Единица яркости: в чем измеряется светящаяся поверхность сегодня и какие есть устаревшие единицы

Единица измерения освещенности

Рубрики: Фотометрия

Еще один важный «рабочий» закон светотехники — закон аддитивности освещенности. Его легко запомнить, если представить помещение, в котором имеется в наличии множество осветительных приборов с разной силой света, освещающих поверхности под разными углами. Закон аддитивности позволяет суммировать освещенность, создаваемую разными источниками, по отдельности:

Разберемся теперь с единицами измерения освещенности, ибо здесь не все так однозначно. Вообще-то принятая во всем мире единица измерения освещенности носит название люкс (лк). Люкс — это такая освещенность, при которой световой поток в 1 люмен падает на поверхность с площадью 1 квадратный метр.

В некоторых источниках могут встретиться также фот (ф) — 1 люмен на квадратный сантиметр и фут-свеча (фкд) — 1 люмен на квадратный фут. Впрочем, две последние единицы измерения столь редки у нас, что мы более их упоминать не будем.

С фут-свечей читатели могут встретиться при изучении некоторой технической документации, выпущенной в США или в Англии.

Люкс — это много или мало? На самом деле нормы освещенности имеют строгие медицинские и физиологические основания, а поэтому закреплены в государственных стандартах. Ни один строительный проект не может считаться утвержденным, если в нем нарушены соответствующие нормы.

Порой недостаточная освещенность может даже стать отягчающим обстоятельством в судебном разбирательстве. Чуть позже мы расскажем, «сколько люкс нужно человеку для жизни», а пока — несколько познавательных данных.

Упоминаемая нами свеча создает освещенность в 1 люкс на расстоянии в 1 метр, что может быть использовано для калибровки самодельного люксметра. Другие данные по освещенности приведены в таблице.

Освещенность в различных условиях

Условия измерения Освещенность, лк
Солнце в полуденном небе 100 000… 140 000
Ясное небо 6200
Стол с настольной лампой 500
Солнечный день, в тени 430
Сумерки 70
Начало лунной ночи 1,5

Источники света и отражающие поверхности не всегда можно считать точечными. Если это не так, глаз может различать их форму. В таких случаях появляется еще одна фотометрическая величина, называемая яркостью (L). Ее физический смысл примерно такой же, как и силы света, но уже не в абсолютном отношении, а соразмерно площади излучающей (или отражающей) поверхности.

Яркость — это, пожалуй, единственная фотометрическая величина, которая непосредственно воспринимается человеческим глазом.

На рисунке приведены некоторые пояснения в отношении яркости: две лампы накаливания с одинаковой потребляемой мощностью (а значит, и примерно равными световыми потоками) будут восприняты глазом как объекты с разной яркостью, поскольку различны площади их излучающих поверхностей.

Очень помогает яркость при создании больших источников света на основе множества мелких (точечных) излучателей. Только в том случае, если яркость отдельных излучателей будет одинаковой, свет составного источника мы воспримем как единое целое.

 Физическое определение яркости звучит так: это отношение силы света, излучаемой в направлении наблюдения, к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению.

Если вам такое определение не слишком понятно, взгляните на рисунок. Глаз наблюдателя видит светящуюся плоскость Siz однако ему кажется, что он наблюдает плоскость Sif которая перпендикулярна оси его зрения.

Яркость поверхности Siz в данном случае определяется по формуле:

где I — сила света в направлении наблюдения. Наиболее распространенная единица измерения яркости — это [кд/м2].

В системе СИ яркость, как это не покажется удивительным, не имеет собственного названия единицы измерения. Однако уникальные наименования для яркости все же существуют, и первая из них именуется — нит (нт).

Эквивалентом 1 нт служит вся та же 1 кд/м2. Еще одно название стильб (сб), эквивалентный 1 кд/см2.

Посложнее обстоит дело с единицей яркости, называемой апостильб (асб): этот самый апостильб в 1/π раз больше, чем кд/м2. Появление апостильба связано с существованием так называемых диффузных поверхностей, о которых мы будем говорить в следующем разделе. Кстати, иное название апостильба — радлюкс.

Источник: http://altenergy.org.ua/edinica-izmereniya-osveshhennosti.html

Люкс, Люмен, Кандел и другие… — бортжурнал Chevrolet Lacetti SW NF35B 58U 2008 года на DRIVE2

Люкс, Люмен и Кандел единицы измерения яркости светодиодов.
Чуствительность человеческого глаза неодинакова по спектру, она максимальна в зеленой области и резко спадает к фиолетовому и красному краям.

Ориентируясь на глаз, как на приемник света вводят систему измерений, в которой равными принимаются такие воздействия, которые вызывают одинаковое зрительное ощущение, хотя физические приборы оценивают эти воздействия как разные.

Единицей светового потока является люмен (лм), физиологическое действие в 1лм одинаково во всем спектре, но его энергетическая «цена» для зеленой области составляет 1/683 Вт, для фиолетовой — 1/62 Вт, а для малино-красной — 1/6 Вт.

