Основні одиниці виміру у світлотехніці

Незалежно від того, в якій області використовується технічне світло (наприклад, підсвічування ландшафту або міської архітектури, освітлення дворів та промислових ділянок), існує ряд понять та визначень, які дозволяють дати оцінку параметрам освітлення та визначити характеристики світлотехнічного обладнання.

Ключові поняття та визначення

Вимірювання освітленості: методи та практичне застосування

Освітленість – основний параметр, який впливає на комфорт людини, що у приміщенні. Її рівень жорстко нормований санітарними нормами законодавства РФ. При перевірці відповідності вимогам санітарії фахівці завжди вимірюють рівень освітленості.

Під освітленістю мають на увазі кількість світла, що падає на вимірювану поверхню від усіх джерел світла (у тому числі відбитого), розташованих у полі зору люксметра.

Одиниця виміру – люкс (лк). Норми передбачені для кожного типу робочого місця та території чи приміщення, де перебуває людина, але здебільшого значення становить 300 лк і вище. Чим більша напруга для очей створюється під час роботи людини, тим вищим має бути рівень освітленості робочого місця.

Для виміру використовується люксметр. При виконанні вимірів необхідно враховувати такі типові рівні:

• у сонячний день – 50-100 тисяч люкс;
• вдень, при хмарності – 2-10 тисяч люкс;
• для роботи за письмовим столом – від 300 люксів;
• для комфортного читання – не менше ніж 30 люкс;
• за місячну ніч – 0,1-0,5 люкс.

Людське око здатне сприймати рівень світла близько 0,005 люкс.

Яскравість у світлотехніці: визначення та в яких одиницях вимірюється

Яскравість – значення, яке показує відношення сили світла, що випромінюється або відбивається поверхнею до площі цієї поверхні, спроектованої на площину. При цьому вісь зору людини, що спостерігає, розташовується поверхні, що перпендикулярно відображає або випромінює світло.

Сучасною одиницею, якою вимірюють яскравість світла, є кандела на квадратний метр (кд/м²). Раніше цей параметр вимірювався в стильбах (кд/см2). Також існує нестандартна одиниця – ламберт (лб), яка використовувалася у США та отримала назву на честь німецького математика Йоганна Ламберта.

Яскравість світла – значення, яке підлягає виміру практично у всіх сферах життя та роботи людини.Значення залежить не тільки від кількості світла, що падає на об'єкт, що освітлюється, але також характеристик і розмірів цього об'єкта, особливостей навколишнього середовища та кута спостереження. Наприклад, яскравість білої та чорної поверхні при одній і тій же величині світлового потоку буде різною, як і якщо дивитися на поверхню під різними кутами.

Яскравість вимірюється представниками служб охорони праці та здоров'я. Досліджуються умови, в яких людину працює та відпочиває. Наприклад, проводяться вимірювання освітленості та яскравість потоку на робочих місцях у цехах підприємств, офісах, кінотеатрах, читальних залах бібліотек, школах, медустановах. Крім того, яскравість потоку розглядається і в астрономії, даний параметр вимірюється визначення класу зірки і відстані до неї.

Яскравість вимірюється за допомогою яркомірів, освітленість – люксометрів. У продажу також представлені прилади, які дозволяють виміряти обидва ці параметри.

Світловий потік та сила світла: основи та значення

При виборі освітлювального приладу необхідно враховувати такий параметр, як світловий потік, що вказує на загальну кількість світла, яке може виробити джерело освітлення в усіх напрямках і за одну секунду. Тобто значення показує, наскільки сильно світитиме лампочка. Інформація вказується на упаковці лампочки.

Значення сили світла в таблиці вказані для нових лампочок, але користувач повинен розуміти, що з часом потік зменшується і лампочка світить слабше. Після тривалої експлуатації показник світлодіодної лампочки становить 30% від початкового значення, інших видів дамп – 70%.

Колірна температура та кольоровість світла: вплив на сприйняття

Колірна температура свічення визначає колір світла, який випромінює світильник. Одиниця – Кельвін, вказує температуру, за якої чорне тіло нагрівається до рівня, коли починає випромінювати такий самий колір світла, як і джерело освітлення.

