В чем измеряется освещенность


Единица измерения света и формула расчета освещенности помещения

Главные характеристики света

Человек видит спектр цветов – малую часть диапазона электромагнитных волн. Его характеристики влияют на комфортность среды пребывания и самочувствие человека. Существует определение для одног

Что такое освещённость на поверхности, и в чём она измеряется?

Главная Услуги Что такое освещённость на поверхности, и в чём она измеряется?

Освещённость – это световая величина, равная отношению светового потока, падающего на малый участок поверхности, к его площади. Измеряется в Лк (Люксах). 1 люкс - это 1 люмен на квадратный метр. Допустим, что у нас есть квадратная поверхность площадью один метр. Вся она равномерно освещена лампочкой, расположенной на некотором расстоянии отвесно сверху. Для этой лампочки производитель заявил освещенность 100 Люмен. Берем прибор, называемый люксметр и замеряем в любой точке нашего квадрата, мы должны получить 100 Люкс. Если это так - производитель нас не обманул. Это касается источника света, который во все стороны светит одинаково. Но светодиод - это точечный источник. А это означает, что наибольшую силу света он имеет на оси, перпендикулярной плоскости кристалла. Иными словами, подвесив светодиод на потолок и померяв люксметром, мы увидим, что чем дальше от оси, тем меньше показания прибора. Все вы наверняка сталкивались с точечными лампами накаливания - это так называемые "зеркалки". Задняя часть колбы у этих ламп покрыта зеркальным составом, и светят они только вниз. Вот вам и аналог.

Что такое освещенность, цветовая температура и яркость света

Трудно встретить человека, который не разбирался бы в мерах длины, площади, объема, веса. Не вызывает сложностей исчисление времени, определение температуры. Но вот если спросить кого-нибудь о фотометрических величинах, то в большинстве случаев внятного ответа ожидать не приходится. А между тем, с освещением, естественным или искусственным, мы живём в постоянном контакте. Значит, надо научиться и его оценивать каким-то образом.

Освещенность это…Освещенность это…

Безусловно, такая оценка производится всегда и всеми, но чаще всего – чисто на уровне субъективного восприятия: достаточно света или нет. Однако, подобная «градация» именно что субъективная, и может давать существенные ошибки. Последствия таких некорректных оценок нельзя недооценивать — и недостаточность освещения, и его избыточность негативно влияют и на органы зрения человека, и на его психоэмоциональное состояние.

А между тем, существует специальная величина – освещенность, значение которой регламентируется законодательными актами в области строительства и санитарии. То есть освещенность это как раз тот критерий качества, позволяющий правильно оценить организацию системы освещения помещений. В этой статье мы как раз и поговорим об этом параметре и связанными с ним другими фотометрическими величинами, посмотрим, как это можно использовать в практическом приложении.

Какие фотометрические величины используются при расчетах освещения

По укоренившейся привычке многие продолжают считать, что оценку освещенности помещения можно производить в единицах измерения энергии – ваттах. Такое заблуждение легко объяснимо – в наследство от времен полного господства ламп накаливания нам остался этот устойчивый стереотип.

Лампы накаливания выпускались различной потребляемой мощности – 15, 25, 40, 60, 75, 100, 150 и более ватт. И каждый хозяин дома или квартиры на собственном опыте знал, что для нормального освещения в гостиной, например, он должен ввернуть в люстру три лампочки по 60 ватт, для настольной лампы достаточно будет «сороковки», в кухню нужно приобрести стоваттную и т.д.

Кстати, явным наследием этого до сих пор остаётся практика, применяемая производителями ламп – указывать на их упаковке, кроме потребляемой мощности, светоотдачу, выраженную в эквиваленте мощности старых ламп накаливания.

Такие аналогии с лампами накаливания той или иной мощности помогают простому человеку мысленно оценить ожидаемую светоотдачу. Но никакой прямой связи здесь нет.Такие аналогии с лампами накаливания той или иной мощности помогают простому человеку мысленно оценить ожидаемую светоотдачу. Но никакой прямой связи здесь нет.

Так что запомним первое – в ваттах ни световой поток, излучаемый лампой, ни получающаяся от нее освещенность поверхности не измеряются. Указанные на корпусе прибора ватты – это количество потребленной лампой электроэнергии, которая путем тех или иных физических преобразований превращается в видимый свет.

Некоторые люди старшего поколения вообще уверены, что световая отдача осветительного прибора измеряется в свечах. Кстати, это не столь далеко от истины, а почему – станет понятно ниже. Но это опять же – никак не освещенность.

Так что имеет смысл рассмотреть основные фотометрические величины по порядку, от источника света к освещаемой поверхности. Сразу оговоримся – тема эта довольно сложная для восприятия неподготовленным человеком. Поэтому постараемся максимально упростить изложение, не будем его перегружать громоздкими формулами. Так, чтобы просто сложилось общее понимание вопроса.

Световой поток

Свет, как известно, имеет волновую природу. В определённом диапазоне длин волн электромагнитное излучение воспринимается органами зрения человека, то есть становится видимым. Примерные границы этого диапазона – от 400÷450 нм (красная часть спектра) до 630÷650 (фиолетовая область).

Помните, как в нас в детстве учили запоминать цвета радуги – «Каждый охотник…» и т.д.? А ведь радуга – это наглядный природный пример спектрального разложения света.Помните, как в нас в детстве учили запоминать цвета радуги – «Каждый охотник…» и т.д.? А ведь радуга – это наглядный природный пример спектрального разложения света.

Электромагнитные волны являются переносчиком энергии – именно энергия Солнца обеспечивает жизнь на Земле. Но отвлечёмся от астрономических категорий, вернемся к обычным источникам света.

Итак, раз источник излучает свет, то это означает излучение и перенос определённой энергии. Количество этой лучистой энергии (We), перенесенной в единицу времени, носит название лучистого потока (Фе). И измеряется он в ваттах.

Однако, речь идет об освещении, то есть восприятии цвета человеческим зрением. И оценить количество энергии «на глаз» — это сразу заложить большую погрешность. Например, два источника, обладающих равной мощностью излучения, но с разным цветом свечения, будут восприниматься глазом тоже по-разному.

Чтобы унифицировать этот параметр, введена специальная физическая величина – световой поток (Ф). Это тоже показатель мощности лучистого потока, но только той его части, что воспринимается среднестатистическим здоровым человеческим глазом.

Измеряться световой поток  также может в ваттах (это, скорее, энергетический показатель), или в люменах (световой показатель). На практике обычно применяются люмены.

Для точного значения одного люмена в качества эталона взято излучение из центральной, зеленой части видимого спектра, длиной 555 нм.

Итак, принято, что лучистый поток с длиной волны 555 нм величиной 1 ватт соответствует 683 люменам. Почему такой странный коэффициент? Просто окончательное утверждение этой единицы в системе СИ состоялось в 1979 году, а первые опыты по фотометрии с введением показателя светового потока начали производиться задолго до этого. В ту пору, когда электрического освещения еще не существовало, и более-менее стабильным, «эталонным» источником света служила обычная свеча. И сложившееся соотношение энергетического ватта и светового люмена было со временем пересчитано  и перешло до наших дней.

Еще раз напомним — упомянутые выше ватты, которыми также может измеряться световой поток, не имеют никакого отношения к тем, что указаны на упаковке лампы. Там показывается потребление светильника, то есть то количество энергии, которое он «заберет» из сети. Нас же должна больше волновать его энергетическая световая отдача – какое количество видимой лучистой энергии он «выдаст». Так что гораздо правильнее будет при выборе лампы обращать внимание не на эфемерные сравнительные аналогии в ваттах, а на четко указанное значение светового потока в люменах.

Ищите на упаковке лампы значение ее светового потока в люменах.Ищите на упаковке лампы значение ее светового потока в люменах.

Световая отдача

Это – очень интересная в практическом плане величина, так как она, по сути, характеризует эффективность источника света. Важно выбирать лампу не исходя из ее потребляемой электрической мощности, а из того, как эта мощность расходуется при преобразовании в световую энергию.

