Единица измерения освещенности: формула и от чего она зависит, перечень единиц

Что такое освещенность

Освещенность – это количество света, которое определяется как отношение между световым потоком и площадью его распространения. Этот показатель прямо пропорционален мощности источника света, от которого он исходит. По мере удаления от поверхности освещенность уменьшается. Эта зависимость обратно пропорциональна квадрату расстояния (закон обратных квадратов).

Формула освещенности выглядит так: E=(I*cos)/r2. I — яркость в канделах, r — расстояние от источника света до поверхности. Не путайте это понятие с яркостью света.

Главные характеристики света

Человек видит спектр цветов — малую часть спектра электромагнитных волн. Его свойства влияют на комфортность окружающей среды и самочувствие человека. Существует определение одного из свойств – светового потока (F), который измеряется в люменах (лм).

Мощность светового потока источника характеризует ощущение, вызванное восприятием света. По распределению различают световые потоки для замкнутого пространства: прямые, рассеянные, отраженные. Чем больше света, тем выше количество люменов.

Важно! Этот параметр не определяет интенсивность, яркость или производительность свечения, поскольку учитывает весь диффузный поток. Для измерения светового потока требуется много времени и необходимо учитывать пространственные особенности явления

Основной характеристикой источника является светимость (I), определяющая интенсивность излучения в направлении потока. Он рассчитывается через отношение светового потока (Ф) и телесного угла (ꭥ) в стерадианах (sr), в пределах которого он распространяется. Единицей яркости в системе СИ является кандела — кд.

Важно! Восковая свеча светит примерно в одну канделу (от латинского candela), и в прошлом эта единица измерения называлась «свеча»

Значение кандел показывает световое излучение точечного источника света в наиболее интенсивном направлении.

Покупатели ламп обычно оценивают яркость по потребляемой мощности (Вт) источника. При хорошей яркости достигается четкое и контрастное изображение предметов. Однако как слабый, так и очень яркий свет неблагоприятен для деятельности человека.

Яркость (L) определяется плотностью интенсивности света в направлении к поверхности и рассчитывается путем деления I на площадь проекции на перпендикулярную поверхность (в зависимости от угла cos).

Измерьте индекс яркости (L) света в кд/м². Основной характеристикой восприятия светового ощущения глазами является яркость освещаемой поверхности или источника.

Световая эффективность (H) фиксирует эффективность преобразования электроэнергии в свет. При переходе с электрической энергии на световую возникают потери, вызывающие уменьшение яркости излучения. Световой поток измеряется в люменах на ватт. Можно рассчитать световой поток, зная среднее значение световой отдачи.

Светодиодные лампы имеют практичный световой эффект (потери менее 5%).

Важно! Существуют стандарты качества для внутреннего освещения, а также для растений или животных. Освещение характеризуется отношением светового потока к площади поверхности

Нормы и порядок расчета

Требования к освещению зависят от назначения конкретного помещения и рода деятельности человека. Нормы, по которым измеряется показатель, установлены в ГОСТ Р 54944-2012, нормы – в СНиП. Все параметры относятся не только к полу, но и к плоскости столов. Доступны таблицы, в которых можно определить наборы для любого объекта.

При разработке системы освещения жилого дома (квартиры) можно использовать данные из этой таблицы:

Стандарт по СНиП (люкс)	Комната
20	Коридоры на чердаки, подвалы
20	Распределительный щит, котельная, венткамеры
20	Лестница
50	Душевые кабины, ванны
50	Коридоры и холлы в домах (квартирах)
75	Образец комнаты
100	Сауны, раздевалки, бассейны
150	Гостиные и кухни
150	Тренажерные залы
200	Детский номер
300	Библиотеки, классы

Расчет проводится в 2 этапа:

• определение необходимого уровня свечения;
• определить количество лампочек.

Формула расчета свечения:

Н*П*К, где:

Н — норма (по таблице);

Р – площадь комнаты;

К — коэффициент в зависимости от высоты потолка (1 для 2,5-2,7 м, 1,2 для 2,7-3 м, 1,5 для 3-3,5 м, 2 для 3,5-4,4 м).