Колірна температура світла впливає на самопочуття та працездатність людини:

• Тепле світло (2000-3500К) схоже на ранкове або вечірнє природне світло, допомагає розслабитися і оптимально підходить для спальні, дитячої та зон відпочинку, а також мінімально напружує очі, тому рекомендується для читання.
• Нейтральне світло (4000-5500К) найближче до природного світла вдень, надає бадьорості, стимулює роботу мозку, рекомендується для офісів та освітніх закладів.
• Холодне світло (6500К) рекомендується для приміщень з високою прохідністю (зазвичай застосовується на складах та у виробничих цехах) – при короткочасному впливі викликає приплив бадьорості, але тривале перебування в такому світлі може призвести до швидкої стомлюваності та головного болю.

Незважаючи на те, що людина здатна візуально сприймати лише колірну температуру, недолік освітлення може спотворити цей параметр та негативно вплинути на самопочуття. Так, холодне світло при поганому освітленні (150 лк) може спричинити тривожність, а тепле при високому – дискомфорт знаходження у приміщенні.

Як розрахувати параметр штучного освітлення

Розрахунок штучного освітлення (від однієї лампи розжарювання або групи люмінесцентних ламп) для робочої поверхні горизонтальної здійснюється за формулою:

, де Eн є максимально допустимою освітленістю (лк), S - площею приміщення, що освітлюється (м²); z – коефіцієнтом нерівномірності освітлення залежить від типу лампи, до – коефіцієнтом запасу (враховує запиленість лампи та зниження сили світла в процесі експлуатації, зазвичай вказується 1,3-1,8), Nc – кількістю ламп у приміщенні, γ – коефіцієнтом затінення робочого простору великогабаритним обладнанням, η – коефіцієнт використання світлового потоку ламп.

Відповідно до отриманого результату підбирається лампа та визначається її потужність. Помноживши електричну потужність однієї лампи кількість світильників (Nc) розраховується загальна потужність всього освітлення приміщення.

Вимірювання освітленості приміщення

Висвітлення є скрізь, тому що без нього не можуть функціонувати деякі прилади, а людина просто не може нормально бачити. Світло в будинку, приміщеннях та на вулиці поділяється на безліч видів за своїми характеристиками та якісними властивостями. Це дуже важливе явище і завжди варто знати, як виміряти освітленість у домашніх умовах. У цьому матеріалі буде розказано, як замірювати освітленість, які види світла бувають і в яких фізичних величинах вони вимірюються.

Що таке освітлення

Світло – це один із видів електромагнітних коливальних рухів. Відрізняється він від радіо- та електричних хвиль тим, що їх довжина значно менша. Частинки (кванти та фотони) випромінюють ці світлові потоки порційно.Коли вони потрапляють на око людини, то зоровий нерв перетворює їх у відчуття (яскравості та кольори, що перетворюються на зображення).

Загальне освітлення кімнати

Відомо два види освітлення:

• Природне, джерелом якого є випромінювання від Сонця;
• Штучне, що виробляється різними спеціальними пристроями та установками.

Ці види освітлення комбінуються, і основі створюється безліч інших класифікацій. Серед найбільш відомих їх можна виділити такі:

• Загальне – створює достатній для комфортного перебування людини у приміщенні рівень освітленості;
• Зональне – приміщення, що впливає на конкретну область (зону) і забезпечує підвищений рівень світла в ній;
• Місцеве - призначене для виділення об'єкта та місця навколо нього (клавіатура, місце для читання, робочий стіл);
• Декоративне – стало популярним порівняно недавно і використовується для прикраси тих чи інших інтер'єрних рішень та підвищення комфорту;
• Аварійне – включається на виробництвах та підприємствах під час аварійної ситуації, коли звичайні електроустановки перестають функціонувати нормально.

Важливо! У свою чергу, ці види можуть підрозділятися і на інші, більш дрібні категорії в залежності від функціональних особливостей і вимог.

В яких одиницях вимірюється

Одиницею виміру освітленості є люкс. Згідно з Міжнародною системою одиниць, 1 люкс дорівнює відношенню 1 люмена до 1 квадратного метра площі поверхні, що освітлюється. У люменах вимірюють світловий потік системою СІ. В Америці та Великій Британії є свої одиниці виміру: люмен на фут у квадраті (фут-кандела).

