Измерение освещенности. Единица измерения освещенности
ельных и других типов помещений. Освещенность – один из основных параметров окружающей среды, влияющий на ощущение комфорта человеком. Поэтому, освещенность помещений жестко нормируется санитарными законодательством РФ. При проверке соответствия любых помещений санитарным нормам всегда проводятся измерения освещенности.
Освещенность — это количество света падающего на измеряемую поверхность от всех источников света, расположенных в поле зрения люксметра (в том числе и от источников отраженного света).
 |
| Формула освещенности |
Единица измерения освещенности — это люкс (сокращенно – «лк»). Действующие санитарные нормы освещенности имеют большой разброс, в зависимости от требований к месту измерения (тип рабочего места, территории время пребывания человека), но в самых распространенных случаях (чтение, работа с документами, на компьютере) освещенность рабочего места не должна быть меньше 300 лк. В общем случае, требования к освещенности следующие — чем выше напряженность зрительной работы, тем выше должен быть уровень освещенности.
Для измерения освещенности используют люксметр. Подробнее об устройстве люксметра смотрите статью.
Годятся ли для измерения освещенности смартфоны и обычные фотодиоды? Результаты тестирования в статье.
При измерении освещенности можно иметь ввиду следующие типовые уровни:
Максимальная освещенность солнечным днем — 50000-100000 люкс,
Освещенность днем при сплошной облачности — 2000-10000 люкс,
Освещенность для комфортный работы за письменным столом — от 300 люкс,
Минимально доступный уровень освещенности для чтения — около 30 люкс,
Освещенность лунной ночью — 0,1. 0,5 люкс,
Минимальный уровень освещенности, воспринимаемый человеческим глазом — около 0,005 люкс.
Кандела против Люкс против Люмен
Люди измеряют свет, используя разные единицы измерения, такие как кандела, люкс и люмен. Вы когда-нибудь задумывались о том, чтобы оценить свет, используя любой из этих блоков?
У вас могут возникнуть проблемы с этим, потому что единицы измерения освещенности Кандела, Люкс и Люмен часто взаимозаменяемы. Поэтому я решил избавить вас от этой путаницы, упомянув об их различиях.
Единицы Кандела, Люкс и Люмен измеряют интенсивность света. Люкс относится к количеству света, достигающего объекта. А люмены и кандела — это метрики, используемые для проверки количества светового излучения.
Тем не менее, эти три термина часто неправильно используются при определении яркости света. Вот почему вы должны знать, что они означают и какие факторы отличают единицы друг от друга.
Давайте погрузимся в обсуждение, чтобы узнать больше.
Что такое Кандела?
Кандела определяет силу света источника света. Этот термин произошел от латинского слова «кандела» и связан с интенсивностью свечи. Например, одна кандела примерно равна яркости свечи.
Проще говоря, Candela измеряет интенсивность света в определенном направлении или под определенным углом. Не ясно? Подумайте о лазерном свете; он направляет свет в определенном направлении. Вот почему показатель Candela самый высокий у лазерных или точечных светильников.
Что такое Люкс?
Люкс (лк) – это единица измерения освещенности. Он показывает количество света, отраженного на квадратный метр.
Итак, для оценки Lux вам необходимо учитывать площадь комнаты или расстояние от источника света до определенной точки. В этом случае значение люкс обратно пропорционально квадрату длины. То есть по мере увеличения расстояния значение Lux уменьшается. Таким образом, свет, который кажется ярким в маленькой комнате, не будет выглядеть так ярко в большой комнате.
В книжных словах люкс выражается как – 1 лк равен 1 лм/м^2. То есть значение Люкс зависит от Люмен (лм). Итак, давайте перейдем к Lumens, чтобы лучше изучить Lux.
Что такое Люмен?
Значение светового потока измеряется в люменах (лм). Это наиболее часто используемый термин для обозначения интенсивности света.
Люмены определяют общую мощность источника света. То есть общая яркость, которую производит свет, составляет люмены. В отличие от Candela (cd), Lumens не рассчитывает освещенность с определенного направления. Скорее это указывает на необработанные люмены.
Этот необработанный Люмен измеряет яркость источника света со всех сторон. В результате, независимо от угла светоотдачи, значение Lumen остается постоянным.
Кроме того, значение люменов зависит от типа, цвета и источника питания источника света.
Candela vs Lux vs Lumens — в чем разница?