Для расчета количества ламп результат необходимо разделить на указанные в их технической документации люмены ламп, выбранных для установки.

Если проводятся капитальные ремонтные или восстановительные работы, к расчетам привлекаются работники подрядчика.

В них учитываются конструктивные особенности и материалы светильников, отражение света от стен, полов, потолков, предметов интерьера в зависимости от свойств противоположного материала. Тип арматуры в настоящее время указывается в проектной документации и задании.

При расчете используется формула:

K = (E*k*S*k1)/(F*k2), где:

Е — норма для горизонтальных плоскостей;

k — коэффициент, рассчитанный с учетом отклонений в работе системы при перегорании отдельных источников света и перемещении предметов интерьера;

S – площадь комнаты;

k1 — коэффициент неравномерности;

Ф — световой поток от лампочки (в зависимости от силы тока и типа);

k2 — коэффициент в долях.

При проведении измерений и расчетов самостоятельно следует учитывать, что отраженный свет по мощности может незначительно отличаться от прямого света.

Расчет светового потока

Чтобы понять необходимый параметр светового потока и произвести расчет количества светодиодных светильников в помещении, необходимо нормативный показатель санпина умножить на площадь помещения и коэффициент, учитывающий высота потолка (для потолка 2, 7 метра это 1, а для 3 – 1,2).

В итоге получается, что для освещения кухни и спальни необходимо 150 лк, рабочего кабинета – 350 лк, ванной и прихожей – 50 лк.

Кроме того, при расчетах следует опираться на мощность источников света, выраженную в люменах. Полученное значение по формуле нужно разделить на мощность ламп, и получится число.

Примечание! Чтобы правильно рассчитать мощность светового потока, нужно воспользоваться формулой отношения удельной мощности к площади помещения, деленной на количество светильников. Как рассчитать световой поток по формуле

Чем измеряют степень освещенности

Как мы уже выяснили, единицей измерения освещенности является люкс. Несложно догадаться, как называется прибор, измеряющий уровень освещенности. «Люкс» плюс «метр» (в переводе с древнегреческого «мера», «метр») равняется люксметру. Принцип работы этого портативного прибора аналогичен работе фотометра.

Световой ток, падающий на элемент, высвобождает электроны в полупроводниковом теле, благодаря чему электрический ток начинает проводиться фотоэлементом. Величина электрического тока прямо пропорциональна степени освещенности фотоэлемента, что отображается на шкале или на электронном дисплее, если это современная модель люксметра.

Аналоговые устройства снабжены специальной шкалой градусов. Движение стрелки определяет окончательные результаты измерения.

Основные характеристики света

Для правильной оценки оцениваемых параметров необходимо уточнить основные определения. Свет – это видимый спектр электромагнитного излучения. Подразумевается диапазон с длиной волны 360-830 нм. При этом выделяется часть, соответствующая средним нормальным параметрам чувствительности органов зрения человека.

Эффект потока измеряется количеством энергии, которое проходит через площадь в единицу времени. При этом решающее значение имеет чувствительность глаза к излучению в разных частях спектра. На самом деле речь идет не только об энергетическом потенциале излучателя, но и о параметрах «приемника».

Если взять монохроматический источник с длиной волны (L), то количество света (поток F) будет определяться по формуле:

F = К*V*F и,

куда:

• К — поправочный коэффициент (683 люмен (лм) на ватт в международной системе эталонов СИ);
• V — показатель, учитывающий спектральную эффективность при снижении по средней чувствительности органов зрения при дневном освещении;
• Fi – поток электромагнитного излучения.

Компоненты спектра суммируются для оценки влияния излучения от реального источника. Конечный результат определяет уровень освещенности той или иной поверхности. Увеличение дискретности повышает точность результатов.

Определяющие формулы

Многообразие величин, характеризующих источники света, невозможно понять без понимания сути того, как одни физические свойства переходят в другие, и какие зависимости существуют между ними.

Редкий потребитель будет досконально вникать в эти формулы, рассчитывать значения, прежде чем покупать лампочку.

