Единица измерения освещенности: формула и от чего она зависит, перечень единиц

Узнайте, что такое освещенность, в чем измеряется, чем отличается от яркости. Читайте, какие приборы используются для измерений, как их правильно провести. Какие важные показатели необходимо учесть при выборе источников освещения.

Свойства света

Свет представляет собой электромагнитный вид излучения, который воспринимается человеческим глазом в объеме 400 ньютон на метр. В физике это суммарное количество фотонов. Фотоны отражаются и преломляются. Это основные свойства света. Если отражение зависит от того, какая плотность у материала и угол лучевого падения, то преломление зависит от направления лучевого распределения в процессе прохождения их через материал.

Основное свойство света

Определение и свойства

Освещённость численно равна световому потоку, падающему на участок поверхности единичной площади:

Ev=dΦvdσ.{displaystyle E_{v}={frac {dPhi _{v}}{dsigma }}.}E_{v}={frac  {dPhi _{v}}{dsigma }}.

Единицей измерения освещённости в Международной системе единиц (СИ) служит люкс (1 люкс = 1 люмену на квадратный метр), в СГС — фот (один фот равен 10 000 люксов). В отличие от освещённости, выражение количества света, отражённого поверхностью, называется светимостью.

Освещённость прямо пропорциональна силе света источника света. При удалении его от освещаемой поверхности её освещённость уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния (закон обратных квадратов).

Когда лучи света падают наклонно к освещаемой поверхности, освещённость уменьшается пропорционально косинусу угла падения лучей.

Освещённость Ev{displaystyle E_{v}}E_{v} от точечного источника находят по формуле:

Ev=Ivr2cos⁡i,{displaystyle E_{v}={I_{v} over r^{2}}cos i,}E_{v}={I_{v} over r^{2}}cos i,

где Iv{displaystyle I_{v}}I_{v} — сила света в канделах; r{displaystyle r}r — расстояние до источника света; i{displaystyle i}i — угол падения лучей света относительно нормали к поверхности.

Аналогом освещённости в системе энергетических фотометрических величин является облучённость. С помощью гелиодона можно имитировать естественную освещённость, характерную для заданного времени дня и года на заданной широте.

Освещённость в фототехнике определяют с помощью экспонометров и экспозиметров, в фотометрии — с помощью люксметров.

Примеры

Описание Освещённость, лк
Солнечными лучами в полдень 100 000
При киносъёмке в студии 10 000
На открытом месте в пасмурный день 1000
В светлой комнате вблизи окна 100
На рабочем столе для тонких работ 400–500
На экране кинотеатра 85–120
Необходимое для чтения 30–50
От полной луны 0,2
От ночного неба в безлунную ночь 0,0003

Наши события

21 августа 2020, 17:34 Компаунды “Полипластик”, нефтепогружной кабель на “Томсккабеле” и открытая проверка на “Подольсккабеле”. Что обсуждали в эфире RusCable Live 21 августа

18 августа 2020, 14:30 НП Ассоциация «Электрокабель» готовит ответный шаг по казахстанскому утильсбору на импортный кабель

18 августа 2020, 11:00 Продолжение тендерной истории: проявите точность, примите участие в новой закупке!

17 августа 2020, 15:40 Кабельные компании готовы открыть склады для проверок на контрафакт. Откровения в прямом эфире RusCable Live от 14 августа

17 августа 2020, 12:30 Правительство Москвы провело вебинар, посвященный мерам поддержки бизнеса

17 августа 2020, 11:40 Возвращаемся в работу вместе с RusCable Insider Digest № 185

Сила света типовых источников:

 Источник Мощность, Вт Примерная сила света, кд
Свеча 1
Современная (2016 г) лампа накаливания 100 100
Обычный светодиод 0,015 5 мкд
Сверхъяркий светодиод 1 25
Сверхъяркий светодиод с коллиматором 1 1500
Современная (2016 г) люминесцентная лампа 20 100

Black Diamond – фирма-законодатель мирового профессионального альпинистского и скалолазного снаряжения. Бренд выпускает высококачественные налобные и подвесные фонари, которые можно использовать даже на глубине одного метра под водой в течение получаса. BD предлагает туристические осветительные приборы с показателями светового потока до 200 люмен при сравнительно небольшом весе. Многие фонари наделены несколькими режимами освещения для удобства работы на альпинистском маршруте и в быту. Яркие, легкие, аккуратные и практичные, фонари БлекДиамонд не подведут даже в самой экстремальной ситуации.