Итак, величина светоотдачи показывает, какой световой поток вырабатывается лампой при преобразовании одного ватта затраченной энергии. Понятно, что и измеряется она в люменах на ватт (лм/Вт).

Преобразование одного вида энергии в другой производится по-разному. Например, в привычных лампах накаливания применен резистивный принцип – свечение вызывает раскаленная спираль с большим электрическим сопротивлением. Понятно, что это сопровождается огромными тепловыми потерями. Более эффективными являются современные осветительные приборы, основанные на принципах свечения полупроводниковых матриц при пропускании тока или специально подобранных газовых смесей при их ионизации. Здесь на ненужный нагрев расходуется значительно меньше затраченной энергии.

Принципы преобразования электрической энергии в световой поток у разных ламп – различные. Отсюда и разница в их энергоэффективности, то есть в показателях светоотдачи.Принципы преобразования электрической энергии в световой поток у разных ламп – различные. Отсюда и разница в их энергоэффективности, то есть в показателях светоотдачи.

Выше уже говорилось, что пик нормального восприятия света человеческим глазом приходится на длину волны в 555 нм. И в идеальных условиях, при полном преобразовании электрической энергии в монохроматический световой поток указанной длины волны, то есть при совершенном отсутствии потерь, теоретически возможно добиться светоотдачи в 683 лм/Вт. Это называется идеальным источником света, которого в природе, увы, не существует.

В таблице ниже приведены сравнительные характеристики для наиболее применяемых в быту ламп – накаливания, люминесцентных и светодиодных. Хорошо видно, насколько экономичнее становится использование современных источников света, то есть как возрастает показатель светоотдачи.

(Значения в таблице указаны примерные. В любой из категории ламп могут быть отклонения в ту или иную сторону – это зависит от качества конкретной модели. Но общую картину таблица представляет довольно наглядно).

Световой поток, ЛмЛампы накаливания Люминесцентные лампыСветодиодные лампы
Потребляемая
мощность, Вт
Светоотдача,
лм/Вт
Потребляемая
мощность, Вт
Светоотдача,
лм/Вт
Потребляемая
мощность, Вт
Светоотдача,
лм/Вт
2502012.55÷741.72÷3100
400401010÷1336.44÷588.9
7006011.715÷1645.26÷1087.5
900751218÷2047.410÷1281.8
12001001225÷3043.612÷1588.9
18001501240÷504018÷2094.7
250020012.560÷8038.525÷3090.9

Конкретное значение светоотдачи не всегда, но все же указывается некоторыми производителями ламп на их упаковке. Это может быть надпись «светоотдача» или же «Lighting effect». Если нет, то его несложно определить и самому, разделив паспортный световой поток на указанную потребляемую мощность.

На упаковках некоторых ламп производитель сразу указывает и световую отдачу прибора.На упаковках некоторых ламп производитель сразу указывает и световую отдачу прибора.

Совершенно очевидно, что из всех ламп, применяемых в бытовых условиях, наилучшими показателями светоотдачи обладают светодиодные приборы – у них этот показатель доходит до 100 лм/Вт, и даже может быть несколько выше. Но прогресс не стоит на месте, и разработчики заявляют о скором выходе в серийное производства ламп со светоотдачей порядка 200 лм/Вт. Но до идеального источника еще ой как далеко…

Кстати, ученым удалось оценить световую отдачу Солнца, и она – не столь высока: примерно 93 лм/Вт.

Про световую отдачу источников света различного типа рассказывается и в предлагаемом видеосюжете:

Видео: Что такое световая отдача, и каково практическое применение этого параметра?

Сила света

В физике есть понятие точечного источника света – он распространяет излучение совершенно одинаково во всех направлениях. На практике такое если и бывает, то крайне редко, да и то – с некоторым упрощением понятий. На деле световой поток в разные стороны бывает неравномерен. И чтобы оценить, скажем так, его пространственную плотность, оперируют величиной силы света. А чтобы разобраться, что это такое, придется вспомнить еще и понятие телесного угла.

Начнем именно с геометрии. Итак, телесный угол – это часть пространства, объединяющая все лучи, исходящие из одной точки и пересекающую определенную поверхность (ее называют стягивающей поверхностью). В фотометрии, понятно, это освещаемая поверхность. Измеряется этот угол в особых величинах – стерадианах (ср), и обычно в формулах обозначается символом Ω.

Схема, помогающая понять, что же такое телесный угол.Схема, помогающая понять, что же такое телесный угол.

Величина телесного угла – это отношение площади стягивающей поверхности к радиусу сферы.

Ω = S/R²

То есть если взять, к примеру, сферу с радиусом один метр, то телесный угол в один стерадиан «вырежет» на ее поверхности пятно площадью один квадратный метр.

Для чего это знать? Дело в том, что понятие силы света напрямую связано с телесным углом. А конкретно – световой поток в один люмен, распространяющийся в пространстве, ограниченном телесным углом в один стерадиан, обладает силой света в одну канделу. Математически эта зависимость выглядит так:

I = Ф/ Ω

А если говорить об энергетической силе света, равной одной канделе, то это 1/683 Вт/ср.

Кстати, кандела – это одна из семи основных величин системы СИ.

Кандела в буквальном переводе с латинского означает свечу. Это как раз тот «пережиток прошлого», о котором уже говорилось выше, но зато он очень наглядно показывает всю взаимосвязь величин.

Поясним на рисунке:

Рисунок, хорошо демонстрирующий взаимосвязь основных фотометрических величинРисунок, хорошо демонстрирующий взаимосвязь основных фотометрических величин

Итак, имеется точечный источник света – свеча. Ее горящий фитиль излучает свет силой в одну канделу (поз. 1).

В пространстве, ограниченном телесным углом, равным одному стерадиану (поз. 2), будет при этом распространяться световой поток (поз. 3), равным одному люмену. На некотором расстоянии от источника (радиусе сферы – поз. 4) этот поток освещает поверхность определённой площади (поз. 5). Забегая вперёд сразу скажем, если площадь равна одному квадратному метру, то что при таких условиях в этом «световом пятне» обеспечивается освещенность, равная одному люксу (лк).

Если вернуться к свече, как к эталонному источнику света, то несложно рассчитать и ее общий световой поток. Полная сфера имеет телесный угол, равный 4π, то есть, с небольшим округлением, он равен 12.56 стерадиан. А это значит, что свеча, излучающая во все стороны свет силой в одну канделу, дает общий световой поток, равный 12.56 люмен.

Интересно, что еще не столь давно излучающую способность источников света и оценивали «в свечах». Например, говорили – нужна «лампочка на шестьдесят свечей». Продавцы и покупатели прекрасно понимали друг друга – приобреталась лампочка накаливания на 60 Вт, хотя, по сути, эти величины никак между собой в данном случае, с точки зрения физики, не связаны. И что забавно – это было близко к истине.

Давайте посмотрим – 60 свечей по 12,56 люмен дадут в сумме 753,6 люмена. Заглянем в таблицу выше – лампа накаливания с потреблением 60 ватт обладает световым потоком в примерно в 700 люмен. Совсем рядышком!

Но, повторимся, правильна оценка источников света все же должна осуществляться в люменах.

Яркость света

Стоит рассмотреть еще один параметр – это яркость источника света. Дело в том, что с точечными источниками дело иметь практически не приходится. То есть большинство источников обладает какой-то определенной излучающей поверхностью. И при равном световом потоке, но отличающейся площади излучения света, зрением это будет восприниматься по-разному.

 

Два источника света с равными показателями излучаемой силы света и светового потока, расположенные на одинаковом расстоянии от человека, но имеющие разные размеры, будут восприниматься зрением как более яркий и более тусклый.Два источника света с равными показателями излучаемой силы света и светового потока, расположенные на одинаковом расстоянии от человека, но имеющие разные размеры, будут восприниматься зрением как более яркий и более тусклый.

