Характеристика света называемая освещенностью измеряется в: Ошибка 404: страница не найдена

Содержание

Основные понятия светотехники

Информация о материале
Обновлено: 31 мая 2020

Наличие света является важнейшим фактором, обеспечивающим человеку его существование: примерно 80% всей воспринимаемой человеком информации приходится на долю зрения. С точки зрения физики свет – это один из видов электромагнитного излучения. Основной характеристикой света является длина волны.

Свет – это электромагнитное излучение с длинами волн от 380 до 760 нм (нанометров, или миллиардных долей метра). Излучения с длинами волн короче 380 и длиннее 760 нм глазом не воспринимаются. Коротковолновое излучение называется ультрафиолетовым, длинноволновое называется инфракрасным излучением. Излучения с разной длиной волны воспринимаются взглядом по-разному: Границы цветов приблизительны и у разных людей могут несколько различаться. Белый цвет – это совокупность всех или нескольких цветов, взятых в определенной пропорции. Если луч белого света пропустить через стеклянную призму, то он разложится на цветные составляющие. Совокупность цветных составляющих сложного излучения называется спектром

излучения. Чувствительность глаза к световому излучению с разной длиной волны неодинакова. Человеческое зрение наиболее чувствительно к световому излучению с длиной волны 555 нм.

СВЕТОВОЙ ПОТОК – это мощность светового излучения, измеренная в специальных единицах, называемых люменами (обозначение – Лм, в иностранной литературе – lm). 1 Лм – это 1/683 ватта светового монохроматического (т.е. строго одноцветного) излучения с длиной волны 555 нм.

СИЛА СВЕТА – это отношение светового потока, заключенного в каком-либо телесном угле, к величине этого угла. Сила света измеряется в канделах (кд). 1 кд – эта сила света источника, излучающего световой поток 1 люмен в телесном угле 1 стерадиан. Световой поток, излучаемый источником света, распространяется в пространстве более или менее равномерно во все стороны.

Но, как правило, свет от какого- либо источника нужен для того, чтобы осветить конкретное пространство. С помощью осветительных приборов можно направить свет нужным образом и сосредоточить его в некоторой части пространства. Эта часть пространства характеризуется телесным углом. Телесный угол – это отношение площади,вырезаемой этим углом на сфере произвольного радиуса R к квадрату этого радиуса. Телесный угол измеряется в стерадианах.

ОСВЕЩЕННОСТЬ – это величина светового потока, приходящаяся на единицу площади освещаемой поверхности. Освещенность измеряется в люксах. Один люкс – это освещенность, при которой световой поток 1 Лм падает на площадь в 1 кв.м.

Понятие яркости.

Яркость предметов зависит как от освещенности, так и от способности предметов отражать падающий свет, пропускать его, либо поглощать. Способность предметов отражать падающий на них свет характеризуется коэффициентом отражения – это отношение величины светового потока, отраженного от какой-либо поверхности, к световому потоку, падающему на эту поверхность.

Обратите внимание, что наш глаз воспринимает лежащие рядом предметы разного цвета по-разному. Например, пачка белой бумаги явно светлее лежащего рядом черного ежедневника. То есть, наш глаз оценил светлоту предметов не только по освещенности, но и по другой величине – яркости. Яркость поверхности – это отношение силы света, излучаемой этой поверхностью в каком – либо направлении, к площади проекции этой поверхности на плоскость,
перпендикулярную выбранному направлению. За единицу измерения яркости принята яркость плоской поверхности, излучающей силу света в 1 кд с одного квадратного метра в направлении, перпендикулярном светящей поверхности, т.е. 1 кд/кв.м.

Источник информации www.halla.ru

 

Приборы для измерения оптических параметров светодиодов

Необходимость оперативного и достоверного измерения основных световых и энергетических параметров и характеристик источников излучения в видимой области спектра, таких как координаты цветности, коррелированная цветовая температура, коэффициент пульсации, яркость, освещенность и облученность, очевидна. Она продиктована стремительным развитием альтернативных источников оптического излучения (светодиодов), появлением различных вариантов дисплеев и световых табло, а также технологическими процессами, использующими источники оптического излучения.

 

Некоторые особенности построения приборов для измерения основных световых характеристик источников света

Измерение освещенности и яркости является простой фотометрической процедурой. Вместе с тем при проектировании и производстве люксметров и яркомеров приходится сталкиваться с достаточно серьезными проблемами по обеспечению соответствия выпускаемых приборов требованиям нормативных документов.

Так, например, фотоприемные устройства (ФПУ), являясь основной частью прибора для измерения оптического излучения, должны отвечать ряду электрических и фотометрических требований, зависящих от области применения и назначения. При разработке и производстве приборов для измерения параметров излучения необходимо знание этих требований, их особенностей, трудностей создания и путей их преодоления.

Устройство для формирования пространственной характеристики (входное устройство) формирует угол зрения, величина которого определена назначением разрабатываемого прибора. Так, например, входное устройство люксметра или пульсметра рассчитывается исходя из следующих соображений.

Освещенность поверхности, создаваемая точечным источником излучения, произвольно расположенным под углом . к ее нормали (рис. 1), определяется выражением:

Е = Е0×сosβ, (1)

где Е0 — освещенность, создаваемая точечным источником, расположенным нормально относительно поверхности; β — угол между нормалью и направлением на источник.

Рис. 1. Произвольно расположенный источник

Очевидно, измерения прибора, измеряющего освещенность, должен подчиняться такому же закону. Практически реализовать это условие без принятия определенных мер невозможно из-за зависимости коэффициента отражения поверхности оптических элементов приемной системы от угла падения излучения, описываемой формулой Френеля (2).

Для выполнения этого условия приходится включать в оптическую схему фотоприемного устройства так называемую косинусную насадку, формирующую необходимый угол зрения и компенсирующую погрешность, вносимую поверхностным отражением оптических элементов.

Наиболее оптимальная косинусная насадка для рабочих средств (рис. 2) измерения оптического излучения представляет собой выполненный из молочного стекла элемент, равномерно рассеивающий падающее излучение по всем направлениям, обеспечивая тем самым выполнение закона Ламберта, согласно которому яркости светорассеивающей поверхности во всех направлениях одинаковы.

Рис. 2. Цилиндрическая косинусная насадка для рабочих средств

Поверхность материалов, используемых во входных устройствах, отражает падающее излучение по закону Френеля:

где φ1 — угол между падающим на поверхность лучом света и нормалью; φ2 — угол между преломленным лучом и нормалью. Графически эта зависимость представлена на рис. 3.

Рис. 3. Зависимость коэффициента отражения поверхности материала от угла падения

Это означает, что фотоприемное устройство регистрирует излучение, не отвечающее соотношению (1) при углах более 60°, т. е. отличное от реального излучения.

Для компенсации потерь отраженного излучения используют боковую грань диска из молочного стекла. Величина потока излучения, прошедшего внутрь стекла через боковые грани, пропорциональна величине цилиндрической освещенности. Под средней цилиндрической освещенностью понимают среднюю освещенность боковой поверхности вертикально расположенного цилиндра. Она определяется выражением:

где β — угол падения света от точечного источника на боковую поверхность вертикально расположенного цилиндра.

Световой поток Ф, попадающий на используемый в ФПУ светочувствительный элемент, является функцией отражения (ρ) и пропускания (τ) используемого материала, освещенности плоской поверхности (Еп) и цилиндрической освещенности боковой грани (Ец):

Аналитически описать эту связь достаточно сложно из-за разброса параметров используемых материалов и геометрических размеров составляющих ФПУ элементов.

При разработке и изготовлении ФПУ эмпирически находится оптимальное сочетание характеристик (марки молочного стекла, его толщины и высоты боковой поверхности, выступающей над корпусом), обеспечивающее заданную погрешность (1–2%), определяемую отличием полученной пространственной характеристики от теоретической.

Кроме того, при создании приборов для измерения оптического излучения необходимо решить задачу приведения спектральной характеристики чувствительности кремниевого фотодиода к относительной световой спектральной эффективности V(λ), табулированные значения которой регламентированы решениями комиссии МКО и ГОСТ 8.332.

Спектральная коррекция чувствительности фотоприемника Sф(λ) к заданному виду S(λ) осуществляется, как правило, цветными фильтрами. При этом коэффициент пропускания Т(λ) определяется соотношением:

Существует два основных способа расположения корригирующих светофильтров перед фоточувствительным элементом (рис. 4).

Рис. 4. Способы расположения корригирующих светофильтров:
а) субтрактивный;
б) субтрактивно-аддитивный (схема Дреслера)

 

В первом случае цветные фильтры с подходящими спектральными характеристиками располагаются последовательно друг за другом. При таком расположении (рис. 4а) излучение, прежде чем попасть на фотоприемник, последовательно фильтруется в каждом фильтре.