Что такое освещенность

Этим термином называется отношение светового потока к единичной площади, на которую он попадает. Определив соответствующее значение, несложно вычислить уровень освещенности (Е) определенного участка поверхности. Если удалять источник от объекта, данный параметр будет быстро уменьшаться обратно пропорционально дистанции.

Единица измерения

Освещенностью называют световую величину, которая равно потоку света, падающему на поверхность, к его площади. Считается прямо пропорциональной световому источнику. Отличается равномерным распределением на площади. Находится делением канделовой силы света на расстояние до светоисточника и перемноженного на косинус угла падения солнечных лучей.

Обратите внимание! Измеряется согласно международной классификационной системе в люксах, что равно десяти фотам или одному люмену на один квадратный метр. Поэтому единицей измерения освещенности является именно люкс. Стоит отметить, что его можно перевести в канделу и ватт.

Основная измерительная единица люкс

Кандела

Кандела, что в переводе с английского свеча, является единицей измерения силы светоисточника по международной единичной системе. Была сформирована в 1979 году. Равна 540⋅1012 Гц или 683 лм/Вт. Измеряется в канделах разные светоисточники, к примеру, лампа накаливания со свечой, сверхъярким светодиодом, люминесцентной лампой и солнцем. Дополнение: примерная солнечная сила в канделах равна 2,8⋅10, что в переводе на ватты 3,83⋅1026

Кандела

Люмены и люксы

Люмен является единицей измерения, которая равна потоку солнечного света, который испускает источник, равный канделе и стерадиану. В люменах измеряется весь светопоток, однако при вычислении не учитывается сила линзы с отражателям, поэтому получающийся показатель — не прямой параметр оценки яркости с КПД источника.

Люкс — измерительная подъединица люмена по СИ. В отличие от люмена, люкс дает оценку светового потока, который падает на квадратный метр. Тот же дает понимание того, какой световой поток у светоисточника.

Обратите внимание! То есть люкс это характеристика, которая позволяет узнать КПД светильника на конкретной площади.

Чтобы лучше понять их основное отличие, стоит рассмотреть рисунок. Он наглядно показывает, как при увеличении высоты расширяется освещение и как убывает яркость.

Люмен и люкс в качестве измерительной единицы

Люмен и ватт

Как было изложено выше, люменом называют полноценное число света от светоисточника. Ватт — показатель того, какая мощность, тепловой поток, звуковая энергия и полная мощность электротока или излучения у прибора. Один ватт равен 100 люменам. Перевод самостоятельно можно осуществить по специальным формулам или с содействием калькуляторов. Нередко все необходимые показатели даны на самом приборе.

Стоит отметить, что самыми лучшими показателями обладают современные светодиоды. Они имеют высокую яркость, гармоничное спектровое распределение, долговечность, устойчивость к разного рода воздействиям. Интересно, если взять приборы с одинаковой освещенностью, то ими будет потребляться в десять раз меньше электрической энергии, чем лампами накаливания.

Обратите внимание! Учитывая реальный срок службы и сниженные эксплуатационные инвестиционные расходы, то покупка этих изделий будет экономически целесообразной.

Перевод люмена в ватты

Кратные единицы

Чтобы было удобно, люменные единицы разбирают на части. Так, есть килолюмены, мегалюмены и гигалюмены. В одном килолюмене 1000 люмен, мегалюмене — 1000000, а гигалюмене — 1000000000. Также есть еще величины с приставками дека, гекто, тера,пета, экса, зетта и иотта.

Дольные единицы

К дольным величинам применяется тот же подход. Базовыми являются миллилюмены, микролюмены и нанолюмины, которые равны 10 в −3 степени, 10 в минус 6 степени и 10 в минус 9 степени. Также имеются приставки деци, санти, пико, фемто, атто, зепто и иокто. Стоит отметить, что дольные, как и кратные величины используются только в профессиональных условиях и при выполнении физических задач. В жизни не используются для расчетов меры освещенности и прочих параметров.

Как перевести одни единицы освещенности в другие

Раньше использовались сложные формулы для проведения расчетов, теперь в этом нет необходимости. Самое главное – иметь под рукой значение в определенной единице света, чтобы можно было использовать исходные данные.

Далее нужно просто найти любой конвертер освещенности. Вводятся значения, которые есть в наличии (подбирается соответствующий пункт), а во второй графе выставляются те единицы освещенности, в которые надо перевести. Вычисления занимают считанные секунды и отличаются высокой точностью, так как производятся на основе проверенных формул.