Основные различия между Candela, Lux и Lumens приведены в таблице ниже:
| Характеристики | Кандела | Яркость, люмен | роскошь |
| Определение | Кандела — это уровень яркости источника света под определенным углом и направлением. | Люмен показывает общий выход света во всех направлениях. | Количество освещенности, которое приходится на квадратный метр площади, составляет люкс. |
| Единица измерения | Интенсивность света | Световой поток | Освещенность |
| Символ (СИ) | cd | lm | lx |
Кандела – это единица измерения силы света. Между тем, Люмен и Люкс являются единицами светового потока и освещенности.
Проще говоря, Candela показывает, насколько ярким является источник света; Люкс измеряет, насколько ярким кажется объект в источнике света. А Lumen показывает общую мощность, которую обеспечивает источник света.
Изменение расстояния влияет на значение Lumen и Lux, но Candela остается постоянным. Это потому, что значение канделы зависит от углов, а не от расстояния.
Candela vs Lux vs Lumens – как они связаны?
отношение кандела люкс люмен
Наиболее распространенное отношение между этими тремя терминами состоит в том, что все они являются единицами измерения света. Чтобы прояснить концепцию, давайте перейдем к корню этих терминов.
Люмены — это производная форма от Candela. Оба термина измеряют светимость; то есть они указывают яркость источника света. Разница в том, что люмены учитывают световые лучи со всех направлений. Напротив, Кандела считает, что для определенного направления.
Опять же, единица люкс — это измерение люменов на квадратный метр. Это производная форма люменов. С математической точки зрения 1 лк = 1 лм/м^2. Это уравнение обеспечивает более точное представление яркости света, чем люмены.
И еще более интересный факт заключается в том, что Люкс — это метрическая версия футовых свечей (старый термин, относящийся к Канделе).
| Произведено из Произведено из Люкс ———————→ Люмены ———————→ Кандела 1 лк = 1 лм / м 2 = 1 кд · ср / м 2 |
Таким образом, Candela, Lux и Lumens взаимосвязаны друг с другом. Тем не менее, они заявляют о трех отдельных тождествах, но они связаны и конвертируются.
Полная сфера имеет телесный угол 4π стерадиан, поэтому источник света, который равномерно излучает одну канделу во всех направлениях, имеет общий световой поток
1 кд × 4πср = 4π кд · ср ≈12.57 лм.
Факторы, влияющие на стоимость Candela Vs. Люкс против. люмен
Значения Candela, Lux и Lumens колеблются в зависимости от следующих факторов:
Расстояние
Расстояние между объектом и источником света влияет на значения Lux и Lumens. Это потому, что квадрат расстояния обратно пропорционален этим единицам.
При увеличении длины в два раза значение lx уменьшится до 1/4 от начального значения. Но расстояние не влияет на значение канделы, поскольку оно согласуется с углами, а не с расстоянием.
Угол сияния
Угол, создаваемый источником света, влияет на освещенность. Чем меньше угол, тем больше значение Candela и Lux; тем ярче свет.
Кроме того, площадь освещения увеличивается для больших углов излучения, сохраняя значение lm постоянным.
светоотдача
Световая отдача измеряет способность источника света излучать яркий свет. Это зависит от мощности источника питания и люменов. Световая отдача увеличивается по мере уменьшения значения мощности в ваттах.
То есть чем больше светоотдача, тем ярче свет.
Что такое стандартный блок измерения света для светодиодной ленты?
Стандартной единицей измерения света для LED Stipe является люмен. Но мы часто ошибаемся, измеряя яркость светодиодных лент с помощью мощности. Это совершенно несправедливая практика, поскольку разный свет имеет разную светоотдачу.
Таким образом, правильный способ оценить производительность светодиодной ленты — это люмен на фут/метр.
Однако значение люменов зависит от цвета светодиодной ленты. Например, белые светодиодные ленты имеют более высокое значение люмена, чем цветные светодиодные ленты.
початок светодиодная лента
Как соотносятся люмены и мощность?
Люмены указывают на общую мощность, которую производит источник света, тогда как мощность — это энергия, используемая для работы света. Тем не менее, чтобы судить о производительности света, вы должны учитывать эффективность света, зная световой поток и значение мощности.
В этом случае энергосберегающие лампочки являются наиболее эффективными. Потому что они производят более высокий световой поток, используя наименьшую энергию (мощность). Именно поэтому их называют энергосберегающими лампочками.
Эффективность света рассчитывается как люмен на ватт. То есть
Световая отдача, E = лм/Вт
Таким образом, производительность света увеличивается, когда повышается эффективность. В то же время высокоэффективные светильники минимизируют ваши счета за электроэнергию.
Люмен, люкс, кандела, ватт, мощность светового потока. Как в этом разобраться?
Люмен (лм, lm) — единица измерения светового потока в СИ. Где СИ — система единиц физических величин, (фр. Le Syst?me International d’Unit?s, SI).