Як правильно вимірювати освітленість у різних приміщеннях

Незалежно від типу приміщення, добуток вимірів повинен виконуватися лише спеціальними приладами. Оцінити характеристику можна і без люксметра (фотоапаратом чи телефоном), але якісні виміри можливі лише із застосуванням спеціального обладнання. Перед безпосереднім початком виміру, потрібно замінити всі освітлювальні прилади і лампи, що вийшли з ладу, щоб їх параметр відповідав заводському стандарту. Це притаманно вимірів у виробничих приміщеннях і робочих місцях за дотримання умов ООТ.

Найчастіше виміри виробляють люксметром, що допомагає оцінити якість світла та загальні умови праці та побуту, або надалі створити такі параметри. Процес виміру полягає в наступному:

• Прилад поміщається в горизонтальне положення, прямує в точку вимірювання (встановлюється на стіл безпосередньо поблизу від вимірюваного джерела світла);
• До джерела світла, якщо це можливо, спрямовується фотографічний датчик;
• Якщо індикатор приладу показує. Що вимір можливий, його тумблер переключається у відповідний режим;
• Зафіксований на екрані результат аналізується шляхом порівняння з нормативними показниками.

Важливо! Прилад фіксує кількість світла та його променів, які потрапляють на його світлочутливий елемент та, відповідно, на робочий стіл чи іншу поверхню. Якщо потрібно дізнатися дані від якогось відокремленого освітлювального приладу, всі інші джерела повинні бути вимкненими.

Як вимірювати освітленість робочого місця без приладу в домашніх умовах

Якщо людина не має люксметра, то можна скористатися іншим, побутовим і менш точним способом, для цього знадобиться хороший дзеркально-цифровий фотоапарат.Достатньо його включити та трохи почекати. Виходячи з поточної освітленості, пристрій сам підлаштовується під неї, встановивши відповідні налаштування витримки, затвора та світлочутливості.

Також, для цього виміру можна скористатися фотофіксацією:

• Взяти аркуш паперу білого кольору;
• Покласти його на місце виміру;
• Сфотографувати без використання спалаху;
• на фотоапараті або ПК дізнатися значення діафрагми, витримки та ISO;
• На основі підрахувати параметр освітленості за формулою Е=125•F2•t/ISO, де F – діафрагма, t – час витримки, а ISO – світлочутливість.

Які є прилади для вимірювання

Як було зазначено, для вимірювання освітленості слід використовувати люксметри. Вони повинні мати вимірювальні перетворювачі випромінювання зі спектральною похибкою трохи більше 10%. Вона визначається як інтегральне відхилення відносної кривої спектральної чутливості. Прилади також мають бути засвідчені метрологічною атестацією та перевіркою на відповідність ГОСТ.

Важливо! Також для вимірювання освітлення та інших величин (яскравості, корельованої колірної температури тощо) використовують колориметри, яркомери та їх різні варіації.

Таким чином, на сьогоднішній день існує безліч приладів для вимірювання світла у приміщенні. Всі вони мають світлочутливі елементи - вимірювачі, що допомагають зафіксувати світлові промені навіть самого тьмяного і слабкого світла.

Чи допомогла стаття? Оцініть

Як розрахувати освітлення в кімнаті

Розрахунок освітленості приміщення необхідно проводити заздалегідь. Це допоможе визначити потужність світильників та зорієнтуватися на їхнє розташування для забезпечення рівномірного світла.Важливо пам'ятати, що освітленість різних кімнат відрізняється, тому спочатку підбирається відповідна норма, а потім проводяться всі необхідні розрахунки. Їх можна зробити самостійно, якщо під рукою зібрані потрібні дані.

Як нормується освітленість залежно від кімнати

Освітленість вимірюється в люксах і є найточнішим показником визначення якості світла, оскільки показує, скільки світла посідає 1 квадратний метр. Сила світла у люменах не відбиває фактичного стану справ, оскільки потік може поширюватися у різних напрямах, що небажано при висвітленні приміщень.

Освітленість кімнати має вирішальне значення для комфорту людини та створення затишної обстановки.

У базовому значенні 1 люкс дорівнює силі світла в 1 люмен, що розповсюджується на площі 1 квадратний метр. Тобто, якщо лампа видає 200 Лм та поширюється в межах 1 кв.м., освітленість складе 200 Лк. Якщо це джерело світла поширюється на 10 квадратів, то значення освітленості дорівнюватиме 20 люксівм.