То есть, по сути, яркость – эта сила света, излучаемого с определенной единицы площади видимой поверхности источника света.

L = I/S

Понятно, что единицей яркости будет кандела на квадратный метр.

Это важная величина, так как органы зрения, если смотреть на источник света, реагируют, скорее, не на силу света как таковую, а именно на яркость. При большой ее величине (свыше 160 тыс. кандел на квадратный метр) свет может вызвать раздражение глаз, болезненные ощущения, слезливость. Поэтому производители осветительных приборов и выпускают лампы с матовыми колбами. Практически без потери светового потока, излучение идет не конкретно от волоска накаливания или светодиода с их небольшими площадями, а с куда большей по площади поверхности колбы. Такое свечение значительно безопаснее для сетчатки глаза, воспринимается зрением намного комфортнее.

Освещенность поверхности

Вот, наконец, добрались мы и до освещенности. Эту величину можно считать самой прикладной, так как именно освещенностью того или иного участка оценивается общая работа осветительных приборов.

Образно выражаясь, освещенность (Е) – это поверхностная плотность светового потока (Ф), распределенного на той или иной площади (S). Если подходить с некоторым упрощением, то это можно выразить такой формулой:

Е = Ф/ S

Как мы видели выше, один люмен светового потока на площади в один квадратный метр создает освещенность, равную одному люксу (лк).

Зависит освещенность от целого ряда факторов, если даже не принимать во внимание собственные характеристики источника света.

  • Во-первых, чем дальше расположен источник от освещаемой поверхности, тем больше площадь «светового пятна» (вспоминаем конус телесного угла). То есть световой поток распределяется по большему участку. Причём, как мы помним, эта зависимость – квадратичная. То есть при изменении расстояния вдвое, освещённость снизится в четыре раза, втрое – в девять раз, и т.п.

Если рассматривать точечный источник, то можно применить формулу Кеплера:

Е = I / r²

О значении входящих в формулу величин повторяться не будем – они приведены выше.

  • Во-вторых, показанная выше формула Кеплера справедлива лишь для поверхности, перпендикулярной направлению светового потока. На деле, безусловно, так бывает нечасто. То есть в том случае, когда освещаемая плоскость расположена под каким-то углом α к направлению потока, приходится делать поправку и на это:

Е = (I / r²) × cos α.

Вспомните – когда вам необходимо максимально ярко осветить поверхность, вы направляете фонарь перпендикулярно к ней. Но если его расположить под углом – освещенность резко упадет, так как свет как будто «размазывается» по поверхности.

  • В-третьих, освещенность конкретного участка зависит еще и от его, так сказать, окружения. Дело в том, что большинство поверхностей не поглощают весь попадающий на них свет, а в значительной степени отражают его. И тем самым сами становятся своеобразными источниками света.
Подсвеченные поверхности потолка или стен сами начинают выступать в роли источников светаПодсвеченные поверхности потолка или стен сами начинают выступать в роли источников света

Вспомним что говорилось в разделе про яркость свечения. Да, действительно, яркость таких подсвеченных участков бывает не особо высока. Но зато излучение идет с приличной площади, и в итоге создается весьма значимый световой поток.

А яркость такой подсвеченной поверхности зависит и от ее освещенности, и от диффузно-отражающей способности, которая имеет отдельное название – альбедо. Чем выше это альбедо, тем ярче свечение. А раз ярче – то и больше изучаемый «вторичный» цветовой поток.

Несколько наглядных примеров отраженного света. Лист белой бумаги при освещённости всего в 50 люкс будет иметь яркость в 15 кд/м². Свечение полной луны (а это, как мы знаем – отраженный от ее поверхности солнечный свет) характеризуется яркостью в 2500 кд/м². А поверхность чистого белого снега в солнечный день достигает яркости до 3000 кд/м². Немало!

Это явление очень широко используется при организации освещения и в дизайнерском оформлении комнат. Выпускаются целые модельные линейки светильников, специально рассчитанных на направленность в сторону стен или потолка, то есть «в работу» по общему освещению помещения включаются именно подсвеченные участки. Этот же эффект применяется при создании многоярусных потолочных конструкций со светодиодной ленточной подсветкой.

Несложно догадаться, что освещенность помещения будет зависеть и от выбранного стиля его отделки. Одна и та же лампочка, скажем, в белой комнате даст куда большую освещенность, чем в выкрашенной в темных тонах.

Так как конечным ожидаемым результатом работы осветительных приборов является создание комфортных и безопасных для здоровья показателей освещения в помещении, именно значение освещенности поверхностей и подлежит регламентации. В законодательных актах (СНиП и СанПиН) указывается, какая освещенность должна достигаться в различных помещениях, в зависимости от их предназначения.

Так, действующим СНиП 23-05-95 в его актуализированной редакции (Свод Правил СП 52.13330.2011 ) указанные следующие нормативные показатели освещенности для жилых домов:

Тип (предназначение) помещенияНормы освещенности в соответствии с действующими СНиП, люкс
Жилые комнаты150
Детские комнаты200
Кабинет, мастерская или библиотека300
Кабинет для выполнения точных чертежных работ500
Кухня150
Душевая, санузел раздельный или совмещенный, ванная комната50
Сауна, раздевалка, бассейн100
Прихожая, коридор, холл50
Вестибюль проходной30
Лестницы и лестничные площадки20
Гардеробная75
Спортивный (тренажерный) зал150
Биллиардная300
Кладовая для колясок или велосипедов30
Технические помещения – котельная, насосная, электрощитовая и т.п.20
Вспомогательные проходы, в том числе на чердаках и в подвалах20
Площадка у основного входа в дом (крыльцо)6
Площадка у запасного или технического входа4
Пешеходная дорожка у входа в дом на протяжении 4 метров4

При этом оценка освещенности должна вестись на горизонтальной плоскости на высоте пола. Для лестниц – как на высоте пола, так и на переходных площадках и ступенях.

Для оценки уровня освещенности применяются специальные приборы – люксметры. Они состоят из фотоприемника со сферической поверхностью датчика, и блока-преобразователя с аналоговой (стрелочной) или цифровой индикацией показаний.

Компактный люксметр – прибор для измерения освещенностиКомпактный люксметр – прибор для измерения освещенности

Понятно, что люксметр – это узкопрофессиональный дорогостоящий прибор, которым пользуются специалисты, и иметь который дома совершенно не требуется. Но разбираться в вопросах основных фотометрических величин – не помешает любому хозяину дома или квартиры.

Зачем? — могут спросить многие. Да хотя бы для того, чтобы суметь самостоятельно спланировать использование тех или иных источников света, чтобы добиться нужной освещённости. Ведь от нее напрямую зависит здоровье и общее настроение всех членов семьи.

О практическом положении этих знаний как раз пойдет речь в следующем разделе публикации.

Цветовая температура

Чтобы закончить разговор об основных характеристиках источников света, необходимо остановиться и на их цветовой температуре.

При совершенно равных показателях излучаемого светового потока одна лампочка может давать тёплый желтоватый цвет, другая – белый нейтральный, а третья, например – светиться холодным оттенком синевы. Как их различить по этому параметру? Для этого разработана специальная шкала цветовой температуры.

Сразу оговоримся – здесь нет никакой связи между температурой воздуха в помещении или температурой нагрева самого источника света. Просто в качестве эталона взято свечение физического тела, разогретого до больших температур.

Любое тело, если его температура выше абсолютного нуля, само по себе является источником инфракрасного излучения. По мере роста температуры, длина волны этого излучения меняется, и в определенный момент доходит до видимого участка спектра.

Это, наблюдал, наверное, каждый – металлический пруток при нагревании сначала краснеет, затем начинает светиться ярко-красным светом, можно его раскалить, как говорят, и «добела». А при выполнении электросварочных работ, когда температура дуги достигает очень высоких показателей, плавящийся метал может приобрести и голубой оттенок.

Именно эта градация и положена в основу шкалы цветовой температуры. Она указывается в Кельвинах – а по шкале можно увидеть, какое свечение будет излучать лампа.