Поэтому глазу комфортнее в зеленой области, здесь физической воздействие («давление») на него наименьшее.
Эффективность преобразования электрической мощности в световой поток характеризуют светоотдачей, измеряемой в люменах на ватт (лм/Вт).

Ее иногда называют КПД, хотя ничего общего с действительным КПД эта величина не имеет.

Шестидесятиваттная лампочка накаливания «выдает на гора» 500 лм (8,33 лм/Вт), полутораметровая люминесцентная трубка — 5000 лм, уличная натриевая лампа -10 000-20 000 лм, а S-лампа с СВЧ возбуждением (одна из последних разработок западной осетительной моды) — 100 000лм. Так что светодиодам есть кого догонять.
Световой поток в 1 лм, приходящийся на площадку в 1кв.м., обеспечивает освещенность в 1 люкс (лк); для чтения книги достаточно несколько сот люксов.

Для источников направленного излучения определяющей становится пространственная плотность светового потока в заданном направлении, называемая силой света и измеряется в канделах (1кд=1лм/стерадиан*). При этом стремятся «сжать» все излучение источника до требуемого угла.

Так, для уличных светофоров надо обеспечить силу света 200-300 кд в пределах угла 20°, а для железнодорожного — 2 000-4 000кд при расходимости 3°, что бы машинист мог увидеть его издалека. Яркость источника определяется отношением силы света к площади излучателя и измеряется в кд/кв.м.

, к примеру, упомянутые уличные и железнодорожные светофоры имеют яркость около 10 и 100 тыс. кд/кв.м., тогда как комнатному ТВ-экрану достаточно всего 500кд/кв.м.Некоторые термины и понятия:

Освещенность

Освещенность показывает, как сильно освещена поверхность источником света. Она определяется отношением падающего светового потока к площади освещаемой поверхности. Единицей измерения является люкс (лк).

Равномерность освещения

Равномерное освещение очень важно для поддержания зрительного комфорта и физического состояния глаз. Неравномерная яркость и освещенность приводят к уменьшению контраста между предметами и окружением. Необходимость часто приспосабливаться к новым условиям освещенности вызывает ускоренное переутомление глаз

Распределение света

Сила излучаемого в разных направлениях света неодинакова; она отображается с помощью кривых распределения света. Самую гомогенную кривую распределения света — круг получают от плоской, диффузно светящей поверхности (источника, излучающего по закону Ламберта). На распределение света ламп можно влиять с помощью отражателей и оптических систем.

Световая отдача

Световая отдача показывает, с каким КПД полученная электрическая мощность преобразуется в свет. Она измеряется в люменах на Ватт (лм/Вт) и является главным показателем экономичности лампы.

Световая энергия

Под световой энергией понимается продукт, получаемый за единицу времени из отданного светового потока источника света. Единицей измерения является килолюмен в час (клм/ч). Световая энергия принимается во внимание, например, при оценке светогенерирующей способности ламп для фотовспышек.

Световой поток

Световым потоком называется общая мощность видимого излучения лампы. Световой поток показывает общее количество света, излучаемого источником во все направления. Единица измерения: люмен (лм).

Сила света

Сила света характеризует видимую силу излучения источником света в определенном направлении. По форме и симметрии распределения силы света различают светильники глубокого и широкого светораспределения. Единицей измерения силы света является кандела (кд).

Цветовое ощущение

Общее, субъективное ощущение, которое человек испытывает, когда смотрит на источник света. Свет может восприниматься как теплый белый, нейтральный белый или холодный белый. Объективное впечатление от цвета источника света определяется цветовой температурой.

Цветовая температура

Единица измерения: Кельвин [К]. Цветовая температура источника света определяется путем сравнения с так называемым «черным телом» и отображается «линией черного тела».

Если температура «черного тела» повышается, то синяя составляющая в спектре возрастает, а красная составляющая убывает.

Лампа накаливания с тепло-белым светом имеет, например, цветовую температуру 2700 К, а люминесцентная лампа с цветностью дневного света — 6000 К.

Цветность света

Цветность света определяется цветовой температурой К (в Кельвинах). Выделяют три основные группы цветности: — тепло-белая < 3300 K — нейтрально-белая 3300-5000 K — белая дневного света > 5000 K. Разные лампы, даже если они имеют одинаковую цветность света, по причине спектрального состава могут иметь абсолютно различные характеристики цветопередачи.

Цветопередача

Цветопередача отражает воздействие света лампы на цвета освещаемых ею объектов. В зависимости от места установки лампы и выполняемой ею зрительной задачи, ее искусственный свет должен обеспечивать максимально близкое к естественному дневному свету восприятие цветов. При оценке цветопередачи используется индекс цветопередачи Ra. Он определяется сравнением 8 эталонных цветов при освещении эталонным и тестируемым источниками. Чем ниже коэффициент, тем хуже цветопередача тестируемого источника света.