Другой способ расположения фильтров с требуемыми спектральными характеристиками показан на рис. 4б. При этом расположении, называемом схемой Дреслера, некоторые фильтры размещаются рядом один с другим. Различные части светового потока по-разному пропускаются фильтрами, прежде чем поток достигает приемной площадки фотоприемника. Результирующая кривая спектрального пропускания комбинации может эффективно регулироваться путем изменения относительного размера отдельных компонентов. Выполненные по такому принципу корректирующие фильтры могут с высокой степенью точности приблизить относительную спектральную чувствительность фотоприемника к идеальным значениям V(λ) при относительно высоком пропускании в максимумах кривых. Обычно на практике в частности и в расчете рассматриваемых приборов используется первый способ расположения светофильтров ввиду его технологичности и простоты расчетов.

Рассмотрим пример приведения спектральной характеристики кремниевого фотодиода Sф(λ) к относительной световой спектральной эффективности V(λ) (рис. 5).

Рис. 5. Вид кривых спектральной чувствительности кремниевого фотодиода S(.) и заданной меры V(.)

 

Характеристика S(λ) приводится к заданной кривой с помощью исправляющего фильтра, который может быть составлен из цветных стекол (рис. 6).

Рис. 6. Коррекция спектральной чувствительности фотоприемника с помощью цветных фильтров

Общий коэффициент пропускания исправляющего светофильтра рассчитывается по формуле:

где i — номера цветных стекол, составляющих светофильтр, кi(λ) — показатель поглощения цветных стекол с индексом, соответствующим номеру цветного стекла, ti — толщина соответствующих цветных стекол.

Тип стекол и их количество выбирались полуэмпирическим способом, исходя из наличия производимых и доступных для использования марок. Так, например, для видимой области спектра пригодными для коррекции оказались следующие цветные стекла: СЗС-21, СЗС-22, СЗС-23, ЖС-20, ЖЗС-5, ЖЗС-6, ОС-5. Из группы сине-зеленых стекол (СЗС) было выбрано СЗС-21, так как оно хорошо подавляет излучение в ближней ИК-области спектра (760–1200 нм), где наблюдается максимальная чувствительность кремниевых фотодиодов (λmax = 800–900 нм), выбранных для коррекции. Оранжевое стекло ОС-5 взаимозаменяемо со стеклом ЖС-20, а желто-зеленое стекло ЖЗС-6 взаимозаменяемо со стеклом ЖЗС-5.

Выбор марки стекол и их толщины и расчет спектрального коэффициента пропускания исправляющего светофильтра осуществляется таким образом, чтобы на каждой длине волны выполнялось условие: τ(λ)= V(λ)/Sф(λ).

Строгое выполнение этого условия на всех длинах волн для серийных цветных стекол и фотоприемников практически невозможно. Всегда будет иметь место отступление реально выполненной кривой S(λ) = Sa(λ)..(λ) от заданной, которое необходимо оценить в зависимости от назначения и способа градуировки фотометра, где применяется исправляющий светофильтр.

Оценка погрешности коррекции фотоприемника производится по методике, разработанной МКО (публикация № 53). Расчет погрешности коррекции фотометрической головки f1(Z) основан на отличии реакции на излучение идеального фотоприемника, табулированное значение спектральной чувствительности которого известно, и реального фотоприемника, относительное спектральное распределение которого отличается от того, при котором была произведена градуировка.

где S(λ) — относительная спектральная чувствительность исследуемого фотоприемника; SV(λ) — относительная спектральная чувствительность эталонного фотоприемника; Фa(λ) — относительное спектральное распределение источника «А», при котором производится градуировка; Фi(λ) — относительная спектральная характеристика табулированных источников.

 

Приборы для измерения оптического излучения

Люксметры нового поколения «ТКА-Люкс» (рис. 7) и «ТКА-ПКМ-31» являются в настоящее время самыми востребованными и имеют метрологические характеристики на уровне приборов лучших мировых производителей рабочих средств измерения. Диапазон измерения освещенности в диапазоне 10–200000 лк с погрешностью 6–8%.

Рис. 7. Внешний вид люксметра «ТКА-Люкс»

«ТКА-Люкс/Эталон» является первым российским люксметром, метрологические характеристики которого отвечают требованиям, предъявляемым к рабочим эталонам. Он предназначен для измерения освещенности в видимой области спектра 380–760 нм, создаваемой стандартными источниками оптического излучения, расположенными нормально относительно приемника. Люксметр предназначен для практической реализации Государственной поверочной схемы средств из мерений световых величин в соответствии с ГОСТ 8.023-2000. Этот прибор по точности воспроизведения и передачи размеров единиц силы света и освещенности обеспечивает метрику прецизионных и рабочих средств измерений и отличается временной стабильностью и достоверностью. Допускаемая прибором основная относительная погрешность измерения освещенности не превышает 6,0%.

Разработанный комбинированный прибор люксметр+яркомер «ТКА-ПКМ» (02) служит для измерения освещенности (в диапазоне 10–200000 лк с погрешностью 8%) и яркости накладным способом (в диапазоне 10–200 000 кд/м2 с погрешностью 10%) самосветящихся протяженных объектов (рис. 8).

Рис. 8. Внешний вид прибора «ТКА-ПКМ» мод.0,2

Прибор отличается от традиционных яркомеров отсутствием в схеме оптических элементов (линзы, объектива), что значительно упрощает конструкцию и удешевляет стоимость прибора при сохранении его точностных характеристик.

Для дистанционного определения яркости протяженных источников разработан недорогой, отвечающий современным метрологическим и техническим требованиям прибор для измерения яркости киноэкранов яркомер «ТКА-ЯР» (рис. 9), представляющий собой портативный малогабаритный прибор с автономным питанием, снабженный функцией запоминания результата измерения (Hold). Наводка на измеряемый объект осуществляется с помощью лазерного прицела.

Рис. 9. Внешний вид яркомера «ТКА-ЯР»

Для упрощения конструкции прибора в оптической схеме был применен нефокусируемый объектив. Нерегулируемая фокусировка на некоторое постоянное расстояние повышает оперативность работы с прибором, так как исключается одна из рабочих операций. При этом не требуется вводить никаких поправок к градуировке, поскольку показания прибора пропорциональны яркости объекта независимо от расстояния. Прибор имеет следующие технические характеристики:

  • угол зрения — 1,0–1,5°;
  • диапазон измерения — 10,0–2000,0 кд/м2;
  • спектральная коррекция — 2,0%;
  • суммарная погрешность — 10,0%;
  • расстояние до измеряемого объекта — не менее 7,0 м.

 

Измерение коэффициента пульсации источников излучения

Излучение источников света при питании от сети переменного тока (как правило, с частотой 50 Гц) является пульсирующим. Частота пульсации при этом равна удвоенной частоте питающего напряжения 100 Гц. В качестве критерия оценки относительной глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока источников излучения при питании их переменным током введен коэффициент пульсации освещенности (Кп), выражаемый формулой:

где Еmax — максимальное значение амплитуды переменой составляющей освещенности, Еmin — ее минимальное значение, Еср — среднее значение освещенности (рис. 10).

Рис. 10. Временная характеристика пульсирующей освещенности

 

 

Конструктивно прибор выполнен в виде двух блоков: фотоприемной части (ФПУ) и блока обработки информации. В блоке обработки информации размещена электронная схема, состоящая из АЦП (аналого-цифрового преобразователя), ЖКИ (жидкокристаллического индикатора) и процессора ADuС.

Прибор работает следующим образом. Сигнал с ФПУ подается на предварительный усилитель, где происходит одновременно с усилением сигнала и его масштабирование.

Усиленный сигнал подается на вход АЦП для преобразования в цифровую форму. Цифровой сигнал с выхода АЦП подается в микропроцессор для дальнейшей обработки. Проводится серия измерений с периодом 10 мс и определяются максимальное, минимальное и среднее значения освещенности.

Обработка сигнала ведется не синфазно периодам колебаний. В процессе измерения производится анализ нескольких периодов, и значения результатов выборок усредняются. Результат — значения max, min и среднее определяются в единицах освещенности лк. После нахождения параметров сигнала по формуле (8) вычисляется значение коэффициента пульсации.

Рис. 11. Внешний вид прибора «ТКА-ПКМ (08)»

Определение коэффициента пульсации источников излучения и освещенности выполняется прибором «ТКА-ПКМ (08)», информация в нем обрабатывается микропроцессором. Этот пульсметр-люксметр имеет следующие технические характеристики:

  • диапазон измерения коэффициента пульсации — 0–100%;
  • диапазон измерения освещенности — 10–200 000 лк;
  • погрешность измерения не превышает 10%.

 

Измерение полного светового потока

Важной световой характеристикой излучения светодиода является световой поток Ф (лм), определяющийся как интеграл всего потока излучения, заключенного под пространственной индикатрисой излучения (рис. 12).