Графических изображений температурной цветовой шкалы – очень много. Например, довольно наглядным видится вот такое.Графических изображений температурной цветовой шкалы – очень много. Например, довольно наглядным видится вот такое.

Эта цветовая температура обычно указывается в маркировке ламп. Иногда она сопровождается и текстовым пояснением, или даже миниатюрной шкалой, показывающей, в какой области видимого спектра будет светиться лампа.

На упаковке лампы или в нанесенной на цоколе или колбе маркировке должна указываться цветовая температура излучаемого света.На упаковке лампы или в нанесенной на цоколе или колбе маркировке должна указываться цветовая температура излучаемого света.

Выбор ламп по их цветовой температуре зависит от того, какую обстановку планируется поддерживать в помещении. Безусловно, здесь будет играть немалую роль и субъективный фактор – то есть предпочтения хозяев. И готовых «рецептов» на этот счет нет. Но в таблице ниже приведен рекомендательный обзор ламп по их свечению. Возможно, это кому-то поможет при выборе.

Цветовая температураЗрительное восприятиеВозможные определения создаваемой атмосферыХарактерные области применения
2700 К Теплый светОткрытая, теплая, дружеская, уютная, расслабляющаяЖилые комнаты, вестибюли гостиниц, небольшие бутики, рестораны, кафе
3000 КБелый светИнтимнаая, дружеская, располагающая к общениюЖилые комнаты, библиотеки, магазины, офисы
3700 КНейтральный светДружеская, располагающая к общению, дающая ощущение безопасности, повышающая внимательностьМузеи и выставочные залы, книжные магазины, офисы
4100 КХолодный светСпособствующая концентрации вниимания, чистая, ясная, продуктивнаяУчебные помещения, конструкторские бюро, офисы, больгицы, крупные магазины, вокзалы
5000 - 6500 КХолодный дневной светТревожная, излишне яркая, подчеркивающае цвета, стерильная, со временем - утомляющая Музеи, ювелирные магазины, некоторые кабинеты в медицинских учреждениях

Проведение самостоятельных расчетов.

Как и было обещано, в этом разделе публикации будет рассмотрен алгоритм проведения расчета освещенности. Точнее, если быть более корректным, расчет имеет как раз обратную направленность. То есть нормальное значение освещенности нам уже известно. И вычисления должны нас привести к результату, сколько ламп и с каким световым потоком потребуется для его обеспечения.

Общая формула для проведения расчетов

Итак, начнем с той формулы, которая будет у нас служить основой расчетов.

Fл = (Ен × Sп × k × q) / (Nc × n × η)

— это световой поток лампы, которую требуется установить в светильник. То есть эта та самая величина, которая поставлена целью проведения вычислений.

Ен — нормативная освещённость поверхностей, в зависимости от типа помещения. Она соответствует параметрам, установленным СНиП и приведенным выше в таблице.то есть отталкиваемся именно от нормативного значения.

Sп — площадь освещаемой поверхности. Обычно здесь фигурирует площадь комнаты, если рассчитывается общее освещение. Но если целью ставится расчет освещенности локального участка (например, рабочей зоны), то подставляется именно площадь этой зоны.

k — корректирующий коэффициент, который часто называют коэффициентом запаса. Его введением учитывается сразу несколько обстоятельств, влияющих на световую отдачу ламп. Во-первых, многие лампы со временем начинают растрачивать свой излучающий потенциал, попросту говоря – тускнеть. Во-вторых, на излучающую способность могут влиять и некоторые внешнее факторы – это запыленность помещения или, скажем, высокая концентрация пара, препятствующая свободному распространению световых лучей.

Коль речь у нас идет о жилых помещениях, где плотный пар стоять не должен, а пыль удаляется регулярными уборками, то вторую группу факторов можно сбросить со счетов. А по постепенной потере излучающей способности коэффициент для разных типов ламп можно принять следующим:

— лампы люминесцентные (газоразрядные): 1.2;

— обычные лампы накаливания и «галогенки»: 1.1;

— лампы светодиодные: 1.0.

q — коэффициент, учитывающий неравномерность свечения некоторых типов ламп. Он принимается равным:

— для ламп накаливания и газоразрядных ртутных ламп: 1.2;

— для компактных люминесцентных ламп накаливания и светодиодных источников света: 1.1.

Переходим к знаменателю дроби.

Nc — количество осветительных приборов, планируемых к установке в помещении или в отдельной зоне, для которой проводится расчет.

n — количество рожков в планируемом к установке светильнике.

Наверное, понятно, что произведение последних двух величин показывает, какое же количество ламп планируется к установке. Например, устанавливается одна пятирожковая люстра. Тогда Nc =1, а n =5. Или планируется осветить помещение двумя приборами, каждый по три лампочки: Nc =2, а n =3, Но если освещение будет осуществляться одним прибором с одной лампой, что обе эти величины будут равны единице.

η — коэффициент использования светового потока. Эта поправочная величина учитывает множество факторов, касающихся как особенностей помещения, так и специфики планируемых к установке осветительных приборов.

Так как именно этот коэффициент пока что остается неизвестной величиной, с него и следует начать проведение расчётов.

Находим коэффициент использования светового потока

Эту величину можно назвать табличной эмпирической. Она зависит и от площади помещения, и от расположения светильника, и от основного направления светового потока, и от отделки поверхностей потока, стен и пола.

Прежде всего для входа в таблицу придется определить так называемый индекс помещений. Он учитывает размеры помещения, причём, именно в соотношении длины и ширины, так как в квадратной комнате и в вытянутой прямоугольной световой поток все же будет распространяться по-разному. И второе – он учитывает высоту расположения светильника над освещаемой поверхностью. Как мы помним – по требования СНиП оценка освещенности ведется по горизонтальной плоскости на уровне пола.

Важно – иногда путают высоту потолка в комнате с высотой установки светильника. А это все же не одно и то же! Например, осветительный прибор может быть закреплён на стене (бра), установлен на стойке или размещен на столе или тумбочке (торшер или настольная лампа), подвешен к потоку на определенном расстоянии от потолочной поверхности (люстра).

Формула, наверное, ни о чем не скажет. Лучше предложим воспользоваться для определения этого индекса помещения онлайн-калькулятором.

Калькулятор для определения индекса помещения.

Перейти к расчётам

Итогом расчетов станет какая-то дробная величина. Ее приводят в ближайшую сторону к следующим значениям: 0,5;  0,6;  0,7;  0,8;  0,9;  1,0;  1,1,  1,25;  1,5;  1,75;  2,0;  2,25;  2,5;  3,0;  3,5;  4,0;  5,0. Почему именно к ним? Да, четно говоря, просто потому, что именно такая градация принята в таблицах, расположенных ниже.

Таблицы для определения коэффициента использования светового потока

Для входа в таблицу необходимо будет еще оценить отражающую способность поверхностей в помещении (помните, говорилось о некотором альбедо, способствующим освещенности или, наоборот, приглушающим ее).

Отражающую способность поверхностей, в зависимости от цвета их отделки, можно принять следующую:

Оттенки интерьерной отделкиКоэффициент отражающей способности
Белый цвет70%
Светлые тона50%
Средние тона30%
Темные тона10%
Черный цвет0%

Для пользования таблицей следует сразу оценить отделку комнаты в порядке: потолок – стена – пол в процентах отражающей способности. Понятно, что здесь придётся проявить определённую сообразительность – с белым и черным цветов ясность есть, а вот с остальным необходимо подумать, отнести их больше к светлым, средним или темным тонам. Но для человека с нормальным восприятием цвета это не должно стать проблемой.

Следующим шагом следует определить тип светильника, планируемого к установке – предложено пять различных вариантов. Именно этот критерий поможет выбрать нужную таблицу. (все таблицы размещены в правом столбце. Изображения «кликабельны», то есть увеличатся до нормального размера при клике мышкой).

