Как найти освещенность формула

Освещенность, что это

   Любой источник света является источником светового потока, и чем больший световой поток попадает на поверхность освещаемого предмета, тем лучше этот предмет видно. А физическая величина, численно равная световому потоку, падающему на единицу площади освещаемой поверхности, именуется освещенность.

   Освещенность обозначают символом Е, и находят ее значение по формуле Е = F/S, где F — световой поток, а S – площадь освещаемой поверхности. В системе СИ освещенность измеряется в Люксах (Лк), и один Люкс — это такая освещенность, при которой световой поток, попадающий на один квадратный метр освещаемого тела, равен одному Люмену. То есть 1 Люкс = 1 Люмен / 1 Кв.м.

Для примера приведем некоторые типичные значения освещенности

  • Солнечный день в средних широтах — 100000 Лк;
  • Пасмурный день в средних широтах — 1000 Лк;
  • Светлая комната, освещенная лучами солнца — 100 Лк;
  • Искусственное освещение на улице — до 4 Лк;
  • Свет ночью при полной луне — 0,2 Лк;
  • Свет звездного неба темной безлунной ночью — 0,0003 Лк.

   Представьте, что вы сидите в темной комнате с фонариком, и пытаетесь прочесть книгу. Для чтения нужна освещенность не меньше 30 Лк. Что вы сделаете?

  • Во-первых, вы приблизите фонарик к книге, значит освещенность связана с расстоянием от источника света до освещаемого предмета.
  • Во-вторых, вы расположите фонарик под прямым углом к тексту, значит освещенность зависит и от угла, под которым данная поверхность освещается.
  • В-третьих, вы можете просто достать более мощный фонарик, поскольку очевидно, что освещенность больше, если выше сила света источника.

   Допустим, световой поток попадает на какой-то экран, расположенный на каком-то расстоянии от источника света. Увеличим это расстояние вдвое, тогда освещаемая часть поверхности увеличится по площади в 4 раза. Так как Е = F/S, то и освещенность уменьшится в целых 4 раза. То есть освещенность обратно пропорциональна квадрату расстояния от точечного источника света до освещаемого предмета.

Освещенность

   Освещенность вычисляют по формуле

   Когда пучок света падает под прямым углом к поверхности, световой поток распределен на наименьшей площади, если же угол увеличивать, то увеличится площадь, соответственно, уменьшится освещенность. Как было отмечено выше, освещенность напрямую связана и с силой света, и чем больше сила света, тем больше и освещенность. Экспериментально давно установлено, что освещенность прямо пропорциональна силе света источника.

   Конечно, освещенность уменьшается, если свету препятствует туман, дым или частички пыли, но если освещаемая поверхность расположена под прямым углом к свету источника, и свет при этом распространяется через чистый, прозрачный воздух, то освещенность определяется непосредственно по формуле Е = I / R2 , где I – сила света, а R – расстояние от источника света до освещаемого предмета.

   В процессе ежедневной работы осветительных установок, возможен спад освещенности, поэтому для компенсации данного недостатка, еще на стадии проектирования осветительных установок вводят специальный коэффициент запаса. Он учитывает понижение освещенности и яркости в процессе эксплуатации осветительных приборов из-за загрязнений, утраты отражающих и пропускающих свойств отражающих, оптических, и других элементов приборов искусственного освещения. Загрязнения поверхностей, выход из строя ламп, все эти факторы учитываются. Для естественного освещения вводят коэффициент снижения КЕО (коэффициента естественной освещенности), ведь со временем могут загрязнится светопрозрачные заполнители световых проемов, и загрязниться отражающие поверхности помещений.

   Европейский стандарт определяет нормы освещенности для разных условий, так например, если в офисе не требуется рассматривать мелкие детали, то достаточно 300 Лк, если люди работают за компьютером — рекомендуется 500 Лк, если изготавливаются и читаются чертежи — 750 Лк.

Измерение освещённости

   Освещенность измеряют портативным прибором — люксметром. Его принцип работы аналогичен фотометру. Свет попадает на фотоэлемент, стимулируя ток в полупроводнике, и величина получаемого тока как раз пропорциональна освещенности. Есть аналоговые и цифровые люксметры. Часто измерительная часть соединена с прибором гибким спиральным проводом, чтобы можно было проводить измерения в самых труднодоступных, при этом важных местах. К прибору прилагается набор светофильтров, чтобы регулировать пределы измерений с учетом коэффициентов. Согласно ГОСТу, погрешность прибора должна быть не более 10%.