Рис. 12. Пространственное распределение силы света светильника

Необходимо при этом отметить, что индикатрисы излучения светодиодов (в отличие от ламп накаливания) могут принимать самые причудливые формы. Эта особенность в немалой степени помогла в выборе нами пути построения измерительного прибора.

 

Способы измерения полного светового потока

Имеются два существенно различающихся способа измерения полного светового потока:

  • гониометрический метод;
  • метод «интегрирующей сферы».

Гониометрический метод

Метод основан на пошаговой фиксации значений силы света светодиода при его повороте на известный угол. Используемые для этих целей приборы — гониометр с достаточным угловым разрешением и фотометрическая головка с известным коэффициентом преобразования. Уменьшение погрешности измерений и получение наиболее достоверного углового распределения возможно при минимальном значении шага угла поворота светодиода относительно фотометра (или наоборот). Современные гониофотометрические установки имеют шаг несколько угловых минут. Одновременно выполняются измерения осевой силы света и ее пространственного распределения.

На основании этих данных рассчитывается световой поток. Получение светового потока светодиода Ф с пространственным распределением силы света произвольной формы определяется с помощью индикатрис излучения большого числа плоскостей (nIv(Θ) при n→∞) и последующим вычислением среднего значения Ф:

Процесс измерения полного светового потока гониометрическим методом является перспективным с точки зрения точности и информативности, но требует серьезных материальных затрат и времени.

Для оперативного проведения простых технологических измерений полного светового потока нами был выбран так называемый метод «интегрирующей сферы», изложенный М. М. Гуревичем [6]. В нем неизвестный световой поток сопоставляется с заранее вычисленным световым потоком образцового осесимметричного источника. Этот метод позволяет проводить измерения светового потока источника с произвольным распределением излучения в окружающем пространстве на порядки быстрее, чем гониометрический метод (рис. 13).

Рис.13. Измерение светового потока с помощью фотометрического шара

Такое сопоставление производится с помощью фотометрического шара, имеющего достаточно большой диаметр, окрашенного изнутри матовой белой краской и рассеивающего свет в соответствии с законом Ламберта.

Теория фотометрического шара [6] показывает, что световой поток, рассеиваемый его внутренней стенкой, распределяется по ней весьма равномерно. Поэтому если внутрь полой сферы, стенка которой имеет во всех точках одинаковый коэффициент отражения ρ, поместить источник S, излучающий световой поток Ф, то отраженный от стенки шара поток ρФ создаст во всех точках одну и ту же освещенность

где r — радиус поверхности шара.

Вторично отраженный световой поток ρ2Ф снова равномерно распределится по стенке шара, и дополнительная освещенность окажется:

и так далее, до бесконечности.

Общую (суммарную) освещенность в некоторой точке М на внутренней поверхности шара можно рассчитать следующим образом:

где Eи — освещенность в некоторой точке М при непосредственном падении света на поверхность шара. Очевидно, что эта величина не будет одинакова во всех точках, поскольку зависит как от положения источника S внутри шара, так и от его светораспределения.

Однако если с помощью малого непрозрачного экрана Э (рис. 13), помещенного вовнутрь шара, защитить от попадания света непосредственно от источника малый участок стенки около точки М, то освещенность этого участка будет следующая:

где α — коэффициент пропорциональности, зависящий только от свойств шара.

Поэтому если испытуемый источник S со световым потоком Ф заменить внутри шара на образцовый источник S0 c известным световым потоком Ф0, то очевидно, что освещенность в точке М будет:

Или, разделив выражение (14) на (15), получим:

 

Установив тем или другим способом отношение освещенностей, можно определить световой поток Ф интересующего нас источника.

В связи с тем, что излучение светодиодов направленное, и угол излучения не превышает 2. возможно упрощение конструкции прибора за счет установки исследуемых светодиодов в стенке шара. Тем самым снижается количество элементов конструкции внутри шара и, следовательно, его геометрические размеры. Шар выполняется с двумя отверстиями. За первым размещается фотодиод с молочным стеклом и набором корригирующих светофильтров, а за вторым — исследуемые светодиоды (рис. 14).

Рис. 14. Вариант измерения полного светового потока светодиода

Определив реакцию фотодиода на излучение — например, фототоки, возникающие в измерительной цепи, — находим отношение i/i0 и Е/Е0, которые можно считать равными между собой, и вычисляем световой поток Ф согласно выражению (16).

В результате реализации на практике вышеизложенного метода мы получили рабочее средство измерения полного потока, показанного на рис. 15. Погрешность измерения полного светового потока белых светодиодов составила 7,0%, цветных светодиодов — 10,0%.

Рис. 15. Внешний вид опытного экземпляра прибора «ТКА-КК» для измерения полного светового потока излучающего светодиода

 

Дополнительные погрешности суммарной спектральной коррекции, возникающие из-за селективности коэффициента отражения интегрирующей сферы, достаточно просто устраняются коррегирующими фильтрами. Измерения полного светового потока могут проводиться за считанные секунды операторами любого уровня квалификации (рис. 16).

Рис. 16. Фотоприемное устройство (ФПУ) спектроколориметра

 

Измерение цветовых характеристик источников оптического излучения

Общая концепция построения приборов

Приборы ООО «НТП «ТКА» для определения цветовых характеристик источников (спектроколориметры) основаны на измерении спектрального состава оптического излучения с последующей математической обработкой результатов.

Координаты цвета источников определяются значениями трех интегралов, взятых в пределах видимого спектра:

где Феλ(λ) — спектральная плотность потока излучения; x‾(λ),y‾(λ),z‾(λ) — удельные координаты цветности.

Координаты цветности рассчитываются:

Фотоприемное устройство спектроколориметра показано на рис. 16.

Излучение исследуемого источника, пройдя отделение для формирования пространственной характеристики (1), попадает в диспергирующее устройство. Устройство представляет собой полихроматор (2) с регистрацией разложенного излучения фотодиодной линейкой (3). Рабочий спектральный диапазон обусловлен характером поставленных задач.

При определении коррелированной цветовой температуры спектральная плотность энергетической светимости Меλ (Вт·м3) абсолютно черного тела (АЧТ) определяется в соответствии с законом Планка по формуле:

Координаты цвета АЧТ при данной температуре Т рассчитываются по формулам (17). Затем применяется переход от системы цветовых координат х, у МКО 1931 г. в более равноконтрастную систему u’, v’ МКО 1976 г. по следующим формулам:

Такой же пересчет цветности производится для исследуемого источника излучения. Затем определяется массив координат цветности АЧТ и соответствующий массив температур.

Рис. 17. Линия АЧТ в системе цветовых координат u’,v’

Минимальное расстояние в пространстве u, v между точкой цветности исследуемого источника (u0’, v0’) и точками цветности массива линии АЧТ (ui’, vi’) (рис. 17) определяется по формуле:

 

Затем сопоставляется рассчитанный массив цветности и массив температур АЧТ и определяется температура исследуемого источника Тj, соответствующая определенной точке цветности (uj, vj).

Разработанный спектроколориметр «ТКА-ВД» предназначен для определения спектрального состава источника оптического излучения с последующим вычислением цветовых координат в выбранной системе координат (рис. 18). Оптическая схема прибора представляет собой полихроматор на дифракционной решетке с регистрацией разложенного излучения фотодиодной линейкой. Рабочий спектральный диапазон прибора (380–760) нм. Диапазон линейности сигналов достигает шести порядков. В зависимости от конфигурации входного устройства прибор работает как в режиме яркомера, так и в режиме измерения освещенности. Спектральное разрешение прибора не превышает 3 нм.

Рис. 18. Внешний вид спектроколориметра «ТКА-ВД»

 

Заключение

В заключение хочется отметить следующее. Прибор становится измерительным средством тогда, когда он метрологически обеспечен. Порой на метрологию затрачиваются усилия, соизмеримые с усилиями, затраченными на разработку самого прибора. ООО «НТП «ТКА» оснащено современным, в том числе уникальным оборудованием, которое обеспечивает проведение калибровочных и поверочных (силами «Тест-Санкт-Петербург») работ при выпуске приборов серии «ТКА». По каждому типу приборов имеется утвержденное метрологическое обеспечение измерений и эталоны соответствующего уровня, госповерка которых ежегодно проводится в уполномоченных организациях Госстандарта РФ. Специалистами центра проводятся консультации по вопросам возможности применения приборов для решения конкретных задач и даются рекомендации по наилучшему выбору среди них. По заданию министерств, ведомств и отдельных заказчиков выполняются научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, связанные как с разработкой новых типов приборов, так и с исследованиями воздействия физических факторов на материальные объекты и изучением происходящих в связи с этим изменений.