Ну и уже по этой выбранной  таблице, на основании всех собранных данных, находится коэффициент.

Просто для примера. Планируется к установке на потолочный поверхности подвесной светильник с плафоном, дающим преимущественное распространение света вниз. Находим устраивающую нас таблицу. Вот она:

Пример определения коэффициента использования светового потока по таблицеПример определения коэффициента использования светового потока по таблице

Проведённым ранее расчётом определили индекс помещения. Допустим, он равен 1.0.

По оценке отделки получаем следующее соотношение – 70% (белый потолок), 30% (темно-бежевые стены, которые можно отнести к средним тонам), 10% (темный, близкий к черному пол).

По этим значениям находим пересечение столбцов и строки (пример показан на иллюстрации), и получаем искомое значение коэффициента использования светового потока, равное 0,30.

Всё, теперь у нас есть уже все данные для проведения окончательного расчета. И для него можно, опять же, воспользоваться встроенным онлайн-калькулятором.

Калькулятор расчёта необходимого светового потока источников света

Перейти к расчётам

Полученное значение показывает, какой должен быть световой поток у ламп, которые обеспечат необходимую норму освещенности в помещении.

*  *  *  *  *  *  *

Что можно добавить напоследок?

  • Если расчет ведётся для какой-то ограниченной зоны, например, для подсветки рабочей области в мастерской или гараже, то и значения площади берутся только для нее. И расположение и тип светильников также – только те, которые будут освещать именно этот участок. То есть исходим из принципа автономности – рабочая зона должна быть нормально освещена даже при полностью выключенном общем освещении. Это же касается и других локальных участков – письменного стола, выделенного места для рукоделия в кресле под торшером и т.п.
  • Нормальная освещенность довольно часто в повседневной жизни выглядит избыточной. Например, человеку просто хочется побыть одному в полумраке, или просто для просмотра телепередач яркий свет не требуется. Значит, можно и нужно предусмотреть зональную дополнительную подсветку (на которую уже не будут распространяться санитарные нормы), или установить диммер, с помощью которого можно изменять излучаемый световой поток осветительных приборов.
  • В публикации уже не раз подчеркивалось, и проведение расчета – тому лишнее подтверждение, что определяющим критерием при выборе ламп для обеспечения требуемой освещенности должен являться именно световой поток. Но про потребляемую мощность тоже забывать не следует.

Дело в том, что многие светильники имеют ограничения по этому параметру. Например, в паспорте изделия указано, что максимальная суммарная мощность не должна превышать 60 ватт. Это может быть вызвано ограниченной термостойкостью пластиковых деталей светильника или малым сечением проводов, проложенных в нем. То есть и потребляемую мощность ламп также следует учитывать. Если же она получается выше допустимого значения, значит, придется подыскивать другой светильник.
Может случиться и так, что расчетный световой поток получился столь высоким, что таких ламп в ассортименте магазинов попросту нет. Значит, планируемое количество источников света — недостаточное. Придется рассматривать варианты с увеличением количества светильников, или же со светильниками с большим количеством рожков.

Светотехнические параметры и понятия. Часть 1. Справочная информация

Профессиональные светотехники и специалисты, работающие в области освещения, постоянно употребляют разные термины и определения, которые мало о чем говорят простому обывателю, но нужны для правильного описания цветового фона.

Чтобы было проще понимать, о чем идет речь, и что обозначают эти слова, мы подготовили список, объясняющий основные светотехнические термины и характеристики. Его не нужно учить наизусть, можно просто заходить на нужную страницу и освежать в памяти забытый параметр. Говорить «на одном языке» всегда проще.

Светотехнические параметры и понятия.

1 — Видимое и оптическое излучение

Весь окружающий нас мир образуется видимым и оптическим излучением, сосредоточенным в полосе электромагнитных волн от 380 до 760 нм. К ней с одной стороны добавляется ультрафиолетовое излучение (УФ), а с другой инфракрасное (ИК).

УФ-лучи оказывают биологическое воздействия и применяются для уничтожения бактерий. Дозировано они используются для лечебного и оздоровительного эффектов.

ИК-лучи используются для нагрева и сушки в установках, так как в основном производят тепловое воздействие.

2 — Световой поток (Ф)

Световой поток характеризует мощность видимого излучения по воздействию на человеческое зрение. Измеряется в люменах (лм). Величина не зависит от направления. Световой поток — это самая важная характеристика источников света.

Например, лампа накаливания Е27 75 Вт имеет световой поток 935 лм, галогенная G9 на 75 Вт — 1100 лм, люминесцентная Т5 на 35 Вт — 3300 лм, металлогалогенная G12 на 70 Вт (теплая) — 5300 лм, светодиодная Е27 9,5 Вт (теплая) — 800 лм.

3 — Люмен

Люмен (лм) — это световой поток от источника света (лампы) при окружающей температуре 25°, измеренной при эталонных условиях.

 

4 — Освещенность (Е)

Освещенность — это отношение светового потока, подающего на элемент поверхности, к площади этого элемента. Е=Ф/А, где, А -площадь. Единица освещенности — люкс (лк).

Чаще всего нормируется горизонтальная освещенность (на горизонтальной плоскости).

Средние диапазоны освещенности: на улице при искусственном освещении от 0 до 20 лк, в помещении от 20 до 5000 лк, 0,2 лк в полнолуние в природных условиях, 5000 -10000 лк днем при облачности и до 100 000 лк в ясный день.

На картинке представлены: а - средняя освещенность на площади А, б - общая формула для расчета освещенности.

5 — Сила света (I)

Сила света — это пространственная плотность светового потока, ограниченного телесным углом. Т. е. отношение светового потока, исходящего от источника света и распространяющегося внутри малого телесного угла, содержащего рассматриваемое направление.

I=Ф/ω Единица измерения силы света — кандела (кд).

Средняя сила света лампы накаливания в 100 Вт составляет около 100 кд.

КСС (кривая силы света) — распределение силы света в пространстве, это одна из важнейших характеристик светотехнических приборов, необходимая для расчета освещения.

 

6 — Яркость (L)

Яркость (плотность света) — это отношение светового потока, переносимого в элементарном пучке лучей и распространяющемся в телесном угле, к площади сечения данного пучка.

L=I/A (L=I/Cosα) Единица измерения яркости — кд/м2.

Яркость связана с уровнем зрительного ощущения; распространение яркости в поле зрения (в помещении/интерьере) характеризует качество (зрительный комфорт) освещения.

В полной темноте человек реагирует на яркость в одну миллионную долю кд/м2.

Полностью светящийся потолок яркостью боле 500 кд/м2 вызывает у человека дискомфорт.

Яркость солнца примерно миллиард кд/м2, а люминесцентной лампы 5000–11000 кд/м2.

7 — Световая отдача (H)

Световая отдача источника света — это отношение светового потока лампы к ее мощности.

Η=Ф/Р Единица измерения светоотдачи — лм/Вт.

Это характеристика энергоэкономичности источника света. Лампы с высокой световой отдачей обеспечивают экономию электроэнергии. Заменяя лампу накаливания со светоотдачей 7–22 лм/Вт на люминесцентные (50–90 лм/Вт), расход электроэнергии уменьшится в 5–6 раз, а уровень освещенности останется тот же.

 

8 — Цветовая температура (Тц)

Цветовая температура определяет цветность источников света и цветовую тональность освещаемого пространства. При изменении температуры источника света, тональность излучаемого света меняется от красного к синему. Цветовая температура равна температуре нагретого тела (излучатель Планка, черное тело), одинакового по цвету с заданным источником света.

Единица измерения Кельвин (К) по шкале Кельвина: Т — (градусы Цельсия + 273) К.

 

Пламя свечи — 1900 К

Лампа накаливания — 2500–3000 К

Люминесцентные лампы — 2700 — 6500 К

Солнце — 5000–6000 К

Облачное небо — 6000–7000 К

Ясный день — 10 000 — 20 000 К.

9 — Индекс цветопередачи (Ra или CRI)

Индекс цветопередачи характеризует степень воспроизведения цветов различных материалов при их освещении источником света (лампой) при сравнении с эталонным источником.

Максимальное значение индекса цветопередачи Ra =100.

 

Показатели цветопередачи:

Ra = 90 и более — очень хорошая (степень цветопередачи 1А)

Ra = 80–89 — очень хорошая (степень цветопередачи 1В)

Ra = 70–79 — хорошая (степень цветопередачи 2А)

Ra = 60–69 — удовлетворительная (степень цветопередачи 2В)

Ra = 40–59 — достаточная (степень цветопередачи 3)

Ra = менее 39 — низкая (степень цветопередачи 3)

 

Ra он же CRI — color rendering index был разработан для сравнения источников света непрерывного спектра, индекс цветопередачи которых был выше 90, поскольку ниже 90 можно иметь два источника света с одинаковым индексом цветопередачи, но с сильно различающейся передачей цвета.

Комфортное для глаза человека значение CRI = 80–100 Ra

Что такое освещенность?

Физическая величина, численно равная световому потоку, падающему на единицу площади освещаемой поверхности, называется освещенностью.
Освещенность обозначают символом Е, и находят ее значение по формуле Е = Ф/S, где Ф - световой поток, а S – площадь освещаемой поверхности.


Для примера приведем некоторые типичные значения освещенности:

  • Солнечный день в средних широтах — 100000 Лк;
  • Пасмурный день в средних широтах — 1000 Лк;
  • Светлая комната, освещенная лучами солнца — 100 Лк;
  • Искусственное освещение на улице — до 4 Лк;
  • Свет ночью при полной луне — 0,2 Лк;
  • Свет звездного неба темной безлунной ночью — 0,0003 Лк
Представьте, что вы сидите в темной комнате с фонариком, и пытаетесь прочесть книгу. Для чтения нужна освещенность не меньше 30 Лк. Что вы сделаете? Во-первых, вы приблизите фонарик к книге, значит освещенность связана с расстоянием от источника света до освещаемого предмета. Во-вторых, вы расположите фонарик под прямым углом к тексту, значит освещенность зависит и от угла, под которым данная поверхность освещается. В-третьих, вы можете просто достать более мощный фонарик, поскольку очевидно, что освещенность тем больше, чем выше сила света источника.
Когда пучок света падает под прямым углом к поверхности, световой поток распределен на наименьшей площади, если же угол увеличивать, то увеличится площадь, соответственно, уменьшится освещенность.
Освещенность напрямую связана и с силой света, и чем больше сила света, тем больше и освещенность. Экспериментально давно установлено, что освещенность прямо пропорциональна силе света источника.
В Америке и Англии используют единицу измерения освещенности Люмен на квадратный Фут или Фут-Кандела, в качестве единицы освещенности от источника, обладающего силой света в одну канделу, и расположенного на расстоянии в один фут от освещаемой поверхности.

Исследователи доказали, что через сетчатку человеческого глаза, свет воздействует на процессы, протекающие в мозге. По этой причине недостаточная освещенность вызывает сонливость, угнетает трудоспособность, а избыточное освещение — наоборот, возбуждает, помогает включить дополнительные ресурсы организма, однако, изнашивая их, если это происходит неоправданно.

В процессе ежедневной работы осветительных установок, возможен спад освещенности, поэтому для компенсации данного недостатка, еще на стадии проектирования осветительных установок вводят специальный коэффициент запаса.

Для естественного освещения вводят коэффициент снижения КЕО (коэффициента естественной освещенности), ведь со временем могут загрязнится светопрозрачные заполнители световых проемов, и загрязниться отражающие поверхности помещений.

Освещенность измеряют портативным прибором - люксметром. Его принцип работы аналогичен фотометру. Свет попадает на фотоэлемент, стимулируя ток в полупроводнике, и величина получаемого тока как раз пропорциональна освещенности. Есть аналоговые и цифровые люксметры.


Поделиться записью

как называется прибор для измерения, мера освещенности

Освещенность — это величина, часто используемая при расчетах электроэнергии. Обладает большим количеством необходимых свойств для измерений. Численно равняется тому значению, какое имеет световой поток, падающий на территорию единичного участка поверхности. Что собой представляет уровень освещенности, в чем измеряется, как измерить освещенность? Об этом и другом далее.

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

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.

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

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.

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

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

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

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

Параметры, указанные на лампочке.

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

Люмен, как измеряется свет

Щелкните здесь, чтобы увидеть стенограмму видео измерения освещенности

люмен; как измеряется освещение?

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

Свечи

Фут-кандел (fc) - стандартная единица измерения освещенности поверхности. Это световой просвет, распределенный по площади в 1 квадратный фут (0,09 квадратных метра).

Свеча для ног

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

FC = Люмены света / Площадь в квадратных футах

Пример

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

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

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

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

Как измеряется свет?

Щелкните здесь, чтобы просмотреть стенограмму видео измерения освещенности.

Использование светомера

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

.

Как измерить ИК-подсветку

Использование ИК для ночного наблюдения - популярный выбор. Добавленный невидимый свет может улучшить качество изображения при отсутствии окружающего уличного или видимого освещения. Однако добавить нужное количество ИК-света может быть сложно. Добавьте слишком много, и сцена будет переэкспонирована. Добавьте слишком мало, и сцена останется слишком темной. Измерение ИК-освещенности - полезный способ получить правильную информацию и выявить невидимые проблемы. В этом отчете мы объясняем, как это сделать.

Типовой подход

Обычно, когда вы хотите выбрать ИК-подсветку, вы смотрите в спецификации производителя для определения максимального расстояния и ширины луча. Максимальное расстояние указывает, как далеко вы можете «видеть» от осветителя, а максимальная ширина луча означает, насколько широко вы можете видеть (например, 10 градусов, 30 градусов и т. Д.)

Сложность в этих цифрах, таких как минимальные значения освещенности производителя камеры, трудно использовать и сравнивать. Они не стандартизированы и не проверены.Указанные уровни могут не соответствовать фактической производительности, а сравнение различных производителей на основе спецификаций вряд ли будет точным.

Дневной подход

В дневное время или при обычных настройках камеры, если вы хотите измерить уровень освещенности, вы должны использовать люксметр (и вам следует использовать люксметр - см. Наше руководство по использованию люксметров). Знание точных (видимых) уровней освещенности действительно может помочь понять, насколько хорошо камера будет работать в данной сцене.

К сожалению, "обычные" люксметры не предназначены для измерения ИК-освещенности.Если у вас включен ИК-осветитель в темноте и вы поднесете к нему «обычный» люксметр, он, скорее всего, зарегистрирует 0 - бесполезный и вводящий в заблуждение результат.

Специализированные приборы для измерения IR

Существуют специализированные измерители для измерения ИК-излучения. Большой недостаток в том, что эти варианты намного дороже (тысячи долларов) и ориентированы на научные исследования.

Мы нашли относительно недорогой (~ 500 долларов) и пригодный для использования в полевых условиях прибор - Coherent LaserCheck [ссылка больше не доступна].Мы купили один и сделали тест. Вот пример того, как мы это демонстрируем.

Получать уведомления о последних новостях видеонаблюдения

Получать уведомления о последних новостях видеонаблюдения

Внутри мы предлагаем два видео-скринкаста, показывающих, как использовать этот измеритель в действии и как наилучшим образом оптимизировать использование ИК-подсветки.

Ключевые показатели

В ходе наших полевых испытаний оптимальный диапазон ИК-излучения или получения четкого и равномерно экспонированного видео наблюдения составляет примерно 1–5.При измерении ИК-излучения используется показатель микроватт на квадратный сантиметр или мкВт / см2. Таким образом, это 2-5 мкВт / см2.

Если у вас значительно больше 5 мкВт / см2, результатом, скорее всего, будет передержанное изображение. Думайте об осветителе как о фаре автомобиля. ИК-осветитель обычно представляет собой узконаправленный луч, используемый в общей темной области. Когда луч слишком мощный для камеры, в результате получается переэкспонированное видео.