Источник: https://www.drive2.ru/l/5209051/

Яркость освещенность единицы измерения

Освещенность
Освещенность — это величина светового потока, приходящаяся на единицу площади освещаемой поверхности. Если световой поток Ф падает на какую-то площадь S, то средняя освещенность этой площади (обозначается буквой Е) равна: Е = Ф/S .

Читайте также:  Переносная зарядка для мобильных телефонов: принцип работы, устройство и основные преимущества

Единица измерения освещенности называется люксом (сокращенное обозначение в русскоязычной литературе — лк). Один люкс — это освещенность, при которой световой поток 1 лм падает на площадь в 1 квадратный метр: 1 лк = 1 лм/ 1 м2.

Чтобы представить себе эту величину, скажем, что освещенность около 1 лк создается стеариновой свечой на плоскости, перпендикулярной направлению света, с расстояния 1 метр.

Для сравнения: освещенность от полной Луны на поверхности Земли зимой на широте Москвы не превышает 0,5 лк; прямая освещенность от Солнца в летний полдень на широте Москвы может достигать 100 000 лк. Допустим, что на рабочем столе освещенность равна 100 лк.

На столе лежат листы белой бумаги, какая-то папка черного цвета, книга в сером переплете. Освещенность всех этих предметов одинакова, а глаз видит, что листы бумаги светлее книги, а книга — светлее папки. То есть наш глаз оценивает светлоту предметов не по их осве щенности, а по какой-то другой величине. Эта «другая величина» на зывается яркостью.

Яркость
Яркость поверхности S — это отношение силы света, излучаемой этой поверхностью в каком-либо направлении, к площади проекции этой поверхности на плоскость, перпендикулярную выбранному направлению.

Как известно, площадь проекции какой-либо плоской поверхности на другую плоскость равна площади этой поверхности, умноженной на косинус угла между плоскостями. Если для светового потока, силы света и освещенности существуют специальные единицы измерения (люмен, кандела и люкс), то для единицы измерения яркости специального названия нет.

Правда, в старых (до 1963 года) учебниках по физике, светотехнике, оптике и в другой технической литературе было несколько названий единиц измерения яркости: в русскоязычной — нит и стильб, в англоязычной — фут-ламберт, апостильб и др.

Международная система СИ ни одну из этих единиц не приняла, а принятой единице измерения яркости специального названия не придумала. За единицу измерения яркости сейчас во всех странах принята яркость плоской поверхности, излучающей силу света в 1 кд с одного квадратного метра в направлении, перпендикулярном светящей поверхности, то есть 1 кд/м2.

От чего же зависит яркость предметов? Прежде всего, конечно, от количества попадающего на них света. Но в приведенном примере на все предметы, лежащие на столе, попадает одинаковое количество света. Значит, яркость зависит и от свойств самих предметов, а именно — от их способности отражать падающий свет.

Люмен
Люмен это 1/683 ватта светового монохроматического, то есть строго одноцветного, излучения с длиной волны 555 нм, соответствующей максимуму кривой спектральной чуствительности глаза.

Величина 1/683 появилась исторически, когда основным источником света были обычные свечи, и излучение только появлявшихся электрических источников света сравнивалось со светом таких свечей.

В настоящее время эта величина узаконена многими международными соглашениями и принята повсеместно.

Телесный угол
Световой поток от источниов света — будь то простая спичка или сверхсовременная электрическая лампа — как правило, распро- страняется более или менее равномерно во все стороны.

Однако с помощью зеркал или линз свет можно направить нужным нам образом, сосредоточив его в некоторой части пространства. Часть или доля пространства характеризуется телесным углом.

Понятие «телесный угол» прямого отношения к свету не имеет, однако используется в светотехнике настолько широко, что без него невозможно объяснение многих светотехнических терминов и величин.

Cила света
Cила света — это отношение светового потока, заключенного в каком-либо телесном угле, к величине этого угла. Сила света измеряется в канделах (сокращенное русское обозначение кд, иностранное — cd). Слово кандела переводится на русский язык как свеча, и именно свечой называлась единица силы света в СССР до 1963 года.

Кандела
Одна кандела — это сила света источника, излучающего световой поток в телесном угле. Примерно такую силу света имеет обычная стеариновая свеча (отсюда ясно, что световой поток такой свечи равен примерно 12,56 люмен).

Свет от какого-либо источника нужен, как правило, для того, чтобы осветить конкретное место — рабочий стол, витрину, улицы и т.п. Для характеристики освещения конкретных мест вводится еще одна световая величина — освещенность.

Особенности съемки в режимное время

Одной из основных проблем при съёмке в режимное время является нехватка света. Как следствие, при съёмке с рук многие кадры могут получаться нерезкими из-за «шевелёнки».

Ситуация осложняется при использовании светофильтров (например, поляризационного или градиентного фильтров), которые могут увеличить необходимую выдержку в несколько раз. Единственное эффективное решение проблемы — использовать штатив.