Литература
  1. www.ledcommunity.ru (Сайт объединения людей, сфера деятельности которых связана со светодиодной индустрией.) /ссылка утрачена/
  2. Заутер Г., Линдеманн М., Шперлинг А., Оно О. Фотометрия светодиодов // Светотехника. 2004. № 3.
  3. Никифоров С. Измерительная лаборатория для комплексного исследования характеристик светодиодов, применяемых в системах отображения информации // Компоненты и технологии. 2007. № 7.
  4. Круглов О. В., Кузьмин В. Н., Томский К. А. Измерение светового потока светодиодов // Светотехника. 2009. № 3.
  5. Сапожников Р. А. Теоретическая фотометрия. Л.: Энергия. 1977.
  6. Гуревич М. М. Фотометрия (теория, методы и приборы). Л.: Энергоатомиздат. 1983.
  7. www.netl.doe.gov/ssl/PDFs/Portland_2008/Day1_Grather.pdf

Исследование фотометрических параметров светоизлучающих диодов

А.И.Андреев, С.В.Мухин, В.В.Некрасов, В.А.Никитенко, А.В.Пауткина

Модульная многофункциональная оптоволоконная спектрометрическая система

Часть II

Практические лабораторные работы

 

Цель работы:

практическое освоение методики экспериментального определения фотометрических параметров источников света (на примере светоизлучающих диодов) на автоматизированном оптоволоконном спектрометрическом оборудовании;

— освоение принципов измерений спектральных характеристик излучения, определение длин волн максимальной интенсивности и полуширины пиков излучения;

— освоение принципов количественных радиометрических измерений.

 

Введение

Фотометрия – раздел физической оптики, в котором рассматриваются TэнергетическиеT характеристики Tоптического излученияT (испускаемого TисточникамиT, распространяющегося в различных средах и взаимодействующего с веществом). При этом TэнергияT электромагнитных TколебанийT оптического TдиапазонаT усредняется по малым TинтерваламT времени, которые, однако, значительно превышают период рассматриваемых оптических колебаний. Фотометрия охватывает как экспериментальные методы и Tсредства измеренийT Tфотометрических величинT, так и относящиеся к этим TвеличинамT теоретические TположенияT и расчёты. Основным TэнергетическимT понятием фотометрии является поток излучения Ф, имеющий физический смысл средней TмощностиT, переносимой электромагнитным TизлучениемT. Пространственное TраспределениеT Ф описывается Tэнергетическими фотометрическими величинамиT, производными от потока TизлученияT по площади и (или) Tтелесному углуT. Световые величины – это фотометрические величины, обычно приведёTнныеT в соответствие со Tспектральной чувствительностьюT среднестатистического человеческого глаза (важнейшего для человека Tприёмника светаT) адаптированного  на дневное освещение. Изучение зависимостей фотометрических величин от длины волны TизлученияT и Tспектральных плотностейT TэнергетическихT величин составляет предмет спектрофотометрии и, если шире, спектрорадиометрии.

Точная фотометрия излучательных устройств и последующая правильная интерпретация получаемых результатов обычно представляют собой достаточно сложную задачу и требуют от исследователя большой изобретательности и терпения. Рассматриваемые здесь величины так многочисленны и тесно связаны между собой, что неопытный исследователь легко может впасть в заблуждение даже при использовании хороших измерительных приборов. Большое число единиц измерения, встречающихся в литературе, представляет значительные трудности также из-за того, что в практических измерениях разные исследователи используют как метрическую, так и английскую системы единиц.

Для дальнейшего весьма существенно понять разницу между радиометрией и фотометрией. Радиометрия представляет собой методику количественного измерения потоков электромагнитного излучения, в частности в спектральном диапазоне от радиоволн до рентгеновских лучей. При этих измерениях в основном используются энергетические единицы. Единицы энергии излучения измеряются в Джоулях, мощность потока излучения в Ваттах, поверхностная плотность потока излучения (облучённость) в ВТ/смP2P и так далее. К радиометрическим световым единицам относится также и световой поток, выражаемый в люменах, освещённость – в люксах или люменах на квадратный метр и т.д. Переход от световых единиц к энергетическим приведён разделе 1.7. (глава 1 Части I настоящего пособия). Хотя исторически фотометрия сложилась первой, в настоящее время она рассматривается как отдельная область радиометрии, в которой характеристика устройства, измеряющего излучения (обычно называемого чувствительным элементом), зависит от длины волны измеряемого излучения некоторым четко определенным образом. Визуальная (субъективная) фотометрия имеет дело со сравнительно узкой областью электромагнитного спектра, в котором заключены излучения с длинами волн от  3.8•10P-7P м до 7.6•10P-7P м. В настоящее время наиболее часто используемая единица длины световой волны называется «нанометр» (нм), который равен 10P-9P м. Видимая область спектра, выраженная в этих единицах, простирается в этом случае от 380 нм (фиолетовый цвет) до 760 нм (красный цвет). Выражают длины волн и в ангстремах (Å) (1Å=10P-10P м или 0,1 нм). Видимая область спектра, выраженная в ангстремах, лежит в пределах от 3800 Å до 7600 Å. Видимым этот диапазон назван потому, что за его пределами (в области рентгеновских лучей, в ультрафиолетовом и в инфракрасном диапазонах) визуальная фотометрия простым человеческим глазом невозможна.

Довольно часто при измерениях в видимой области спектра, если хотят получить достаточно четкие ответы при решении проблем зрительного восприятия, необходимо, чтобы чувствительный элемент имел спектральную характеристику, соответствующую определенным стандартам фотометрии. Такая, точно определенная, спектральная характеристика чувствительного элемента называется «функцией видности» глазаP Pили  «функцией спектральной чувствительности». В отчете Международной комиссии по освещению (МКО) этот термин был заменен термином «функция спектральной световой эффективности», которая обозначается и записывается как V(λ).

Весьма важным, ограничивающим фотометрическую точность фактором является степень соответствия спектральной характеристики чувствительного элемента заданной характеристике, соответствующей «функции спектральной чувствительности».

Так, например, ватты (Вт) можно количественно связать с фотометрическими единицами только при заданной длине волны. Например, в области максимума чувствительности среднестатистического человеческого глаза к дневному свету, которая находится вблизи волны длиной 555 нм, коэффициент перевода составляет 680 лм/вт, где люмен (лм) – единица измерения светового потока. По мере удаления по спектру от этой соответствующей зеленому цвету области в любую из сторон глаз становится все менее и менее чувствительным, так что каждый Ватт энергии оказывает на него все меньшее и меньшее воздействие, пока в пределе зрительное ощущение не исчезает совершенно. Число фотонов, приходящихся на люмен, также зависит от длины волны, однако иным образом, поскольку «синие» фотоны обладают большей энергией, чем «красные».

Рис. 4.2.1 иллюстрирует соотношения, с помощью которых излучённую оптическую энергию можно скоррелировать с кривой видности человеческого зрения и оценить число световых квантов (фотонов) на ватт или ватт на люмен в любой точке видимого диапазона.

Рис. 4.2.1. Взаимосвязь между длиной волны, энергией и люменами.

 

Функция видности человеческого глаза, принятая теперь официально во всех странах, представляет собой результат усреднения данных нескольких исследователей. Эти данные были получены различными, не всегда эквивалентными путями. Глаза отдельных наблюдателей могут несколько отличаться друг от друга. В связи с этим идеальный объективный фотометр (чувствительный элемент, имеющий функцию спектральной чувствительности, идентичную по форме функции видности глаза может и не дать в точности то же самое значение для отношения интенсивностей двух спектрально различных источников, что и конкретный человек-наблюдатель, использующий свой глаз в качестве нуль-индикатора в визуальном фотометре. Это обстоятельство, однако, в общем случае не вызывает затруднений, поскольку действительное назначение системы фотометрических единиц и заключается в том, чтобы обеспечить твердый физический базис для количественных измерений. Некоторая несогласованность системы с каждым отдельным наблюдателем определяется индивидуальными различиями зрительного аппарата у разных людей.

Механический эквивалент света  равный 1/680 вт/лм.  представляет собой масштабный коэффициент, посредством умножения на который нормируются функция видности и функция спектральной интенсивности излучения стандартного излучателя. Чаще всего функция видности изображается в линейном масштабе (по оси ординат). На рис. 4.2.2 она представлена для среднестатистического глаза адаптированного на дневное и ночное освещение. Эта функция называется функцией относительной видности глаза. На приведённом рисунке она показана для глаза, адаптированного на дневное освещение (сплошная кривая) и на ночное освещение (пунктирная кривая). Обе кривые нормированы по максимумам к 100%.

Рис. 4.2.2. Чувствительность человеческого глаза к оптическому излучению
                              различных длин волн.