Точное количество света, оптимальное для камеры, зависит от ряда факторов:

  • Количество видимого света (т.е.е., видимый свет 0,1 люкс или 0,5 люкс - больше видимого света, меньше ИК требуется)
  • Чувствительность камеры к видимому свету (т. Е. Делает ли камера в целом «хорошей» или «плохой» при слабом освещении)
  • Чувствительность камеры к ИК (которая может незначительно варьироваться в зависимости от камеры D / N)

Например, камерам, которые лучше всего показали себя при съемке при слабом освещении, потребуется меньше ИК-света (ближе к 2), а тем, которые работают плохо, потребуется больше (ближе к 5).

Практическое применение измерения IR

В ходе тестирования и использования мы обнаружили ряд практических преимуществ измерения ИК-освещенности:

  • Тестирование производительности камеры:
  • Тестирование производительности ИК-осветителя : Точное знание того, сколько ИК-излучения генерируется на определенном расстоянии, более полезно, чем просто диапазон, указанный производителем.Например, если вы тестируете осветитель, и выходная мощность на высоте 100 футов составляет всего 1,1 мкВт / см2, что говорит о гораздо большем диапазоне, чем 150 футов в спецификации.
  • Регулировка : Поскольку ИК-свет невидим, трудно определить, когда он оптимально настроен. Вы можете просматривать видео на мониторе, но мы обнаружили, что гораздо точнее снимать показания ИК-излучения, когда мы настраивали осветитель (как по вертикали, так и по горизонтали).
  • Обслуживание : Со временем качество изображения может ухудшиться.Использование измерителя может помочь определить, был ли ИК-осветитель просто смещен не по центру или это результат уменьшения выходной мощности осветителя по мере старения светодиодов / осветителя.

Базовое использование

В видео ниже мы демонстрируем основы измерения ИК-освещенности:

Продвинутый

В этом видео мы рассмотрим, как настроить измеритель, включая указание правильного диапазона освещенности для измерения:

Образцы изображений с измерениями

Взгляните на изображение ниже для образца ИК-измерения.Показание составляет 7 мкВт / см2 на расстоянии 30 футов от камеры и ИК-осветителя. Объект явно переэкспонирован из-за слишком сильного ИК-освещения для светочувствительности этой камеры и уровня освещенности сцены. Примечание: не все камеры будут переэкспонированы при 7 мкВт / см2. Например, здесь используется камера Bosch 1080p, которая хороша при слабом освещении даже без ИК. Напротив, для Arecont 5MP может потребоваться ИК-подсветка 7 мкВт / см2 или даже больше.

Теперь у нас есть та же камера с объектом и размером на 100 футов.Здесь ИК-подсветка снижена почти до 1 мкВт / см2. В отличие от снимка крупным планом, наш объект довольно равномерно освещен. Практическая проблема заключается в том, что поле зрения слишком велико, чтобы уловить много деталей. Конечно, это можно отрегулировать, сузив поле обзора камеры.

Пример изменения мощности ИК-излучения

Некоторые производители камер недавно начали продвигать камеры со встроенным ИК-датчиком, который автоматически регулирует выходную мощность. Это решает проблему передержки, которую мы показали в предыдущем разделе.В этом демонстрационном видеоролике Samsung показано, как камера динамически регулирует выходную мощность ИК-излучения для оптимизации уровня мощности в зависимости от местоположения объекта в сцене.

Мы не знаем, насколько хорошо это работает, и демонстрируем это в первую очередь для того, чтобы подчеркнуть важность оптимизации выходной мощности для обеспечения правильной экспозиции объектов при использовании ИК.

.

Как сделать коррекцию освещенности при съемке изображений в различных условиях освещения?

Переполнение стека
  1. Около
  2. Продукты
  3. Для команд
  1. Переполнение стека Общественные вопросы и ответы
  2. Переполнение стека для команд Где разработчики и технологи делятся частными знаниями с коллегами
  3. Вакансии Программирование и связанные с ним технические возможности карьерного роста
  4. Талант Нанимайте технических специалистов и создавайте свой бренд работодателя
  5. Реклама Обратитесь к разработчикам и технологам со всего мира
.

Измерение выбросов парниковых газов - Science Learning Hub

Три наиболее важных парниковых газа в атмосфере - это диоксид углерода (CO 2 ), метан (CH 4 ) и закись азота (N 2 O). В то время как углекислый газ является парниковым газом, о котором мы слышим больше всего, метан и закись азота имеют больший потенциал глобального потепления (GWP). ПГП метана составляет 25 за 100-летний период, а ПГП закиси азота - 298.

Для большинства развитых стран двуокись углерода играет центральную роль в глобальном изменении климата.CO 2 выбросов происходят от производства энергии и промышленных процессов. Новая Зеландия отличается тем, что почти половина выбросов парниковых газов в стране приходится на сельское хозяйство - в основном, от пастбищного сектора.

Важно проводить наблюдения и собирать данные об уровнях парниковых газов. Эта информация помогает экспертам понять тенденции и проверить, работают ли действия по сокращению выбросов парниковых газов. Так как же ученые измеряют парниковые газы и отслеживают изменения с течением времени?

Измерение парниковых газов в атмосфере

Национальный институт водных и атмосферных исследований (NIWA) управляет станцией мониторинга чистого воздуха Baring Head недалеко от Веллингтона.Станция собирала ежемесячные данные об атмосферных газах почти 50 лет. Что особенного в Baring Head, так это его расположение: когда дует южный ветер, он прибывает из районов, на которые не повлияли люди. Воздух не касался земли в течение 4 или 5 дней, поэтому на него не повлияли местные выбросы, такие как выхлопные газы автомобилей или промышленная деятельность. Пробы воздуха от южных ветров собираются в стеклянные колбы. Они анализируются NIWA и также отправляются в Институт океанографии Скриппса в США.Ежегодно собираются от 60 до 100 проб, которые используются для определения исходных концентраций парниковых газов. NIWA также измеряет атмосферные газы каждые несколько часов в рамках своей национальной системы мониторинга.

Станция мониторинга Baring Head расположена на вершине 30-метрового утеса и использует высокую мачту, чтобы избежать выхода газов из почвы и растений. Для ученых, измеряющих парниковые газы над наземными экосистемами, интерес представляют взаимодействия почвы, растений и животных, происходящие на уровне земли.

Измерение парниковых газов на суше

В Новой Зеландии большая часть выбросов метана происходит от отрыжки жвачных животных - овец, коров, оленей - и их навоза. Измерение выбросов метана от животных сопряжено с некоторыми трудностями, поскольку почти все животные в стране содержатся на открытом воздухе. Дыхательные камеры обеспечивают самые точные методы измерения. Камеры представляют собой акриловые отсеки, которые непрерывно отбирают воздух и количество метана, производимого животными. Ученые ненадолго содержат животных в камерах, чтобы измерить различные корма, эффективность лечения и животных с разными генотипами.Переносные камеры и хомуты для мониторинга измеряют отрыжку / выбросы, когда животные находятся в загоне. Подобные эксперименты на животных подлежат строгому этическому разрешению.

Выбросы закиси азота происходят в основном от участков с мочой в загонах и в меньшей степени от навоза и удобрений. Почвенная камера

.

Как мы узнаем, что климат меняется?

Краткий ответ:

Ученые давно наблюдают за Землей. Они используют спутники НАСА и другие инструменты для сбора разнообразной информации о суше, атмосфере, океане и льдах Земли. Эта информация говорит нам, что климат Земли становится теплее.

Почему становится теплее Земля?

Мы не можем измерить температуру Земли напрямую, но у нас есть много информации от метеостанций, океанских буев и инструментов дистанционного зондирования.Информация позволяет нам видеть изменения климата. Предоставлено: НАСА / Лаборатория реактивного движения-Калтех

.

