Как найти освещенность формула: Как рассчитать освещенность помещения (комнаты)

Содержание

Расчет освещения

Для правильной организации освещения дома недостаточно выбора мест, где будут расположены светильники. Нужно еще и правильно выбрать тип светильников и мощность ламп для них. Для этого выполняется расчет освещенности.

Существуют нормы для освещенности типовых помещений или освещаемых объектов в них. В читальном зале библиотеки, операционной, школьном кабинете света нужно больше, чем в коридоре, парадной или ванной. Для количественной оценки при расчетах используется физическая величина – освещенность, измеряемая в люксах.

Единица измерения освещенности – 1 люкс (лк, lx). Второй физической величиной, используемой при расчетах освещенности, является световой поток, измеряющийся в люменах (лм, lm). Они связаны друг с другом так: если на поверхность, площадью 1 м2 падает световой поток в 1 лм, то ее освещенность будет равна – 1 лк.

Главная цель расчетов – создание комфортного для глаз уровня освещенности на рабочей поверхности. При недостаточной или избыточной освещенности глаза будут напряжены при работе, больше уставать и с годами зрение ухудшится.

Как сделать расчет необходимого уровня освещенности?

Приблизительно расчетную мощность источников света можно подсчитать по формуле:

P=pS/N, где

P (Вт/м2) – удельная мощность освещения, зависящая от типов помещений и ламп. Наиболее часто используемые значения p приведены в таблице.

Удельная мощность освещения
Тип помещенияЛампа накаливанияГалогенная лампаЛампа дневного света
Детская комната30-9070-8018-22
Гостиная10-3525-307-9
Спальня10-2014-174-5
Коридор10-1511-133-4
Кухня12-4030-358-10
Ванная комната10-3023-276-8
Кладовая, гараж10-1511-133-4

S2)- площадь помещения;

N – количество светильников.

Из формулы видно, что большее количество светильников создают большую освещенность на той же площади при меньшей мощности ламп в них. Каждый источник света имеет свой световой поток. При одинаковой электрической мощности световой поток у ламп накаливания меньше, чем у люминесцентных, энергосберегающих, светодиодных, так как они работают на разных физических принципах. Этим и объясняется экономия электроэнергии: уровень освещенности, создаваемый лампой накаливания в 100 Вт, получается при использовании люминесцентной лампы 18 Вт.

Это – упрощенный вариант расчета, не учитывающий несколько важных факторов:

расстояния от светильника до освещаемой поверхности. Освещенность уменьшается с квадратичной зависимостью от расстояния до светильника.

конфигурации светильников. Некоторые светильники имеют отражатели, направляющие часть светового потока вниз. При отсутствии отражателей его функцию выполняет потолок. Чем больше его отражающая способность, тем большая часть светового потока будет перенаправлена.

— наличия естественного освещения. Чем больше оконных проемов, тем меньше нужно искусственного света.

цвета и материала стен, напольных покрытий, влияющего на ощущения человеком освещенности.

Для упрощенных расчетов можно воспользоваться зависимостью освещенности от площади помещения, приведенной в таблице.

Зависимость освещенности от площади помещения
Площадь помещенияОчень яркий светЯркий светМягкий свет
кв.м.500 лк300 лк150 лк
менее 6150W100W90W
6-8200W140W80W
8-10250W175W100W
10-12300W210W120W
12-16400W280W160W
16-20500W350W200W
20-25600W420W240W
25-35700W490W280W

Здесь уже подобраны оптимальные значения мощности ламп накаливания, установленных по центру помещения. Требуемую мощность нужно уменьшить в 5-7 раз при использовании люминесцентных ламп и в 10 раз — для светодиодных. Более точные значения можно определить по упаковке лампы, на которой производитель указывает, какой мощности лампы накаливания соответствует данный световой прибор.

Как измерить уровень освещенности?

Для измерения фактического уровня освещенности используют специальный прибор –люксметр. Он состоит из фотодатчика с набором светофильтров и измеряющего устройства. Принцип работы люксметра состоит в измерении сопротивления фотодатчика, изменяющегося при разном уровне освещенности. Светофильтры предназначены для изменения пределов измерений прибора.

Цифровой люксметрАналоговый люксметр

Порядок измерений освещенности люксметром:

  1. Выбираем пределы измерений фотодатчика.
  2. Размещаем фотодатчик на поверхности, на которой требуется измерить освещенность.
  3. Включаем прибор.
  4. Снимаем показания
  5. Выключаем прибор

Применение люксметра позволяет узнать, соответствует ли фактический уровень освещенности требованиям, указанным, например, в СНиП 23-05-95. А при несоответствии – выработать меры для приведения освещенности в требуемые пределы.

Оцените качество статьи:

Величины и единицы освещения

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
0,000
0,0175
0,035
0,052
0,070
0,087
0,104
0,122
0,139
0,156
0,174
0,191
0,208
0,225
0,242
0,259
0,276
0,292
0,309
0,326
0,342
0,358
0,375
0,391
0,407
0,423
0,438
0,454
0,469
0,485
0,500
0,515
0,530
0,545
0,559
0,574
0,588
0,602
0,616
0,629
0,643
0,656
0,669
0,682
0,695
0,000
0,0175
0,035
0,052
0,070
0,088
0,105
0,123
0,140
0,158
0,176
0,194
0,213
0,213
0,249
0,268
0,287
0,306
0,325
0,344
0,364
0,384
0,404
0,424
0,445
0,466
0,488
0,510
0,532
0,554
0,577
0,601
0,625
0,649
0,674
0,700
0,726
0,754
0,781
0,810
0,839
0,869
0,900
0,932
0,966
1,000
0,999
0,998
0,996
0,993
0,989
0,984
0,978
0,971
0,964
0,955
0,946
0,936
0,925
0,913
0,901
0,882
0,874
0,860
0,845
0,830
0,814
0,797
0,780
0,762
0,744
0,726
0,707
0,688
0,669
0,649
0,630
0,610
0,590
0,570
0,550
0,530
0,509
0,489
0,469
0,449
0,430
0,410
0,391
0,372
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
0,707
0,719
0,731
0,743
0,755
0,766
0,777
0,788
0,799
0,809
0,819
0,829
0,839
0,848
0,857
0,866
0,875
0,883
0,891
0,899
0,906
0,914
0,920
0,927
0,934
0,940
0,946
0,951
0,956
0,961
0,966
0,970
0,974
0,978
0,982
0,985
0,988
0,990
0,992
0,994
0,996
0,998
0,999
0,999
1,000
1,000
1,036
1,072
1,111
1,157
1,199
1,235
1,280
1,327
1,376
1,428
1,483
1,540
1,600
1,664
1,732
1,804
1,881
1,963
2,050
2,145
2,246
2,356
2,475
2,605
2,747
2,904
3,078
3,271
3,487
3,732
4,011
4,331
4,705
5,14
5,67
6,31
7,12
8,14
9,51
11,43
14,3
19,1
28,6
57,3
0,353
0,335
0,317
0,299
0,282
0,266
0,249
0,233
0,218
0,203
0,189
0,175
0,161
0,149
0,136
0,125
0,114
0,103
0,094
0,084
0,075
0,067
0,0596
0,0525
0,0460
0,0399
0,0345
0,0294
0,0249
0,0209
0,0173
0,0141
0,0113
0,0090
0,0069
0,0052
0,0038
0,0027
0,0018
0,0011
0,00066
0,00034
0,00014
0,000042

Астраномія.

Астрафізіка і нябесная механіка

Мощность световой энергии обычно характеризуют потоком излучения (световым потоком), который является основным понятием фотометрии. Потоком излучения Ф называется количество световой энергии, проходящей за единицу времени через данную площадку (например, входное отверстие телескопа). Освещённостью Е называется плотность светового потока, т. е. световой поток, приходящийся на единицу площади освещаемой поверхности: E = Ф/S. Поток излучения (а также освещённость) могут характеризовать излучение во всем спектре (полный или интегральный поток) или в каком-то определённом его участке. Если этот участок очень узок, то излучение, а вместе с ним и поток, называют монохроматическим. В последнем случае мощность излучения должна быть отнесена к единичному интервалу частот или длин волн. Вся энергия, проходящая в единицу времени через замкнутую поверхность, окружающую данный источник излучения, называется его светимостью L. Интенсивность излучения – энергетическая характеристика электромагнитного излучения, пропорциональная квадрату амплитуды колебаний.

Мерой интенсивности служит вектор Пойнтинга. В фотометрии понятие интенсивности оптического излучения эквивалентно понятиям облучённости, освещённости и поверхностной плотности мощности излучения. В астрофизике под термином «интенсивность излучения» I понимают плотность потока излучения, создаваемого элементом среды в данном направлении: I = dФ/(dωdScosθ), где dФ – поток излучения в пределах бесконечно малого телесного угла dω, dS – площадь участка диафрагмы, нормаль к которой составляет угол θ с направлением распространения излучения. Если dS непосредственно является элементом излучающей поверхности, то определённая таким образом величина называется яркостью В этой поверхности в данной точке и в заданном направлении.