Если штатива нет, можно попробовать положить камеру на какую-нибудь твёрдую поверхность; например, так снята следующая панорама (здесь камера лежала на гранитной плите):

Основная проблема при съёмке закатов и рассветов — большой динамический диапазон (ДД) снимаемой сцены. ДД зависит от направление съёмки: максимальный в контровом свете (камера направлена на заходящее солнце) и минимальный в противоположном направлении.

Современные зеркальные камеры, как правило, легко справляются с ДД сцены при съёмке сюжетов с боковым освещением. Но для этого вам нужно снимать в RAW и уметь точно выставлять экспозицию.

Формат RAW хранит значительно больше информации (по сравнению с JPG, например) и позволяет в некоторой степени «вытянуть» небольшие пересветы и недосветы при обработке.

Ошибка в определении экспозиции может привести к потере информации и появлению на снимке серьёзных «недосветов» или «пересветов», даже при съёмке в RAW. Поэтому я рекомендую снимать в ручном режиме (M), чтобы избежать ошибок автоматики камеры.

В этом нет ничего сложного. Ставите камеру на штатив; выставляете минимальное значение ISO; выставляете такую диафрагму, чтобы хватало глубины резкости (как правило, f/5.6…f/11); выставляете выдержку по автоматике камеры.

Даже в ручном режиме в зеркальных камерах работает автоматический экспозамер — загляните в видоискатель и вы увидите полоску с цифрами -3,2,1,0,1,2,3+, а над ней риску, – это и есть экспонометр (в вашей камере он может выглядеть по-другому):

Если риска над «0», то выставленная вами выдержка совпадает с той, что выбрала автоматика камеры. Если риска смещена в сторону отрицательных/положительных чисел, то камера считает, что выдержка слишком короткая/длинная соответственно. Вначале выставляете выдержку таким образом, чтобы риска была над «0».

Затем делаете тестовый кадр и смотрите на его гистограмму. Если гистограмма сильно смещена влево, то увеличиваете выдержку, если вправо — то уменьшаете. Делаете следующий тестовый кадр и снова смотрите на гистограмму. И так до тех пор, пока вы не получите кадр с хорошей гистограммой, без пересветов и недосветов.

Более подробно о гистограмме можно почитать, например, здесь.

Не забывайте следить за гистограммой отдельных каналов! При съёмке в режимное время может быть пересвет (клиппинг) в отдельных каналах при отсутствии пересветов по яркости. Это приводит к искажению цветопередачи. При съёмке закатов/рассветов часто бывает клиппинг в красном канале, в сумерках – в синем канале.

Характеристика объективов по качеству изображения

Объекти́в — оптическое устройство, предназначенное для создания действительного оптического изображения.

В оптике рассматривается как равнозначное собирающей линзе, хотя может иметь иной вид, например см. «Камера-обскура».

Обычно объектив состоит из набора линз (в некоторых объективах — из зеркал), рассчитанных для взаимной компенсации аберраций и собранных в единую систему внутри оправы.

Источник: http://stydopedia.ru/4xcb00.html

Световые величины и единицы их измерения

СВЕТОТЕХНИКА

Для оценки количественных и качественных параметров света разработана специальная система световых величин.

Основной мерой света можно считать световой поток, обозна­чаемый в светотехнической литературе буквой Ф. Фактически свето­вой поток — это мощность светового излучения, измеренная не в привычных ваттах или лошадиных силах, а в специальных единицах, называемых люменами (сокращенное обозначение в русскоязычной технической литературе — лм, в иностранной — lm).

Что же такое люмен? Люмен — это 1/683 ватта светового моно­хроматического, то есть строго одноцветного, излучения с длиной волны 555 нм, соответствующей максимуму кривой спектральной чув­ствительности глаза.

Величина 1/683 появилась исторически, когда основным источником света были обычные свечи, и излучение только появлявшихся электрических источников света сравнивалось со све­том таких свечей.

В настоящее время эта величина (1/683) узаконена многими международными соглашениями и принята повсеместно.

Световой поток от источников света — будь то простая спичка или сверхсовременная электрическая лампа — как правило, распро­страняется более или менее равномерно во все стороны.

Однако с помощью зеркал или линз свет можно направить нужным нам обра­зом, сосредоточив его в некоторой части пространства. Часть или доля пространства характеризуется телесным углом.

Понятие «теле­сный угол» прямого отношения к свету не имеет, однако использует­ся в светотехнике настолько широко, что без него невозможно объяс­нение многих светотехнических терминов и величин.

Рис. 3. Телесный угол

Телесный угол — это отношение площади, вырезаемой этим углом на сфере произвольного радиу­са R, к квадрату этого радиуса (см. рис. 3). В технической литературе те­лесные углы обычно обозначаются гре­ческой буквой со и измеряются в сте­радианах (сокращенно ср):

Читайте также:  Исторические факты: кто из физиков и в каком году изобрёл электричество, первые опыты и современные разработки

о = S/R2.