 

Исторически первоначально при фотометрических измерениях чувствительным элементом служил человеческий глаз. Для выполнения таких измерений было создано большое число различных устройств. Однако общей чертой всех этих устройств является то, что в них глаз и мозг наблюдателя используются в качестве нуль-индикатора правильности установки некоторой шкалы или измерителя. Даже при работе с невизуальными чувствительными элементами, такими, как фотографическая эмульсия и телевизионные устройства, существует широко распространенная тенденция к использованию привычных фотометрических единиц, основанных на свойствах человеческого глаза. Хотя часто и утверждают, что в этом случае возникает путаница в единицах измерения и вся система единиц оказывается непригодной, подобные мнения обычно проистекают от недопонимания простоты основных положений, лежащих в основе фотометрических единиц измерения. Рассмотрим подробно существо этих единиц.

Сила света. Основной единицей, из которой в дальнейшем выводятся все остальные световые единицы, является единица силы света — свеча. Свеча определяется как 1/60 фотометрической силы света с 1 смP2  Pповерхности абсолютно черного тела при температуре затвердевания платины и наблюдении излучения в направлении, нормальном к излучающей поверхности.

Платина затвердевает при температуре 2046,5К. Эта температура носит название фотометрической стандартной цветовой температуры.

По самому определению стандарты любых единиц должны быть такими, чтобы их легко могли понять и воспроизвести работники любой области науки или промышленности во всех частях света. Хотя этот стандарт и обладает подобным достоинством, в технической практике обычно изготовляют и используют вторичные стандарты — в форме вольфрамовых ламп накаливания. Сила света такого стандарта должна наблюдаться вполне определенным образом. Требование наблюдения по нормали к поверхности подразумевает в неявной форме изотропность потока излучения, что немедленно приводит к определению единицы светового потока — люмена.

Световой поток. Все вопросы, связанные с определением световых величин, просто решаются в том случае, когда источник излучает свет равномерно во всех направлениях. Такой источник называется изотропным, а примером может служить раскалённый металлический шарик. Изотропный источник излучения с силой света I св излучает I лм светового потока в каждом стерадиане телесного угла. Таким образом, источник с силой света I св излучает световой поток 4πI лм.

Анизотропные излучатели. В действительности большинство излучателей света неизотропно или анизотропно, поэтому требуется очень большая осторожность при использовании и измерении характеристик стандартных источников, а также и любых других источников излучения.

Пусть мощность лучистой энергии, приходящейся на телесный угол ω, равна Ф лм, а сила света источника составляет I св (предполагается изотропность излучения), тогда

I = Ф/Ω св                        (1)

Эту величину весьма часто называют силой света в данном направлении. У большинства реальных источников сила света в данном направлении изменяется с изменением направления весьма сильно и характер ее пространственного распределения, как правило, никак не связан с действительной полной силой света источника. Полная сила света источника (такого, например, как лампочка) обычно определяется путем помещения его в интегрирующую сферу, имеющую почти равный единице коэффициент отражения от внутренней поверхности и последующих измерений через небольшое окно в этой поверхности (глава 1, Часть I). Полный световой поток сравнивается с известным стандартом.

Яркость. Количественно яркость может быть определена как сила света, излучаемого с единицы светящейся поверхности. Термин brightness (блеск) часто неправильно используется вместо термина  luminance (яркость). Термин  «блеск»,  согласно определению, применяется для оценки интенсивности точечных источников, таких, как звезды. Этот термин также используется специалистами в области физиологической оптики. При измерении яркости с помощью идеального точечного чувствительного элемента обычно не имеет значения, будет ли поверхность самосветящейся или отражающей внешние излучения. В нормальном к светящейся поверхности направлении сила света определяется следующим выражением:

I = L·S,                                        (2)

где S — площадь светящейся поверхности и L — яркость. Если яркость по поверхности объекта неравномерна, тогда сила света I задается следующим интегралом:

I = ∫ L(x,y) dS,                             (3)

а средняя по площади (габаритная) яркость при этом будет равна

LBсрB = I/S = 1/S ∫ L(x,y) dS            (4)

Яркость излучающей или отражающей свет поверхности может весьма сильно зависеть от направления наблюдения. Это, конечно справедливо для металлизированных и зеркально – растровых отражающих проекционных экранов, рассеивающих световой поток в желательных направлениях. Для сравнения таких отражающих поверхностей, а также для определения их фотометрических свойств в качестве эталона применяют некоторую идеализированную поверхность, отражающие свойства которой весьма просты и легко описываются математически. Такой поверхностью является так называемая ламбертовская поверхность (или излучатель, И.Ламберт – известный немецкий учёный), которую сравнительно легко воспроизвести приближенно как в лабораторных, так и в полевых условиях. Если яркость исследуемой поверхности в заданном направлении больше яркости ламбертовской поверхности, коэффициент отражения которой в любом на­правлении равен единице, то отношение этих яркостей называют коэффициентом яркости в заданном направлении.

Ламбертовский излучатель света. Ламбертовский излучатель обычно называют также ламбертовской или равномерно рассеивающей поверхностью. Особенностью такой математически идеализированной поверхности является характер зависимости силы света от направления его излучения (по отношению нормали к поверхности). Эта зависимость подчиняется так называемому закону косинуса, согласно которому сила света, излучаемого с единицы поверхности, пропорциональна косинусу угла, заключенного между направлением излучения и нормалью к поверхности.

Такой несколько парадоксальный результат можно легко объяснить, рассмотрев регистрирующий элемент, чувствительность которого в пределах некоторого телесного угла не зависит от направления. Когда такой чувствительный элемент воспринимает свет в нормальном к излучающей поверхности направлении, «наблюдаемый» участок поверхности представляет собой круг. Если же свет воспринимается в направлении, отличном от нормального, то «наблюдаемый» участок становится эллипсом, а его площадь возрастает в (1/cos φ) раз (φ — угол между указанным направлением и нормалью к поверхности). При этом возрастание «наблюдаемой» площади в точности компенсирует снижение интенсивности излучаемого света от каждой точки поверхности. Правильно спроектированные измерители освещенности имеют косинусную характеристику в предположении, что обычные отражающие  поверхности (как, например, белая бумага) по своим свойствам близки к равномерно рассеивающей поверхности. Такой измерительный прибор позволяет хорошо оценивать зрительную эффективность освещения рабочей поверхности независимо от того, падает ли на нее свет по нормали или под некоторым углом. При использовании специальных методов может быть получено превосходное приближение к идеальной ламбертовской поверхности.

Геометрические законы освещения. Все обычно применяемые фотометрические единицы освещенности основаны на использовании свечи в качестве эталона силы света удаленного источника. Единицей светового потока является люмен, равный заключенной в телесном угле 1 стер части светового потока, создаваемого изотропным точечным источником с силой света 1 св. В соответствии с законом освещения, который может быть выведен геометрически, освещенность поверхности (выраженная в люменах на единицу площади), освещаемой нормально падающим светом, определяется выражением

E = I/RP2P                                   (5)

где R — расстояние от источника света до поверхности.

В международной системе единиц измерения единица освещенности определяется как люмен на квадратный метр, которая равна люксу. В практической фотометрии при использовании реальных (неточечных) источников света указанное выше простое соотношение справедливо лишь тогда, когда наибольший поперечный размер источника не превышает 1/10 расстояния от источника до освещаемой поверхности. В более сложных случаях освещенность определяется суммированием элементарных освещенностей, создаваемых на освещаемой поверхности бесконечно малыми элементами светоизлучающей площади источника (с учетом угла падения света θ). Элементарная освещенность определяется следующим выражением:

dE = (dI/RP2P) cos θ = {L(R,θ)/RP2P} cos θ dS     (6)

где L(R,θ) = dI/dS– функция распределения яркости по светоизлучающей площади источника, выраженная через расстояние R и угол падения света θ. В этом случае полная освещённость равна

E = ∫dE = ∫{L(R,θ)/RP2P} cos θ dS =,             (7)

где dS – элемент светоизлучающей площади, выражаемой обычно через R и θ.

Рассмотренные выше соображения обычно достаточны для решения большинства задач по расчету освещенности. Однако основную роль среди измеряемых характеристик отображаемой информации играет не собственно освещенность, а яркость — характеристика, определяющая уровень зрительного ощущения.

Единицы яркости. В конечном счете, основной вопрос, на который необходимо ответить при решении любой технической задачи, связанной с фотометрическими измерениями, формулируется следующим образом: какова зрительно ощущаемая яркость (светлота) объекта наблюдения или каков яркостный контраст между объектом и фоном? Обычно для измерения яркости используют такие единицы, как свеча на квадратный метр, которая называется кандела на квадратный метр и обозначается – кд/мP2P.

При определении воспринимаемого светового потока функция спектральной интенсивности излучения умножается на некоторую весовую функцию, характеризующую приемник излучения (например, на функцию видности V(λ)). Число люменов, излучаемых любым светящимся объектом, определяется путем интегрирования произведения функции видности на функцию спектральной интенсивности излучения P(λ) объекта, т. е.:

Ф = K ∫P(λ) V(λ) dλ.     (8)


Коэффициент пульсации в осветительных установках

Коэффициент пульсации освещенности в осветительных установках. Метод расчета.