Густав Фехнер (1801 – 1887)

Эрнст Вебер (1795 – 1878)

Закон Вебера – Фехнера — эмпирический психофизиологический закон, заключающийся в том, что интенсивность ощущения пропорциональна логарифму интенсивности стимула. Эрнст Вебер (1834): новый раздражитель, чтобы отличаться по ощущениям от предыдущего, должен отличаться от исходного на величину, пропорциональную исходному раздражителю. Густав Фехнер (1860): сила ощущения p пропорциональна логарифму интенсивности раздражителя S (основной психофизический закон): p = k log(S/S0), где S0 — граничное значение интенсивности раздражителя. Если S 0, раздражитель совсем не ощущается.

Создаваемая звёздами освещённость – (как правило) единственная о них фотометрическая информация. Во II веке до н. э. Гиппарх ввёл звёздную шкалу величин. Самые яркие звёзды были отнесены к первой величине, а находящиеся на границе видимости невооружённым глазом – к шестой величине. Звёздные величины обозначают индексом m, который ставится вверху после числового значения: 5

m. Глаз реагирует на световую энергию, прошедшую через зрачок и которая пропорциональна освещённости. При этом, согласно закону Вебера – Фехнера, при изменении внешнего раздражения в геометрической прогрессии, органы чувств передают соответствующие ощущения в арифметической прогрессии. Поэтому в шкале, введённой Гиппархом, освещённости от звёзд 1-й, 2-й, …, 6-й величин оказались в убывающей геометрической прогрессии, знаменатель q которой (по аналогии с октавой), должен был быть равен ½. Тогда освещённость Em от звезды, у которой звёздная величина m, определяется через освещённость от звезды первой величины E1 и знаменатель прогрессии q: E
m
= E1qm – 1. Измерения, проведённые в середине XIX века, показали, что разности в 5 звёздных величин по шкале Гиппарха соответствует отношение освещённостей почти 1/100.

Норман Погсон (1829 – 1891)

В 1857 году Норман Погсон предложил использовать для шкалы звёздных величин следующее значение q: q = 100–1/5 = 10–0.4 ≈ 1/2.512, при котором разность в 5 звёздных величин точно соответствует отношению освещённостей в 100 раз. Число 2.512 показывает, во сколько раз освещённость от объекта со звёздной величиной m больше, чем от объекта со звёздной величиной m + 1. Таким образом, освещённости, создаваемые двумя объектами со звёздными величинами m1 и m2, связаны соотношениями: Em1/Em2 = (2.512…)
–(m1 – m2)
и lg(Em1/Em2) = –0.4(m1 – m2), или формулой Погсона: m1 – m2 = –2.5lg(Em1/Em2). Формула Погсона служит для определения шкалы звёздных величин (или видимых звёздных величин): звёздной величиной называется отсчитываемый от некоторого нуль-пункта десятичный логарифм освещённости, создаваемой данным объектом в месте наблюдения, умноженный на коэффициент –2,5. Формула Погсона позволяет определять звёздные величины объектов, более ярких, чем с m = 1. Для таких объектов m 2 = 0 соответствует E2 = 1.

Венера

Звезда нулевой звёздной величины (0m) создаёт на границе земной атмосферы освещённость E0 = 2. 48 × 10–12
Вт/м2. Примеры значений видимых (визуальных) звёздных величин: Солнце: –26,8m Луна в полнолуние: –12,7m Венера в элонгации: –4,4m Юпитер в противостоянии: –2,7m Марс в противостоянии: –2,0m

Сириус

Меркурий в элонгации: –1,9m Сириус: –1,5m Вега: 0,0m Проксима: 0,0m Сатурн без колец: +0,7m Полярная звезда: +2,0m Туманность Андромеды: +3,4m 1 квадратный градус ясного безлунного ночного неба: +3,5m Уран в противостоянии: +5,5m Нептун: +7,8mДополнительная литература: П.П. Лазарев. Основной психо-физический закон и его современная формулировка

Как измеряют освещенность в помещении?

На рынке освещения большая путаница с техническими параметрами, такими как световой поток и освещенность.
Многие люди, при подборе осветительного оборудования обращают внимание на световой поток, а не на требования освещенности.   Чаще всего, предлагают суммированный световой поток — лампы или светодиодов, без световых и тепловых потерь.

Световой поток, можно измерить только в специальной лаборатории, самому это сделать с подручными приборами невозможно. В нормах существует понятие светового потока, но в СНиП нет определенных требований к нему.  Правильный подбор светотехнического оборудования, производится после проведения расчетов освещенности  —  это важно знать.  
Освещенность любой человек может измерить самостоятельно, без специально оборудования.
 

Что такое освещённость?

Освещённость – это величина отношения светового потока к площади, на которую он падает. Причём падать он должен на эту плоскость именно перпендикулярно. Измеряется в люксах, lux (лк). Один люкс равен отношению одного люмена к одному квадратному метру поверхности.

Люмен – единица измерения светового потока. Это в системе международных единиц. В Англии и Америке применяют такие единицы измерения освещённости, как люмен на фут в квадрате или фут-кандела. Это освещённость от источника света силой в одну канделу на расстоянии одного фута от поверхности.

Зачем проводить измерение освещённости? Доказано, что плохой (или наоборот, слишком хороший) свет через сетчатку глаза воздействуют на рабочие процессы мозга. И как следствие, на состояние человек. Недостаточная освещённость угнетает, понижается работоспособность, появляется сонливость. Слишком яркий свет, наоборот, возбуждает, способствует подключению дополнительных ресурсов организма, вызывая их повышенный износ. В процессе эксплуатации  любой осветительной установки возможен спад создаваемой ею освещенности. Для компенсации этого спада при проектировании ОУ вводится коэффициент запаса (КЗ).

(для искусственного освещения)
коэффициент учитывает снижение освещенности и яркости в процессе эксплуатации осветительной установки вследствие загрязнения и не восстанавливаемого изменения отражающих и пропускающий свойств оптических элементов осветительных приборов, спада светового потока и выхода из строя источников света, а также загрязнения поверхностей помещений, наружных стен здания или сооружения, проезжей части дороги или улицы.

(для естественного освещения)
расчетный коэффициент учитывает снижение КЕО (коэффициент естественной освещенности) в процессе эксплуатации вследствие загрязнения и старения светопрозрачных заполнений в световых проемах, а также снижения отражающих свойств поверхностей помещения.   

Измерение освещённости рабочих мест проводят вместе с замерами уровня шума, пыле- и загрязнённости, вибрации — в соответствии с СанПин (санитарные правила и нормы).

Медики уверены, что регулярное недостаточное освещение вызывает переутомление, снижение остроты зрения, снижает концентрацию внимания. То есть все предпосылки для несчастного случая.
В Европе есть стандарт освещения рабочих помещений. Вот некоторые рекомендации из него: освещение в офисе, где не требуется разглядывать мелкие детали должно быть порядка 300 лк.
Если рабочий процесс в течение дня протекает за компьютером или связан с чтением, рекомендуется освещение около 500 лк. Такое же освещение предполагается в переговорных комнатах. Не менее 750 лк в помещениях, где изготавливаются или читаются технические чертежи.
Освещение бывает естественным и искусственным. Источниками естественного освещения являются, разумеется, солнце, луна (точнее отражённый ею свет), рассеянный свет небосвода (такое поэтическое название используется даже в протоколах измерения освещённости).

Исходя из названия единицы освещённости (люкс), название прибора, которым её измеряют – люксметр. Это мобильный, портативный прибор для измерения освещенности, принцип работы которого идентичен фотометру.

Поток света, попадая на фотоэлемент, высвобождает поток электронов в теле полупроводника. Благодаря этому фотоэлемент начинает проводить электрический ток. Вот величина этого тока прямо пропорциональна освещённости фотоэлемента. Он и отражается на шкале. В аналоговых люксметрах шкала проградуирована в люксах, результат определяется по отклонению стрелки.

Сейчас на смену аналоговым приходят цифровые приборы для измерения освещенности. В них результат измерений выводится на жидкокристаллический дисплей. Измерительная часть во многих из них находится в отдельном корпусе и связана с прибором гибким проводом. Это позволяет проводить измерение в труднодоступных местах. Благодаря набору светофильтров пределы его измерений можно регулировать. В этом случае показания прибора нужно умножать на определённые коэффициенты. Погрешность люксметра, согласно ГОСТ должна быть не больше 10%.

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 в России для измерения освещённости руководствовались ГОСТ 24940-96. Это межгосударственный стандарт измерения освещённости. В этом ГОСТе используются такие понятия, как: освещённость, средняя, минимальная и максимальная освещённость, цилиндрическая освещённость, коэффициент естественной освещенности (КЕО), коэффициент запаса, относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения.

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. В обоих ГОСТах подробно описываются методы измерения освещенности.