У СНиП є норми освітленості як для виробничих, але й житлових приміщень. Ними і потрібно керуватися під час розрахунків. Відповідне значення має бути орієнтиром, який спростить роботу та гарантує гарний результат. Нижче наведено деякі нормативи:

1. Підвальні приміщення, цокольні поверхи та горища – 60 Лк.
2. Комірки, підсобні приміщення тощо. - 60 люксів.
3. Сходові майданчики та марші, вхідний простір у багатоквартирних будинках – 20 Лк.
4. Коридори у квартирах чи приватних будинках – 50 люксів.
5. Передпокій – 60 Лк, при цьому часто потрібне додаткове освітлення дзеркала. Світло у передпокої зазвичай концентрується біля дзеркала.
6. Спальні – 120-150 люксів.При цьому варто підбирати джерела відбитого або розсіяного світла, що створюють комфортну атмосферу.
7. Ванні, санвузли – 250 лк.
8. Кухні – не менше 250 люксів, може знадобитися зонування освітлення.
9. Робочі кабінети чи домашні бібліотеки – 300 Лк і більше.
10. Столові зони чи окремі приміщення – 150 Лк.
11. Житлові кімнати – 150 люксів.
12. Дитячі – від 200 лк.

У кожному приміщенні треба продумати додаткове освітлення. З його допомогою можна виділити окремі зони або створити робоче місце з ідеальною видимістю.

Потрібно пам'ятати про те, що це розрахунок світла на квадратний метр. Тобто, якщо площа приміщення 10 квадратів, норма множиться на 10, щоб визначити сумарний показник, який повинен видавати джерело світла, або кілька, все залежить від типу обладнання та його потужності.

Як самостійно розрахувати освітленість

Щоб не заглиблюватися в складні формули і не розумітися на електротехнічних термінах, можна використовувати кілька простих рекомендацій. Є низка аспектів, які обов'язково потрібно враховувати при розрахунках, щоб досягти точного результату. Всі вони впливають на освітленість тим чи іншим чином і якщо ігнорувати їх, використовуючи лише норму, світло не відповідатиме вимогам.

Висота стель

Усі нормативи СНиП розраховані для приміщень зі стелями заввишки 2,5-2,7 м. Це стандартне значення, яке зустрічається у більшості житлових та офісних приміщень. Але нерідко висота відрізняється, але це безпосередньо впливає поширення світла. Тому для спрощення розрахунків фахівці використовують поправочні коефіцієнти, що підбираються з відповідного діапазону:

Якщо висота ще більша, необхідно проводити індивідуальні розрахунки.Це з тим, що збільшення висоти розташування не пропорційно зниженню показників освітленості.

При великій висоті розташування потужність світильників зростає.

Іноді в одному приміщенні висота відрізняється або конструкція будинку відкрита і стельова перегородка йде під кутом. У цьому випадку найпростіше розбити простір на окремі зони, визначити в кожній зразкову висоту і тому робити розрахунок освітленості і використовувати відповідний коефіцієнт. Якщо потрібно округлити результат, краще робити це у бік збільшення, оскільки є низка показників, які не враховуються і найчастіше фактичний результат виходить трохи гіршим за запланований.

Рекомендуємо для перегляду.

Характеристики поверхонь

При обчисленні освітленості для будь-якого приміщення варто враховувати і характеристики поверхонь – стелі, підлоги та стін. Від їх кольору і фактури залежить здатність, що відображає, що дуже сильно впливає не тільки на сприйняття кімнати, але і на світло в ній.

Насамперед потрібно пам'ятати про те, що матові поверхні відбивають світло вдвічі гірше, ніж глянсові. Тому завжди робиться поправка в 15-20%, якщо здатність більшої частини приміщення, що відображає, не дуже висока. Але основним показником, що впливає на розрахунки, є оформлення кольорів. Від нього безпосередньо залежить відбиваюча здатність, тому при розрахунках потрібно використовувати такі дані:

1. Білі поверхні відбивають близько 70% світла, що потрапляє на них.
2. Світлі та пастельні тони в середньому мають показник відображення у 50%.
3. Сірі поверхні та подібні до них відтінки відображають близько 30% світла.
4. Темні стіни, підлога та стеля мають показник відображення всього 10%.