Освещенность

   Измеряем освещённость люксметром

   При измерении соблюдают правило, согласно которому прибор должен располагаться горизонтально. Его устанавливают поочередно в каждую необходимую точку, согласно схеме ГОСТа. В ГОСТе, кроме прочего, учитываются охранное освещение, аварийное освещение, эвакуационное освещение и полуцилиндрическая освещенность, там также описан метод проведения измерений. Измерения по искусственному и естественному освещению проводятся отдельно, при этом важно чтобы на прибор не попадала случайная тень. На основе полученных результатов, с использованием специальных формул делается общая оценка, и принимается решение, нужно ли что-то корректировать, или освещенность помещения и территории достаточна.

Освещенность рабочего места 

   Освещение исключительно важно для человека. С помощью зрения человек получает большую часть информации (около 90 %), поступающей из окружающего мира. Свет- это ключевой элемент нашей способности видеть, оценивать форму, цвет и перспективу окружающих нас предметов. Освещение влияет не только на функционирование зрительного аппарата, то есть определяет зрительную работоспособность, но и на психику человека, его эмоциональное состояние. Исследователями накоплено значительное количество данных по биологическому действию видимого света на организм. Сравнительная оценка естественного и искусственного освещения по его влиянию на работоспособность показывает преимущество естественного света. Ведущим фактором, определяющим биологическую неадекватность естественного и искусственного света, является разница в спектральном составе излучения, а также динамичность естественного света в течение дня. 

Освещенность

   Освещенность рабочего места 

   Работая при освещении плохого качества или низких уровней, люди могут ощущать усталость глаз и переутомление, что приводит к снижению работоспособности. В ряде случаев это может привести к головным болям. Причинами во многих случаях являются слишком низкие уровни освещенности, слепящее действие источников света и соотношение яркостей, которое недостаточно хорошо сбалансировано на рабочих местах. Головные боли также могут быть вызваны пульсацией освещения, что в основном является результатом использования электромагнитных пуско-регулирующих аппаратов (ПРА) для газоразрядных ламп, работающих на частоте 50 Гц. С точки зрения безопасности труда зрительная способность и зрительный комфорт чрезвычайно важны. 

   Для того чтобы обеспечить условия, необходимые для зрительного комфорта, в системе освещения должны быть реализованы следующие предварительные требования:

  • достаточное и равномерное освещение
  • оптимальная яркость
  • отсутствие бликов и ослепленности
  • соответствующий контраст
  • правильная цветовая гамма
  • отсутствие стробоскопического эффекта или пульсации света

   Каждый вид деятельности требует определенного уровня освещенности на том участке, где эта деятельность осуществляется. Обычно, чем сильнее затруднено зрительное восприятие, тем выше должен быть средний уровень освещенности. Важно рассматривать свет на рабочем месте, руководствуясь не только количественными, но и качественными критериями.

Можно выделить следующие качественные характеристики освещения и способы их улучшения

Прямая блескость

   Находящиеся в поле зрения человека поверхности высокой яркости могут производить неприятное, дискомфортное ощущение или вызывать состояние ослепленности. В результате резко снижается зрительная работоспособность. Источниками прямой блескости являются осветительные установки и источники света.

Уменьшение прямой блескости может быть достигнуто:

  • увеличением высоты установки светильников
  • уменьшением яркости светильников путем закрытия источников света светорассеивающими стеклами
  • ограничением силы света в направлениях, образующих большие углы с вертикалью, например, применением светильников с необходимым защитным углом
  • уменьшением мощности каждого отдельного светильника за счет соответствующего увеличения их числа

Отраженная блескость

   Возникает при больших коэффициентах отражения поверхностей, попадающих в поле зрения. Наибольшая опасность возникает при освещении поверхностей, не являющихся диффузными, когда свет падает на рабочие поверхности таким образом, что глаза находятся на направлении зеркального отражения лучей. В этом случае человек видит либо зеркальное отражение источника света, либо размытое, но очень яркое световое пятно. В обоих случаях может возникнуть состояние ослепленности, но чаще уменьшается эффективный контраст между деталью и фоном. Устранение отраженной блескости достигается правильной организацией местного и локализованного освещения и таким расположением светильников, чтобы зеркально отраженные поверхностью лучи не попадали в глаза. Для этого лучше всего делать боковое или заднебоковое направление света.

Контраст между объектом и фоном 

   Чем больше яркость объекта, тем больший световой поток от него поступает в глаз и тем сильнее сигнал, поступающий от глаза в зрительный центр. Таким образом, казалось бы, чем больше яркость, тем лучше человек видит объект. Однако это не совсем так. Если поверхность (фон), на которой располагается объект, имеет близкую к объекту по величине яркость (например, линия бледно-желтого цвета на белом листе), то интенсивность засветки участков сетчатки световым потоком, поступающим от фона и объекта, одинакова (или слабо различается), величина поступающих в мозг сигналов одинакова, и объект на фоне становится неразличимым.

