Основні світлотехнічні поняття та одиниці

Освітлення виробничих приміщень характеризуються кількісними та якісними показниками.

До основних кількісних показників належать: світловий потік, сила світла, освітленість та яскравість.

Світловий потік (Ф) – - потік видимої променевої енергії, що сприймається органами зору людини як світло і оцінюється за світловим відчуттям.

Одиницею світлового потоку є люмен (лм) – світловий потік від еталонного точкового джерела світла силою в одну канделу (міжнародну свічку), розташованого у вершині тілесного кута в 1 стерадіан. Стерадіан - одиничний тілесний кут со з вершиною у центрі сфери, який вирізає на поверхні сфери радіусом 1 м площину, рівну 1 м2.

Джерела світла випромінюють світловий потік у різних напрямках неоднаково. Тому, щоб дати характеристику інтенсивності випромінювання, застосовуємо поняття "просторова або кутова щільність світлового потоку", яку називають силою світла (/), тобто світловий потік, віднесений до тілесного кута, в якому він випромінюється. Сила світла (І) – це величина, що визначається відношенням світлового потоку (Ф) до тілесного кута (), в межах якого світловий потік рівномірно розподіляється:

, кД.

Кандела (кД) – це сила світла точкового джерела, що випромінює світловий потік в 1 лм, який рівномірно розподіляється в середині тілесного кута в 1 стерадіан.

Освітленість (Е) – це величина світлового потоку (Ф), що падає на елемент поверхні (S)

.

Люкс (лк) – рівень освітленості поверхні площею 1 м², на яку падає світловий потік в 1 лм.

Яскравість (L). Одиницею яскравості є ніт (нт) – яскравість поверхні, що світиться і від якої в перпендикулярному напрямку випромінюється світло силою в 1 канделу з 1 м². Взагалі, яскравість поверхні залежить не тільки від падаючого світлового потоку та коефіцієнта відбиття, а й від кута, під яким ми розглядаємо цю поверхню, і визначається як:

,

де α – кут між нормаллю поверхні та напрямом сили світла.

До основних якісних показників зорових умов роботи можна зарахувати: фон, контраст між об’єктом і фоном, видимість, показник осліпленості, коефіцієнт пульсації освітленості.

Фон ( поверхня, прилегла безпосередньо до об’єкта розрізнення, на якій він розглядається) характеризується коефіцієнтом відношення відбитого світлового потоку до падаючого

.

Фон вважається світлим, якщо ; середнім при ; темним, якщо .

Контраст між об’єктом і фоном характеризується співвідношенням яскравостей об’єкта та фону. Контраст визначають за формулою

,

де та – відповідно яскравості об’єкта та фону, нт.

Контраст вважається великим при ; середнім при та малим - при .

Видимість () характеризує здатність ока сприймати об’єкт. Видимість залежить від освітлення, розміру об’єкта, його яскравості, контрасту між об’єктом та фоном, тривалості експозиції:

,

де – контраст між об’єктом та фоном; – пороговий контраст, тобто найменший контраст, що розрізняє око за даних умов.

Показник осліпленості Р є критерієм оцінки засліплюючої дії освітлювальної установки:

Р= (S -1)1000,

де коефіцієнт осліпленості S=ν_x/ν_b причому ν_x- видимість об’єкта спостереження при екрануванні блискучих джерел; ν_b - видимість об’єкта коли блискучі джерела у полі зору.

Коефіцієнт пульсації освітленості К, % характеризує відносну глибину коливань освітленості в результаті змін у часі світлового потоку газорозрядних ламп, які живляться змінним струмом

К = (E_max-E_min)*100/2*E_сер

де E_max, E_min, E_сер – відповідно найбільше, найменше і середнє значення освітленості за період його коливань, лк

Показник дискомфорту М – це критерій оцінки дискомфортного відблиску, який викликає неприємні відчуття при нерівномірному розподілі яскравості в полі зору. Розраховується при проектуванні за формулою:

М = (L_c * w ^0,5)/(φ_o * L_aд^0,5)

Де L_c – яскравість відблискового джерела, кд/м²

L_aд –яскравість адаптації, кд/м²

φ_o – індекс позиції відблискового джерела відносно лінії зору

w – кутовий розмір відблискового джерела

Для вимірювання світлотехнічних величин застосовують люксметри, фотометри, вимірювачі видимості.

У виробничих умовах використовують люксметри типів Ю-16, Ю-17, Ю-116, Ю-117 та універсальний портативний цифровий люксметр – яскравомір ТЄС 0693. Всі вони працюють із застосуванням ефекту фотоелектричного явища. Світловий потік, потрапляючи на селеновий фотоелемент, перетворюється на електричну енергію, сила струму якої вимірюється міліамперметром, який проградуйований у люксах. Застосовують також вимірювачі видимості - фотометри та інші комплексні вимірювачі світлотехнічних величин.