Очевидно, что величины S и R должны измеряться в одинаковых единицах.

Если световой поток Ф от какого-либо источника света сосре­доточить в телесном угле ю, то можно говорить о силе света этого источника как об угловой плотности светового потока. Таким обра­зом, сила света (обозначается буквой I) — это отношение светового потока, заключенного в каком-либо телесном угле, к величине этого угла:

I = Ф/ю.

Если источник света светит равномерно по всему пространству, то есть в телесном угле 4п (так как площадь сферы равна 4nR2), то сила света такого источника равна Ф/4п, т. е. Ф/12,56. Сила света измеряется в канделах (сокращенное русское обозначение кд, ино­странное — cd).

Слово кандела переводится на русский язык как све­ча, и именно свечой называлась единица силы света в СССР до 1963 года. Одна кандела — это сила света источника, излучающего свето­вой поток 1 лм в телесном угле 1 ср.

Примерно такую силу света имеет обычная стеариновая свеча (отсюда ясно, что световой поток такой свечи равен примерно 12,56 лм).

Свет от какого-либо источника нужен, как правило, для того, что­бы осветить конкретное место — рабочий стол, витрину, улицы и т. п.

Для характеристики освещения конкретных мест вводится еще одна световая величина — освещенность. Освещенность — это величина светового потока, приходящаяся на единицу площади освещаемой поверхности.

Если световой поток Ф падает на какую-то площадь S, то средняя освещенность этой площади (обозначается буквой Е) равна:

Е = Ф/S.

Единица измерения освещенности называется люксом (сокра­щенное обозначение в русскоязычной литературе — лк, в иностран­ной — /х). Один люкс — это освещенность, при которой световой поток 1 лм падает на площадь в 1 квадратный метр:

1 лк = 1 лм/ 1 м2 .

Чтобы представить себе эту величину, скажем, что освещенность около 1 лк создается стеариновой свечой на плоскости, перпендику­лярной направлению света, с расстояния 1 метр. Для сравнения: ос­вещенность от полной Луны на поверхности Земли зимой на широте Москвы не превышает 0,5 лк; прямая освещенность от Солнца в лет­ний полдень на широте Москвы может достигать 100 000 лк.

Допустим, что на рабочем столе освещенность равна 100 лк. На столе лежат листы белой бумаги, какая-то папка черного цвета, книга в сером переплете. Освещенность всех этих предметов одинакова,
а глаз видит, что листы бумаги светлее книги, а книга — светлее пап­ки.

То есть наш глаз оценивает светлоту предметов не по их осве­щенности, а по какой-то другой величине. Эта «другая величина» на­зывается яркостью.

Яркость поверхности S — это отношение силы света I, излучаемой этой поверхностью в каком-либо направлении, к площади проекции этой поверхности на плоскость, перпендикулярную выбран­ному направлению (рис. 4).

Как извест­но, площадь проекции какой-либо плос­кой поверхности на другую плоскость равна площади этой поверхности, ум­ноженной на косинус угла между плос­костями. В технической литературе яр­кость обозначается буквой L:

понятия «Яркость»

L = I / S cos а.

В этой формуле I — сила света поверхности в определенном направлении (например, плоскости рабочего стола или лежащих на нем предметов); S — площадь этой поверхности; а — угол между перпендикуляром к плоскости и направлением, в котором мы хотим знать яркость (например, линией зрения, то есть линией, соединя­ющей глаз и оцениваемую поверхность).

Если для светового потока, силы света и освещенности суще­ствуют специальные единицы измерения (люмен, кандела и люкс), то для единицы измерения яркости специального названия нет.

Правда, в старых (до 1963 года) учебниках по физике, светотехнике, оптике и в другой технической литературе было несколько названий единиц измерения яркости: в русскоязычной — нит и стильб, в англоязыч­ной — фут-ламберт, апостильб и др.

Международная система СИ ни одну из этих единиц не приняла, а принятой единице измерения яркости специального названия не придумала.

За единицу измерения яркости сейчас во всех странах при­нята яркость плоской поверхности, излучающей силу света в 1 кд с одного квадратного метра в направлении, перпендикулярном светя­щей поверхности, то есть 1 кд/м2.

От чего же зависит яркость предметов?

Прежде всего, конечно, от количества попадающего на них све­та. Но в приведенном примере на все предметы, лежащие на столе, попадает одинаковое количество света. Значит, яркость зависит и от свойств самих предметов, а именно — от их способности отражать падающий свет.

Способность предметов отражать падающий на них свет харак­теризуется коэффициентом отражения, обычно обозначаемым гре­
ческой буквой р. Коэффициент отражения — это отношение вели­чины светового потока, отраженного от какой-либо поверхности, к световому потоку, падающему на эту поверхность от какого-либо ис­точника света или светильника:

р = Фотраженным / Фпадающий.

Чем выше коэффициент отражения предмета, тем более свет­лым он нам кажется. В приведенном примере с рабочим столом ко­эффициент отражения листов бумаги выше, чем переплета книги, а у этого переплета — выше, чем у папки.

