, где вам нужно уменьшить интенсивность света, чтобы вы могли более четко видеть проекционный экран или изображения.В большинстве пространств важно иметь слои света и решение освещения, которое было бы универсальным и ориентированным на человека, отвечающим потребностям жителей. Некоторые конференц-залы предназначены для быстрого наверстывания, а другие используются для тренировок в течение всего дня. Если в этих помещениях нет доступа к дневному свету, чрезвычайно важно подумать о том, как можно использовать циркадное освещение, чтобы улучшить состояние этих пространств.

Еще одна среда, для которой интенсивность внутреннего освещения является важным фактором, — это классные комнаты .Обучение — это очень визуальный опыт, поэтому соответствующие световые решения должны работать в соответствии с физической средой. Мы должны учитывать горизонтальные задачи (количество света, необходимое для столов) и вертикальные задачи (количество света, необходимое для того, чтобы видеть надписи на белых досках). Как правило, для типичного класса рекомендуется 30 фут-кандел (300 люкс) в горизонтальной плоскости.

В школьной среде мы также хотим рассмотреть методы уменьшения бликов при поддержании постоянного уровня освещенности, чтобы все ученики могли видеть.Кроме того, исследования показали, что дети и подростки, которые получают правильные утренние световые сигналы, улучшают работоспособность, бдительность и снижают гиперактивность.

Наконец, давайте посмотрим на больницы и медицинские центры. Больницы — это сложное для освещения пространство, есть множество людей, у которых есть противоречивые потребности в освещении — пациентам может потребоваться низкий уровень освещения, в то время как медсестрам нужен свет, чтобы видеть, что они делают. Потребность в освещении дневных медсестер по сравнению с медсестрами ночной смены также является проблемой.

Помещения для ухода за пациентами нуждаются в высококачественном освещении, чтобы медицинские работники могли правильно видеть вены и тон кожи, чтобы оценить любые потенциальные проблемы, связанные с цианозом или сепсисом.

Кроме того, мы знаем, что дневной свет так важен для здоровья человека, но когда вы больны и обездвижены, вы не можете выйти на улицу, чтобы получить столь необходимые для здоровья преимущества дневного света. Это делает обеспечение циркадного освещения в зонах ухода за пациентами еще более важным. Кроме того, медицинский персонал также получает большую пользу от освещения циркадного ритма, чтобы способствовать формированию сильных дневных циркадных сигналов.

Если мы сосредоточимся на палатах для пациентов , обеспечение здоровой, спокойной обстановки важно для выздоровления пациентов. Как правило, 10 фут-кандел (100 люкс) — это комфортный и более низкий уровень освещенности для отдыха.

Но что, если пациент хочет читать — пациенту может потребоваться немного более высокий уровень освещенности — около 20 фут-кандел (200 люкс). Однако мы также должны учитывать потребности медицинских специалистов — в палатах пациентов также есть отдельная лампа для осмотра, которую можно включать и выключать по мере необходимости для проведения обследований у постели больного и обеспечивать более высокий уровень освещения — до 50-75 фут-кандел или 500-750 люкс.Кроме того, когда пациент спит, медицинскому персоналу может потребоваться зайти в палату для измерения жизненно важных функций, и им понадобится рабочий свет, который может обеспечить 10 фут-свечей (100 люкс), в идеале, не беспокоя пациента.

Важность выбора интенсивности света, использования слоев света для визуального комфорта, а также реализации технологии циркадного освещения очевидна — она ​​лежит в основе технологии циркадного освещения. В BIOS человеческое освещение потратило годы на разработку с использованием научных данных для создавать решения, ориентированные на биологию.

(1) М. Натаниэль Мид, (апрель 2008 г.), «Преимущества солнечного света: яркое пятно для здоровья человека», Environ Health Perspect. />

Как измерить свет | Правильное использование экспонометра

Измерение освещенности стало обычной практикой в ​​различных сферах жизни, от проверки того, что ваши сотрудники работают в безопасных условиях, до проверки уровней освещенности для фотосъемки или декораций.Измерительный свет требует нескольких соображений; В этой статье представлены основные сведения о том, что такое свет и как его измеряют, а также даны инструкции по использованию измерителя освещенности (люксметра).

Что такое свет?