Световой поток фонарей (лм)

big LED-high, big LED-med, big LED-low, 5 MM – High, 5 MM – medium, 5 MM – low

 Фонарь Black Diamond (BD) Световой поток, (лм)
Icon 200
Spot new 200
Cosmo new 90
Wiz new 30
Ion 80
Ember Power Light 150
Orbit Lantern 105
Voyager Lantern 140
 Фонарь Petzl Световой поток (лм)
Tikka XP 180
MYO XP 140

Все фонари Black Diamond

Прибор для измерения освещенности

Чтобы проверить, соответствует ли нормативам освещенность помещения, берется в работу люксметр. В конструкцию измерителя входит встроенный или выносной чувствительный датчик с преобразователем, стрелочным или цифровым индикатором. Детектор помещается на поверхности в горизонтальном положении.

Обратите внимание! Замеры выполняются по госту от 1996 и 2012 годов. Используется аппарат согласно инструкции на упаковочном изделии. Добавочно, при желании, можно просмотреть имеющиеся видеоуроки.

В дополнение к теме, как называется прибор для измерения освещенности, стоит отметить, что также есть люменометр. Отдельно проверяется искусственная с естественной освещенностью. В момент исполнения процедуры проверки исключается попадание тени с другими помехами. Важно отметить, что для того чтобы результаты не были искажены, измерительную проверку проводят после нескольких часов непрерывной работы осветительных источников. Желательно, чтобы процедура была повторена.

Люксметр

См. также

  • Коэффициент естественной освещённости
  • Энергетическая освещённость
  • Методы оценки освещения в помещениях

Нормы и порядок расчета

Требования к освещенности зависят от назначения конкретного помещения и вида деятельности человека. Стандарты, по которым измеряется показатель, установлены в ГОСТ Р 54944-2012, нормы – в СНиП. Все параметры относятся не только к полу, но и к плоскостям столов. Доступны таблицы, по которым можно определить люксы для любого объекта.

Освещение

При разработке системы освещения для жилого дома (квартиры) можно воспользоваться данными из этой таблицы:

Норма согласно СНиП (лк) Помещение
20 Проходы на чердаки, подвалы
20 Электрощитовые, котельные, вентиляционные камеры
20 Лестницы
50 Ванные. душевые, санузлы
50 Коридоры и холлы в домах (квартирах)
75 Гардеробные комнаты
100 Сауны, раздевалки, бассейны
150  Жилые комнаты и кухни
150 Тренажерные залы
200 Детские комнаты
300 Библиотеки, кабинеты

Расчет осуществлятеся из 2-х этапов:

  • определения требуемого уровня свечения;
  • определения количества лампочек.

Формула для расчета свечения:

Н*П*К, где:

Н – норма (согласно таблице);

П – площадь помещения;

К – коэффициент, зависящий от высоты потолков (1 для 2,5-2,7 м, 1,2 для 2,7-3 м, 1,5 для 3-3,5 м, 2 для 3,5-4,4 м).

Чтобы рассчитать количество ламп, полученный результат нужно разделить на люмены, указанные в их технической документации выбранных для монтажа лампочек.

Внимание! На практике этой формулой пользоваться не стоит, так как она не учитывает потоки, направленные на стены и мебель. Более достоверный результат получается, если полученное при расчетах количество ламп умножить на 2 (доказано, что до пола доходит лишь половина светового потока).

Если проводятся работы по капитальному ремонту или реконструкции, расчетами занимаются сотрудники подрядчика.

Они учитывают особенности конструкции и материалов светильников, световое отражение от стен, полов, потолков, предметов интерьера в зависимости от характеристик облицовочного материала. Вид светильников предварительно обозначаются в проектной документации и техническом задании.

При подсчетах используется формула:

К=(Е*к*S*к1)/(Ф*к2), где:

Е – норма для горизонтально расположенных плоскостей;

к – коэффициент, рассчитанный с учетом отклонений в работе системы при перегорании отдельных источников света и перемещении предметов интерьера;

S – площадь помещения;

к1 – коэффициент неравномерности;

Ф – световой поток от одной лампочки (зависит от мощности и типа);

к2 – коэффициент в долях.

При самостоятельном проведении измерений и подсчетов следует учесть, что отраженный свет по мощности может мало отличаться от прямого.

Экспозиционное число

Одна и та же фотография с разными экспозиционными числами

Одна и та же фотография с разными экспозиционными числами

Экспозиционное число (англ. Exposure Value, EV) — целое число, характеризующее возможные комбинации выдержки и диафрагмы в фото, кино- или видеокамере. Все сочетания выдержки и диафрагмы, при которых на пленку или светочувствительную матрицу попадает одинаковое количество света, имеют одинаковое экспозиционное число.