Коэффициент отражения материалов зависит как от свойств самих материалов, так и от характера обработки их поверхности. От­ражение может быть направленным в какую-то одну сторону или рас­сеянным в определенном телесном угле. Возьмем лист обычной бе­лой писчей бумаги или ватмана.

С какой бы стороны и под каким бы углом мы на такой лист не смотрели, он кажется нам одинаково свет­лым, то есть яркость его по всем направлениям одинакова. Такое отражение называется диффузным или рассеянным; соответствен­но, поверхности с таким характером отражения также называются диф­фузными.

Это неглянцевая бумага, большинство тканей, матовые крас­ки, побелка, шероховатые металлические поверхности и многое другое.

Но если мы начнем полировать шероховатую металлическую поверхность, то характер ее отражения начнет изменяться. Если поверхность отполирована очень хорошо, то весь падающий на нее свет будет отражаться в одну сторону.

При этом угол, под которым отражается падающий свет, точно равен углу, под которым он па­дает на поверхность.

Такое отражение называется зеркальным, а равенство углов падения и отражения света является одним из базовых законов светотехники: на этом законе основаны все ме­тоды расчетов прожекторов и светильников с зеркальной оптичес­кой частью.

Кроме зеркального и диффузного отражения, существует на­правленно-рассеянное (например, от плохо отполированных ме­таллических поверхностей, шелковых тканей или от глянцевой бу­маги), а также смешанное (например, от молочного стекла). На рис. 5 (см. след. страницу) показаны примеры различного харак­тера отражения материалов.

Кривая, характеризующая угловое распределение коэффициен­та отражения, называется индикатрисой отражения.

Для поверхностей с диффузным отражением яркость связана с освещенностью простым соотношением:

Ldu

Источник: http://msd.com.ua/svetotexnika/svetovye-velichiny-i-edinicy-ix-izmereniya/

Как узнать уровень освещенности в помещениях

Сегодня мы поговорим про освещенность помещений, в чем она измеряется и с помощью каких приборов ее можно замерить.

Важные факторы

Одним из важных факторов, который учитывается как при строительстве здания, так и при его эксплуатации является уровень освещенности.

Данный показатель очень важен, поскольку влияет на здоровье глаз человека, его трудоспособность, физическое и психоэмоциональное состояние.

Поэтому освещенность помещения входит в положения по охране труда.

Освещение здания делится на две составные – естественное освещение и искусственное.

Естественным является дневное солнечное освещение, которое попадает в здание через технологические проемы, сделанные в нем при строительстве – окна.

Искусственное освещение

В темное же время суток освещенность производится искусственно – всевозможными электрическими лампами.

Искусственное освещение может применяться и в дневное время при слабом дневном свете, а также у зданий, где технологически невозможно проделать соответствующее количество окон, к примеру, цокольные этажи зданий или подвалы.

Также учитываются состояние атмосферы, географическое положение.

В какие единицах измеряется освещенность

Освещенность измеряется в люксах (Лк) и соответствует она световому потоку, который приходится на определенную единицу площади помещения. Зачастую для измерения используется квадратный метр помещения. Существуют специальные нормы освещенности помещений.

В свою очередь, световой поток – это мощность излучения, которая воспринимается человеческим глазом, измеряется в люменах (Лм).

Искусственное освещение помещения зависит от его назначения. Для упрощенного расчета приняты нормы, которые указывают, каким должен быть этот параметр для того или иного здания.

К примеру, в офисном помещении освещенность должна соответствовать 20-300 Лк, а для складского достаточно освещения и на уровне 50 Лк.

В расчет освещенности также входит характеристики зрительной работы.

Определено 7 уровней зрительной работы, которые учитывают напряжение глаз человека при выполнении той или работы.

Наибольшую освещенность требуют помещения, в которых выполняются работы высокой точности, меньше же всего освещения установлено для помещений контроля за производственным процессом.

Учитываются также условия выполнения работы и пребывания в помещении.

Данный критерий разделен на 4 подразряда – постоянная работа, периодическая работа при постоянном пребывании в помещении, периодическая работа при периодическом пребывании и просто наблюдение за коммуникациями.

Виды освещения

Используется 4 вида искусственного освещения:

  • Общее (при этом освещении производиться равномерное распределение светового потока на всю площадь помещения. Достигается оно путем равномерного рассеивания источников света по всей площади с соблюдением расстояния между ними);
  • Местное (используется для улучшенного освещения отдельного рабочего участка);
  • Комбинированное (включает в себя общее и местное освещение);
  • Аварийное (редко используется. Предназначено для обеспечения освещения при отключении основного источника света).
Читайте также:  Регулятор оборотов коллекторного двигателя - как устроен, как сделать своими руками, инструкция со схемой

Виды ламп для освещения помещения

Искусственная освещенность выполняется за счет использования электрических ламп, которые преобразовывают электроэнергию в световой поток.