Не стесняйтесь пропустить этот раздел, поскольку он не является жизненно важным для понимания того, как правильно измерять свет, но является полезной вспомогательной информацией. Давайте постараемся сделать это проще. Свет — это форма электромагнитной энергии, которая распространяется волнами. Эти волны имеют длину и частоту.У людей есть рецепторы, которые могут воспринимать волны определенной длины и преобразовывать их в изображения. Эти длины волн существуют от 400 до 700 нм. Отдельные цвета присутствуют на определенных длинах волн. См. Ниже…

• Синий 420нм
• Зеленый 525нм
• Красный 635 нм

Возможно, вы слышали термины инфракрасный и ультрафиолетовый. Инфракрасное — это когда длина волны длиннее, чем мы видим, и ультрафиолет, когда они короче. Оба они используются в разных технологиях.Когда энергия излучается сразу на всех трех длинах волн, мы получаем то, что мы называем белым светом.

Типы света

Как правило, на вашем рабочем месте используется один из трех типов осветительной арматуры: это источники света, основанные на тепле, известные как лампы накаливания, люминесцентные лампы и светодиоды. Каждый из них по-своему излучает свет.

• Свет накаливания — это излучаемая электромагнитная энергия, которая излучается на всех длинах волн, когда мы видим все длины волн, вещи кажутся белыми.Различные температуры изменят количество используемых длин волн.
Флуоресцентные лампы
• технически находятся за пределами нашего видимого диапазона, они ультрафиолетовые и ниже 400 нм. Однако взаимодействие с покрытием на внутренней стороне их трубок дает видимый белый свет, который мы можем использовать.
Светодиодные лампы
• немного сложнее и достигают белого света за счет смеси красных, зеленых и синих светодиодов или методов, аналогичных флуоресцентным лампам
.

Как измерить свет

Самый простой способ понять, как измеряется свет, — это изобразить обычную лампочку с нитью накала, которая нагревается, производя свет (лампа накаливания, если вы читали предыдущий раздел).Нить накала является источником света и находится в центре сферы, и свет излучается во всех направлениях. Общее количество энергии всего произведенного света известно как «световой поток».

Вы, наверное, знакомы с Lumen; это мера силы света, о которой люди обычно слышали. Базовая единица силы света — кандела (одна зажженная свеча дает примерно 1 канделу). Одна кандела на стерадиан (область конической формы, начинающаяся от источника света) называется просветом.

Когда мы измеряем свет, нас интересует, сколько люменов падает на поверхность; это то, что мы знаем как люкс. Один люкс — это один люмен на квадратный метр.

Рабочий пример. У нас есть источник света, общий световой поток которого составляет 1000 люмен. Если бы мы могли сфокусировать это на поверхности 1 квадратного метра, мы получили бы освещение 1000 люкс. Однако, если бы тот же свет был распределен на площади 10 квадратных метров, у нас была бы освещенность только 100 люкс.

Примеры уровней освещенности
Очень яркий летний день	100000 люкс
Полный дневной свет	10 000 люкс
Пасмурный летний день	1000 люкс
Очень темный день	100 люкс
Сумерки	10 люкс
Полнолуние	<1 люкс

Альтернативным измерением света является фут-свеча, он работает так же, как люкс, за исключением того, что 1 фут-свеча составляет 1 люмен на квадратный фут.

Приборы для измерения света

Самый простой способ измерить освещенность — купить люксметр / люксметр, эти две фразы часто взаимозаменяемы. Экспонометры содержат датчик, который преобразует световую энергию в электрический заряд, который может дать пользователю показания. Как правило, они достаточно малы, чтобы их можно было брать в руке и легко переносить.

Вы можете посмотреть наш ассортимент люксметров здесь.

Эксплуатация экспонометра проста. Сняв колпачок с сенсора, просто поместите его на поверхность, на которой выполняется какая-либо задача, например, в центр стола.Важно, чтобы датчик располагался на поверхности, поскольку именно здесь свет отражается в глаз пользователя и представляет собой истинный уровень получаемого света. Если держать экспонометр над поверхностью, это может привести к неточным показаниям. После этого на дисплее должно отобразиться значение в люксах.

Когда использовать люксметр

(Если вы пропустили его, вы можете прочитать раздел 1 этого руководства) Есть несколько вещей, о которых вы должны знать при использовании люксметра. В основном это связано с тем, что человеческий глаз воспринимает свет разных длин волн по-разному.Если бы все длины волн содержали одинаковую интенсивность света, показания в люксах были бы одинаковыми, но человек-пользователь может видеть больше света определенного цвета, и свет может казаться ярче.