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 4? люменам.
Обычная лампа накаливания мощностью 100 Вт создаёт световой поток, равный примерно 1300 лм. Компактная люминисцентная лампа дневного света мощностью 26 Вт создаёт световой поток, равный примерно 1600 лм. Световой поток Солнца равен 3,63·10 в 28 степени лм.
Люмен — полный световой поток от источника. Однако, это измерение обычно не принимает во внимание сосредотачивающую эффективность отражателя или линзы и поэтому не является прямым параметром оценки яркости или полезной производительности луча фонаря. У широкого светового луча может быть тот же самый показатель люмен, как и у узкосфокусированного. Люмены не могут использоваться, чтобы определить интенсивность луча, потому что оценка в люменах включает в себя весь рассеянный бесполезный свет.
Люкс (лк, lx) — единица измерения освещённости в системе СИ.
Люкс равен освещённости поверхности площадью 1 кв м при световом потоке падающего на неё излучения, равном 1 люмен .
100 люменов собрали и спроецировали на 1-метровую квадратную область. Освещенность области составит 100 люкс. Те же самые 100 люменов, направленные на 10 квадратных метров, дадут освещенность 10 люкс.
Кандела (кд, cd) — одна из семи основных единиц измерения системы СИ, равна силе света, испускаемого в заданном направлении источником монохроматического излучения частотой 540·10 в 12 степени Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет (1/683) Вт/ср. Стерадиа?н (русское обозначение: ср, международное: sr) — единица измерения телесных углов.
Выбранная частота соответствует зелёному цвету. Человеческий глаз обладает наибольшей чувствительностью в этой области спектра. Если излучение имеет другую частоту, то для достижения той же силы света требуется бо’льшая энергетическая интенсивность.
Ранее кандела определялась как сила света, излучаемого чёрным телом перпендикулярно поверхности площадью 1/60 кв см при температуре плавления платины (2042,5 К). В современном определении коэффициент 1/683 выбран таким образом, чтобы новое определение соответствовало старому.
Сила света, излучаемая свечой, примерно равна одной канделе (лат. candela — свеча), поэтому раньше эта единица измерения называлась «свечой», сейчас это название является устаревшим и не используется.
Сила света типовых источников:
| Источник | Мощность, Вт | Примерная сила света, кд |
| Свеча | 1 | |
| Современная (2016 г) лампа накаливания | 100 | 100 |
| Обычный светодиод | 0,015 | 5 мкд |
| Сверхъяркий светодиод | 1 | 25 |
| Сверхъяркий светодиод с коллиматором | 1 | 1500 |
| Современная (2016 г) люминесцентная лампа | 20 | 100 |
Black Diamond – фирма-законодатель мирового профессионального альпинистского и скалолазного снаряжения. Бренд выпускает высококачественные налобные и подвесные фонари, которые можно использовать даже на глубине одного метра под водой в течение получаса. BD предлагает туристические осветительные приборы с показателями светового потока до 200 люмен при сравнительно небольшом весе. Многие фонари наделены несколькими режимами освещения для удобства работы на альпинистском маршруте и в быту. Яркие, легкие, аккуратные и практичные, фонари БлекДиамонд не подведут даже в самой экстремальной ситуации.
Световой поток фонарей (лм)
big LED-high, big LED-med, big LED-low, 5 MM — High, 5 MM — medium, 5 MM — low
В каких единицах измеряется освещенность и яркость света – что такое люксы
При проектировании систем освещения внутри помещения и на отрытом воздухе для подбора источников света нужно знать, в чем измеряется освещенность. Для создания оптимальных условий работы или отдыха этот параметр очень важен. При недостаточном или избыточном освещении повышается утомляемость и снижается производительность труда. На упаковках светодиодных или энергосберегающих ламп встречается обозначение в люменах. Поэтому в статье разберем разницу между единицами измерения освещенности.
Единицы измерения
Рассмотрим подробнее, в каких единицах измеряется освещенность. В Международной системе единиц (СИ) освещенность измеряется в люксах. Также существует единица для измерения светового потока в системе СИ — люмен.
Разберемся в этих единицах и ответим на вопрос, что такое люксы и люмены. Для этого рассмотрим еще одну единицу, принятую в системе СИ. Это единица измерения силы света — кандела. С латыни на русский ее название переводится как свеча.
Свет, испускаемый одной свечой, равен одной канделе. Более точное определение этой единицы звучит как «сила света от источника, испускающего в требуемом направлении электромагнитное излучение частотой 540000000000000 Гц, с небольшим разбросом частот, мощность света в требуемом направлении которого составляет 1/683 Вт на стерадиан».