Читайте также: Как сбросить программу на посудомоечной машине, коды ошибок и как их исправить

Цветовая температура светового потока

Комфортность нахождения в помещении определяется не только уровнем освещенности, но и оттенком света, излучаемого источниками света. Эта характеристика лампочек называется цветовой температурой.

Человеческий глаз более приспособлен к восприятию длинноволнового светового излучения, где расположены красный и оранжевый цвета. Он значительно хуже воспринимает коротковолновое излучение, расположенное в синей и фиолетовой частях спектра. Свет с синеватым оттенком воспринимается глазом как резкий, раздражающий. Вызывает быструю утомляемость.

Учитывая эти особенности, производители маркируют все источники света названиями, понятными потребителю:

• теплый;
• день;
• холодно.

По сути, речь идет о коммерческом термине температуры цветового потока. Чем ниже цветовая температура, тем более «теплый» и визуально привлекательный свет излучается лампочкой.

Отличие освещенности от светового потока

Разницу между этими понятиями чрезвычайно легко объяснить, сравнивая их с простыми физическими величинами: давлением и силой. Используя небольшой предмет (иглу), вы можете с минимальным усилием создать сильное давление. То же самое относится и к светоотдаче. Используя лампочку, обеспечивающую низкую освещенность, но концентрируя световой поток на ограниченной площади, можно добиться локальной освещенности в десятки раз большей, чем общая.

Следует помнить, что освещенность и световой поток измеряются в разных единицах:

• освещение — люкс (lx);
• световой поток — люмен (лм).

Типовое значение светового потока для различных источников света

Типовые значения светового потока для источников света зависят от их конструкции. Чтобы наглядно представить, как может меняться генерируемый ими световой поток, таблица позволяет:

Сравнение света разных источников

Чаще всего предметом сравнения являются источники света, используемые в быту:

• лампы накаливания;
• галогенные лампы;
• флюоресцентные лампы;
• светодиодные (LED) лампы.

Максимально допустимая мощность лампы накаливания в быту обычно не превышает 200 Вт. Более мощные лампы сильно нагреваются и являются пожароопасными. Следует помнить, что световой эффект разных типов ламп характеризуется не только мощностью.

Светового потока лампы накаливания мощностью 100 Вт достаточно для создания комфортного освещения в помещении площадью 9-12 м2 .

Такой же световой поток люминесцентных ламп выдается при мощности 40 Вт.

Светодиодный источник света является наиболее экономичным с точки зрения энергопотребления. Светодиодный блок мощностью 7 Вт заменяет по светоотдаче лампочку в сто ватт.

Освещение рабочей поверхности

Требования в:

• СНиП 23-05-95;
• СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03

Рабочий стол должен иметь освещенность 300 лк, рабочее место для точной работы – 500 лк, для освещения рабочих поверхностей на кухне достаточно 150 лк.

В каких единицах измеряется освещенность

Единица измерения освещения не показатель, есть несколько основных вариантов, принятых в разных системах измерения. Для прикладного использования не обязательно разбираться в сложных алгоритмах и формулах. Достаточно изучить функции каждого из устройств и правильно им пользоваться, если это необходимо.

Освещение может варьироваться от места к месту.

Кандела

В системе измерений одна из семи основных единиц, являющихся основополагающими. Это интенсивность света, излучаемого источником монохроматического излучения с частотой 540×1012 Гц. Кроме того, световой поток должен распространяться в заданном направлении при выполнении ряда дополнительных условий.

Частота, используемая в качестве эталона, соответствует зеленой части спектра, поскольку она лучше всего воспринимается человеческим зрением. При использовании источника света с другой частотой потребуется большая интенсивность для достижения нужного показателя.

1 кандела — это свет от свечи.

Не так давно кандела определялась по-другому. Она соответствовала интенсивности света, идущего от черного источника, нагретого до температуры 2042,5 К (плавление платины), который располагался перпендикулярно плоскости и распространялся на площадь 1/60 квадратного сантиметра. Это значение используется в астрономии и многих других науках.

Кстати! Используемый современными учеными коэффициент 1/683 выбран так, чтобы новое и старое определения соответствовали друг другу.