   Чтобы объект был хорошо виден, яркости объекта и фона должны различаться. Разница между яркостями объекта и фона, отнесенная к яркости фона, называется контрастом. Контраст между деталями и фоном, который в наибольшей степени определяет видимость объекта, не всегда является заданным и может быть увеличен или уменьшен средствами освещения и созданием световой среды. Одним из эффективных средств для повышения контраста является искусственный фон (чаще всего светлый, если объект темный, или темный, если объект светлый). Разновидностью искусственных фонов являются световые столы, на которых поверхности просматриваются в проходящем свете.

Тени

   Различаются собственные тени, образованные рельефом поверхности, и тени, падающие от предметов, находящихся вне рабочей поверхности — оборудования, мебели, тела и рук человека и т. д. Собственные тени в большинстве случаев полезны, так как позволяют лучше различать конфигурацию детали. Падающие тени почти всегда вредны. Их вред заключается в том, что они искажают контраст, отвлекают внимание и т. д. Особенно вредны движущиеся тени. Устранение или ограничение вредных теней осуществляется правильным выбором направления света. Например, когда человек пишет правой рукой, он смотрит на рабочую точку слева и с этой же стороны должен падать свет. Тени размазываются при увеличении размеров осветительных установок, смягчаются при достаточно высокой яркости стен и потолков и почти исчезают при отраженном освещении.

Насыщенность помещения светом

   Для создания комфортных зрительных условий для человека важна не только освещенность какой бы то ни было поверхности, на которой осуществляется работа, но и впечатление насыщенности помещения светом, которое получает человек. При достаточной яркости рабочей поверхности одновременное присутствие в поле зрения темных поверхностей (например, стен, потолков, мебели, оборудования) создает затруднения при адаптации зрения. От яркости этих поверхностей зависит впечатление насыщенности помещения светом. Если в помещении установлены подвесные светильники прямого света, верхняя зона помещения останется темной. Это производит неприятное эстетическое и психологическое впечатление. Поэтому лучше применять светлую окраску стен и потолков, а для освещения применять светильники, излучающие некоторую (желательно не менее 15 %) часть светового потока в верхнюю полусферу.

Постоянство освещенности во времени

   Изменения освещенности по времени можно подразделить на медленные и плавные, частые колебания и пульсации. Медленные изменения вызываются постепенными изменениями сетевого напряжения и факторами, изменяющими освещенность в процессе эксплуатации (загрязнением источников света, снижением светоотдачи и т. д.). Если освещенность при этом сохраняется на уровне не ниже нормативного значения, эти изменения не являются вредными. Причиной частых колебаний являются перемещения светильников, их раскачивание движением воздуха (ветер, сквозняк, вентиляционная установка и т. д.) и колебания напряжения в сети, порождаемые изменением нагрузки.

Пульсации

   Пульсации освещенности обусловлены малой инерционностью излучения газоразрядных ламп, световой поток пульсирует при переменном токе промышленной частоты (50 Гц) с удвоенной частотой — 100 Гц. Эти пульсации неразличимы при наблюдении глазом неподвижной поверхности, но легко обнаруживаются при рассматривании движущихся предметов. Если при пульсирующем освещении быстро махать карандашом на контрастирующем фоне, то карандаш приобретает ясно видимые контуры. Это явление носит название стробоскопического эффекта — явление искажения восприятия движущихся или вращающихся объектов наблюдения. Практическая опасность стробоскопического эффекта состоит в том, что вращающиеся части механизмов могут показаться неподвижными, вращающимися с более медленной скоростью, чем в действительности, или в противоположном направлении. Это может стать причинной травматизма. Однако пульсации освещенности вредны и при работе с неподвижными поверхностями, вызывая утомление зрения и головную боль.

   К пульсациям наиболее чувствительно периферическое зрение и поэтому они опасны при общем освещении. Выявлено также неблагоприятное влияние колебаний света на фоторецепторные элементы сетчатки, а также на функциональное состояние нервной системы, что связано с развитием тормозных процессов и снижением лабильности нервных процессов. Воздействие пульсации возрастает с увеличением её глубины и уменьшается при повышении частоты. Большинство исследователей отмечает отрицательное влияние пульсации освещённости на работоспособность человека как при длительном пребывании в условиях пульсирующего освещения, так и при кратковременном.