Измерения проводятся отдельно по искусственному и естественному освещению. При этом нужно следить, чтобы на прибор не падала какая-либо тень, и поблизости не было источника электромагнитного излучения. Это внесёт помехи в результаты. После того как сделаны все необходимые замеры освещенности, на основе полученных результатов, по специальным формулам, рассчитываются нужные параметры, и делается общая оценка. То есть, полученные параметры сравниваются с нормативом, и делается вывод о том достаточно ли освещённость данного помещения или территории.

На каждый вид измерений в каждом помещении или участке улицы заполняется отдельный протокол. Оценочный протокол выдаётся как по каждому помещению или территории, так и по всему объекту. Этого требует «ГОСТ. Измерение освещённости» должно быть выполнено по правилам.

Известно, что светодиоды и источник питания выделяют большое количество тепла, которое отводится за счет теплоотводящих материалов (алюминий, компаунд и т.п) и определенной конструкции (ребра, большая радиаторная площадь и т.п.) Используют разные рассеиватели, оптику. Кто-то использует мощные светодиоды, которые работают на повышенных токах, а кто-то маломощные на маленьких токах. Марки и характеристики светодиодов разные. Готовые светодиодные светильники также будут различаться и по характеристикам, и, соответственно, по-разному будут работать в реальных условиях. Здесь мы не будем затрагивать системы контроля и защиты светильников от перегрева, хотя с освещенностью эта связь четко прослеживается.

Повышенные температурные режимы оказывают серьезное действие на освещенность. Это связано и с материалами, которые применяют в светильниках. Каждый из них имеет свои тепловые характеристики и режимы. Проблемы у светодиодных светильников возникают чаще всего при эксплуатации в повышенных температурных режимах — свыше +50°C. Поэтому замеры освещенности светодиодных светильников необходимо проводить после их 2 часовой работы, когда они выйдут на рабочий режим. Желательно, чтобы не возникло неточностей, замеры освещенности проводить несколько раз в течение рабочего дня. Затем этот контроль и замеры делать хотя бы один раз в год. Чтобы не ошибиться с параметрами освещенности, лучше при проектировании сразу закладывать коэффициент падение освещенности, который зависит от типа и характеристики объекта.

Из практики бывало, что при проектировании и расчетах светодиодных светильников, освещенность имела определенные параметры, но на практике, через короткий промежуток эксплуатации, освещенность уже не соответствовала изначальным расчетным данным и данным первых замеров. Это падение чаще всего связано с неправильным проектированием и применением светодиодных приборов не соответствующих нужным качествам по обеспечению теплоотвода и контролю за тепловыми режимами.

Важно! Когда проводите замеры освещенности светодиодных приборов, не поленитесь сделайте их несколько раз и законспектируете для себя. Следите за их работой и параметрами освещенности весь гарантийный срок.

Если производитель светодиодных изделий обеспечивает гарантийный срок 3 и более года, то светильники в заявленных температурных режимах и условиях должны сохранять свои параметры.  Это касается и освещенности. Допустим вам сделали расчеты или подобрали определенные марки светильников в проект. Если условия эксплуатации светильников происходят при температурных режимах свыше +45 гр, то замеры освещенности надо делать гораздо чаще, чем регламентируют нормы. Правило «доверяй, но проверяй» хорошо подходит под контроль работы светодиодных светильников.

Светотехнические параметры

Свет, улавливаемый человеческим глазом – это не что иное, как электромагнитное излучение, длина волны которого колеблется в пределах от 400 до 780 нм. Импульсы с параметрами, не входящими в эти границы, нашим зрением уже не воспринимается – это ультрафиолетовое (ниже 400 нм) и инфракрасное (выше 780 нм) излучение. Отрасль светотехники изучает количественные и качественные параметры, характеризующие специфические признаки всех излучающих свет приборов.

Основные количественные показатели осветительных устройств – это освещенность, яркость, сила света и световой поток. Для любых расчетов в светотехнике необходимо владеть некой базовой информацией, которая включает:

  • Габариты помещения – ширину, длину, высоту;
  • Коэффициенты отражения пола, стен и потолка;
  • Расстояние между осветительным прибором и рабочей поверхностью;
  • Коэффициент использования светильников;
  • Тип и мощность применяемых ламп;
  • Показатель требуемого уровня освещенности.

Оперируя исходными данными и дополнительной информацией, можно рассчитать цифровые значения каждого из четырех светотехнических параметров.

Освещенность

Эта физическая величина характеризует освещение поверхности, которое создается падающим на нее световым потоком. Освещенность рассчитывается в люксах (1 люкс – это 1 люмен на кв. метр поверхности) и находится в прямо пропорциональной зависимости от силы света осветительного прибора. Удаление светильника от освещаемой поверхности уменьшает освещенность в обратной пропорции к квадрату расстояния. А при наклонном падении лучей на поверхность уменьшение освещенности находится в зависимости от косинуса угла падения лучей.

Освещенность в светотехнике обозначается Е и рассчитывается по формуле:

В случаях, когда для проекта требуется составить точный план построения света, рассчитать освещенность помещений и найти необходимое количество светильников можно, воспользовавшись формулой:

Яркость

Этот параметр, который обозначается знаком L, характеризует яркость ламп и вычисляется в канделах на кв. метр. Это один из главных факторов, участвующих в световом восприятии человеческого глаза. L – это яркость поверхности, излучающей силу света в 1 канделу с поверхности в 1 кв. метр в перпендикулярном направлении.

Именно яркость определяет интенсивность ощущения от того или иного источника света. Грамотное распределение яркости зависит от расположения светильников и отражающих свойств различных поверхностей в помещении. И хоть наши глаза способны адаптироваться к перепадам яркости, резкие скачки вызывают ощутимое утомление.

Световой поток

Этот параметр, обозначаемый символом F (или Ф) и измеряемый в люменах, характеризует мощность излучения осветительного прибора и представляет собой количественный показатель той энергии, которую излучают источники освещения в телесном углу и которая протекает за принятую единицу времени по принятой единице площади.

В отличие от мощности излучения, измеряемой в ваттах, световой поток оценивается исключительно человеческим зрением и зависит от графика чувствительности глаза к различным длинам волн различимого света. Поскольку человеческий глаз обладает неодинаковой чувствительностью к различным длинам волн, имеющим разный цвет, то излучение равной мощности воспринимается им по-разному, в зависимости от цвета длины волны.

Сила света

Силой света называют пространственную плотность светового потока и рассчитывают как отношение исходящего от источника света потока к величине телесного угла, внутри которого он распространяется. Этот параметр обозначается символом I и измеряется в канделах.

Как следует из формулы, сила света неразрывно связана со световым потоком и выражает его отношение к величине телесного угла. Количественные показатели силы света позволяют судить о преимуществах и недостатках тех или иных осветительных приборов и потому имеют большую ценность. Для измерения этой величины используют специальные приборы – фотометры, показания которых, к сожалению, не отличаются высокой точностью. И дело не столько в устройстве, сколько в индивидуальных особенностях человеческого глаза, который и является главным инструментом фотометрии – науки, изучающей силу света.

Освещенность помещения

Хорошая освещенность в помещении один из ключевых факторов хорошего настроения и крепкого здоровья человека.
Уровень освещенность влияет на большенство основных процессов жизнедеятельности:

  • Физическое и психологическое состояние
  • Здоровье зрительного аппарата
  • Нервная и иммунная системы
  • Биологический рост и развитие
  • Другие факторы…

Освещённость — световая величина, равная отношению светового потока, падающего на малый участок поверхности, к его площади. Есть стандартные нормативы, которые описывают необходимые нормы.
В России это СанПиН и СНиП (Государственное санитарно-эпидемиологическое нормирование Российской федерации)

Обозначим ключевые моменты.

3.1. Общие требования

  • 3.1.1. Искусственное освещение подразделяется на рабочее и аварийное.
  • 3.1.2. Искусственное освещение помещений подразделяется на общее и комбинированное.
  • 3.1.3. Рабочее освещение следует предусматривать для всех помещений зданий, а также участков открытых пространств, предназначенных для работы, прохода людей и движения транспорта.
  • 3.1.4. Нормативное значение освещенности в настоящих нормах установлены в точках ее минимального значения на рабочей поверхности внутри помещений.
  • Для общего и местного искусственного освещения следует использовать источники света с цветовой коррелированной температурой от 2400°К до 6800°К.

Что касается норм освещенности по СанПин, то с ними мы не согласны, поэтому не будем приводить их в нашей статье.
Основываясь на большом опыте освещения помещений различного назначения, мы составили свою таблицу значений:

НазначениеОсвещенности, Лк (lux)
Ванные комнаты, санузлы, душевые300
Спальни350
Кабинеты, рабочие комнаты, офисы, представительства500
Детские400
Кладовые, Коридоры200

Как рассчитать освещенность

Профессиональный расчет освещенности моделируется на компьютере в программе Dialux.
Но есть более быстрый (конечно менее точный) способ, которым можно определить — рассчитать освещенность в квартире. Мы в компании ULIGHT вывели простую формулу подсчета на основные виды частного освещения. LUM = LUX * H * K * S

  • LUM — указывается на осветительных приборах (у светодиодов в среднем 80lm/w)
  • H — расстояние до поверхности (высота потолка)
  • K — >1, коэффициент отражения или светопропускания (например у линейных светильников)
  • S — площадь помещения

Чем больше препятствий свету, тем больше K
Например:

Важно знать для грамотного выбора осветительного оборудования.