Є спеціальна формула визначення поправок у показник освітленості залежно від особливостей поверхонь. Але розбиратися в ній не обов'язково, можна використати спрощений варіант розрахунків, який також забезпечує добрий результат.

Чим більше світлих поверхонь – тим вищий коефіцієнт відбиття.

Спочатку підсумовуються показники відображення стелі, стін та підлоги. Отриманий результат ділиться на три, після чого результат треба перемножити з нормою освітленості. Вона визначається шляхом вибору відповідного варіанту зі СНиП (при необхідності помноженого на поправочний коефіцієнт, якщо висота стель перевищує 270 см).

Чорні поверхні повністю поглинають світловий потік, якщо великі площі мають такий колір, треба підбирати освітлення особливо ретельно.

Способи розрахунку

Є два основних методи, які залежать від типу джерел світла, що використовуються. Якщо встановлюватимуться звичайні лампи розжарювання, найпростіше проводити розрахунки у Ваттах. Для інших варіантів більше підійде розрахунок у люменах, оскільки вони вказуються на упаковках з лампами, що дозволяє швидко обчислити необхідні показники.

Розрахунок освітлення приміщення за допомогою калькуляторів

Калькулятор для визначення кількості світильників.

Калькулятор розрахунку потужності ламп залежить від їхньої кількості.

У ВАТ

Ще кілька десятиліть тому це був єдиний метод, оскільки використовувалися лампочки розжарювання, але в них вказувалася лише потужність. Є певні нормативи щодо освітленості для різних приміщень, встановлених для джерел світла з ниткою напруження:

1. Спальні від 10 до 20 Вт.
2. Вітальні від 10 до 35 Вт.
3. Кухні – 12-40 Вт.
4. Ванні кімнати та санвузли – від 10 до 30 Вт.

Найчастіше застосовується середній показник для всіх приміщень 20 Вт. Як видно зі списку, він підходить для всіх випадків, тому може використовуватись без жодних обмежень. Щоб розрахувати освітленість, для початку треба вирахувати площу, при необхідності округливши результат у велику сторону.

Розрахунок у Ваттах використовується для ламп розжарювання.

Визначаються поправочні коефіцієнти по висоті потоку і здатності стелі, стін і підлоги, що відображає. Далі потрібно помножити на них 20 Вт, а отриманий результат перемножити із площею приміщення. Округлення проводиться у бік збільшення так, щоб вийшло рівне число лампочок.

Найпримітивніший варіант розрахунку передбачає множення площі на 20, що дає сумарну потужність ламп розжарювання у ватах. Але навіть при всій своїй простоті найчастіше він дає непоганий результат і може використовуватися спочатку. Згодом все-таки краще перерахувати показники та за необхідності замінити лампи.

У люменах

Цей показник вказується на всіх сучасних лампах, що полегшує порядок розрахунків і робить його більш точним. Для початку необхідно уточнити норму освітленості в люксах для конкретного приміщення та розрахувати його площу, якщо це не зроблено заздалегідь. Також важливо підібрати світильники, щоб розуміти, на яку площу і як розподілятиметься світловий потік.

Далі помножити потрібну освітленість на площу, а отриманий результат розділити на потужність однієї лампи. Підсумкова кількість округляється у велику сторону.

На упаковці зі світлодіодними лампами завжди є показник у люменах, що полегшує розрахунки.

Розрахувати кількість світильників за площею, знаючи норму освітленості, нескладно.Головне – знати сумарну потужність встановлених у них ламп та площу, на яку поширюється світло.

Визначення коефіцієнта використання світлового потоку η

Це значення не потрібно розраховувати, його можна знайти в готовому вигляді в таблицях, що значно спрощує процес. Але, щоб користуватися інформацією, потрібен ще один коефіцієнт – i, Який обчислюється за формулою:

i = Sп / ((a + b) × h)

• Sп – площа приміщення у квадратних метрах;
• а - Довжина кімнати;
• b – ширина кімнати;
• h - Відстань від підлоги до світильника.

Після визначення коефіцієнта приміщення можна вибирати дані із таблиць. Нижче наведено варіанти для різних джерел світла.

Розрахувати освітленість у приміщенні нескладно, для цього потрібні прості дані, головне – заздалегідь знайти лампи чи світильники, щоб знати їхні характеристики. Тут не будуть потрібні складні формули, все робиться вручну або з використанням таблиць.