   Ограничение пульсаций достигается чередованием питания ламп от разных фаз трехфазной сети. В ряде случаев применяется питание ламп током повышенной частоты, что достигается укомплектовыванием светильников электронными пуско-регулирующими аппаратами (ЭПРА).

Вывод

   Таким образом, становится очевидно, что неправильное освещение представляет значительную угрозу для здоровья работников. Правильная организация освещения на рабочем месте- залог здоровья, высокой производительности труда, комфортного эмоционального и психологического состояния человека. Правильная организация освещения предусматривает не только соблюдение нормативных требований по уровню освещенности и ряду других показателей, но и учет ряда качественных показателей- световой насыщенности, равномерности и однородности освещения, тенеобразования, цветовой гаммы световой среды и пр.

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

[wysija_form id=»1″]

Разбираемся с программами и нормативами для квартир — сколько надо лампочек, чтобы света было достаточно?

Вера Халдей

24/Июнь/2018

Дизайнер интерьера с налаженной практикой удалённой работы. Закончила Московскую Академическую Школу Дизайна по направлениям «Дизайн интерьера», «Дизайн экстерьера»

Для меня главное качество интерьера — быть домом. Безопасным, удобным, уютным, принимающим, дающим силы и радость. И только после этого — красивым.

Красивым называют что-то поражающее воображение, яркое, заметное, избыточное. Но лучшее на свете место вокруг себя почти не замечаешь, в нём просто хорошо находиться. На красивое ездят смотреть, удивляться и делать селфи на фоне, чтобы потом вернуться домой.

Красота ДО́МА — неброская, неуловимая, не бьющая по глазам, без лишних деталей-побрякушек. Стройная гармония обычных вещей.

Вместе с моей командой я создаю именно такие интерьеры. Обычные в лучшем смысле этого слова.

Еще

В интернете миллион статей о том, что считать освещенность нужно исключительно в спецпрограммах. А обращаться за такими расчетами следует к особым людям с особыми знаниями (светотехникам). Нормальный человек в этот момент удивленно крутит у виска и покупает люстру на восемь рожков: по принципу «больше не меньше». После чего заворачивает в нее столько лампочек, сколько предполагает светильник — вот и вся светотехника, вот и все расчеты.

Забудьте все страшилки: формулы не такие уж сложные, в интернете полно бесплатных программ — справится любой, кто сдал ЕГЭ по математике. Все, что вам нужно — один раз потратить на расчеты полчаса времени, перед тем как отправиться за люстрой в магазин. И записать (сохранить) все расчеты по лампочкам — они помогут правильно заменить перегоревшие.

Зачем считать освещенность комнаты
Чтобы вы были здоровы, находясь в помещении длительное время. Пересвеченные (как ювелирные бутики) дома и квартиры — редкость. Куда чаще встречаются ситуации с «тусклыми» комнатами: вроде светильник работает, лампочка горит, но приходится щуриться. Щуритесь час, день, год — другой. А потом надеваете очки или лечите неизвестно откуда взявшийся «упадок сил» и хронические мигрени.

Не все болезни от недостаточной освещенности, но многие проблемы тусклый свет провоцирует.

ПО ТЕМЕ…
Освещение: Что «не так» с единственной люстрой на потолке

Е (лк) = F (лм) / S (кв.м) × η

  • Е — это освещенность (измеряется в Люксах).
  • F — световой поток, он же яркость (измеряется в Люменах и указывается на упаковках ламп). Именно на него нужно ориентироваться, выбирая лампу, а вовсе не на мощность в Ваттах!
  • S — площадь помещения в метрах квадратных.
  • η — поправочный коэффициент: доля света, которая доходит от светильника до рабочей, т.е. горизонтальной поверхности. Нужен потому, что не весь свет от светильника достигает цели, часть его попадает на потолок, стены, мебель.

Совет: Считать все руками необязательно — воспользуйтесь одной из множества специальных программ, например, Dialux (есть и бесплатная версия). Расчет будет не таким сложным, но более точным.

Второй путь: упрощенный расчет по нормативам для комнат
Для тех, кто не гонится за точными цифрами, существует способ попроще: не считать все самостоятельно с нуля, а ориентироваться на действующие нормы освещенности для жилых помещений.

Освещенность комнат нормируется таким образом:

  • спальни и гостиные — 150 лк (люкс),
  • детские комнаты — 200 лк,
  • ванные комнаты и санузлы — 50 лк,
  • кабинеты и библиотеки — 300 лк,
  • офисные помещения с компьютерами — 400 лк,
  • средний коэффициент попадания света на поверхность (η) — 0,5.