В свое время самыми распространенными являлись лампы накаливания. Широкий диапазон этих ламп по мощности позволяло подобрать источник света с требуемым под определенные условия световым потоком.

Последнее время они стали менее востребованы, поскольку являются экономически затратными.

Второй вид ламп, применяемых для освещения – люминесцентные.

Эти источники света являются газоразрядными, в которых световой поток возникает за счет преобразования электрического разряда люминофором в световой поток.

Эти лампы более экономичны, поскольку при работе они не расходуют часть потребляемой энергии на выделение тепла, как это происходит в лампах накаливания.

Третий вид ламп, используемых для освещения помещений – светодиодные. Данный тип ламп является самым экономичным.

Экономическая эффективность данных всех видов ламп берется из расчета количества светового потока, выделяемого лампой и затрат электроэнергии, которые идут на обеспечение освещенности.

Согласно этого расчета таблица расхода электроэнергии на выделение определенного светового потока выглядит так:

Таблица потребляемой мощности ламп при выделении определенного светового потока
Тип лампы Лампа накаливания Люмине-сцентная Свето-диодная Поток световой (Лм)
Потребляемая мощность (Вт) 20 7 3 250
60 15 10 700
100 25 15 1200
200 60 25 2500

Замеры освещенности

Освещенность помещений – величина, которую можно измерить. Производится замеры при помощи прибора – люксометра.

Замеры освещенности производятся отдельно для естественного и искусственного освещения.

Работает люксометр по такому принципу – в его конструкцию включен фотоэлемент, на который попадает световой поток.

При попадании свет высвобождает поток электронов, после чего фотоэлемент становится проводником электрического тока.

Поскольку величина пропускаемого тока прямо пропорциональна освещенности фотоэлемента, то проводимый ток и выступает измерителем освещенности.

Показания прибора выводятся на шкалу или дисплей.

Замеры освещенности выполняются в разных местах помещения.

Особенностью использования прибора является применение его только на прямых горизонтальных поверхностях и вдали от электромагнитных источников.

Прибором вначале определяется общая освещенность помещения, а после освещенность непосредственно рабочего места.

После замеров данные сверяются с установленными положениями по охране труда, установленными для данного типа помещения.

Если освещенность является недостаточной, производится комплекс мер для доведения данного показателя до нужного уровня, включающие обычно дополнительную установку ламп.

В целом уровень освещенности помещения планируется уже на стадии проектирования здания, поскольку от данного параметра зависит комфортабельность пребывания человека, независимо от назначения помещение – жилое или производственное.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:

Источник: http://ElektrikExpert.ru/uroven-osveshhennosti-v-pomeshheniyax.html

Единицы измерения света. Примеры источников света и их фотометрические параметры

вопрос:
Что такое «темно», «ярко» понимают все. А как перевести бытовые понятия в физические, в цифры?

Фотометрия

русский язык — английский язык:название величины — в чём измеряется

  • cветовой поток: люмен (Лм) — luminous flux: lumen (lm) — синоним: luminous power
  • сила света: кандела (Кд) — luminous intensity: candela (cd, часто используется 1/1000 часть — mcd)
  • яркость: нит (Кд/кв.м) — luminance: nit cd/m2
  • освещенность: люкс (лк) — illuminance: lux (lx)
  • светимость: люкс (лк) — luminous emittance: lux (lx)

Световой поток есть световая энергия, которая излучается от точечного источника и выражается в пространственных углах (сила света) , т.к. зависит от расстояния. Интенсивность света (сила света) измеряется в канделах, световой поток — в люменах, а освещенность — в люксах.

Световой поток

Luminous flux — lumen, lm — люмен, Лм
Единицу измерения световой поток можно понимать как количество света, общее количество света.Например, обыкновенная лампа накаливания 40 ватт создает световой поток 415 люмена.

Какую оптическую систему ни ставь вокруг источника света, количество света — люменов — не изменится: например, зеркальную колбу вокруг спирали накаливания в спот-лампочке, линзу вокруг кристалла в светодиоде.

Если источник света излучает свет равномерно по всем направлениям, то канделлы, умноженные на полный телесный угол, дадут люмены.Световой поток равен cd⋅sr.sr — стерадиан, 1 sr = конусу (из центра, в шаре) прибл. 65,541°.

(1)

Полная сфера образует телесный угол 4 π стерадиан; соответственно, 1 ср = 1⁄4π ≈ 0,0796 полного телесного угла (сферы), или (180⁄π)² ≈ …

Поэтому если на источнике света для ненаправленного освещения не указано количество люменов, то это кот в мешке.

Сила света

Логичнее было бы назвать единицу силы света угловым световым потоком.
Luminous intensity — candela (lm/sr), cd — кандела, Кд, «свеча», люмены деленные на стерадиан.Силу света также называют candlepower.

Интересно, что в древности 60-ваттную лампочку часто называли 60-свечёвой, но света она давала вовсе не 60 Кд.