Чтобы лучше соотнести люксметры с человеческим восприятием света, они настроены на стандартный источник света CIE A. Это регулирует экспонометр так, чтобы свет был распределен по длинам волн домашнего света с вольфрамовой нитью.

Благодаря этим настройкам стандартный люкс или люксметр идеально подходит для использования в помещениях, где используется освещение лампами накаливания.Их также можно использовать для освещения флуоресцентными лампами, но возможны небольшие погрешности в измерениях. Это делает их идеальными инструментами для проверки освещения на большинстве рабочих мест.

Если ваше рабочее место оснащено светодиодным освещением, вам может потребоваться другое решение.

Светодиодный измеритель освещенности

С постоянно растущим успехом светодиодного освещения возникла потребность в специализированных светодиодных измерителях света. Светодиодные лампы излучают белый свет совсем не так, как лампы накаливания. Традиционный люксметр может дать точные показания в 500 люкс, но человеческий глаз не может видеть все 500 люкс, а на самом деле может видеть только 300 люкс.В конечном итоге это приводит к неточностям. Обойти это можно с помощью специального светодиодного измерителя света.

Как измеряется освещение | EGEE 102: Энергосбережение и защита окружающей среды

Когда большинство людей покупают лампочку, они ищут ватты (Вт). Напомним, что ватт — это единица мощности (т. Е. Скорость, с которой энергия потребляется поставщиком электроэнергии). Он ничего не говорит о свете.

Наиболее распространенной мерой светоотдачи (или светового потока) является люмен.Все лампы имеют люмен, как показано на рисунке ниже, и каждая лампа имеет 3 параметра, указанные на упаковке:

• Световой поток лампы или световой поток
• Потребляемая мощность в ваттах
• Срок службы лампы в часах

Параметры, указанные на лампочке.

Посмотрите видеоролик в масштабе 1:41 ниже, чтобы узнать больше о люменах.

люмен, как измеряется свет

Щелкните здесь, чтобы увидеть стенограмму видео измерения освещенности

люмен; как измеряется освещение?

Хорошо, следующий вопрос, как измеряется освещение.Итак, у нас здесь так много света, как нам измерить количество света, которое мы получаем? Обычно световой поток измеряется в световом потоке или количестве света, падающего на горизонтальную поверхность. У всех ламп, например, этой (стандартной), указано сколько люменов? Люмен — это световой поток конкретной лампочки. Сколько света мы получаем от этой лампочки? Люмен. Не ватты. Уоттс — второе, что вы здесь видите. И это сколько ватт или сколько мощности мы потребляем от электрических проводов? И третье, что указано на каждой посылке, которую вы видите, — это количество часов.Другими словами, это срок, ожидаемый срок службы этой лампочки. Как видите, люмен — это световой поток. Люмен — это показатель того, сколько света мы получаем от этих лампочек. Например, как я уже сказал, 40-ваттные лампы дают вам 500 люмен, а у нас есть 60-ваттная лампа, которая дает вам 865 люмен. Это не пропорционально, но по мере увеличения мощности вы получаете все больше и больше люменов.

Свечи

фут-кандела (fc) — стандартная единица измерения освещенности поверхности.Это световой люмен, распределенный по площади в 1 квадратный фут (0,09 квадратного метра).

Свеча для ног

Средний уровень фут-кандел на квадратной поверхности равен количеству люменов, падающих на поверхность, деленному на площадь поверхности.

FC = Люмены света / Площадь в квадратных футах

Пример

Лампа мощностью 40 Вт дает около 505 люмен и имеет срок службы около 1000 часов. Когда эта лампочка используется для освещения комнаты размером 10 x 10 футов, эти 505 люмен распределяются на 100 квадратных футов площади пола.Что такое подсветка?

505 люмен света / 100 футов ² = 5,05 люмен на фут ² или 5,05 фк

1 футовая свеча = 1 люмен / фут2 = 1 люкс (метрическая система)

Теперь посмотрите фильм 1:15, в котором показано, как люксметр используется для измерения люмен на фут ² . Помните, 1 люмен / фут2 = 1 фут-кандела.