Пульсации светового потока возникают при питании источников света переменным или импульсным током. Человек зрительно различает пульсации светового потока с частотой, меньшей критической частоты слияния мельканий, лежащей в диапазоне от 35 до 60 Гц в зависимости от области сетчатки глаза, воспринимающей излучение: для фовеальной области КЧСМ составляет 40…55 Гц, для парафовеальной она возрастает до 55…60 Гц, на крайней периферии снижается до 35…40 Гц. Таким образом, пульсации светового потока сильнее заметны периферическим зрением.

Сергей Котов, [email protected]
Выпускник кафедры «Светотехника и источники света» Московского энергетического института. Инженер-проектировщик ООО «СТК «ГЕЛИОСИТИ». Опыт работы по специальности с 2007 года. Принимал участие в реализации проектов освещения объектов ОАО «Северсталь» и ОАО «АК «Транснефть», цехов Калужского турбинного завода, Кирсинского кабельного завода и др.

Данная статья представляет собой лишь теоретическую часть, в которойописывается метод расчета коэффициента пульсации освещенности. Вторая часть статьи — практическая и представляет собой онлайн калькулятор коэффициента пульсации освещенности для осветительной установки на светильниках с различными источниками света.

Видимые глазом пульсации вызывают явное раздражение, но также отрицательное влияние на зрительную работоспособность и нервную систему оказывают неразличимые органом зрения пульсации светового потока, имеющие частоту до 300 Гц. К наиболее опасным последствиям высоких пульсаций светового потока относится возникновение стробоскопического эффекта – иллюзии неподвижности или замедленного движения вращающихся объектов, что может привести к производственным травмам. Повышенная зрительная утомляемость и опасность травматизма диктуют необходимость нормировать коэффициент пульсации светового потока, который в итоге и влияет на коэффициент пульсации освещенности на объекте Кп​.

Коэффициент пульсации освещенности: термины и определения

Коэффициент пульсации освещенности — один из качественных показателей внутренних осветительных установок, регламентируемый СП52.13330.2011, а также рядом отраслевых стандартов, санитарных правил и норм. По определению коэффициент пульсации освещенности – критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в осветительной установке в результате изменения во времени светового потока источников света при их питании переменным током. В зависимости от разряда зрительной работы, коэффициент пульсаций освещенности ограничивается значениями, не превышающими 10%, 15% или 20% [1].

Нижнее значение коэффициента пульсации было выбрано исходя из возможности его реализации во второй половине XX века. Верхнее значение связано с вероятностью возникновения стробоскопического эффекта при Кп > 20%. В помещениях с дисплеями коэффициент пульсаций освещенности не должен превышать 5% [2]. Коэффициент пульсации освещенности не ограничивается для помещений с периодическим пребыванием людей, при отсутствии в них условий для возникновения стробоскопического эффекта.

Коэффициент пульсации освещенности возрастает при регулировании светового потока источников света с помощью диммеров, работающих по принципу широтно-импульсной модуляции (ШИМ) на частоте до 300 Гц

При питании источников света переменным током промышленной частоты (50 Гц) частота пульсаций светового потока определяется её удвоенным значением и составляет 100 Гц. Наличие таких пульсаций невозможно определить «на глаз», для их выявления применяются измерительные приборы – пульсметры, часто совмещаемые с люксметрами. В настоящее время данные приборы получают широкое распространение, в 2012 году был введён стандарт, содержащий перечень рекомендуемых средств измерения и описывающий, как измерять коэффициент пульсации освещенности Кп [3].

Коэффициент пульсации различных источников света

Высокий коэффициент пульсации освещенности (свыше 30%) характерен для осветительных установок, в которых применяются светильники с разрядными лампами и электромагнитными ПРА, подключенные к однофазной линии питания [4]. Вопреки сложившемуся мнению, пульсации светового потока свойственны в том числе и лампам накаливания с Кп до 15% при подключении к одной фазе). Коэффициент пульсации освещенности на объектах со светодиодными источниками света зависят от схемотехнического решения их блоков питания (драйверов): если с целью удешевления конечного продукта на выходе схемы вместо постоянного тока выдаётся выпрямленный ток промышленной частоты, коэффициент пульсации может достигать порядка 30%. В связи с этим рекомендуется запрашивать у производителей или поставщиков светодиодных светильников техническую информацию по пульсациям светового потока для каждого конкретного продукта.  Также коэффициент пульсации освещенности возрастает при регулировании светового потока источников света с помощью диммеров, работающих по принципу широтно-импульсной модуляции (ШИМ) на частоте до 300 Гц.

Рекомендуется запрашивать у производителей или поставщиков светодиодных светильников техническую информацию по пульсациям светового потока для каждого конкретного продукта

Один из способов снижения коэффициента пульсации в осветительных установках переменного тока – применение электронных ПРА с частотой питания от 400 Гц. При частоте питания свыше 5 кГц Кп составляет менее 1%. Данный способ эффективен для люминесцентных и компактных люминесцентных ламп, т.к. их применение с электронными ПРА стало практически повсеместным ввиду очевидных преимуществ и относительно невысокой стоимости решения. Частота питания современных ЭПРА для люминесцентных ламп – от 25 кГц. Ранее для снижения Кп в осветительных установках с многоламповыми люминесцентными светильниками применялись электромагнитные ПРА, работающие по схеме с расщеплённой фазой, обеспечивающей питание одной части ламп в светильнике отстающим током, другой – опережающим.

Разрядные лампы высокого давления  (ДРЛ, ДРИ, ДНаТ) применяются, как правило, в одноламповых светильниках, поэтому подключение по схеме с расщеплённой фазой для них является неактуальным. Применение РЛВД с электронными ПРА не приводит к существенному снижению Кп ввиду относительно низкой частоты выходного тока (порядка 135 Гц), ограниченной физическими особенностями работы горелок ламп.

Наиболее распространённый способ снижения Кп для РЛВД в осветительных установках с трёхфазными групповыми линиями – так называемая расфазировка – поочерёдное присоединение светильников к разным фазам сети. Максимальное снижение Кп достигается при установке в одной точке двух или трёх светильников, питаемых от разных фаз.

В таблице 1 приводятся значения Кп для основных типов источников света, установленных в одной точке при питании от одной, двух или трёх фаз.

Таблица 1. Значения коэффициента пульсаций для источников света, установленных в одной точке и подключенных к 1, 2 или 3 фазам

Тип источника света Коэффициент пульсации, %
1 фаза 2 фазы 3 фазы
Лампа накаливания 10…15 6…8 1
Люминесцентные лампы с ЭмПРА:
ЛБ (цветность 640)
ЛД (цветность 765)

34
55

14,4
23,3

3
5
Дуговые ртутные лампы (ДРЛ) 58 28 2
Металлогалогенные лампы (ДРИ) 37 18 2
Натриевые лампы высокого давления (ДНаТ) 77 37,7 9

 

Данное планирование расфазировки является идеальным, но значительно чаще встречается применение одного светильника в точке с поочерёдным соединением соседних светильников в ряду к разным фазам сети, реже – поочерёдное соединение соседних рядов светильников к разным фазам.

Оценить эффективность применения расфазировки в цепях переменного тока промышленной частоты с целью снижения  коэффициента пульсации в осветительных установках общего освещения со светильниками с разрядными лампами и электромагнитными ПРА можно с помощью предлагаемого метода расчёта, основанного на требованиях, предъявляемых при измерении Кп и инженерном методе расчёта Кп по таблицам [4]. Данный метод может применяться для расчёта Кп в осветительных установках с металлогалогенными лампами (например, серии HPI Plus), дуговыми ртутными лампами (ДРЛ) и люминесцентными лампами типа ЛБ или ЛД и их зарубежных аналогов – ламп цветности 640 и 765 соответственно.

Коэффициент пульсации освещенности: алгоритм вычисления

1. Моделирование осветительной установки в расчётной программе.Необходимые исходные данные: габариты помещения, коэффициенты отражения его поверхностей, наличие затеняющих объектов, схема и высота установки светильников, высота плоскости нормируемой освещённости). Наиболее распространённой расчётной программой является DIALux, поэтому методика расчёта будет рассматриваться на его примере.

2. Распределение светильников по фазам согласно электрическому проекту или схеме. Ввиду того, что в программе DIALux расчёты проводятся по сценам освещения, для удобства получения результатов следует добавить светильники каждой фазы к  соответствующим элементам управления (Фаза A, Фаза B, Фаза C), которые затем необходимо добавить к соответствующим сценам освещения (Фаза A, Фаза B, Фаза C). Либо можно создать отдельные расчётные файлы со светильниками от каждой фазы.