Избыточные парниковые газы в нашей атмосфере - основная причина того, что Земля становится теплее. Парниковые газы, такие как двуокись углерода (CO 2 ) и метан, задерживают солнечное тепло в атмосфере Земли.

Наличие парниковых газов в нашей атмосфере - это нормально. Они помогают сохранять на Земле достаточно тепла, чтобы на ней можно было жить. Но слишком много парниковых газов может вызвать слишком сильное потепление.

Сжигание ископаемого топлива, такого как уголь и нефть, увеличивает количество CO 2 в нашем воздухе.Это происходит потому, что в процессе горения углерод соединяется с кислородом воздуха с образованием CO 2 .

Важно, чтобы мы контролировали уровни CO 2 , потому что слишком большое количество CO 2 может вызвать слишком сильное потепление на Земле. В нескольких миссиях НАСА есть инструменты, изучающие CO 2 в атмосфере.

Почему важно, что климат Земли меняется?

За миллионы лет климат Земли многократно нагрелся и охладился.Однако сегодня планета нагревается намного быстрее, чем за всю историю человечества.

Глобальная температура воздуха у поверхности Земли за последнее столетие повысилась примерно на 2 градуса по Фаренгейту. Фактически, последние пять лет были самыми теплыми пятью годами за всю историю человечества.

Полтора градуса может показаться не таким уж большим. Однако это изменение может иметь большое влияние на здоровье растений и животных Земли.

Откуда мы знаем, каким был климат Земли давным-давно?

Ледяное ядро.Предоставлено: Центр космических полетов имени Годдарда НАСА / Людовик Брукер

.

Мы знаем, каким был климат Земли в прошлом, изучая вещи, которые существовали уже давно. Например, ученые могут изучить, каким был климат Земли сотни лет назад, изучая внутренности деревьев, которые были живы с тех пор.

Но если ученые хотят знать, каким был климат Земли сотни тысяч или миллионы лет назад, они изучают кернов отложений и кернов льда .Керны наносов поступают со дна озер или со дна океана. Ледяные керны пробуриваются на глубине - иногда на несколько миль - ниже поверхности льда в таких местах, как Антарктида.

Просверленный ледяной стержень выглядит как то, что вы получите, если погрузите соломинку для питья в густой напиток и вытащите ее пальцем через конец соломинки.

Слои в керне льда заморожены. Эти слои льда дают представление о каждом году истории Земли, начиная с того времени, когда формировался самый глубокий слой.Лед содержит пузырьки воздуха каждого года. Ученые анализируют пузырьки в каждом слое, чтобы узнать, сколько CO 2 они содержат.

Каждый слой ледяного ядра рассказывает ученым что-то о прошлом Земли. Предоставлено: НАСА / Лаборатория реактивного движения-Калтех

.

Ученые также могут использовать ледяные керны, чтобы узнать о температурах каждого года. Когда снег накапливается на растущем леднике, температура воздуха влияет на молекулы воды во льду.

Ученые, использующие деревья, ледяные керны, отложения озер и океанов для изучения климата Земли, называются палеоклиматологами .Они смотрят на все эти источники информации и сравнивают свои выводы, чтобы убедиться, что они совпадают. Если да, то их выводы, скорее всего, считаются правдой. Если результаты не совпадают, ученые проводят дополнительные исследования и собирают больше информации.

В случае истории климата Земли результаты многих различных исследований совпадают.

Как такое небольшое потепление может вызвать такое сильное таяние?

Для нагрева воды требуется много энергии. Однако океаны действительно поглощают тепло, и они становятся теплее.Эта более теплая вода вызывает таяние морского льда в Арктике.

Информация со спутников Земли НАСА показывает нам, что каждое лето некоторые арктические льды тают и сжимаются, и к сентябрю становится меньше всего. Затем, когда приходит зима, лед снова растет. Но с 1979 года сентябрьский лед становится все меньше и меньше, все тоньше и тоньше. Итак, даже небольшое потепление может иметь огромный эффект в течение нескольких лет.

Арктический морской лед Каждый сентябрь 1979-2018 гг.

На этой анимации показаны спутниковые наблюдения за арктическим морским льдом каждый сентябрь с 1979 по 2018 год.С 1979 года площадь льда становится все меньше и меньше. Предоставлено: НАСА Студия научной визуализации

.

Ледники - еще одна форма тающего, сжимающегося льда. Ледники подобны замерзшим рекам. Они текут по суше, как реки, только гораздо медленнее. Более высокие температуры заставляют их течь быстрее. Многие из них текут в сторону океана, разбиваясь на огромные куски, которые падают в воду.

Что говорит нам уровень моря об изменении климата?

Все больше ледников тают в океане, и уровень мирового океана повышается.Повышение уровня моря - еще одна подсказка, которая говорит нам, что климат Земли становится теплее. Но таяние льда - не единственная причина повышения уровня моря. Когда океан становится теплее, вода фактически расширяется! Ученые заметили, что за последние 100 лет уровень моря поднялся на 7 дюймов.

Чтобы узнать больше о том, откуда мы знаем, что климат Земли меняется, посетите страницу «Доказательства» на веб-сайте NASA Climate.

.

Что вызывает времена года? | Космическое пространство НАСА - Наука НАСА для детей

Краткий ответ:

Наклонная ось Земли вызывает смену времен года. В течение года различные части Земли получают самые прямые лучи от Солнца. Итак, когда Северный полюс наклоняется к Солнцу, в Северном полушарии наступает лето. А когда Южный полюс наклоняется к Солнцу, в Северном полушарии зима.


Все дело в наклоне Земли!

Многие люди считают, что летом Земля ближе к Солнцу и поэтому жарче.И точно так же они думают, что Земля зимой находится дальше всего от Солнца.

Хотя эта идея имеет смысл, неверна.

Это правда, что орбита Земли не является идеальным кругом. Это немного однобоко. В течение части года Земля находится ближе к Солнцу, чем в другое время. Однако в Северном полушарии у нас зима, когда Земля находится ближе всего к Солнцу, и лето, когда оно находится дальше всего! По сравнению с тем, насколько далеко находится Солнце, это изменение расстояния до Земли в течение года не имеет большого значения для нашей погоды.

Есть другая причина для времен года на Земле.

Земная ось - это воображаемый полюс, проходящий прямо через центр Земли от «верха» к «низу». Земля вращается вокруг этого полюса, делая один полный оборот каждый день. Вот почему у нас есть день и ночь, и почему каждая часть поверхности Земли получает часть каждого из них.

У Земли есть времена года, потому что ее ось не стоит прямо.


Но что заставило Землю наклониться?

Давным-давно, когда Земля была молодой, считалось, что что-то большое ударило Землю и сбило ее с толку.Таким образом, вместо того, чтобы вращаться с осью прямо вверх и вниз, он немного наклоняется.

Между прочим, та большая штука, которая упала на Землю, называется Тейя. Он также проделал большую дыру в поверхности. Этот большой удар выбросил на орбиту огромное количество пыли и щебня. Большинство ученых думают, что со временем эти обломки стали нашей Луной.

Когда Земля вращается вокруг Солнца, ее наклонная ось всегда указывает в одном направлении. Итак, в течение года в разные части Земли попадают прямые солнечные лучи.


Иногда это Северный полюс, наклоненный к солнцу (примерно в июне), а иногда это Южный полюс, наклоненный к солнцу (примерно в декабре).

В Северном полушарии сейчас июньское лето, потому что солнечные лучи попадают в эту часть Земли сильнее, чем в любое другое время года. В Северном полушарии сейчас зима в декабре, потому что именно тогда наступает черед Южного полюса наклониться к солнцу.


Связанные ресурсы для преподавателей

Времена года (руководство для преподавателя, которое будет использоваться с видео Seasons Spotlite)
Seasons (Урок Nearpod для использования с видео Seasons Spotlite)
Наш мир: положение Солнца
Положение солнца (руководство для преподавателя, которое будет использоваться с видео Spotlite о положении Солнца) пойти с видео Sun's Position Spotlite)

.

Смотрите также