Освещенность, яркость, световой поток — в чем разница
Световой поток
Перейдем к определению единицы люмен (лм). Это световой поток, испускаемый источником света, сила которого равна одной канделе при температуре 25 °С и при эталонных условиях.
Световой поток характеризует количество света или световой мощности, попадающей на поверхность за единицу времени. Другими словами, световой поток определяется как величина воздействия на селективный световой приемник с определенной спектральной чувствительностью или как общее количество света, испускаемого источником.
Яркость
Яркость — отношение величины световой энергии, переносимой за единицу времени в определенном направлении, которую излучает некая поверхность, к ее проекции на плоскость, перпендикулярной оси наблюдения.
Яркость в системе СИ измеряется в канделах на квадратный метр. Раньше эта единица измерения носила название нит, но в наше время в системе СИ оно не применяется.
Освещенность
Для определения освещенности введена единица люкс (лк). Она равна потоку света, сила которого равна одному люмену (лм), падающему на поверхность площадью один квадратный метр. При удалении источника света от поверхности освещенность уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния.
При выборе источников света разных типов использовать показатель мощности для ориентира при определении мощности светового потока нельзя. Это было актуально для ламп накаливания, но с появлением светодиодных и люминесцентных ламп соотношение светового потока и мощности стало существенно различаться.
К примеру, люминесцентные лампы имеют соотношение 60 лм на каждый ватт мощности лампы, а светодиодные с прозрачным рассеивателем — уже 100 лм на каждый ватт.
Приборы для замеров освещенности
Для проведения измерения уровня освещенности применяют люксметры. Конструкция самых простых приборов включает фотоэлемент, предназначенный для преобразования световой энергии в электрическую. Потом измеренный сигнал пересчитывается и отображается на стрелочной шкале или на цифровом жидкокристаллическом дисплее в люксах.
Показания прибора зависят от светового спектра. Поэтому при замерах уровня освещенности в помещениях или на открытом воздухе они могут быть неточными. Погрешность приборов простой конструкции — более 10%. При замерах в разных условиях применяются поправочные коэффициенты.
У приборов для измерения освещенности высокого класса более сложная конструкция. В них применяются специальные светофильтры, приближающие чувствительность устройства к чувствительности человеческого глаза. Также используются насадки для точности измерения освещенности, создаваемой источником света, расположенным под углом, или контрольные насадки для проверки самого прибора.
Существуют приборы для измерения яркости света — яркомеры. Могут выпускаться комбинированные устройства, совмещающие возможности люксметра и яркомера.
Профессиональные фотографы используют специализированные приборы:
- для определения освещенности сцены и выбора экспопары для съемки применяются экспонометры;
- для измерения мощности вспышки и длительности ее импульса используются флэшметры.
При измерении освещенности нужно учитывать, что освещение может быть естественным, искусственным и комбинированным, включая естественное, которое дополнено искусственным.
При расчете количества источников света для создания искусственного освещения принимается во внимание коэффициент пульсации. Для человеческого глаза пульсация, создаваемая источником света, незаметна, но длительное нахождение в условиях повышенной пульсации может негативно сказываться на здоровье, вызывать быструю утомляемость и головные боли.
Для замеров коэффициента пульсации применяются комбинированные приборы, совмещающие в одном корпусе люксметр, пульсметр и яркомер. Пример — radex lupin.
Где прописаны нормы и требования
Методы измерения уровня освещенности в производственных помещениях, на месте работ вне зданий, на дорогах и т. п. указаны в ГОСТ Р 54944-2012. Нормы освещенности при проектировании помещений и рабочих мест вне зданий и т. п. описаны в строительных нормах и правилах СНиП 23-05-95, СНиП 23-0-2010 и в своде правил СП 52.13330.2016.
К примеру, норма освещенности помещений в зависимости от их предназначения будет различаться и может составлять:
- 20 лк для подвалов, лестниц, проходов на чердак;
- 50 лк для коридоров и ванных комнат в квартирах;
- 150 лк для жилых комнат и залов для тренировки;
- 200 лк для детских комнат;
- 300 лк при проектировании систем общего освещения производственных цехов для шлифовки поверхностей изделий.
Более подробно о расчетах норм и освещенности на промышленных предприятиях можно узнать здесь.
Заключение
При проектировании систем освещения учитываются разные факторы, например, стробоскопический эффект, который может привести к травмам на производстве из-за невозможности определить, вращаются ли детали станка или остаются неподвижными.
Также нужно обращать внимание на энергоэффективность и ремонтопригодность светильников. Ошибки на этом этапе проектирования со временем могут вылиться в значительные финансовые затраты.