Opori-osveshenia.ru

Опоры освещения
49 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что является единицей измерения освещенности

Освещённость

Освещённость — световая величина, равная отношению светового потока, падающего на малый участок поверхности, к его площади [1] .

Содержание

Определение и свойства [ править | править код ]

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

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.

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 [ править | править код ]

ОписаниеОсвещённость, лк
Вне атмосферы на среднем расстоянии Земли от Солнца [2] [3]135 000
Наибольшая солнечная освещённость при чистом небе100 000
Обычная освещённость летом в средних широтах в полдень17 000
В облачную погоду летом в полдень12 000
При киносъёмке в студии10 000
Обычная освещённость зимой в средних широтах5000
На футбольном стадионе (искусственное освещение)1200
На открытом месте в пасмурный день1000—2000
Восход и заход Солнца в ясную погоду1000
В светлой комнате вблизи окна1000
На рабочем столе для тонких работ400—500
На экране кинотеатра85—120
Необходимое для чтения30—50
В море на глубине 50—60 мдо 20
Ночью в полнолуние0,2
В безлунную ночь0,001—0,002
В безлунную ночь при сплошной облачностидо 0,0002

См. также [ править | править код ]

Файл:Освещенность.webm

Воспроизвести медиафайл

Диалоговое окно «Интенсивность лампы»

Диалоговое окно для настройки параметра «Интенсивность лампы» фотометрического источника света.

Отображаются следующие параметры.

Отображается яркость лампы. Точнее говоря, оно представляет собой интенсивность света или величину энергии, испускаемой в определенном направлении. По умолчанию оно задается в канделах (эти единицы измерения одинаковы как для СИ, так и для Американской системы измерений). Выбор одной из следующих селективных кнопок:

  • Интенсивность (кандела). Устанавливается, что количество кандел (кд) является единицей измерения интенсивности света в системе СИ (воспринимаемой энергии, испускаемой источником света в определенном направлении).
  • Поток (люмен) (Эта величина) представляет собой значение полной энергии, испускаемой лампой. Задается в люменах (в СИ и в Американской системе измерений). Математически поток представлен интегралом интенсивности света, воздействующего на сферу. Вычисление величины потока основано на распределении интенсивностей. В случае точечного источника света постоянной интенсивности поток равен произведению интенсивности и величины телесного угла сферы: 4 π x интенсивность. В случае прожектора величина потока является произведением интенсивности и величины телесного угла конуса светового пятна плюс телесный угол приращения области спада освещенности. Для сеточного света не существует какой-либо аналитической формулы. Величину потока получают путем численного интегрирования значений интенсивности, содержащихся в сеточном файле.
  • Освещенность (фут-канделы) (Эта величина) представляет собой энергию, воздействующую на единицу площади поверхности (плотность потока на единицу площади). Она выражается в люксах (СИ) и фут-канделах (Американская система измерений). В случае близко расположенного источника света, поскольку имеет место рассеивание лучей, приходится вводить понятие величины освещенности на удельном расстоянии от лампы. Поэтому возникает необходимость в дополнительной регулировке этого расстояния и в наличии дополнительного указателя в видовом экране для отображения этого расстояния.
Читайте так же:
Стойка для циркулярной пилы

Управление значением интенсивности.

Если выбран параметр «Освещенность», обозначение источника света отображается на расстоянии в видовом экране конкретного источника света. Примечание: текст к селективной кнопке выбора освещенности определяется текущими единицами измерения освещения. В системе СИ это будет «Освещенность (люксы)», в системе американских единиц измерения это будет «Освещенность (фут-канделы)». Поле расстояния содержит данные о расстоянии в мировой системе координат, и формат единиц измерения длины в нем должен соответствовать текущим единицам измерения освещения. Поле расстояния содержит данные о расстоянии в мировой системе координат, и формат единиц измерения длины в нем должен согласовываться с единицами текущего ввода, управляемыми системной переменной INSUNITS.

Задается тип источника света. Определяет способ распределения света от источника. Тип освещения можно изменять после добавления источника света в чертеж.

Что является единицей измерения освещенности

Энергетические величины являются исчерпывающими с энергетической точки зрения, но они не позволяют количественно оценить визуальное восприятие излучения. Восприятие глазом излучения видимого диапазона определяется не только мощностью воспринимаемого излучения, но также зависит от его спектрального состава (так как глаз – селективный приемник излучения). Световые характеристики описывают, как энергию излучения воспринимает зрительная система глаза с учетом спектрального состава света.

2.2.1. Световые величины

Световые величины обозначаются аналогично энергетическим величинам, но без индекса.

– световой поток
– сила света
– освещенность
– светимость
– яркость

У световых величин нет никакой спектральной плотности, так как глаз не может провести спектральный анализ.

Если в энергетических величинах исходная единица – это поток, то в световых величинах исходная единица – это сила света (так сложилось исторически). Сила света определяется аналогично энергетической силе света:

– сила излучения эталона (эталонный излучатель или черное тело) при температуре затвердевания платины () площадью .

Читайте так же:
Формы под заливку гипсом

Абсолютно черное тело – это тело, которое полностью поглощает падающую на него энергию. Модель абсолютно черного тела представляет собой полое тело, внутренняя поверхность которого выкрашена в черный цвет. Через небольшое отверстие поток излучения поступает внутрь тела, где в результате многократного отражения полностью поглощается (рис.2.2.1).

Рис.2.2.1. Абсолютно черное тело.

– это поток, который излучается источником с силой света в телесном угле :
.

– освещенность такой поверхности, на каждый квадратный метр которой равномерно падает поток в .

За единицу светимости принимают светимость такой поверхности, которая излучает с световой поток, равный .