 

 

Поднимая вопрос  об оценке светотехнических  параметров осветительного оборудования стоит обратиться  к физике, а именно  к одному из ее разделов — фотометрии.

Фотометрия — это раздел прикладной оптики,  который производит количественные измерения энергетических характеристик излучения света. С точки зрения фотометрии, свет – это излучение,(в более широком понимании поток гамма квантов, каждый из которых обладает энергией) способное вызывать ощущение яркости при воздействии на человеческий глаз.

А теперь рассмотрим немного физических величин необходимых для дальнейшего понимания материала:

Телесный угол — часть пространства, ограниченная конической поверхностью (поверхность образуют прямые, исходящие из одной точки и пересекающие замкнутую направляющую кривую),Рис 1. Является безразмерной величиной.

Рис.1.Представление телесного угла

Световой поток(F) — энергия излучения за единицу времени, которую испускают источники в телесный угол,Рис.2.1. Измеряется в Люменах. Не стоит путать  с мощностью излучения в Ваттах, так как  световой поток оценивается исключительно человеческим зрением и зависит от графика чувствительности глаза к различным длинам волн различимого света, а Ватт – это единица мощности потока излучения. Поскольку человеческий глаз обладает неодинаковой чувствительностью к различным длинам волн, имеющим разный цвет, то излучение равной мощности воспринимается им по-разному, в зависимости от цвета длины волны,Рис.2.2. Когда значение чувствительности равно единице, в этом диапазоне длин световых волн глаз имеет наилучшее восприятие световой энергии, и как вы можете видеть, эта зона приходится на границу желтого и зеленого спектра.

 

                                   

            Рис.2.1. Наглядное изображение светового потока                             Рис.2.2. График спектральной восприимчивости человеческого глаза                                      

 

Освещенность(Е) — физическая величина,  количественно характеризующая освещение поверхности, которое создается падающим на нее световым потоком. Освещенность рассчитывается в Люксах (1 люкс – это 1 люмен на кв. метр поверхности),Рис.3. Удаление светильника от освещаемой поверхности уменьшает освещенность в обратной пропорции к квадрату расстояния. А при наклонном падении лучей на поверхность уменьшение освещенности находится в зависимости от косинуса угла падения лучей.

 

Рис.3. Освещенность поверхности

Сила света(I) — количество световой энергии приходящейся на телесный угол , в пределах которого распространяется световой поток, измеряется в Канделах Рис.4. Из этого следует, что чем выше находится осветительный прибор, тем большую площадь освещения он охватывает, но свет от него становится все более тусклым.

Рис.4. Зависимость силы света от угла раскрытия светового пучка

Теперь  можно перейти  непосредственно к знакомству с  Кривой силы света,  ведь зная эту характеристику, а так же световой поток светильника, вы будите уже наиболее подкованными как наиболее эффективно добиться нужного освещения без лишних затрат.

Кривая силы света (КСС) — это графическое изображение распределения света в пространстве, представляется в виде графика  зависимости силы света от радиальных углов. И все же в большинстве случаев рассматривается нижняя полусфера, поэтому  в дальнейшем это будет приниматься по умолчанию, Рис.5.

Рис.5. Трехмерное представление построения КСС

В зависимости от того, какую долю всего светового потока светильника составляет поток нижней полусферы, светильники разделяют на классы:

1.прямого света (П) – не менее 80% потока излучается в нижнюю полусферу;

2.преимущественного прямого света (Н) – от 60 до 80%;

3.рассеянного света (Р) – от 40 до 60%;

4.преимущественно отраженного света (В) – от 20 до 40%;

5.отраженного света (О) – менее 20% потока излучается в нижнюю полусферу.

В зависимости от направления максимальной силы света принято семь типовых кривых распределения силы света, Рис.6.1.,Рис.6.2.

 

Рис.6.1. Типы кривых силы света

Рис.6.2. Типы кривых силы света

Количественное  описание данных кривых производится с помощью коэффициента формы Кф,  он  выражает отношение максимальной силы света светильника к средней арифметической для данной плоскости. Проще говоря, чем больше значение этого коэффициента, тем более узкая и вытянутая КСС с высоким значением силы света, и наоборот, чем меньше его значение, тем более широкая кривая и световой поток уже распространяется на большую площадь поверхности и соответственно меньше сила света. Все основные типы КСС и их параметры вы можете увидеть в следующей таблице, Рис.8.

Рис.8. Сводная таблица для КСС

Основная функция кривых силы света – это наглядно  показать возможности осветительного прибора. На них мы можем  увидеть распределение светового потока в пространстве, оценить зоны максимальной освещенности, определить оптимальную высоту подвеса  для того или иного типа светильников, так же расстояния между ними, а следовательно правильно рассчитать их количество. Но стоит учесть, что для сопоставимости данных как кривые, так и таблицы силы света обычно даются для светильника с условным световым потоком лампы (или суммарным потоком нескольких ламп) 1000 лм.

Важный момент  заключается в том,  что сам по себе источник света, например светодиод, светит  примерно одинаково во всех направлениях и при этом  большая часть световой энергии терялось бы в пространстве, поэтому для рационального освещения объектов нужно локализовать исходящий от светильника  световой поток.  Для этого используется вторичная оптика — оптический элемент, направляющий излучение светодиода в необходимый телесный угол пространства. Таким образом,  именно применение вторичной оптики позволяет получить требуемую кривую силы света, и тем самым сэкономить электричество при освещении, так как свет при этом попадает только на интересующую нас площадь.

А теперь  на основании уже сложившихся стандартов и нашего личного опыта мы бы хотели дать вам следующие советы:

Для помещений промышленного назначения или помещений с высокими потолками рекомендуется применять светильники прямого света с КСС типа К, Г, Д. Стоит заметить, что  чем больше высота подвеса, тем более узкая зона направлений максимальной силы света, поэтому  над рабочей зоной светильники стоит размещать под углом  по отношению к освещаемой поверхности  для большего раскрытия светового пучка,  либо обеспечить ее дополнительным освещением.

Для освещения офисных или жилых помещений лучшим решением станут светильники прямого и рассеянного света с КСС типа Г и Д. Это обусловлено тем, что при высоте подвеса  2-3 метра, они дают ровное и яркое освещение на достаточной площади. Не стоит забывать о нормах СанПиН по освещенности, например, для офисных помещений она составляет порядка 400 Люкс.

Для подсветки особых, выделенных зон, внутренних архитектурных решений и деталей интерьера подходят световые приборы с КСС типа К. Для формирования отраженного или приглушенного света (например, в холле здания) необходимо применять светильники преимущественно отраженного света с КСС типа С.

Для автострад и улиц или вытянутых коридоров общественных зданий рациональней использовать светильники, имеющие в одной из плоскостей КСС типа Л или Ш. Пространственная диаграмма, большинства из них, представляет собой сложное фотометрическое тело. Кривые силы света, описывающие такое тело в разных сечениях, имеют разную форму. Такие распределения называют специальными. При этом часто пространственная диаграмма дорожного светильника имеет не ось, а плоскость симметрии. Для уличного светильника в двух взаимно перпендикулярных сечениях КСС будут различны — в одном типа Л или Ш, а в другом — К или Г, поэтому тема дорожного освещения требует более детального обсуждения. Надеемся, что прочитанный материал окажется полезным для вас, и поможет в выборе осветительного оборудования нашей фирмы.

Спасибо за внимание!

 

 

Как рассчитать освещенность | Sciencing

Обновлено 28 декабря 2020 г.

Автор: S. Hussain Ather

При установке лампочек или регулировке яркости экрана компьютера понимание яркости света может помочь вам определить, насколько они эффективны.

Яркость поверхности, отличная от яркости , измеряет, сколько света падает на нее, а яркость — это количество света, отраженного или испускаемого от нее.Четкое понимание терминологии, касающейся яркости и электричества, может помочь вам принять более правильные решения.

Расчет освещенности

Освещенность измеряется как количество света, падающего на поверхность, в единицах фут-кандел или люкс . 1 люкс (единица СИ) равен примерно 0,0929030 фут-канделе. 1 люкс также равен 1 люмен / м 2 , в котором люмен является мерой светового потока , количества видимого света, излучаемого источником в единицу времени, и 1 люкс также равен.0001 фот (ph). Эти устройства позволяют использовать широкий диапазон шкал для определения освещенности для различных целей.