Как измеряется свет?

Щелкните здесь, чтобы просмотреть стенограмму видео измерения освещенности.

Использование экспонометра

Я поставил сюда лампочку на 60 ватт.И эта лампа мощностью 60 Вт дает 865 люмен света. Когда я держу эту лампочку очень близко к этой области поверхности здесь, где измеряется свет, все эти 800 единиц падают на небольшую область. Очевидно, что если мы попытаемся измерить количество люменов, попадающих на эту небольшую площадь, мы увидим, что количество люменов на квадратный фут очень и очень велико. Как вы можете примерно видеть, у нас около 1200 люмен на квадратный фут — очень высокая концентрация. Когда я убираю эту лампочку, значение уменьшается, потому что такое же количество люменов распределяется по большей площади, как вы можете видеть здесь.Сейчас он составляет около 100 люмен. И если я пойду дальше, он уменьшится.

КАК ИЗМЕРЯЕТСЯ ЯРКОСТЬ СВЕТА?

люмен, люкс, ватт? Вот наше простое руководство по некоторым основам для понимания того, как измеряются яркость и свет в современном электрическом освещении.

ВАТТ

Многие люди до сих пор думают о яркости света в ваттах и ​​имеют хорошее представление о разнице в яркости лампочек мощностью 40, 60 или 100 Вт.Раньше это работало лучше, так как большинство ламп накаливания и разница в эффективности у разных производителей была небольшой. В настоящее время с более энергоэффективным освещением ватты не столь полезны для оценки яркости. Ватт — это на самом деле единица мощности или скорость энергии, используемой или генерируемой с течением времени. Энергетические компании используют ватты для отслеживания количества потребляемой нами электроэнергии в киловаттах в час (кВтч), что составляет 1000 ватт мощности за один час использования. Итак, если у нас есть лампочка мощностью 100 Вт, включенная на 1 час, это будет 0.1 киловатт-час или 1 ватт-час (Wh).

ЛЮМЕН

В общих чертах, люмен (лм) — это мера того, сколько видимого света излучается источником света, технически это описывается как его световой поток. Общая мощность видимого света представлена ​​общим количеством испускаемых люменов. Короче говоря, при поиске мощности лампы в осветительной арматуре обращайте внимание на общее количество люменов.

ЛЮКС

люкс (лк) используется для измерения количества видимого света (светового потока), распространяемого по площади поверхности, это технически известно как освещенность.Освещенность является фундаментальным фактором для дизайнеров освещения и архитекторов при выборе светильников для установки. Другой способ выразить эту единицу в люменах на квадратный метр, поскольку 1 люкс равен 1 люмену на квадратный метр, или 1 люкс = 1 лм / м2. В зданиях люкс можно измерить с помощью прибора, называемого люксметром, который даст точные показания освещенности.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ СВЕТИЛЬНИКА

Помимо самого света, при измерении количества излучаемого света необходимо учитывать и другие факторы.Большинство ламп заключено в световую арматуру, состоящую из таких элементов, как рассеиватели и отражатели. Эти элементы, а также такие вещи, как форма и количество ламп, будут влиять на яркость и распределение света от светильника. Эффективность светильника учитывает эти элементы, чтобы дать более точное измерение люменов, выделяемых всем светильником в полностью собранном состоянии.

ЛЮМЕНОВ НА ВАТНУ

Это соотношение — это количество люменов, которые излучает свет на каждый ватт потребляемой мощности, технически называемое световой эффективностью.Например, свет, излучающий 1000 люмен, который потребляет мощность 100 Вт, будет давать 10 лм / Вт. Большинство производителей освещения указывают значение лм / Вт на своих светильниках и лампах в качестве ориентира для их общей эффективности.

КАНДЕЛА

Кандела (кд) — это стандартная единица силы света или яркости света в определенном направлении. Название кандела происходит от того факта, что обычная свеча дает примерно 1 канделу яркости в заданном направлении.Кандела в основном используется при работе с сфокусированным светом, например, от фонарей или прожекторов, и поэтому часто не указывается на светильниках.

КАК ИЗМЕРИТЬ ЯРКОСТЬ СВЕТА? УЗНАЙТЕ НАШУ ЯРКОСТЬ В ОСВЕЩЕНИИ ИНФОГРАФИЯ:

Версия PDF (высокое разрешение)

.