Candela в переводе с латыни означает свеча. Принято, что свет, излучаемый одной свечой, равен 1 канделе.

Люмен

Он используется в системе для измерения физических величин и отражает характеристики освещения. 1 люмен – это световой поток, излучаемый источником света мощностью 1 кандела. Чтобы было легче разобраться, стоит рассмотреть простые примеры:

1. Для стандартных ламп накаливания мощностью 100 Вт световой поток составляет 1200-1300 люмен.
2. Самосветящийся источник света мощностью 26 Вт обеспечивает световой поток 1600 лм.
3. Если взять за образец солнце, то его световой поток составит 3,63х1028 люмен.

Свет также отличается по температуре, это тоже важно помнить.

Люмены показывают общий световой поток, исходящий от конкретного источника. Но при этом не учитываются важные функции — наличие линзы или рефлектора, способных концентрировать свет на небольшой площади и тем самым значительно улучшать освещение.

Разные фонари с одной и той же лампой могут освещать и 10 квадратных метров, и 100. Это фактически весь свет, который дает лампа, в том числе и тот, который не падает на данную поверхность и бесполезен.

 

Помните, что лампа на 1500 люмен в светильнике с отражателем создаст лучшие условия, чем такой же вариант в рассеивателе.

Если ток превышает стандартный диапазон, используются специальные индикаторы:

1. Множители люменов генерируются, если значение является целым числом, кратным указанному значению. Их обычно обозначают как степень числа. Для имени используются заданные префиксы, отражающие размер значения.
2. Продольные единицы просвета, наоборот, меньше заданной единицы в целое число раз. Здесь также используются специальные префиксы, а степень указывается со знаком минус.

Люкс

Этот прибор является наиболее полезным, так как именно с его помощью измеряют освещенность в жилых и рабочих помещениях. Он равен световому потоку в 1 люмен, распределенному на площади в 1 квадратный метр. Индикатор используется для регулирования различных стандартов и управления освещением там, где это необходимо.

Для простоты можно рассмотреть два примера. Если на площадь в один квадратный метр направить лампу мощностью 100 лм, то освещенность составит 100 лк. А если тот же источник света распределить на 10 квадратных метров, то цифра будет 10 люкс.

Люмен и ватт

Когда продавались только лампы накаливания, ватты использовались в качестве ориентира для определения светового потока лампы. Все знали, что чем больше мощность, тем выше яркость. Но с применением других типов лампочек эта характеристика потеряла свою актуальность, так как по ней нельзя определить работоспособность оборудования.

У разных вариантов отношение мощности в ваттах к световому потоку разное, поэтому нужно разобраться в основных типах оборудования:

1. Для ламп накаливания стандартом является 1300 лм при мощности 100 Вт. Для моделей на 40 Вт световой поток составит 400 люмен, а на 60 Вт – 800. И помните, что со временем яркость неизбежно будет уменьшаться из-за утончения нити накала, поэтому при расчете стоит оставить определенный запас.
2. Ртутные дуговые лампы имеют коэффициент 58 лм на ватт, мощность просто умножается на эту цифру.
3. Флуоресцентные источники света имеют светосилу 60 лм на ватт.
4. Для светодиодных ламп с матовым рассеивателем не существует четкого стандарта, так как характеристики колбы и светопропускания могут различаться. Обычно показатель варьируется от 80 до 90 лм.
5. Лампы накаливания (прозрачные) светодиодные лампы имеют соотношение 100 люмен на ватт мощности.

Соотношение между мощностью и световым потоком различно для разных типов ламп.

Фактические характеристики могут отличаться от общепринятых, если конструкция лампы имеет свойства, влияющие на качество света.

Как перевести одни единицы освещенности в другие

Раньше для выполнения расчетов использовались сложные формулы, теперь в этом нет необходимости. Самое главное иметь под рукой значение в конкретной световой единице, чтобы можно было использовать исходные данные.

Тогда вам просто нужно найти любой преобразователь освещения. Вводятся имеющиеся значения (выбирается соответствующий элемент), а во второй колонке задаются единицы освещения, которые необходимо преобразовать. Расчеты занимают секунды и отличаются высокой точностью, так как основаны на проверенных формулах.