Вы можете рассчитать освещенность E , связанную со световым потоком «фи» Φ , используя

E = \ frac {\ Phi} {A}

над заданной площадью A . Это уравнение обозначает световой поток с Φ , тот же символ для магнитного потока, и показывает сходство с уравнением для магнитного потока

\ Phi = BA

для площади поверхности, параллельной магниту A и напряженность магнитного поля B .Это означает, что освещенность параллельна магнитному полю в том смысле, в каком ее рассчитывают ученые и инженеры, и вы можете преобразовать единицы освещенности (поток / м 2 ) непосредственно в ватты, используя интенсивность (в канделах).

\ Phi = I \ times \ Omega

для потока Φ , интенсивности I и углового диапазона «Ом» Ом для углового диапазона в стерадиан (ср) , или квадратный радиан, а полная сфера имеет угловой размах .Свет, рассчитанный по освещенности, падает на поверхность и распространяется, заставляя объект становиться ярким, поэтому освещенность можно использовать в качестве меры яркости.

Например: Освещенность поверхности составляет 6 люкс, а поверхность находится в 4 метрах от источника света. Какова интенсивность источника?

Поскольку свет распространяется по излучающей схеме, вы можете представить, что источник света — это центр сферы с радиусом, равным расстоянию между источником света и объектом.Это означает, что соответствующая площадь поверхности для использования — это площадь поверхности сферы, которая соответствует этому расположению.

Умножение площади поверхности сферы на радиус 4 как 4π4 2 м 2 на освещенность 6 люмен / м 2 дает 1206,37 люмен потока Φ . Свет распространяется прямо на поверхность, поэтому угловой размах Ом составляет кандел, а, используя Φ = I x Ом, интенсивность I составляет 15159.69 люмен / м 2 .

Расчет других значений

Кандела, используемая в угловом диапазоне, используется для измерения количества света, излучаемого источником света в диапазоне в трехмерном диапазоне. Как показано в примере, угловой диапазон измеряется через стерадиан по площади поверхности, на которую распространяется свет. Стерадиан полной сферы составляет кандел. Не перепутайте люкс и канделу.

В то время как кандел, — это измерение углового диапазона, люкс, — это освещенность самой поверхности.В точках, более удаленных от источника света, уровень люкс ниже, поскольку до этой точки может попасть меньше света. Это важно в реальных приложениях и точных расчетах, которые должны учитывать точный источник света, который может быть, например, в вольфрамовой проволоке лампочки, а не в самой лампочке. Для небольших лампочек, таких как определенные светодиодные источники света, расстояние может быть более незначительным в зависимости от масштаба ваших расчетов.

Один стерадиан сферы радиусом в один метр охватывал бы поверхность размером 1 м 2 .Вы можете получить это, зная, что полная сфера покрывает кандел, поэтому для площади поверхности (из 4πr 2 с радиусом 1) стерадиан поверхность равна сфера покрывает 1 м 2 . Вы можете использовать эти преобразования, вычислив реальные примеры лампочек и свечей, излучающих свет, используя площадь поверхности сферы для учета геометрии света. Затем их можно связать с яркостью.

В то время как освещенность измеряет свет, падающий на поверхность, яркость — это свет, излучаемый или отраженный этой поверхностью в канделах / м 2 или «нитах».Значения яркости L и люкс E связаны через идеальную поверхность, излучающую весь свет, с уравнением E = L x π .

Использование таблицы измерений в люксах

Если наличие такого количества разных способов измерения одних и тех же величин может показаться сложным, онлайн-калькуляторы и диаграммы выполняют вычисления для преобразования между разными единицами, чтобы упростить задачу. RapidTables предлагает калькулятор люмен в ватт, который рассчитывает мощность для различных стандартов освещения.В таблице на веб-сайте показаны эти значения, поэтому вы можете увидеть, как они соотносятся друг с другом. Обратите внимание на единицы люмен и ватт при выполнении этих преобразований, которые также используют световую отдачу по «eta» η.

EngineeringToolBox также предлагает методы расчета освещенности и освещенности для эталонов лампочек и ламп наряду с таблицей измерения люкс. Освещение — это еще один метод расчета освещенности, в котором используются электрические эталоны лампы или источника света вместо экспериментальных измерений испускаемого света.Он задается уравнением для освещенности I как

I = \ frac {L_I \ timesC_u \ timesL_ {LF}} {A_I}

для яркости лампы L l (в люменах), коэффициент коэффициент использования C u , коэффициент световых потерь L LF и площадь лампы A l (в м 2 ).

Эффективность освещения

Согласно расчетам веб-сайта RapidTables, световая эффективность излучения — это обычный способ описания того, как лампочка или другой источник света хорошо использует свои энергетические ресурсы, но это официальный метод определения эффективности света Источники — это световая отдача источника, а не радиация.

Ученые и инженеры обычно выражают эффективность освещения в процентах с максимальным теоретическим значением эффективности освещения 683,002 лм / Вт, что соответствует длине волны света 555 нм. В качестве одного примера, типичный современный белый ватт, «освещенный», может достигать эффективности более 100 лм / Вт с эффективностью 15%, что на самом деле больше, чем у многих других типов источников света.

При измерении яркости и освещенности в науке и технике учитываются способы, которыми сами глаза воспринимают яркость света, чтобы получить более точные и объективные измерения.Изучая распределение яркости света с помощью экспериментов, попытайтесь понять, вызвана ли реакция на яркость сигналами конических или стержневых фоторецепторов в человеческом глазу.

Другие исследования, такие как фотометрические, направлены на обнаружение определенных форм излучения на основе линейности их отклика. Если два световых потока Θ 1 и Θ 2 должны были дать два разных сигнала, фотометрические детекторы измеряют сигнал, генерируемый в результате линейного сложения обоих потоков.Линейность отклика является мерой этой зависимости.

Как рассчитать уровни освещенности

Обновлено 28 декабря 2020 г.

Автор С. Хуссейн Атер

Свет, излучаемый любым источником, будь то лампа, экран компьютера или само солнце, имеет интенсивность и яркость, как и определяющие его особенности. Расчет уровня люкс может дать вам лучшее представление о том, насколько мощна лампочка или насколько эффективно источник света использует энергию.Для этого есть простые формулы.

Люкс Уровень

Люкс — это единица измерения освещенности , количества света, попадающего на определенную поверхность. Поскольку свет распространяется во всех направлениях от своего источника, «площадь поверхности» для света в определенной точке пространства может показаться запутанной.

При расчетах люкс вы представляете себе сферическую поверхность, через которую проходит свет, и используете интересующую точку как точку на этой площади.Другие единицы освещенности, которые используют ученые и инженеры, включают фото или фут-свечу, где 1 фот равен 10000 люкс, а 1 фут-свеча — 10,7639 люкс.

Вы также можете измерить освещенность как E с помощью уравнения

E = \ frac {\ Phi} {A}

для светового потока «фи» Φ (в люменах) и площади поверхности через какой свет перемещается A в м 2 . Это означает, что вы можете рассчитать люкс по люменам, если вам известна площадь конкретной поверхности, на которой возникает световой поток. В качестве единиц освещенности используются люкс, а в качестве единиц светового потока — люмены. Не путайте «поток» и «люкс»!

Затем вы можете использовать световой поток Φ для определения интенсивности I и канделы «омега» Ω , используя

\ Phi = I \ times \ Omega

, в котором кандела измеряет количество света, излучаемого в диапазоне углового диапазона, который соединяет источник света с интересующей точкой, в единицах стерадианов (ср).

Если источник света простирается во всех направлениях, и вы хотите измерить точку на воображаемой площади поверхности, которая простирается от источника света, вы используете 4 π стерадиана как канделу Ω , потому что сфера определена как имеющая 4π стерадиана. . Примите во внимание угол, на который простирается конкретная площадь поверхности, чтобы выяснить, на какую долю площади поверхности сферы распространяется данный источник света.

Экспериментальное измерение уровня освещенности

Убедитесь, что при использовании уравнений, включающих люкс для источника света, вы учитываете расстояние между самим источником света и заданной точкой.Это означает использование вольфрамовой нити накаливания лампочки или центра пустого пространства в лампочке вместо того, чтобы останавливаться только на самой лампочке или корпусе источника света.

Хотя расчеты на теоретических примерах могут подсказать вам гипотетические значения люкс для заданного расположения источников света, на практике есть более простые способы измерения люкс.

E = \ frac {F \ times UF \ times MF} {A}

для освещенности E (иногда обозначается как I ), среднее значение люмен от источника света F (иногда L l ), коэффициент использования UF (или C u ) и коэффициент обслуживания источника света MF (или L LF ) И площадь на лампу A .Коэффициент также называется коэффициентом использования, и он учитывает окраску поверхностей источника света. Фактор обслуживания, или коэффициент потерь света, описывает, как лампа позволяет со временем падать уровню света.

Использование таблицы измерений в люксах

Люксметры измеряют интенсивность света и могут определить освещенность. Вы также можете рассмотреть возможность использования таких источников, как онлайн-таблица измерения освещенности. EngineeringToolBox предлагает таблицы значений освещенности для обычных источников света в люксах.Другие примеры значений освещенности в режиме онлайн могут рассказать вам о рекомендуемой освещенности в различных условиях. Banner Engineering предлагает вам такую ​​информацию.

