Основные единицы измерения в светотехнике

Независимо от того, в какой области используется технический свет (например, подсветка ландшафта или городской архитектуры, освещение дворов и промышленных участков) существует ряд понятий и определений, которые позволяют дать оценку параметрам освещения и определить характеристики светотехнического оборудования.

Ключевые понятия и определения

	Понятие	Единица измерения	Что обозначает
	Световой поток F	Люмен (лм)	Световая мощность, излучаемая источником света
	Сила света I	Кандела (кд)	Часть светового потока, которая излучается в определенном направлении
	Освещенность E	Люкс (лк)	Световой поток, который падает на единицу площади освещаемой поверхности. То есть, освещенность 1 лк, значит световой поток мощностью в 1 лм равномерно освещает площадь, равную 1 м²
	Яркость L	Кандела на квадратный метр (кд/м²)	Восприятие яркости, которое глаз получает от освещаемой или светящейся поверхности
	Световая отдача ŋ	Люмен на ватт (лм/Вт)	С какой эффективностью электрическая мощность, полученная осветительным прибором, преобразуется в свет
	Цветовая температура K	Кельвин (К)	Спектр потока света (теплый, нейтральный, холодный)

Измерение освещенности: методы и практическое применение

Освещенность – основной параметр, который оказывает влияние на комфорт человека, находящегося в помещении. Её уровень жестко нормирован санитарными нормами законодательства РФ. При проверке соответствия требованиям санитарии специалисты всегда проводят измерение уровня освещенности. 

Под освещенностью подразумевают количество света, который падает на измеряемую поверхность от всех источников света (в том числе отраженного), расположенных в поле зрения люксметра. 

Формула освещенности:

Единица измерения – люкс (лк). Нормы предусмотрены для каждого типа рабочего места и территории или помещения, где пребывает человек, но в большинстве своем значение составляет 300 лк и выше. Чем большее напряжение для глаз создается во время работы человека, тем выше должен быть уровень освещенности рабочего места. 

Для измерения используется люксметр. При выполнении замеров необходимо учитывать следующие типовые уровни:

• в солнечный день – 50-100 тысяч люкс;
• днем, при сплошной облачности – 2-10 тысяч люкс;
• для работы за письменным столом – от 300 люкс;
• для комфортного чтения – не менее 30 люкс;
• в лунную ночь – 0,1-0,5 люкс.

Человеческий глаз способен воспринимать уровень света около 0,005 люкс. 

Яркость в светотехнике: определение и в каких единицах измеряется

Яркость – значение, которое показывает отношение силы света, излучаемого или отражаемого поверхностью к площади этой поверхности, спроецированной на плоскость. При этом ось зрения наблюдающего человека располагается перпендикулярно отражающей или излучающей свет поверхности. 

Современной единицей, которой измеряют яркость света, является кандела на метр квадратный (кд/м²). Ранее этот параметр измерялся в стильбах (кд/см²). Также существует нестандартная единица – ламберт (лб), которая использовалась в США и получила название в честь немецкого математика Иоганна Ламберта. 

Яркость света – значение, который подлежит измерению практически во всех сферах жизни и работы человека. Значение зависит не только от количества света, который падает на освещаемый объект, но также характеристик и размеров этого объекта, особенностей окружающей среды и угла наблюдения. Например, яркость белой и черной поверхности при одной и той же величине светового потока, будет различной, как и если смотреть на поверхность под разными углами. 

Яркость измеряется представителями служб охраны труда и здоровья. Исследуются условия, в которых человека работает и отдыхает. Например, проводятся измерения освещенности и яркость потока на рабочих местах в цехах предприятий, офисах, кинотеатрах, читальных залах библиотек, школах, медучреждениях. Кроме того, яркость потока рассматривается и в астрономии, данный параметр измеряется для определения класса звезды и расстояния до нее. 

Яркость измеряется с помощью яркомеров, освещенность – люксометров. В продаже также представлены приборы, которые позволяют измерить оба этих параметра.

Световой поток и сила света: основы и значение

При выборе осветительного прибора необходимо учитывать такой параметр, как световой поток, указывающий на общее количество света, которое может выработать данный источник освещения во всех направлениях и за одну секунду. То есть, значение показывает, насколько сильно будет светить лампочка. Информация указывается на упаковке лампочки. 

Значения силы света в таблице указаны для новых лампочек, но пользователь должен понимать, что с течением времени поток уменьшается и лампочка светит слабее. После длительной эксплуатации показатель для светодиодной лампочки составляет 30% от первоначального значения, для других видов дамп – 70%. 

Цветовая температура и цветность света: влияние на восприятие

Цветовая температура свечения определяет цвет света, который излучает осветительный прибор. Единица – Кельвин, указывает температуру, при которой черное тело нагревается до уровня, когда начинает излучать такой же цвет света, как и источник освещения. 

Цветовая температура света оказывает влияние на самочувствие и работоспособность человека:

• Теплый свет (2000-3500К) схож с утренним или вечерним естественным светом, помогает расслабиться и оптимально подходит для спальни, детской и зон отдыха, а также минимально напрягает глаза, поэтому рекомендуется для чтения.
• Нейтральный свет (4000-5500К) ближе всего к естественному свету днем, придает бодрости, стимулирует работу мозга, рекомендуется для офисов и образовательных учреждений.
• Холодный свет (6500К) рекомендуется для помещений с высокой проходимостью (обычно применяется на складах и в производственных цехах) – при кратковременном воздействии вызывает прилив бодрости, но длительное нахождение в таком свете может привести к быстрой утомляемости и головным болям. 

Несмотря на то, что человек способен визуально воспринимать только цветовую температуру, недостаток освещения может исказить этот параметр и негативно повлиять на самочувствие. Так, холодный свет при плохом освещении (150 лк) может вызвать тревожность, а теплый при высоком – дискомфорт нахождения в помещении. 

Как рассчитать параметр искусственного освещения

Расчет искусственного освещения (от одной лампы накаливания или группы люминесцентных ламп) для горизонтальной рабочей поверхности осуществляется по формуле:

, где Eн является максимально допустимой освещенностью (лк), S – площадью освещаемого помещения (м²); z – коэффициентом неравномерности освещения зависит от типа лампы, к – коэффициентом запаса (учитывает запыленность лампы и снижение силы света в процессе эксплуатации, обычно указывается 1,3-1,8), Nc – количеством ламп в помещении, γ – коэффициентом затенения рабочего пространства крупногабаритным оборудованием, η – коэффициентом использования светового потока ламп.

В соответствии с полученным результатом подбирается лампа и определяется ее мощность. Умножив электрическую мощность одной лампы на количество светильников (Nc) рассчитывается общая мощность всего освещения помещения.