Как определить освещенность

При недостаточном освещении человек намного быстрее устает, приходится постоянно напрягать зрение, что крайне нежелательно. Поэтому СНиП устанавливает нормы для основных типов помещений, которыми следует руководствоваться при определении необходимого освещения.

Учитывается естественное освещение, но основное внимание уделяется искусственному свету, так как с его помощью можно создать оптимальные условия вне зависимости от погоды на улице. Ниже приведены основные значения для разных помещений:

1. Офисы, где работают за компьютерами и оформляют документы — 300 Лк.
2. Помещение для проведения чертежных работ — 500 Lx.
3. Конференц-залы, переговорные комнаты — 200 лк.
4. Гостиные и кухни — 150 Lk.
5. Дети — 200 лк.
6. Офисы или зоны — 300 Lx.
7. Классы и аудитории — 400 лк.
8. Коммерческий этаж — от 200 до 400 Lx, в зависимости от деталей.

Для рабочих зон существуют специальные стандарты, поэтому чаще всего используют дополнительные светильники, выделяющие небольшую часть пространства.

Когда дело доходит до определения освещенности, для этого используется прибор под названием люксометр. С его помощью снимаются замеры в нескольких точках помещения, они указаны в СНиП, важно все сделать правильно.

Можно управлять не только общим показателем, но и освещенностью определенной поверхности или оборудования, если необходимо обеспечить особые условия при выполнении работ.

Приборы для определения уровня освещенности

Для проверки соблюдения нормативов можно измерить основные показатели с помощью люксметра. Типовой блок состоит из следующих блоков:

• встроенный или внешний чувствительный датчик;
• преобразователь;
• указатель (цифровой индикатор).

Люксметр

Детектор размещается на горизонтальной поверхности. Измерения проводят по методике, установленной ГОСТами 24940-96 и 54944-2012. Проверяйте искусственное и естественное освещение отдельно. При выполнении рабочих операций исключайте попадание теней и других препятствий в рабочую зону.

Замеры освещенности для светодиодных светильников

Для исключения искажения результатов измерения проводят через два часа непрерывной работы светильников. Процедуру рекомендуется повторить несколько раз.

К вашему сведению. Для расчета инженерных проектов в бюджетной сфере используются специализированные классификаторы стоимости КОСГУ.

Измерение количества света для светодиодных устройств

Для наглядности удобно представить значение освещения в типичных ситуациях. Эти значения можно сравнить с параметрами, приведенными в сопроводительной документации производителями светодиодных светильников.

Таблица освещения

0,001-0,003	Ночь с густой облачностью
0,2-0,25	Полная луна, ясное небо
15-25	В море на глубине 45-50 метров с низкой мутностью
90-250	Экранное изображение, созданное с помощью проекционной технологии
90-120	Центр комнаты с большими окнами в ясный солнечный день
40-60	Место для чтения
400-550	Рабочее пространство для выполнения сложных операций с миниатюрными объектами
1200-2500	Пасмурный день
10000-12000	Искусственное освещение съемочной площадки в теле или киностудии

В рекламных проспектах для повышения продаж лампочку можно назвать яркой и энергосберегающей. Чтобы сделать правильный вывод о потребительских параметрах товара, можно воспользоваться информацией, представленной выше.

Особенности определения освещенности для светодиодных приборов

Этот вид оборудования является самым популярным, поэтому необходимо воспользоваться несколькими рекомендациями при выборе оборудования и его эксплуатации.

После того, как необходимые показатели определены, следует выбрать конкретные лампочки или светильники и рассчитать количество, необходимое для помещения. Важно распределить их равномерно, чтобы не было плохо освещенных участков.

Измерения следует производить после того, как оборудование проработало не менее 2 часов. Это связано с тем, что диоды нагреваются, что влияет на их работоспособность. Повторять измерения там, где это важно, необходимо 1-2 раза в год. Со временем характеристики диодов, особенно низкокачественных, могут сильно ухудшиться.

Кстати! На светодиодных лампах всегда есть указание мощности светового потока, что упрощает выбор.