Candlepower Vs. Люмены | Sciencing

Обновлено 22 декабря 2020 г.

Автор: Кевин Бек

Одна из величайших радостей в жизни любого молодого человека — смотреть на чистое ночное небо, видеть все эти точки далекого света в вечерних созвездиях. и впервые ощутив безмерность Вселенной.Без видимого света и невидимого электромагнитного излучения, испускаемого такими звездами, как Солнце, жизнь на Земле и везде была бы невозможна.

Физикам нужны способы точно отслеживать все видимое излучение («свет»), а также невидимое излучение, постоянно бомбардирующее Землю со всех сторон. Они могут захотеть узнать о его видимых качествах, или их может больше заинтересовать его энергия. Чтобы помочь с этими задачами, ученые придумали кандел и люмен .

Основные физические концепции энергетической освещенности

Для решения задач такого рода, которые связаны с характеристиками излучения данного пятна, достигающего определенной области пространства, источник света рассматривается как единая точка, и предполагается, что свет или энергия, которые он излучает, одинаково излучаются во всех направлениях. Таким образом, все секции одинакового размера невидимой сферы с источником света в центре будут испытывать одинаковый поток или поток энергии через это выделение.

«Пятно» пространства, через которое проходит излучение от источника, рассматривается как перпендикулярное электромагнитным лучам, если не указаны другие условия.

Candle Power и Candela

Во-первых, знайте, что термин «мощность свечи» попал на свалку истории физики. Мощность свечи заменена канделой (кд), и ее можно рассматривать как практически ту же единицу.

Для вас не важно сохранить это в памяти, но кандела измеряет силу света , обозначается как I, , где 1 кд — сила света источника, излучающего единственную частоту излучения. (540 x 10 12 герц, или циклов в секунду) и имеет интенсивность излучения 1/683 ватта на стерадиан , или изогнутый «участок» невидимой сферы, через которую проходит выбранное излучение. для экспертизы.2}

для излучения, проходящего перпендикулярно стерадиану.

Люмен

Думая о люменах и канделах, думайте о совокупной энергии, исходящей от источника, и той ее части, которую человеческий глаз способен регистрировать.

Просвет (лм) более разнообразен, чем кандела, поскольку учитывает излучение, которое глаз не может видеть. Просвет может быть определен как световой поток , излучаемый на стерадиан точечным источником, имеющим силу света , , , равную 1 канделе. люкс — это единица измерения, равная 1 лм / м 2 .

Таким образом, хотя просвет и сила свечи не поддаются легкому преобразованию, тот факт, что они изменяются в одном направлении, полезен. Для справки: обычная 100-ваттная лампочка обеспечивает световой поток 150 лм, а стандартная автомобильная фара высокой интенсивности дает около 150 000 лм.

Преобразование между канделами и люменами

Проблема зависимости мощности свечи от люменов (или в наши дни, от канделы в люмены) беспокоила многих студентов.Это связано с тем, что вы не можете напрямую преобразовать одно в другое, поскольку они не представляют одно и то же физическое состояние. Однако вы можете работать с ними одновременно и проводить сравнения.

\ text {lm} = \ text {cd} × 2π (1 — \ text {cos} (θ / 2))

Здесь θ представляет угол при вершине конуса или угол между кругом в основании невидимого «конуса» любых выбранных пропорций, исходящим наружу от источника света, и самих лучей. Этот «круг» является «поверхностью», через которую световые лучи «текут», чтобы внести свой вклад в поток (лм), а также там, где они «светят», чтобы внести свой вклад в лм.Вам дадут этот угол, когда вас попросят решить подобные проблемы.

В случае точечного источника света, излучающего одинаково во всех направлениях, что и рассматривается здесь, проблема проще. Поскольку максимальное значение [1 — cos ( θ /2)] равно 2, что происходит, когда cos ( θ /2) = −1,

\ begin {align} \ text {lm } & = 2π (1 — (- 1)) \ text {cd} \\ & = 4π \; \ text {cd} \ end {align}

Таким образом, для изотопической сферы люмен — это просто канделы, умноженные на 4π .

Лекция по освещению 1

Лекция по освещению 1


Корнельский университет Ergonomics Web

DEA3500: Окружающая среда: освещение и цвет

Цветовая классификация (поверхностей). Существуют различные системы классификации цветов, но наиболее часто используются 2:

Книга цветов Манселла
Он состоит из 1200 маленьких пластинок разного цвета, классифицированных по трем измерениям.
  • Hue = оттенок
  • Значение = легкость
  • Цветность = воспринимаемая цветность

Каждая из этих шкал построена следующим образом:

  • Оттенок — этот круг разделен на 5 основных цветов и 5 промежуточных цветов с 10 шагами между каждой парой цветов.
  • Значение — 10 шагов от черного к белому
  • Цветность — 16 ступеней (степень насыщенности) (см. Рисунок)

Затем любому конкретному цвету дается ссылка Манселла для Hue / Value / Chroma, например. 7.5R / 4/12 будет ярко-красным, 5B / 9/1 будет бледно-синим.

Яркость
Когда часть падающего света, падающего на поверхность, отражается, человеческий глаз будет рассматривать эту поверхность как источник света. Наблюдаемая яркость называется яркостью L и определяется как интенсивность на единицу видимой площади источника света.Видимая область A ‘- это область, в которой источник, по-видимому, видит наблюдатель. Таким образом, L = Iu / A ‘, где A’ стремится к 0.

Для плоской поверхности видимую площадь можно найти из уравнения: A ‘= A x cos u, где a — фактическая площадь источника, а u — угол между нормалью к поверхности и направлением наблюдения. Iu — сила света в этом направлении.

В качестве альтернативы яркость поверхности может быть вычислена по формуле L = E x /, где — коэффициент яркости материала поверхности, который считывается из таблицы значений.Если поверхность диффузная, то ее можно заменить на «p», коэффициент диффузного отражения материала. Таким образом, типичная яркость листа белой бумаги при освещенности 500 люкс составляет 130 кд / м2.

Глаз может различать яркость от одной миллионной кд / м2 до максимального значения в один миллион кд / м2. Верхний предел определяется яркостью, необходимой для повреждения сетчатки. Причина того, что наши глаза так легко повредить, глядя на солнце, объясняется, когда мы видим, что его яркость в 1000 раз превышает этот максимальный уровень.

Спектры источников света
Спектры лучистого потока или электромагнитной мощности различных источников света значительно различаются. Например, лампа с вольфрамовой нитью (лампа накаливания) излучает большую часть своей лучистой энергии в инфракрасной области электромагнитного спектра. Это явно неэффективно с точки зрения преобразования электрической энергии в свет. Однако лампы накаливания дешевы и с ними легко работать.

С другой стороны, большая часть энергии, излучаемой люминесцентной лампой, излучается в виде видимого света.Это дает люминесцентным лампам относительно высокую эффективность и хорошую цветопередачу. У них более длительный срок службы по сравнению с лампами накаливания, но они дороже и сложнее электроники.

Некоторые люминесцентные лампы монохроматические: они излучают свет только на одной длине волны или спектральной линии. Свет, излучаемый более типичным Люминесцентная лампа состоит из нескольких выступающих спектральных линий.

Дневной свет представляет собой гораздо более равномерное распределение длин волн.Производители ламп часто стремятся изготавливать люминесцентные лампы, которые воспроизводят это распределение в излучаемой ими энергии.

В следующем разделе мы рассмотрим некоторые теории, лежащие в основе фотометрии.

Фотометрические количества:

  • Лучистый поток обычно измеряется в ваттах.
  • Световой поток — основная величина, измеряющая скорость потока лучистой энергии, модифицированная для ее эффективности в создании ощущения видимости i.е. Световой поток = лучистый поток x соответствующая спектральная чувствительность зрительной системы. В единицах СИ световой поток измеряется в
    • люмен (лм) . Световой поток полезен для описания общей светоотдачи источников света. Однако, чтобы описать распределение света от источника, используется сила света .
  • Сила света — световой поток, излучаемый на единицу телесного угла в заданном направлении.Мера — это
    • кандела (кд) , что эквивалентно люменам на стерадиан (люмен стерадиан -1). Формально кандела определяется как «сила света в заданном направлении источника, излучающего монохроматическое излучение на длине волны 555 нм, из которых интенсивность излучения составляет 1/683 Вт стерадиан-1». Оба они имеют связанные с ними меры ОБЛАСТИ.
  • I освещенность — световой поток, падающий на единицу площади поверхности в точке.2 Большинство метров корректируются по косинусу.