3. Определение минимального количества квадратов расчётной сетки. Минимальное количество квадратов расчётной сетки определяется исходя из размеров помещения и высоты подвеса светильников над нормируемой рабочей поверхностью. Минимальное количество квадратов расчётной сетки N1 в квадратном помещении определяется по таблице 2 в соответствии с индексом помещения \( i \):

Формула расчета индекса помещения для последующего расчета коэффициента пульсации освещенности:

\[ i=\frac{a\cdot b}{h0\cdot (a+b)}\qquad(1) \]

Где:
a и b – размеры сторон помещения, м;
h0 – высота подвеса светильников над рабочей поверхностью, м.

Таблица 2. Минимальное количество квадратов расчётной сетки для квадратного помещения

Индекс помещения i Минимальное количество квадратов расчётной сетки N1
Менее 1 4
От 1 до 2 включительно 9
От 2 до 3 включительно 16
Свыше 3 25

Как правило, помещения имеют неквадратную форму. Минимальное количество квадратов расчётной сетки N для неквадратного помещения рассчитывается по формуле:

Формула расчета минимального количества квадратов расчётной сетки N для неквадратного помещения:

\[ N=N1\frac{S_п}{S_к}\qquad(2) \]

Где:
Sп – площадь помещения, м;
Sк – площадь квадрата со стороной, равной наименьшей стороне помещения, м.

4. Создание сетки расчётных точек освещённости.
Расстановка контрольных точек расчёта освещённости производится в центре каждого квадрата расчётной сетки. При размещении контрольных точек расчёта освещённости на плане помещения их сетка не должна совпадать с сеткой размещения светильников. В случае совпадения сеток число контрольных точек на плане помещения следует увеличить. При расположении в помещении крупногабаритного оборудования контрольные точки не должны располагаться на оборудовании. Если контрольные точки попадают на оборудование, сетку контрольных точек следует сделать более частой и исключить точки, попадающие на оборудование.

5. Определение освещённости в контрольных точках для каждой фазы с помощью расчётной программы.

6. В каждой точке максимальное из значений освещённости принимается равным 100%, значения освещённости от светильников оставшихся фаз выражаются в процентах от максимального значения.

7. По результатам п. 6 для каждой контрольной точки определяется значение Кпоуi в соответствии с типом источника света по таблице 3, 4 или 5. Если расчёт производится для двухфазной системы, доля освещённости от третьей фазы принимается равным 0%.

EA, EB, EC — освещённости в контрольных точках от светильников, подключенных к соответствующим фазам (A, B, C).

 

Таблица 3. Значения Кпоуi для ламп ДРИ

EB/EA, %
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
EC/EA, % 0 100.0 88.0 79.0 71.5 66.0 61.5 58.0 54.5 52.0 50.5 49.0
10 88.0 76.0 68.0 61.5 57.0 53.0 50.0 47.5 45.0 43.4 42.5
20 79.0 68.0 59.0 53.5 49.0 45.5 42.5 40.0 38.5 37.5 36.0
30 71.5 61.5 53.5 46.5 42.0 39.0 36.5 34.5 33.0 31.5 31.0
40 66.0 57.0 49.0 42.0 36.5 33.0 31.0 29.5 27.5 27.0 26.5
50 61.5 53.0 45.5 39.0 33.0 28.5 26.5 24.5 23.5 22.0 21.5
60 58.0 50.0 42.5 36.5 31.0 26.5 22.0 23.0 22.0 21.0 20.0
70 54.5 47.5 40.0 34.5 29.5 24.5 23.0 19.0 18.0 17.0 16.4
80 52.0 45.0 38.5 33.0 27.5 23.5 22.0 18.0 14.9 14.1 13.4
90 50.5 43.4 37.5 31.5 27.0 22.0 21.0 17.0 14.1 11.2 10.6
100 49.0 42.5 36.0 31.0 26.5 21.5 20.0 16.4 13.4 10.6 8.0

 

Таблица 4. Значения Кпоуi для ламп ДРЛ

EB/EA, %
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
EC/EA, % 0 100.0 88.0 79.0 71.5 66.0 61.5 58.0 54.5 52.0 50.5 49.0
10 88.0 76.0 68.0 61.5 57.0 53.0 50.0 47.5 45.0 43.4 42.5
20 79.0 68.0 59.0 53.5 49.0 45.5 42.5 40.0 38.5 37.5 36.0
30 71.5 61.5 53.5 46.5 42.0 39.0 36.5 34.5 33.0 31.5 31.0
40 66.0 57.0 49.0 42.0 36.5 33.0 31.0 29.5 27.5 27.0 26.5
50 61.5 53.0 45.5 39.0 33.0 28.5 26.5 24.5 23.5 22.0 21.5
60 58.0 50.0 42.5 36.5 31.0 26.5 22.0 18.0 16.0 16.0 15.4
70 54.5 47.5 40.0 34.5 29.5 24.5 18.0 14.5 12.7 11.7 11.5
80 52.0 45.0 38.5 33.0 27.5 23.5 16.0 12.7 9.9 8.4 7.9
90 50.5 43.4 37.5 31.5 27.0 22.0 16.0 11.7 8.4 6.0 4.9
100 49.0 42.5 36.0 31.0 26.5 21.5 15.4 11.5 7.9 4.9 2.6

 

Таблица 5. Значения Кпоуi для люминесцентных ламп

EB/EA, %
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
EC/EA, % 0 100.0 88.0 79.0 71.5 66.0 61.5 58.0 54.5 52.0 50.5 49.0
10 88.0 76.0 68.0 61.5 57.0 53.0 50.0 47.5 45.0 43.4 42.5
20 79.0 68.0 59.0 53.5 49.0 45.5 42.5 40.0 38.5 37.5 36.0
30 71.5 61.5 53.5 46.5 42.0 39.0 36.5 34.5 33.0 31.5 31.0
40 66.0 57.0 49.0 42.0 36.5 33.0 31.0 29.5 27.5 27.0 26.5
50 61.5 53.0 45.5 39.0 33.0 28.5 26.5 24.5 23.5 22.0 21.5
60 58.0 50.0 42.5 36.5 31.0 26.5 22.0 18.0 16.0 16.0 15.4
70 54.5 47.5 40.0 34.5 29.5 24.5 18.0 14.5 12.7 11.7 11.5
80 52.0 45.0 38.5 33.0 27.5 23.5 16.0 12.7 9.9 8.4 7.9
90 50.5 43.4 37.5 31.5 27.0 22.0 16.0 11.7 8.4 6.0 4.9
100 49.0 42.5 36.0 31.0 26.5 21.5 15.4 11.5 7.9 4.9 2.6

 

8. По результатам п. 7 для каждой контрольной точки определяется значение Кпi по формуле:

Коэффициент пульсации источника света К
пi, формула расчета:

\[ K_{пi}=K_{пoyi}\cdot K_{пis}\qquad(3) \]

Где:
Kпis – значение коэффициента пульсации освещенности применяемого источника света при подключении к одной фазе, определяемое по таблице 1.{N}_1K_{пi}\qquad(4) \]

Где:
N – количество расчётных точек.

Коэффициент пульсаций освещенности для конкретного помещения. Пример расчета

Рассмотрим применение данного метода на конкретном примере: производственный цех размерами 60 х 18 х 10 м, высота установки светильников 9 м, светильники устанавливаются на поперечных балках с шагом 6 м, нормируемая средняя горизонтальная освещённость на уровне 0,8 м: 200 лк, разряд зрительных работ: IV (средней точности, коэффициент пульсаций < 20%).

1. Моделирование осветительной установки в DIALux

Коэффициенты отражения поверхностей в промышленном помещении выбираются в соответствии с одним из наименее благоприятных возможных условий: потолок – стекло (6%), стены – бетон (27%), пол – цемент (27%). Коэффициент запаса (в DIALux – коэф. уменьшения) принимается равным 0,71.

Выбранный тип светильников: подвесной BOX LAMA Q 250W с широкосимметричным отражателем 48D и защитным стеклом с металлогалогенной лампой HPI Plus 250/743 BU. Для обеспечения нормируемой освещённости на рабочей поверхности потребуется 27 светильников, установленных в 3 ряда с шагом 6 м (по 9 светильников в ряду). Результаты светотехнических расчётов приведены на рис. 1 ниже.

 

2. Распределение светильников по фазам

В рассматриваемом примере будет использовано распределение светильников по фазам в соответствии со схемой:

A – B – C – A – B – C – A – B – C
B – C – A – B – C – A – B – C – A
C – A – B – C – A – B – C – A – B

Выделение светильников каждой фазы для присоединения к соответствующим элементам управления в DIALux удобнее производить сверху вниз, слева направо (см. рис. 2).

 

Светильники каждой фазы необходимо присоединить к соответствующим элементам управления. Для удобства элементы управления следует переименовать в соответствии с фазами A, B, C.
Затем каждый элемент управления присоединяется к соответствующей сцене освещения (см. рис. 3). Для удобства сцены освещения целесообразно переименовать в соответствии с фазами A, B, C.

 

3. Определение минимального количества квадратов расчётной сетки (см. рис. 4).