Несколько комбинаций выдержки и диафрагмы в камере при одном и том же экспозиционном числе позволяют получить примерно одинаковое по плотности изображение. Однако изображения при этом будут различными. Это связано с тем, что при разных значениях диафрагмы глубина резко изображаемого пространства будет различной; при разных значениях выдержки изображение на пленке или матрице будет находиться разное время, в результате чего оно будет в разной степени смазано или совсем не смазано. Например, сочетания f/22 — 1/30 и f/2.8 — 1/2000 характеризуются одним и тем же экспозиционным числом, но первое изображение будет иметь большую глубину резкости и может оказаться смазанным, а второе будет иметь малую глубину резкости и, вполне возможно, совсем не будет смазанным.

На левом снимке за счет длинной выдержки подчеркнуто движение воды, в то время как на правом снимке за счет относительно короткой выдержки движение не так заметно и вода изображена резко

На левом снимке за счет длинной выдержки подчеркнуто движение воды, в то время как на правом снимке за счет относительно короткой выдержки движение не так заметно и вода изображена резко

Бóльшие значения EV используются, если объект съемки лучше освещен. Например, экспозиционное число (при светочувствительности ISO 100) EV100 = 13 можно использовать при съемке ландшафта, если на небе имеется облачность, а EV100 = –4 годится для съемки яркого полярного сияния.

По определению,

EV = log2 (N2/t)

или

2EV = N2/t,   (1)

  • где
  • N — диафрагменное число (например: 2; 2,8; 4; 5,6, и т. д.)
  • t — выдержка в секундах (например: 30, 4, 2, 1, 1/2, 1/4, 1/30, 1/100, и т. д.)
Зависимость глубины резкости от величины диафрагмы при одном и том же экспозиционном числе

Зависимость глубины резкости от величины диафрагмы при одном и том же экспозиционном числе

Например, для комбинации f/2 и 1/30, экспозиционное число

EV = log2(22/(1/30)) = log2(22 × 30) = 6.9 ≈ 7.

Это число может быть использовано для съемки ночных сцен и освещенных витрин. Комбинация f/5.6 с выдержкой 1/250 дает экспозиционное число

EV = log2 (5.62/(1/250)) = log2 (5.62 × 250) = log2 (7840) = 12.93 ≈ 13,

которое можно использовать для съемки пейзажа с облачным небом и без теней.

Следует отметить, что аргумент логарифмической функции должен быть безразмерным. В определении экспозиционного числа EV игнорируется размерность знаменателя в формуле (1) и используется только численное значение выдержки в секундах.

Одинаковое экспозиционное число 12 установлено на пленочной камере Зенит-ЕТ и цифровой камере Canon 5D Mark II

Одинаковое экспозиционное число 12 установлено на пленочной камере Зенит-ЕТ и цифровой камере Canon 5D Mark II

Фотометр

Что такое ЛЮМЕН (Lumen) и как его измерить ?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

Единицы измерения светаОт 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

Один люкс равен одному люмену на квадратный метрПрежде 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.

Мера освещения

Согласно существующей нормативной документации, мера освещения в каждом помещении своя. Отличается величина на производстве и складе, в общественном, жилом и вспомогательном здании. Свои нормативы имеются для наружного, витринного, рекламного и аварийного светопотока.

Если привести некоторые примеры, то необходимая величина светопотока автомагистрали — 30 люкс, пешеходной зоны — 6, пешеходных подземных переходов — 50, архивов — 75, конференцзалов — 200, аналитических лабораторий — 500, учебных аудиторий — 400, спортивных залов — 200, обеденных ресторанных залов — 200, парикмахерских — 500. Весь представленный список дан в актуальных стандартах и снипах. Стоит отметить, что есть не только минимальные, но и предельно допустимые нормы. Особенно это правило действует на витрины и рекламные стенды.

Обратите внимание! Узнать показатель освещенности конкретного помещения можно при помощи люксметра или любого другого измерительного агрегата, выводящего результаты в ваттах, канделах и прочих величинах.

Мера освещения

В целом, освещенность — понятие, обозначающее суммарное количество солнечного света. Измеряется в люменах и люксах при помощи специального измерительного прибора, переводится при необходимости в ватты. Пользоваться измерительным прибором очень просто, согласно инструкции. Сфер применения его очень много: начиная бытовым электрооборудованием, заканчивая промышленным.

Замеры освещенности для светодиодных светильников

Чтобы исключить искажения результатов, измерения выполняют после двух часов непрерывной работы светильников. Желательно повторить процедуру несколько раз.

К сведению. Для расчета инженерных проектов в государственной сфере применяют специализированные классификаторы затрат КОСГУ.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...