    Яркость / Отражение / Апостиль
    С несветящейся поверхностью, например. стена, то, что видит глаз — яркость или яркость поверхности — зависит от Коэффициент отражения то есть отношение отраженного света к падающему свету. При освещенности 500 люкс и коэффициенте отражения 0,4 яркость поверхности будет 200. апостиль.
    • Освещенность (люкс) x коэффициент отражения = яркость (апостиль).
    • Апостиль не является единицей СИ.Чтобы преобразовать это в СИ (кандел м-2), разделите его на пи (или умножьте на 0,318).
    • Если известно эталонное значение цвета по Манселлу, отражательную способность можно приблизительно рассчитать, используя Reflectance = V (V — 1), где V = значение.
    • Если «значение» Манселла равно 6, коэффициент отражения = 6 x 5 = 30% = 0,3.
    • Так как в большинстве комнат разные поверхности имеют разные цвета, они будут отражать разное количество света, и это повлияет на распределение света в комнате.
    Коэффициент отражения
    • Для идеально диффузно отражающей поверхности отношение отраженного светового потока к падающему световому потоку является коэффициентом отражения.
    • Яркость = освещенность x коэффициент отражения / пи
    • Отражение = освещенность / яркость
    • Когда поверхность не является идеально диффузно отражающей, коэффициент отражения заменяется коэффициентом яркости
      Коэффициент яркости — это отношение яркости поверхности, видимой из определенного положения и освещенной определенным образом, к яркости диффузно отражающего белого поверхность просматривается с одного направления и освещается одинаково.Здесь яркость = освещенность x коэффициент яркости / пи.

      В светотехнической практике

      освещенность
      и
      яркость
      наиболее часто используются для характеристики эффекта освещения.
      Перейти к следующей лекции
    Коэффициент яркости
    Коэффициент яркости — это отношение яркости поверхности, видимой с определенного места и освещенной определенным образом, к яркости диффузно отражающей белой поверхности, рассматриваемой с того же направления и освещенной таким же образом.Здесь яркость = освещенность x коэффициент яркости / пи.

    В светотехнике чаще всего используются освещенность и яркость . охарактеризовать эффект освещения.


    Перейти к следующей лекции

    Кандела, Люмен, Люкс: уравнения

    Пожалуйста, включите JavaScript, чтобы отображать математику на этой странице.

    Свет измеряется разными методами, поэтому существует несколько родственные, но разные единицы измерения.В этой статье дается краткий обзор из наиболее широко используемых мер и представляет несколько уравнений для преобразования одной меры в другую. Для удобства стол с калькуляторами конвертации находится внизу этой страницы.

    Оптическое излучение охватывает широкий спектр, включая инфракрасный и ультрафиолетовый. свет. Для краткости в этой статье основное внимание уделяется видимому свету . (область фотометрии).

    Кандела

    Кандела (единица кд) происходит от яркости «стандартная свеча», но более точное определение она получила в Международной Система единиц (СИ) — в то время эта единица также была переименована в «свечу». на «канделу».

    Кандела измеряет количество излучаемого света в диапазоне (трехмерном) угловой пролет. Поскольку сила света описывается с помощью угла, расстояние, на котором вы измеряете эту интенсивность, не имеет значения. Для простоты иллюстрации на картинке справа три измерения сведены до двух. В На этой картинке экран B будет улавливать точно такое же количество световых лучей (испускаемых от источника света) в качестве экрана A — при условии, что экран A был удален, чтобы не непонятный экран B.Это потому, что экран B покрывает тот же угол, что и экран A.

    Угловой диапазон для канделы выражается в стерадианах, без единицы измерения. (например, радиан для углов в двумерном пространстве). Один стерадиан на сфера радиусом в один метр дает поверхность в один метр 2 . Полная сфера измеряет \ (4 \ pi \) стерадианы.

    См. Раздел, посвященный люксу, чтобы узнать о соотношении канделы и люкс.


    Люмен

    Если вы посмотрите на светодиоды, особенно светодиоды высокой яркости, вы можете заметить, что светодиоды с высокой силой света (в канделах или милликанделах, мкд) обычно имеют узкий угол при вершине.Аналогично светодиоды с широким угол при вершине обычно имеет относительно низкую яркость интенсивность. То же самое и с галогенными пятнами с отражателем: с узконаправленными отражатель имеет более высокий рейтинг в канделах, чем прожекторы того же мощность.

    Причиной этой связи является полная энергия, производимая светодиодом. Светодиоды определенного класса (например, «высокий поток») все производят примерно одинаковое количество световая энергия. Однако, когда светодиод излучает свою полную энергию в пучке с узким угол, интенсивность будет больше (в направлении этого угла), чем когда та же энергия была излучена под большим углом.

    Люмен (единица лм) дает общий световой поток источника света на умножение интенсивности (в канделах) на угловой диапазон, на котором свет испускается. С символом \ (\ Phi_v \) для просвета, \ (I_v \) для канделы и \ (\ Omega \) для углового размаха в стерадиане соотношение:

    \ [\ Phi_v = I_v \ cdot \ Omega \]

    Если источник света изотропный (что означает: однородный во всех направлениях), \ (\ Phi_v = 4 \ pi \ I_v \). Это потому, что сфера измеряет \ (4 \ pi \) стерадианы.См. Тему об углах при вершине, чтобы получить трехмерный угловой пролет \ (\ Omega \) от угла раскрытия.

    Для справки: стандартная лампочка 120 В / 60 Вт имеет мощность 850 лм и эквивалентная лампа мощностью 230 В / 60 Вт рассчитана на 700 лм. Низкое напряжение (12 В) Вольфрамовая галогенная лампа мощностью 20 Вт дает примерно 310 лм.

    Люкс

    Люкс (единица люкс) — это мера освещенности поверхности. Люксметры часто измерять значения люкс (или фут-кандел, но они напрямую связаны: один фут-свеча — 10.764 лк). Формально люкс — это производная единица от люмена, т.е. производная единица от канделы. Тем не менее, понятие люкс легче по сравнению с кандела, чем просвет.

    Разница между люксами и канделами в том, что люкс измеряет освещенность поверхность, а не угол. В конечном итоге расстояние эта поверхность от источника света становится важным фактором: чем дальше что поверхность от источника света, тем меньше она будет освещена им.На картинке справа экран A имеет тот же размер, что и экран B.

    Один стерадиан на сфере радиусом один метр дает поверхность в один метр. м 2 (см. раздел о канделах). Отсюда следует, что при расстояние измерения 1 метр, значения для кандел (люмен на стерадиан) и люкс (люмен на м 2 2 ) такие же. Как правило, измерения в люксах могут можно преобразовать в канделы и обратно, если известно расстояние измерения. Примечание что при измерении светодиодов виртуальное происхождение источника света лежит в нескольких миллиметры позади физического точечного источника из-за линзы светодиода — это становится актуальным при измерении светодиодов на небольшом расстоянии.2 \) (неофициально, но все еще широко используется) — «Нит».

    Яркость и освещенность («Люкс») связаны в том смысле, что яркость — это мера света, испускаемого поверхностью (либо из-за отражения, либо из-за это светоизлучающая поверхность), а освещенность — это мера попадания света на поверхность. Предполагая идеальную диффузно отражающую поверхность, вы можете умножить измерьте в «Нитах» на \ (\ pi \), чтобы получить эквивалентное значение в люксах. То есть с \ (L_v \) для яркости и \ (E_v \) для люкс:

    \ [E_v = L_v \ cdot \ pi \]

    Как и в случае с Lux, существует несколько более старых единиц яркости, из которых фут-ламберт, вероятно, самый распространенный (из-за его отношения 1 к 1 с свеча на ламбертово-отражающей поверхности).Эти старые агрегаты легко конвертируются в канделы на квадратный метр путем умножения их на масштабный коэффициент. Для фут-ламберта, масштабный коэффициент равен 3,425.

    Угол при вершине

    Поскольку просвет и размеры канделы связаны через угол обзора (или угол при вершине ), полезно знать, как этот угол определяется.

    Один измеряет угол между осями, где источник света дает максимальную мощность. сила света и ось, на которой эта сила уменьшается до 50%.в На картинке справа этот угол обозначен \ (\ theta \). Угол при вершине вдвое больше этого угла (что означает \ (2 \ theta \)).

    Обратите внимание, что снижение интенсивности до 50% основано на линейной шкале, но что наше восприятие яркости , а не линейно. CIE стандартизировал соотношение между силой света и воспринимаемой яркостью как кубический корень; другие источники утверждают, что квадратный корень лучше аппроксимирует это соотношение. Смотрите также страница по цветовой метрике.

    Трехмерный угловой диапазон для угла при вершине с использованием \ (\ Omega \) для угловой размах (в стерадианах) и \ (2 \ theta \) для угла при вершине:

    \ [\ Omega = 2 \ pi \ left ({1 — \ cos {2 \ theta \ over 2}} \ right) \]

    Эффективность освещения

    Есть множество способов осветить поверхность или комнату: лампы накаливания, люминесцентные лампы, светодиоды, вольфрамово-галогенные лампы, электролюминесцентные листы, и другие. Их часто сравнивают по эффективности поворота электрических энергия к световой энергии.