За единицу яркости принята яркость такой плоской поверхности, которая в перпендикулярном направлении излучает силу света с .

2.2.2. Связь световых и энергетических величин

Связь световых и энергетических величин связь устанавливается через зрительное восприятие, которое хорошо изучено экспериментально. Функция видности – это относительная спектральная кривая эффективности монохроматического излучения. Она показывает, как глаз воспринимает излучение различного спектрального состава. – величина, обратно пропорциональная монохроматическим мощностям, дающим одинаковое зрительное ощущение, причем воздействие потока излучения с длиной волны условно принимается за единицу. Функция видности глаза максимальна в области желто-зеленого цвета (550–570 нм) и спадает до нуля для красных и фиолетовых лучей (рис.2.2.2).

2.2.2. Функция видности глаза.

Определить некую световую величину (поток, сила света, яркость, и т.д.), по спектральной плотности соответствующей ей энергетической величины можно по общей формуле:

где – функция видности глаза, 680 – экспериментально установленный коэффициент (поток излучения мощностью с длиной волны соответствует светового потока).

Например, сила света:
(2.2.5)
яркость:
(2.2.6)

Другие единицы измерения световых величин:

сила света
яркость
освещенность

Сопоставление энергетических и световых единиц:

ЭнергетическиеСветовые
Наименование и обозначениеЕдиницы измеренияНаименование и обозначениеЕдиницы измерения
поток излучениясветовой поток
энергетическая сила светасила света
энергетическая освещенностьосвещенность
энергетическая светимостьсветимость
энергетическая яркостьяркость

2.2.3. Практические световые величины и их примеры

Световая экспозиция

Световая экспозиция – это величина энергии, приходящейся на единицу площади за некоторое время (освещенность, накопленная за время от до ):

,
(2.2.7)

Если освещенность постоянна, то экспозиция определяется выражением:

Блеск

Для протяженного источника характеристика, воспринимаемая глазом – яркость. Для точечного источника характеристика, воспринимаемая глазом – блеск (чем больше блеск, тем больше кажется яркость). Блеск – это величина, применяемая при визуальном наблюдении точечного источника света.

Блеск – это освещенность, создаваемая точечным источником в плоскости зрачка наблюдателя, .

Видимый блеск небесных тел оценивается в звездных величинах . Шкала звездных величин устанавливается следующим экспериментальным соотношением:

Чем меньше звездная величина, тем больше блеск. Например:
– блеск, создаваемый звездой первой величины,
– блеск, создаваемый звездой второй величины.

Яркость некоторых источников , :
– поверхность солнца,
– поверхность луны,
– ясное небо,
– нить лампы накаливания,
– ясное безлунное ночное небо,
– наименьшая различимая глазом яркость.

Освещенность, :
– освещенность, создаваемая солнцем на поверхности Земли (летом, днем, при безоблачном небе),
– освещенность рабочего места,
– освещенность от полной луны,
– порог блеска (примерно 8-ая звездная величина).

Решение задач на определение световых величин рассматривается в практическом занятии «Энергетика световых волн», пункт «1.2. Расчет световых величин».

Световые величины и единицы

Световой поток — мощность светового излучения, т. е. видимого излучения, оцениваемого по световому ощущению, которое оно производит на глаз человека. Световой поток измеряется в люменах.

Например лампа накаливания (100 Вт) излучает световой поток, равный 1350 лм, а люминесцентная лампа ЛБ40 — 3200.

Один люмен равен световому потоку, испускаемому точечным изотропным источником, c силой света равной одной канделе, в телесный угол, величиной в один стерадиан (1 лм = 1 кд·ср).

Полный световой поток, создаваемый изотропным источником, с силой света одна кандела, равен люменам.

Существует и другое определение: единицей светового потока является люмен (лм), равный потоку, излучаемому абсолютно черным телом с площади 0,5305 мм 2 при температуре затвердевания платины (1773° С), или 1 свеча·1 стерадиан.

Сила света — пространственная плотность светового потока, равная отношению светового потока к величине телесного угла, в котором равномерно распределено излучение. Единицей силы света является кандела.

Освещенность — поверхностная плотность светового потока, падающего на поверхность, равная отношению светового потока к величине освещаемой поверхности, по которой он равномерно распределен.

Единицей освещенности является люкс (лк), равный освещенности, создаваемой световым потоком в 1 лм, равномерно распределенным на площади в 1 м 2 , т. е. равный 1 лм/1 м 2 .

Яркость — поверхностная плотность силы света в заданном направлении, равная отношению силы света к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную тому же направлению.

Единица яркости — кандела на квадратный метр (кд/м 2 ).

Светимость (светность) — поверхностная плотность светового потока, испускаемого поверхностью, равная отношению светового потока к площади светящейся поверхности.

Единицей светимости является 1 лм/м 2 .

Единицы световых величин в международной системе единиц СИ (SI)

Примеры:

Тип лампыМощность, ВтСветовой
поток, лм
Примерная
сила света, кд
Свеча1
Лампа накаливания Б235-245-1001001380100
Лампа люминесцентная ЛБ 40402800
Ртутная лампа высокого давления ДРЛ 25025013000
Обычный светодиод0,0150,001
Сверхяркий светодиод53

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК"
Под общей ред. профессоров МЭИ В.Г. Герасимова и др.
М.: Издательство МЭИ, 1998

Единица измерения освещения и уровня освещенности помещения

Единица измерения освещенности

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

Основные характеристики света

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

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

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

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

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

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

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

Особенности вычисления

Как измеряется освещенность

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

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

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

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

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

Прибор для измерения освещенности

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

Прибор для измерения

Применение прибора люксметра

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

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

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

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector