В каких единицах измеряется освещенность и яркость света – что такое люксы

Общие сведения

Я́ркость источника света — это световой поток, посылаемый в данном направлении, деленный на малый (элементарный) телесный угол вблизи этого направления и на проекцию площади источника [2] на плоскость, перпендикулярную оси наблюдения. Иначе говоря – это отношение силы света, излучаемого поверхностью, к площади её проекции на плоскость, перпендикулярную оси наблюдения.

В определении, данном выше, подразумевается, если рассматривать его как общее, что источник имеет малый размер, точнее малый угловой размер. В случае, когда речь идет о существенно протяженной светящейся поверхности, каждый ее элемент рассматривается как отдельный источник. В общем случае, таким образом, яркость разных точек поверхности может быть разной. И тогда, если говорят о яркости источника в целом, подразумевается вообще говоря усредненная величина. Источник может не иметь определенной излучающей поверхности (светящийся газ, область рассеивающей свет среды, источник сложной структуры – например туманность в астрономии, когда нас интересует его яркость в целом), тогда под поверхностью источника можно иметь в виду условно выбранную ограничивающую его поверхность или просто убрать слово “поверхность” из определения.

В системе СИ измеряется в канделах на м². Ранее эта единица измерения имела стандартное название нит (1нт=1кд/1м²), но в настоящее время стандартами на единицы СИ применение этого наименования не предусмотрено.

Существуют также другие единицы измерения яркости — стильб (сб), апостильб (асб), ламберт (Лб):

1 асб = 1/π × 10−4 сб = 0,3199 нт = 10−4 Лб. Вообще говоря яркость источника зависит от направления наблюдения, хотя во многих случаях излучающие или диффузно рассеивающие свет поверхности более или менее точно подчиняются закону Ламберта, и в этом случае яркость от направления не зависит.

  • Последний случай (при отсутствии поглощения или рассеяния средой – см. ниже) позволяет в определении рассматривать и конечные телесные углы и конечные поверхности (вместо бесконечно малых в общем определении), что делает определение более элементарным, однако надо понимать, что в общем случае (к которому при требовании большей точности относятся и большинство практических случаев) определение должно основываться на бесконечно малых или хотя бы физически малых (элементарных) телесных углах и площадках.
  • В случае поглощающей или рассеивающей свет среды видимая яркость, конечно, зависит и от расстояния от источника до наблюдетеля. Но само введение такой величины как яркость источника мотивировано не в последнюю очередь именно тем фактом, что в важном частном случае непоглощающей среды (в том числе вакуума) видимая яркость от расстояния не зависит, в том числе в том важном практическом случае, когда телесный угол определяется размером объектива (или зрачка) и уменьшается с расстоянием (падение с расстоянием от источника силы света точно компенсирует уменьшение этого телесного угла).
  • Существует теорема, утверждающая, что яркость изображения никогда не превосходит яркости источника.

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.

Разница между яркостью и освещенностью

ЯркостьОсвещенность

В русском языке слово «яркость» имеет два значения. Яркость может означать физическую величину, то есть характеристику светящихся тел, равную отношению силы света в определенном направлении к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению. Также она может определять более субъективное понятие об общей яркости, которое зависит от многих факторов, например особенностей глаз того, кто смотрит на этот свет, или количества света в окружающей среде. Чем меньше света вокруг, тем ярче кажется источник света. Чтобы не путать эти два понятия с освещенностью стоит запомнить, что:

яркость

характеризует свет,
отраженный
от поверхности светящегося тела или посылаемый этой поверхностью;

освещенность

характеризует
падающий
на освещаемую поверхность свет.

В астрономии яркость характеризует как излучающую (звезды), так и отражающую (планеты) способность поверхности небесных тел и измеряется по фотометрической шкале звездных яркостей. Причем, чем ярче звезда, тем меньше величина ее фотометрической яркости. Самые яркие звезды имеют отрицательную величину звездной яркости.

All-Electronic.ru – сайт о радиосхемах и электронных устройствах. Материал расчитан на новичков: схемы подобраны простые, здесь в статьях рассказывается об азах радиотехники. Любые вопросы можно задать в комментариях.

Значение единиц яркости

  1. НИТ — это устаревшая единица, раньше она использовалась в системе СИ, размерность её составляет примерно 1кд/ 1 м² . Сейчас стандарты этой единицы давно не используются и на смену пришли совершенно новые.
  2. СТИЛЬБ — используется в системе СГС . Яркость светящейся поверхности площадью 1 см 2 составляет 1 стильб. Она также практически вышла из употребления, и не используется современным человечеством.
  3. ЛАМБЕРТ — внесистемная единица яркости, стала применяться впервые в США. Назвали данную единицу в честь Ламберта Иоганна Генриха. Немецкий математик, астроном, физик и философ, по своему происхождению учёный был французом. Сокращенно ламберт пишут, как лб.
  4. АПОСТИЛЬБ — единица измерения для освещенных поверхностей также используется в системе СГС. Была открыта французским учёным физиком Андре Блоделем. АПОСТИЛЬБ с 1978 года официально считается устаревшей и сейчас уже не используется.
Будет интересно➡  Цоколи автомобильных ламп: список с картинками

Современная единица яркости

В каких единицах измеряется освещенность и яркость света – что такое люксы
Наука, которая изучает световые процессы, называется фотометрией. Она характеризует электромагнитные излучения светового диапазона. В фотометрии измерения производят с помощью диапазона спектра, который не отличается от обзора видимости человеческого глаза. Яркость определяет собой поток, который посылается лишь в определенном направлении видимой поверхности, она полностью может охарактеризовать светящееся тело.

В международной системе измерений (СИ) яркость можно измерить в канделах на квадратный метр. Если ранее измерением яркости служила НИТ, то сейчас ее принято измерять в канделах.

Кандела на квадратный метр (кд / м² ) — представляет собой производную яркости в системе СИ, основывается на двух измерениях: силы света и площади квадратного метра.

В зависимости от того, в каких масштабах необходимо измерить яркость поверхностей, существуют такие измерения, как кандела на квадратный сантиметр, кандела на квадратный фут, кандела на квадратный дюйм и даже килокандела на квадратный метр.

Килокандела на квадратный метр ( ккд / м² ) — представляет собой также измерение яркости, но в отличие от обычной канделы, она кратна производной в СИ системе.

Современный мир продвинулся настолько далеко, что прогресс достигает все новых и новых высот. Так, появился специальный конвертор, при помощи которого можно перевести абсолютно любые единицы яркости в любые другие. Это не составит особого труда, достаточно написать единицу измерения, которую необходимо перевести, и получить правильный ответ. Правильность ответа может не всегда быть предельно точной, а с некими погрешностями, потому что иногда конверторы могут округлять лишь до 10 цифр после запятой. Некоторые конверторы могут сокращать до экспоненциальной записи, например: 1,103E +6. E — это экспонента, которую в математике легко перевести, умножив на десять в степени.

Фотометр

Фотометр — это устройство, которое измеряет освещенность. Обычно свет поступает на фотодетектор, преобразуется в электрический сигнал и измеряется. Иногда встречаются фотометры, которые работают по другому принципу. Большая часть фотометров показывают информацию об освещенности в люксах, хотя иногда используются и другие единицы. Фотометры, называемые экспонометрами, помогают фотографам и операторам определить выдержку и диафрагму. Кроме этого фотометры используют для определения безопасной освещенности на рабочем месте, в растениеводстве, в музеях, и во многих других отраслях, где необходимо знать и поддерживать определенную освещенность.

Где могут понадобиться данные знания

Многие люди любят отгадывать кроссворды и сканворды. Авторы, придумывающие сканворды, используют своеобразную терминологию и все более хотят запутать читателя. Необходимо постараться, чтобы разгадать точный ответ. Думаете, для чего может понадобиться знание единицы яркости? Сканворд вполне может содержать подобный вопрос.

Например, такой случай. Нужно разгадать из сканворда слово из слова: ОТЛИЧНИК. Чтобы проще было разгадать данное слово, есть подсказка — это единица яркости светящейся поверхности, само слово состоит из 3 букв. По данным подсказкам легко можно определить, что это за слово. Ответ на сканворд: НИТ.

В чем измеряется яркость светодиодных ламп

В описании каждого товара от AlexLed указан световой поток. Он измеряется в люменах. Именно количество люмен отражает, какое количество света излучает лампа, соответственно, яркость лампочки измеряется в люменах.

Чтобы определить яркость светодиодной лампы, конечно, можно обратить внимание на ее мощность. Но это будет лишь усредненное представление о ее световом потоке. Например, 800 Лм может излучать лед лампочка как мощностью 6 Ватт, так и 10 Ватт.