    Официальное название световой отдачи — «световая отдача источника». Этот не следует путать со «световой эффективностью излучения», которое не учитывает потери из-за тепловыделения и др. (поэтому дает значительно более высокие значения). Эффективность освещения измеряется в лм / Вт (люмен на ватт).

    Эффективность освещения часто выражается в процентах от теоретической максимальное значение светоотдачи 683,002 лм / Вт (на длине волны 555 нм).Например, на момент написания этой статьи белый светильник мощностью 1 ватт мог достигать КПД более 100 лм / Вт, что дает КПД 15%. Хотя это может кажутся низкими, светодиоды на самом деле довольно эффективны по сравнению с другими методами освещения.

    Уравнения

    Уравнения в этом разделе даны без дополнительных объяснений или выводов. За подробностями обращайтесь к технической литературе или Википедия.

    906 40 \ (E_v = {I_v \ over {D ^ 2}} \)
    От до Учитывая Уравнение
    Кандела (\ (I_v \)) Люмен (\ (\ Phi_v \)) угол при вершине αv = 2 \ Phi pi I_v \ left ({1 — \ cos {\ alpha \ over 2}} \ right) \)
    Люмен (\ (\ Phi_v \)) Кандела (\ (I_v \)) угол при вершине α \ (I_v = {\ Phi_v \ over {2 \ pi \ left ({1 — \ cos {½ \ alpha}} \ right)}} \)
    Люмен (\ (\ Phi_v \)) люкс (\ (E_v \)) площадь поверхности A (м 2 ) \ (E_v = {\ Phi_v \ over A} \)
    люкс (\ (E_v \)) Люмен (\ (\ Phi_v \)) площадь поверхности A (м 2 ) \ (\ Phi_v = E_v \ cdot A \)
    Кандела (\ (I_v \)) Люкс (\ (E_v \)) расстояние измерения D (м)
    люкс (\ (E_v \)) Кандела (\ (I_v \)) расстояние измерения D (м) \ (I_v = E_v \ cdot D ^ 2 \)

    Например, если в техническом паспорте светодиода высокой яркости упоминается, что он производит 1500 мкд (1.\ circ} \ right) \ cr & \ приблизительно 1,70 \, {\ rm lm} } \]

    Калькулятор преобразования

    Основываясь на уравнениях, разработанных и представленных выше, таблица ниже позволяет вам чтобы быстро преобразовать одну меру в другую.

    Для калькуляторов, указанных в таблице ниже, требуется JavaScript.
    Если ваш браузер поддерживает JavaScript, убедитесь, что он включен.

    Оценка

    Результат уравнений (и калькуляторов на их основе) может отличаться от данные, предоставленные производителем светодиодов или прожекторов, или от того, что вы измеряете с помощью люксметр по нескольким причинам.Производитель может указать силу света. (в канделах или милликанделах) перпендикулярно свету источник, а не среднее значение по углу при вершине. Другая сложность заключается в том, что значения кандел, люмен и люкс стандартизированы. для света с длиной волны 555 нм или зеленого света. Для светодиодов другого цвет, следует применить весовую функцию, используя стандартизированную модель человеческий глаз. Стандартные люксметры имеют в лучшем случае только фильтры дневного света и лампа накаливания, поэтому светодиоды могут значительно отклоняться (даже белые Светодиоды, так как спектр не такой, как у ламп накаливания).

    Освещение

    Освещение

    Когда объекты отражают свет, они считаются освещенными. Луна является прекрасным примером освещенного объекта.

    Луна не излучает видимый свет. Он отражает свет от солнце. Вот почему днем ​​трудно увидеть луну.

    Яркость освещенного объекта зависит от двух факторов.
    1. Яркость источника света, сияющего на освещенном объект
    2. Расстояние между освещенным объектом и источником света

    Если источник света ярче, он загорится. предметы ярче. Это должно быть здравым смыслом для всех нас кто пользуется лампочками в нашем доме.Чем ярче лампочка над вашим письменный стол, тем ярче будет освещено ваше рабочее место. Отношения между яркостью источника освещения и освещением прям. Если свет станет вдвое ярче, освещение уменьшится. двойной. Если источник освещения в три раза ярче, освещение утроится.

    Закон обратных квадратов и освещение

    Когда свет движется в пространстве от своего источника, он распространяется в все направления.Свет распространяется вдвое дальше от источника. в четыре раза больше площади, следовательно, это одна четверть интенсивности.

    Это означает, что если вы удвоите расстояние, на котором находится объект его источник освещения освещенность уменьшается в 4 раза. если ты утроить расстояние между источником света и объектом, освещенность уменьшится в 9 раз.

    Если освещенность напрямую связана с интенсивностью источника света и обратно пропорционально квадрату расстояния уравнение для расчета освещенности:

    Где е — освещенность, измеренная в люксах или люменах / метрах. в квадрате
    I — интенсивность источника света
    d — расстояние между источником света и освещенным объект
    Концепция освещения очень важна, и ее необходимо учитывать. архитекторы при добавлении освещения в здания.
    Вот две проблемы, связанные с размещением освещения над столом.

    Задача № 1: Лампа с лампой накаливания 100 люмен находится на высоте 1 метра над партой студента. студент есть для нее работа?

    I = 100 люмен
    d = 1 метр


    e = 100 люмен / (1 метр) в квадрате
    e = 100 люм / 1м2
    e = 100 люкс

    Задача № 2: Лампа с лампочкой 100 люмен. размещается на 2 метра над партой студента.Какая освещенность будет студент есть для нее работа?

    I = 100 люмен
    d = 1 метр


    e = 100 люмен / (2 метра) в квадрате
    e = 100 люм / 4м2
    e = 25 люкс

    Как концертные огни окрашивают сцену в разные цвета?

    Вернуться на главную

    Расчет количества светильников / люмен для внутреннего освещения

    • Офисная площадь составляет 20 метров (длина) x 10 метров (ширина) x 3 метра (высота).Высота от потолка до стола — 2 метра. Зона должна быть освещена до общего уровня 250 люкс с помощью двухламповых светильников CFL мощностью 32 Вт с SHR 1,25. Каждая лампа имеет начальную мощность (эффективность) 85 люмен на ватт. Коэффициент обслуживания ламп (MF) составляет 0,63, коэффициент использования — 0,69, а коэффициент высоты помещения (SHR) — 1,25

    Расчет:

    Расчет общей мощности светильников:
    • Общая мощность светильников = количество ламп X каждая ватт лампы.
    • Общая мощность светильников = 2 × 32 = 64 Вт.

    Рассчитать люмен на арматуру:
    • Люмен на приспособление = Эффективность светового потока (Люмен на ватт) x Ватт каждого приспособления
    • люмен на приспособление = 85 x 64 = 5440 люмен

    Расчет количества приспособлений:
    • Требуемое количество светильников = необходимое количество люкс x площадь комнаты / MFxUFx люмен на приспособление
    • Требуемое количество приспособлений = (250x20x10) / (0.63 × 0,69 × 5440)
    • Требуемое количество приспособлений = 21 номер

    Расчет минимального расстояния между каждым приспособлением:
    • Высота потолка до стола составляет 2 метра, а отношение высоты помещения составляет 1,25, поэтому
    • Максимальное расстояние между креплениями = 2 × 1,25 = 2,25 метра.

    Рассчитать количество требуемых рядов приспособлений и ширину помещения:
    • Количество необходимых рядов = ширина помещения / Макс.Шаг = 10 / 2,25
    • Требуемое количество строк = 4.

    Рассчитать количество необходимых приспособлений в каждой строке:
    • Количество приспособлений, необходимых в каждом ряду = общее количество приспособлений / количество рядов = 21/4
    • Количество необходимых приспособлений в каждом ряду = 5 Количество:

    Расчет осевого расстояния между каждым приспособлением:
    • Осевое расстояние между приспособлениями = длина помещения / количество приспособлений в каждом ряду
    • Осевое расстояние между креплениями = 20/5 = 4 метра

    Расчет поперечного расстояния между каждым приспособлением:
    • Поперечное расстояние между приспособлениями = ширина помещения / количество рядов приспособлений
    • Поперечный интервал между креплениями = 10/4 = 2.5 метров.

    Заключение:
    • № ряда для осветительной арматуры = 4 №
    • Количество светильников в каждом ряду = 5 Нет
    • Осевое расстояние между креплениями = 4,0 метра
    • Поперечное расстояние между креплениями = 2,5 метра
    • Требуемое количество приспособлений = 21 номер

    Нравится:

    Нравится Загрузка…

    Связанные

    О компании Jignesh.Parmar (B.E, Mtech, MIE, FIE, CEng)
    Джигнеш Пармар завершил M.Tech (Power System Control), B.E (Electric). Он является членом Института инженеров (MIE) и CEng, Индия. Номер участника: M-1473586. Он имеет более чем 16-летний опыт работы в сфере передачи, распределения, обнаружения краж электроэнергии, технического обслуживания и электротехнических проектов (планирование-проектирование-технический обзор-координация-выполнение).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.