Пример расчета
Условия: для спальни площадью 20 кв.м собираемся купить лампы со световым потоком 1000 лм (примерно столько люмен выдавала лампочка накаливания в 75 Вт, если вам привычнее ориентироваться на них, «по старинке»). Сколько таких ламп нам потребуется?

Для начала посчитаем освещенность от одной лампы: Е = 1000 лм х 0,5 / 20 кв.м = 25 лк. А теперь — количество ламп для достижения норматива в 150 лк: F = 1000 лм × (150 лк / 25 лк) = 6000 лм. 20 кв.м → 6000 лм → 6 ламп 1000 лм.

А дальше — простые пропорции:

Берем лампы не 1000 лм, а 700 — их нужно уже не 6, а 9.

Комната 15 кв.м, а не 20 — достаточно 4–5 ламп по 1000 лм.

Если кухня 10 кв.м — 3 лампы по 1000 лм. А если считать, что рабочая поверхность кухни должна быть освещена поярче, чем просто жилая комната, накинем еще 1000 лм сверху.

Лампы не 1000 лм, а 400? Ок, берем их в ванную комнату: для комнаты площадью 4 кв.м — 3 лампы по 400 лм.

А что будет, если сделать «с запасом»
Можно и так. Практика показывает, что добиться избыточной освещенности в наших квартирах сложно — особенно если осветительные приборы в комнате расположены стандартно, например, люстра на потолке и торшер у дивана. В таких обстоятельствах потолочный светильник, рассчитанный на одну лампу, мало кому подойдет: даже в ванной нужно больше 1000 лм. А на рынке не очень много ламп большей яркости. Кроме того, производители почти поголовно завышают значение светового потока на упаковках — лучше берите с запасом. Так что люстра на шесть рожков в гостиную 20 кв.м — самое то, что нужно. Да и бра над диваном будут вовсе не лишними.

ВАША ОЧЕРЕДЬ…
Расскажите, как вы во время ремонта определяли необходимое количество света в вашей квартире? С какими сложностями столкнулись, планируя освещение комнат?

Содержание:

Освещенность:

Вспомните свои ощущения, когда вы входили в темное помещение. Становится как то не по себе, ведь ничего не видно вокруг… Но сто ит включить фонарик — и близко расположенные предметы становятся хорошо заметными. Те же, что находятся где то дальше, можно едва различить по контурам. В таких случаях говорят, что предметы по разному освещены. Выясним, что такое освещенность и от чего она зависит.

Определение освещенности

От любого источника света распространяется световой поток. Чем больший световой поток упадет на поверхность того или иного тела, тем лучше его видно.

Физическая величина, численно равная световому потоку, падающему на единицу освещенной поверхности, называется освещенностью.
Освещенность обозначается символом Е и определяется по формуле:

Освещенность в физике - формулы и определения с примерами

где Ф — световой поток; S — площадь поверхности, на которую падает световой поток.

В СИ за единицу освещенности принят люкс (лк) (от латин. lux — свет).

Один люкс — это освещенность такой поверхности, на один квадрат ный метр которой падает световой поток, равный одному люмену:

Освещенность в физике - формулы и определения с примерами

Приводим некоторые значения освещенности поверхности (вблизи земли).

Освещенность Е:

  • солнечными лучами в полдень (на средних широтах) — 100 000 лк;
  • солнечными лучами на открытом месте в пасмурный день — 1000 лк;
  • солнечными лучами в светлой комнате (вблизи окна) — 100 лк;
  • на улице при искусственном освещении до 4 лк;
  • от полной луны — 0,2 лк;
  • от звездного неба в безлунную ночь — 0,0003 лк.
     

От чего зависит освещенность

Наверное, все вы видели шпионские фильмы. Представьте: какой-нибудь герой при свете слабого карманного фонарика внимательно просматривает документы в поисках необходимых «секретных данных». Вообще, чтобы читать, не напрягая глаз, нужна освещенность не меньше 30 лк (рис. 3.9), а это немало. И как наш герой добивается такой освещенности?

Освещенность в физике - формулы и определения с примерами

Во-первых, он подносит фонарик как можно ближе к документу, который просматривает. Значит, освещенность зависит от расстояния от источника света до освещаемого предмета.

Во-вторых, он располагает фонарик перпендикулярно к поверхности документа, а это значит, что освещенность зависит от угла, под которым свет падает на поверхность.
Освещенность в физике - формулы и определения с примерами

И в конце концов, для лучшего освещения он просто может взять более мощный фонарик, так как очевидно, что с увеличением силы света источника увеличивается освещенность.

Выясним, как изменяется освещенность в случае увеличения расстояния от точечного источника света до освещаемой поверхности. Пусть, например, световой поток от точечного источника падает на экран, расположенный на определенном расстоянии от источника. Если увеличить расстояние вдвое, можно заметить, что один и тот же световой поток будет освещать в 4 раза большую площадь.

  • Заказать решение задач по физике

Поскольку Освещенность в физике - формулы и определения с примерами, то освещенность в этом случае уменьшится в 4 раза. Если увеличить расстояние в 3 раза, освещенность уменьшится в Освещенность в физике - формулы и определения с примерами раз. Т. е. освещенность обратно пропорциональна квадрату расстояния от точечного источника света до поверхности (рис. 3.10).

Если пучок света падает перпендикулярно к поверхности, то световой поток распределяется на минимальной площади. В случае увеличения угла падения света увеличивается площадь, на которую падает световой поток, поэтому освещенность уменьшается (рис. 3.11). Мы уже говорили, что в случае увеличения силы света источника освещенность увеличивается. Экспериментально установлено, что освещенность прямо пропорциональна силе света источника.

(Освещенность уменьшается, если в воздухе есть частички пыли, тумана, дыма, так как они отражают и рассеивают определенную часть световой энергии.)

Если поверхность расположена перпендикулярно к направлению распространения света от точечного источника и свет распространяется в чистом воздухе, то освещенность можно определить по формуле:

Освещенность в физике - формулы и определения с примерами
где I сила света источника, R — расстояние от источника света до поверхности.

Освещенность в физике - формулы и определения с примерами

Пример решения задачи

Стол освещен лампой, расположенной на высоте 1,2 м прямо над столом. Определите освещенность стола непосредственно под лампой, если полный световой ноток лампы составляет 750 лм. Лампу считайте точечным источником света.

Анализ физической проблемы, поиск математической модели Поскольку источник света считаем точечным и стол расположен перпендикулярно к направлению распространения света,
Дано:

Ф = 750 лм

R = 1,2 м
E — ?

Анализ физической проблемы, поиск математической модели Поскольку источник света считаем точечным и стол расположен перпендикулярно к направлению распространения света,то можем воспользоваться формулой Освещенность в физике - формулы и определения с примерами(1). Лампа распространяет свет во все стороны равномерно, поэтому Освещенность в физике - формулы и определения с примерами (2).

Решение и анализ результатов

Подставив формулу (2) в формулу (1), получим:
Освещенность в физике - формулы и определения с примерами Определим значение искомой величины:
Освещенность в физике - формулы и определения с примерами

Анализ результатов: полученное значение освещенности Е = 41,5 лк является вполне реальным.

Ответ: E = 41,5 лк.
 

Итоги:

Физическая величина, численно равная световому потоку Ф, падающему на единицу освещаемой поверхности S, называется освещенностьюОсвещенность в физике - формулы и определения с примерамиВ СИ за единицу освещенности принят люкс (лк).

Освещенность поверхности E зависит: а) от расстояния R до освещаемой поверхности Освещенность в физике - формулы и определения с примерами б) от угла, под которым свет надает на поверхность (чем меньше угол падения, тем больше освещенность); в) от силы света I ^ источника (Е~ I); г) прозрачности среды, в которой распространяется свет, проходя от источника до поверхности.

  • Закон прямолинейного распространения света
  • Законы отражения света
  • Зеркальное и рассеянное отражение света
  • Преломление света
  • Волновая оптика в физике
  • Квантовая оптика в физике
  • Геометрическая оптика в физике
  • Фотометрия и световой поток 

Освещенность в каждом помещении дома должна быть оптимальной: чтоб не светило ярко, но и при этом чтоб не нужно было «щурится». В зависимости от размера и высоты комнаты, нужно брать разное количество лампочек разной мощности. В этой статье мы расскажем, как можно рассчитать по формулам освещенность любого помещения, даже производственного.
Расчет производится в два этапа: расчет освещенности помещения и расчет количества светодиодных ламп.

  • Считаем киловатты: какие энергосберегающие лампочки лучше для дома?

Расчет освещенности комнаты

В России освещенность помещения регулируется согласно СНИП (Строительные Нормы и Правила). В таблице ниже приведена норма освещенности каждого жилого и производственного помещения согласно СНИП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение». Освещенность указывается в люксах. То есть показано, сколько люксов необходимо на 1 м2 комнаты или офиса.

Итак, зная нормы освещенности каждой комнаты, можем рассчитать нужное количество “люксов” света. Расчет производится по формуле Е = S * K, где Е — освещенность в Лк; S — площадь комнаты; К — коэффициент высоты потолка. Для потолка высотой до 2,7 м коэффициент равен 1; от 2,7 до 3 м равен 1,2; от 3 до 3,5 м — 1,5; от 3,5 до 4,5 м — 2.

Задача: определить освещенность для комнаты площадью 20 м2 с высотой потолков 3 м. Ничего сложного:
Е = 150 * 20 * 1,2 = 3600 Лк

Заметьте, что здесь мы взяли коэффициент 1,2, хотя могли и 1, но учитывая, что в зависимости от цвета стен светопоглощение может быть сильнее или слабее (темные тона сильнее поглощают свет), мы взяли больший коэффициент, чтоб немного с запасом было. Теперь нам необходимо подобрать количество светодиодных ламп, чтоб они обеспечивали 3600 Лк.

Подбор мощности лампочек и их количество

На каждой из лампочек указывается ее мощность и световой поток, который она способна выдавать. Обратите внимание, что здесь обозначение в люменах, а не в люксах. В чем между ними отличие?...

В следующей таблице приведено соответствие мощности светодиодной лампы к световому потоку, который она способна выдавать. Зная эти данные, можно высчитать количество осветительных приборов.

Для комнаты удобно использовать лампочки мощностью 10 Вт. Учитывая это, их количество будет следующим:
Х = 3600/900 = 4 шт
То есть в комнату нужно смонтировать люстру на 4 лампочки мощностью по 10 Вт. Например, вы можете взять недорогие Uniel UL.

Обратите также внимание, что в зависимости от типа плафонов в люстре, могут понадобиться лампочки сильнее или слабее по мощности. Если, к примеру, у вас люстра с плафонами, которые смотрят вниз и лампочка не закрыта полностью, световой поток будет рассеиваться практически максимально. Однако если плафоны смотрят вверх, и они к тому же не прозрачные, а матовые, то световой поток будет немного поглощаться стеклом плафона, поэтому лампочки по мощности нужно будет взять с запасом, чтобы сохранялась нужная освещенность.

Как рассчитать количество галогеновых и люминесцентных ламп?

Если вы вдруг еще используете в своей квартире не светодиодные, а галогеновые или люминесцентные лампы, тогда необходимо знать их соответствие мощности к световому потоку. Ниже в таблице приведены такие соответствия.

Световой поток, Лм Мощность галогеновых ламп, Вт Мощность люминесцентных ламп, Вт
250 18 6
450 28 9
800 42 13
1100  53 16
1600 72  20

Дальше количество ламп рассчитываем по тем формулам, которые приводились для светодиодных приборов. Однако все же рекомендуем со временем перейти на светодиодные лампочки, так как они более экономичные и долговечные, чем другие осветительные приборы.

Читайте также:

  • 5 причин, почему перегорают лампочки и как с этим бороться?
  • Сколько электричества «едят» бытовые приборы и на чем можно экономить?
     

Профессиональные светотехники и специалисты, работающие в области освещения, постоянно употребляют разные термины и определения, которые мало о чем говорят простому обывателю, но нужны для правильного описания цветового фона.

Чтобы было проще понимать, о чем идет речь, и что обозначают эти слова, мы подготовили список, объясняющий основные светотехнические термины и характеристики. Его не нужно учить наизусть, можно просто заходить на нужную страницу и освежать в памяти забытый параметр. Говорить «на одном языке» всегда проще.

Светотехнические параметры и понятия.

1 — Видимое и оптическое излучение

Весь окружающий нас мир образуется видимым и оптическим излучением, сосредоточенным в полосе электромагнитных волн от 380 до 760 нм. К ней с одной стороны добавляется ультрафиолетовое излучение (УФ), а с другой инфракрасное (ИК).

УФ-лучи оказывают биологическое воздействия и применяются для уничтожения бактерий. Дозировано они используются для лечебного и оздоровительного эффектов.

ИК-лучи используются для нагрева и сушки в установках, так как в основном производят тепловое воздействие.

видимое и оптические излучение

2 — Световой поток (Ф)

Световой поток характеризует мощность видимого излучения по воздействию на человеческое зрение. Измеряется в люменах (лм). Величина не зависит от направления. Световой поток — это самая важная характеристика источников света.

Например, лампа накаливания Е27 75 Вт имеет световой поток 935 лм, галогенная G9 на 75 Вт — 1100 лм, люминесцентная Т5 на 35 Вт — 3300 лм, металлогалогенная G12 на 70 Вт (теплая) — 5300 лм, светодиодная Е27 9,5 Вт (теплая) — 800 лм.