Яркость лампы измеряется в люменах

Еще несколько лет назад наиболее распространенным видом источника искусственного света были лампочки накаливания. Все они были устроены одинаково, а потому, лампы одной и той же мощности светили в равной мере ярко. В случае же светодиодных ламп это правило не работает — производители используют разные комплектующие, о них мы рассказывали в статье об устройстве светодиодной лампы. Так дешевый светодиод и драйвер могут потреблять больше электроэнергии в сравнении с более современными, но отдавать меньше света.

Поэтому, если вы привыкли к показателю яркости лампы накаливания и соотношению ее с мощностью, обратите внимание на то, какой световой поток излучает лампочка.

Будет интересно➡  Что такое светодиодная (LED) лампа? Как выбрать светодиодную лампу для дома: основные параметры

Мощность лампы накаливания, ВтСветовой поток, Лм

40400
60700
75900
1001200
1501800

Так, если вы привыкли к лампе накаливания в 100 Вт, вам не нужно искать лед лампу аналогичной мощности. Вам нужна лампочка со световым потоком в 1200 Лм.

Если вы привыкли к лампе накаливания в 100 ватт, вам нужна светодиодная лампа со световым потоком в 1200 люменов

Таблица сравнения яркости светодиодных ламп и ламп накаливания

Маркировка светодиодной лампы

Если вы только начинаете использовать светодиодные лампы, то подобрать источник света, который заменит старый с минимальными отличиями, может быть не просто. Подскажем, на что следует обратить внимание.

  1. Люмены. Это и есть яркость лампы. Если вы пользовались лампочкой 1300 Лм, а перешли на 900 Лм, то новый свет вам покажется тусклым. Разница в 100 Лм будет незаметна, но большие расхождения весьма ощутимы.
  2. Мощность. На лампе всегда указано, сколько Ватт она потребляет. Чем их меньше, тем более скромный счет за электроэнергию вы получите. Именно поэтому лучше перейти с ламп накаливания на светодиодные: со световым потоком 1200 Лм первые потребляют 100 Вт, а вот лед лампа — около 12 Вт, разница более чем в 8 раз!
  3. Цветовая температура. Хоть этот показатель не зависит от яркости, субъективно теплый свет может показаться менее ярким, чем холодный. Измеряется цветовая температура в Кельвинах и может быть теплой, нейтральной или холодной.

Пример маркировки светодиодных ламп

Как видите, потребляемое количество ватт — это важная характеристика светодиодной лампы, но яркость не зависит от нее напрямую.

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.

Люксметр

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.

Как измерить яркость освещения

Измерить яркость можно с помощью специализированного прибора. В качественном яркометре устанавливают:

  • объектив с высокой светосилой;
  • чувствительную матрицу;
  • микропроцессорный блок обработки/ вывода информации.

Если хорошо настроить такой прибор, он сможет измерять силу света на большом расстоянии от источника (отражающей поверхности).

Люксометр

Приборы этой категории создают со встроенным или выносным датчиком. Простейшие стрелочные приборы стоят недорого. Однако пользоваться ими неудобно в труднодоступных местах и при высоком уровне вибраций. Повышенную точность обеспечивают цифровые модели. Фоточувствительный датчик устанавливают на поверхности. После обработки результат измерений отображается на дисплее и записывается в памяти.

Параметры, определяющие показатель светового потока и его расчет

На параметры освещенности влияет не только уровень яркости источников освещения. Следует принимать в расчет:

  1. Длину волны излучаемого света. Освещение с цветовой температурой 4200 К, которая соответствует естественному белому цвету, лучше воспринимается зрением, чем более приближенное к красному или синему участку спектра.
  2. Направление распространения света. Узконаправленные осветительные приборы позволяют сконцентрировать излучение света в нужном месте, не устанавливая более яркие светильники.

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.
Будет интересно➡  Что такое диммирование и как это использовать?

Нормы яркости по ГОСТ Р 52870-2007

Измеряя этот показатель, учитывают:

  • При адаптации к свету данная величина должна быть ≥ 10 кд/м2, к тени – не более 0,01 кд/м2.
  • На экранах этот параметр для монохромного изображения в норме должен составлять свыше 3 000 кд/м2, цветного – 10 000 кд/м2 (при этом, для каждого цвета более 1 500 кд/м2).
  • При определении этого светового показателя в разных точках экрана разница между максимальным и минимальным числами определяется отношением первого значения ко второму, и величина должна быть в пределах от 0 до 0,7.
  • Ночные показатели яркости должны быть в 2–100 раз меньше дневных.

Обратите внимание! Яркость мониторов при наличии внешнего освещения не нормируется.

В каких единицах измеряется освещенность и яркость света – что такое люксы
Монитор при внешнем освещении

Яркость света – это очень важный параметр, влияющий на зрение и работоспособность человека, и им не стоит пренебрегать. Таким образом, для безвредной работы с монитором внутри помещения, можно установить на устройство регулятор яркости, который будет менять ее показатели в 10–100 раз, в зависимости от времени суток и наличия естественного освещения.

Освещенность и музейные экспонаты

Статуя в Версальском дворце, Франция
Статуя в Версальском дворце, Франция

Скорость, с которой ветшают, выцветают и иным образом портятся музейные экспонаты, зависит от их освещенности и от силы источников света. Сотрудники музеев измеряют освещенность экспонатов, чтобы убедиться, что на экспонаты попадает безопасное количество света, а также и для того, чтобы обеспечить достаточно света для посетителей, чтобы они могли хорошо рассмотреть экспонат. Освещенность можно измерить фотометром, но во многих случаях это бывает нелегко, так как он должен находиться как можно ближе к экспонату, а для этого часто необходимо убрать защитное стекло и выключить сигнализацию, а также получить на это разрешение. Чтобы облегчить задачу, работники музея часто пользуются фотоаппаратами как фотометрами. Конечно, это не замена точным измерениям в ситуации, где найдена проблема с количеством света, который попадает на экспонат. Но для того, чтобы проверить, нужна ли более серьезная проверка с фотометром, фотоаппарата вполне достаточно.

Экспозиция определяется фотоаппаратом на основе показаний об освещенности, и, зная экспозицию, можно найти освещенность, проделав ряд несложных вычислений. В этом случае сотрудники музеев пользуются либо формулой, либо таблицей с переводом экспозиции в единицы освещенности. Во время вычислений не стоит забывать, что камера поглощает часть света, и учитывать это в конечном результате.

Садоводы знают, что разные растения требуют разное количество света; для оценки освещенности растений можно использовать люксметры

Воздействие на здоровье

Повреждение сетчатки может произойти, когда глаз подвергается воздействию высокой яркости. Повреждение может произойти из-за местного нагрева сетчатки. Фотохимические эффекты также могут вызывать повреждение, особенно на коротких волнах.

Примеры яркости

  • Солнце в зените — 1,65⋅109 кд/м²
  • Солнце у горизонта — 6⋅106 кд/м²
  • освещённый солнцем туман — более 12 000 кд/м²
  • небо, затянутое светлыми облаками — 10 000 кд/м²
  • диск полной Луны — 2500 кд/м²
  • дневное ясное небо — 1500—4000 кд/м²
  • небо в стратосфере на высоте 19 км — 75 кд/м²
  • серебристые облака — иногда до 1—3 кд/м²
  • полярные сияния — до 0,2 кд/м²
  • ночное небо в полнолуние — 0,0054 кд/м²
  • ночное безлунное небо — 0,01 —0,0001 кд/м; 0,000171 кд/м²

Рекомендации для подбора количества ламп

Существует максимально точный способ определения количества – заказ светотехнического расчета у мастера. Только этот вариант позволяет учитывать отражение от стены, а в результате получить желанную равномерность и освещенность.

Альтернативный вариант – размещение нескольких светильников и проведение измерений, используя люксметр. Получив точные значения и оценив комфорт для зрения, вы сможете определиться с выбором.

Люксметр – название прибора, измеряющего уровень освещенности. Человеческому глазу свойственно адаптироваться под разную освещенность. При этом и самой освещенности удается изменяться при удалении от светового источника и отражения от поверхностей. В зависимости от этого достигается «средняя освещенность» или «равномерность».

Вместо вывода

Современный мир технологий освещения уже не тот, каким он был 30 лет назад. И не такой, каким он будет ещё через пару десятилетий. Пора учиться пользоваться корректными характеристиками, а не искать на коробках привычные ватты мощности. Проще всего – пользоваться значением светового потока – люменами. В усреднённых условиях они дадут нужный результат.

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.

Предыдущая
ОсвещениеУстройство и подключение питания светодиодной ленты
Следующая
ОсвещениеЧто такое диммирование и как это использовать?
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Electroinfo.net  онлайн журнал
Мы используем cookie-файлы для наилучшего представления нашего сайта. Продолжая использовать этот сайт, вы соглашаетесь с использованием cookie-файлов.
Принять