Если с одной стороны спирали лампочки поставить рефлектор, поделив сферу пополам, то сила света увеличится в 2 раза.

Например, бытовая матовая криптоновая лампа накаливания под брэндом General Electric 75W 230V даёт световой поток 865 люмен. Вогнутое зеркало, делящее сферу пополам, увеличит силу света в 2 раза.

Зеркало в форме параболоида вокруг лампочки увеличит силу света до бесконечности, что конечно же, из-за не бесконечно малых размеров невозможно.

Зато возможно в фокусе оптической системы источник света-зеркало увеличить до бесконечности яркость. На практике полную бесконечность получить невозможно, а вот расплавить золото — можно.

Пример выражения яркости (лм) через силу света (Кд)

Дано:светодиод (источник света)силой света (lum. intensity) 110 мКд (mcd)в угле (viewing angle) 130°.———————————

Найти: «суммарную силу света» (как бы по всем направлениям), правильно — cветовой поток в люменах от данного источника света.

Обратите внимание: дано плоское сечение объемного конуса (viewing angle) в ПЛОСКИХ ГРАДУСАХ.

Можно пойти по упрощенному пути: «перевести» плоские градусы (в этом толковании) в «правильные» объемные стерадианы через соотношение (1).
130° («плоских градусов») ≈ 2 sr («объемных стерадианов»)

А люмены (световой поток) — это cd⋅sr,подставляя величины:

110 мКд × 2 ср = 220 мЛм = 0,22 Лм.

Неярко, однако! (Ср. лампочками со спиралью накаливания.)
Но нужно проверить цену светодиода! Может оказаться дешевле, чем один мощный светодиод. (А может быть, и нет.)

Яркость

Luminance — cd/m2 — канделы на площадь/Название внесистемной (СИ) единицы яркости измерения — нит (1нт=1кд/1м²).

Физический смысл яркости — при освещении — туманен: сколько люменов на телесный угол приходится на площадку в один метр, то есть, это характеристика, как освещает источник света поверхность на некотором расстоянии; или светящийся экран телевизора освещает глаз.

Физический смысл яркости освещенной поверхности (при отражении) — свет падает на стену, и как ярко он освещает другую стену или хрусталик глаза, или объектив фотоаппарата, через корорый свет попадает на светочуствительную матрицу фотоаппарата.

Человек начинает воспринимать цвета при яркостях более 100 кд/м2 — дневное зрение. Ночное зрение — при яркости примерно 10−3 кд/м².

Яркость имеет смысл скорее единица измерения для прикладных целей или физиологических целей.

Освещённость

Illuminance — lux, lx — lm/m2Единицы освещенности применяется для освещенных поверхностей (светящихся отраженным светом), но не для поверхностей, излучающих свет: например, люминофора люминисцентных ламп, мониторов, матовых плафонов осветительных приборов (светильников).Освещенность — это световой поток, деленный на площадь: люмены на квадратные метры.

Например, освещенность Луны 135000 люкс.

Мощный 5-ваттный светодиод освещает (световой поток мощного светодиода 100 люменов) кубическую комнату 3Х3Х3 м без окна: площадь пола — 9 м2, но светодиод освещает ВСЮ площадь поверхности комнаты — стен, потолка, пола — 54 квадратных метра. В среднем, стены комнаты ПОЛУЧАЮТ освещенность 100 люменов/54 кв. м = 1,85 люкса.

Но если линзочка — оптическая система светодиода имеет остронаправленную характеристику и будет освещать круг на стене диаметром 1 м (0,78 кв.м), то освещенность в круге света будет равна 128 люкс.

Примеры значений освещенности

Открытый космос, около орбиты Земли, на Луне (экватор, полдень) — 135000 люкс.Освещенность в яркий солнечный день примерно 100000 lux (прямые солнечные лучи, радиально через чистую атмосферу).Ясный солнечный день в тени — 10000-25000 люкс.

На открытом месте в пасмурный день освещенность 1000 люксаСвет в средней полосе (широта около 50°) на улице в полдень в декабре-январе — 4000-5000 люксаОсвещенность в светлой комнате вблизи окна — 100 люкс.Освещенность, необходимая для чтения — 30-50 люксов.

Освещенность от полной луны — 0,2 люкса.

К слову, для многих растений достаточно освещенности 500 люкс, достаточность очень зависит от спектра света — см. PAR фотосинтез.

Про восприятие цвета человеком — см. Википедию — цвета и восприятие яркости.
Также — см. спектр «глазом» в статье про PAR.

Cветимость

Luminous emittance — единица измерения lux, lm/m2, излучаемый поверхностью свет.
Например, разогретый докрасна топор может светиться и в 1 люкс.

источники:

Освещенность

Illuminance
и др.

 
последние изменения статьи 29мар2013, 24фев2018

Источник: http://chem-tech.netnotebook.net/lighting/lux_lumen_candela_units_watt.html

__________________________________________
Ссылка на основную публикацию