световой поток, излучение в верхнюю и нижнюю полусферы

3 — Люмен

Люмен (лм) — это световой поток от источника света (лампы) при окружающей температуре 25°, измеренной при эталонных условиях.

4 — Освещенность (Е)

Освещенность — это отношение светового потока, подающего на элемент поверхности, к площади этого элемента. Е=Ф/А, где, А -площадь. Единица освещенности — люкс (лк).

Чаще всего нормируется горизонтальная освещенность (на горизонтальной плоскости).

Средние диапазоны освещенности: на улице при искусственном освещении от 0 до 20 лк, в помещении от 20 до 5000 лк, 0,2 лк в полнолуние в природных условиях, 5000 -10000 лк днем при облачности и до 100 000 лк в ясный день.

освещенность, люкс

На картинке представлены: а – средняя освещенность на площади А, б – общая формула для расчета освещенности.

5 — Сила света (I)

Сила света — это пространственная плотность светового потока, ограниченного телесным углом. Т. е. отношение светового потока, исходящего от источника света и распространяющегося внутри малого телесного угла, содержащего рассматриваемое направление.

I=Ф/ω Единица измерения силы света — кандела (кд).

Средняя сила света лампы накаливания в 100 Вт составляет около 100 кд.

сила света, ксс - кривая силы света

КСС (кривая силы света) — распределение силы света в пространстве, это одна из важнейших характеристик светотехнических приборов, необходимая для расчета освещения.

6 — Яркость (L)

Яркость (плотность света) — это отношение светового потока, переносимого в элементарном пучке лучей и распространяющемся в телесном угле, к площади сечения данного пучка.

L=I/A (L=I/Cosα) Единица измерения яркости — кд/м2.

Яркость связана с уровнем зрительного ощущения; распространение яркости в поле зрения (в помещении/интерьере) характеризует качество (зрительный комфорт) освещения.

В полной темноте человек реагирует на яркость в одну миллионную долю кд/м2.

Полностью светящийся потолок яркостью боле 500 кд/м2 вызывает у человека дискомфорт.

Яркость солнца примерно миллиард кд/м2, а люминесцентной лампы 5000–11000 кд/м2.

яркость, светотехническое понятие

7 — Световая отдача (H)

Световая отдача источника света — это отношение светового потока лампы к ее мощности.

Η=Ф/Р Единица измерения светоотдачи — лм/Вт.

Это характеристика энергоэкономичности источника света. Лампы с высокой световой отдачей обеспечивают экономию электроэнергии. Заменяя лампу накаливания со светоотдачей 7–22 лм/Вт на люминесцентные (50–90 лм/Вт), расход электроэнергии уменьшится в 5–6 раз, а уровень освещенности останется тот же.

8 — Цветовая температура (Тц)

Цветовая температура определяет цветность источников света и цветовую тональность освещаемого пространства. При изменении температуры источника света, тональность излучаемого света меняется от красного к синему. Цветовая температура равна температуре нагретого тела (излучатель Планка, черное тело), одинакового по цвету с заданным источником света.

Единица измерения Кельвин (К) по шкале Кельвина: Т — (градусы Цельсия + 273) К.

Пламя свечи — 1900 К

Лампа накаливания — 2500–3000 К

Люминесцентные лампы — 2700 — 6500 К

Солнце — 5000–6000 К

Облачное небо — 6000–7000 К

Ясный день — 10 000 — 20 000 К.

цветовая температура

9 — Индекс цветопередачи (Ra или CRI)

Индекс цветопередачи характеризует степень воспроизведения цветов различных материалов при их освещении источником света (лампой) при сравнении с эталонным источником.

Максимальное значение индекса цветопередачи Ra =100.

Показатели цветопередачи:

Ra = 90 и более — очень хорошая (степень цветопередачи 1А)

Ra = 80–89 — очень хорошая (степень цветопередачи 1В)

Ra = 70–79 — хорошая (степень цветопередачи 2А)

Ra = 60–69 — удовлетворительная (степень цветопередачи 2В)

Ra = 40–59 — достаточная (степень цветопередачи 3)

Ra = менее 39 — низкая (степень цветопередачи 3)

Ra он же CRI — color rendering index был разработан для сравнения источников света непрерывного спектра, индекс цветопередачи которых был выше 90, поскольку ниже 90 можно иметь два источника света с одинаковым индексом цветопередачи, но с сильно различающейся передачей цвета.

Комфортное для глаза человека значение CRI = 80–100 Ra

Индекс цветопередачи (Ra или CRI)

Добавить комментарий