 

 

Определение индекса помещения в соответствии с формулой (1):

\[ i=\frac{a\cdot b}{h0\cdot (a+b)}=\frac{60\cdot 18}{8,2\cdot (60+18)}=1,69 \]

Минимальное количество квадратов расчётной сетки N1 для квадратного помещения определяется по таблице 2 в соответствии с индексом помещения i: 9. Ввиду того, что помещение имеет прямоугольную форму, минимальное количество квадратов расчётной сетки N рассчитывается по формуле (2):

\[ N=N1\frac{S_п}{S_к}=9\frac{60\cdot 18}{18\cdot 18}=30 \]

4. Создание сетки расчётных точек освещённости. Площадь помещения составляет 1080 м2, минимальное количество квадратов расчётной сетки – 30 шт. При данных параметрах максимальная площадь квадрата расчётной сетки составляет 36 м2, т.е. 6х6 м. Контрольные точки расчёта освещённости следует располагать в центре квадратов расчётной сетки.

5. Определение освещённости в контрольных точках для каждой фазы. Для наглядного представления результатов расчёта в DIALux следует отметить пункт «Расчётные точки (обзор результатов)» для сцен освещения каждой фазы. Значения освещённости от каждой фазы в 30 контрольных точках заносятся в таблицу (см. таблицу 7 ниже).

6. В каждой из 30 точек максимальное значение освещённости принимается равным 100%, значения освещённости от светильников оставшихся фаз выражаются в процентах от максимального значения.

Например, в точке 1 освещённость от фазы А составляет 46 лк, от фазы B – 49 лк, от фазы C – 18 лк. Максимальной является освещённость, создаваемая светильниками фазы B – 49 лк, данное значение принимается равным 100%. Освещённость от фазы A составляет 94% от максимальной освещённости, от фазы C – 37%. Процентные соотношения заносятся в таблицу (см. таблицу 7 ниже).

7. По результатам п. 6 для каждой контрольной точки определяется коэффициент пульсации осветительной установки Кп_оуi по таблице 3, т.к. применяемый источник света — металлогалогенная лампа.
Например, в точке 1 Кпоу1 определяется по таблице 3 на пересечении значений 94% и 37% и равен 28,3% (точное значение получено с помощью интерполяции табличных данных). Полученные значения Кпоуi заносятся в таблицу (см. таблицу 7 ниже).

8. По результатам п. 7 для каждой контрольной точки определяется значение коэффициента пульсаций источника света Кпi по формуле 3. Для металлогалогенных Кпис = 37% (по таблице 1).
Например, для точки 1.

Коэффициент пульсации освещенности:

\[ K_{п1}=K_{пoy1}\cdot K_{пис}=28,3\%\cdot 37\%=10,5\% \]

Полученные значения Кпi заносятся  в таблицу (см. таблицу 7).

9. Полученные результаты сводятся  в таблицу 7:

 

Таблица 7: Результаты расчётов коэффициента пульсаций Кп

№ расчётной точки Освещённость от светильников фазы A Освещённость от светильников фазы B Освещённость от светильников фазы C Кпоуi Кпi
1 46 лк (94%) 49 лк (100%) 18 лк (37%) 28.3 10.5
2 42 лк (84%) 50 лк (100%) 49 лк (98%) 12.4 4.6
3 25 лк (48%) 35 лк (67%) 52 лк (100%) 26 9.6
4 56 лк (77%) 73 лк (100%) 52 лк (71%) 18 6.7
5 76 лк (97%) 78 лк (100%) 77 лк (99%) 8.9 3.3
6 55 лк (74%) 53 лк (72%) 74 лк (100%) 18.3 6.8
7 69 лк (92%) 65 лк (87%) 75 лк (100%) 12 4.5
8 86 лк (93%) 92 лк (100%) 87 лк (95%) 10.4 3.8
9 75 лк (100%) 64 лк (85%) 70 лк (93%) 12.3 4.6
10 77 лк (100%) 70 лк (91%) 66 лк (86%) 12.4 4.6
11 88 лк (95%) 88 лк (95%) 93 лк (100%) 10.2 3.8
12 71 лк (92%) 77 лк (100%) 66 лк (86%) 12.3 4.6
13 66 лк (86%) 77 лк (100%) 70 лк (91%) 12.4 4.6
14 93 лк (100%) 88 лк (95%) 88 лк (95%) 10.2 3.8
15 66 лк (86%) 70 лк (91%) 77 лк (100%) 12.4 4.6
16 70 лк (91%) 66 лк (86%) 77 лк (100%) 12.4 4.6
17 88 лк (95%) 93 лк (100%) 88 лк (95%) 10.2 3.8
18 77 лк (100%) 66 лк (86%) 70 лк (91%) 12.4 4.6
19 77 лк (100%) 70 лк (91%) 66 лк (86%) 12.4 4.6
20 88 лк (95%) 88 лк (95%) 93 лк (100%) 10.2 3.8
21 70 лк (91%) 77 лк (100%) 66 лк (86%) 12.4 4.6
22 64 лк (85%) 75 лк (100%) 70 лк (93%) 12.3 4.6
23 92 лк (100%) 86 лк (93%) 87 лк (95%) 10.4 3.8
24 65 лк (87%) 69 лк (92%) 75 лк (100%) 12 4.5
25 53 лк (72%) 55 лк (74%) 74 лк (100%) 18.3 6.8
26 78 лк (100%) 76 лк (97%) 77 лк (99%) 8.9 3.3
27 73 лк (100%) 57 лк (78%) 52 лк (71%) 17.9 6.6
28 35 лк (67%) 25 лк (48%) 52 лк (100%) 26 9.{N}_1K_{pi}=\frac{1}{30}(10,5+4,6+9,6+6,7+3,3+6,8+\\ 4,5+3,8+4,6+4,6+3,8+4,6+\\4,6+3,8+4,6+4,6+3,8+4,6+\\4,6+3,8+4,6+4,6+3,8+4,5+\\6,8+3,3+6,6+9,6+4,5+10,5)=\\=5,3\% \end{eqnarray*} \]

 

 

Таким образом, коэффициент пульсации освещенности в данном промышленном помещении равен 5,3%, что значительно ниже нормируемого значения 20%.

Чем меньше коэффициент пульсации освещенности осветительной установки в зависимости от рассматриваемой схемы, тем сложнее и дороже будет её реализация с точки зрения стоимости монтажных работ и электротехнических материалов

Предложенная в примере схема расфазировки является одной из наиболее оптимальных. Рассмотрим также ряд схем подключения светильников в трёхфазной сети:

Подключение поперечных рядов к отдельным фазам: Кп = 10,9%.

A – B – C – A – B – C – A – B – C
A – B – C – A – B – C – A – B – C
A – B – C – A – B – C – A – B – C

Подключение продольных рядов к отдельным фазам: Кп = 13,6%.

A – A – A – A – A – A – A – A – A
B – B – B – B – B – B – B – B – B
C – C – C – C – C – C – C – C – C

Подключение светильников одной фазы в шахматном порядке для обеспечения равномерного распределения освещённости в дежурном режиме работы осветительной установки (светильники фазы А): Кп = 13,3%.

A – B – A – C – A – B – A – C – A
B – A – C – A – B – A – C – A – B
A – B – A – C – A– B – A – C – A

Подключение светильников к двум фазам в каждом продольном ряду трёхфазной сети: Кп = 8,2%.

A – B – A – B – A – B – A – B – A
B – C – B – C – B – C – B – C – B
C – A – C – A – C – A – C – A – C

Чем меньше коэффициент пульсации освещенности осветительной установки в зависимости от рассматриваемой схемы, тем сложнее и дороже будет её реализация с точки зрения стоимости монтажных работ и электротехнических материалов (щитов управления, пускателей, автоматов, кабелей, лотков, монтажных коробок и др.).

В связи с этим целесообразно рассматривать несколько вариантов схем расфазировки и выбирать наиболее простой из удовлетворяющих нормируемым требованиям.

Программа расчета коэффициента пульсации освещенности

Автором статьи совместно с Андреем Леготиным ([email protected]) была разработана программа, производящая автоматизированный расчёт пп. 3, 6 – 10. Исходными данными являются габариты помещения, высота подвеса светильников относительно расчётной плоскости, тип источников света и значения освещённости в контрольных точках, полученные в расчётной программе.

Программа производит расчёт индекса помещения, автоматически предлагает минимальное количество расчётных точек (возможен ручной ввод), рассчитывает коэффициент пульсации освещенности для металлогалогенных, ртутных и люминесцентных ламп с электромагнитными ПРА в каждой контрольной точке, а также коэффициент пульсации освещенности всей осветительной установки. Программа доступна в режиме онлайн на нашем сайте www.heliocity.ru/pulsacii-osveshchennosti/

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. СП 52.13330.2011 Естественное и искусственное освещение. Актуализированная редакция СНиП 23-05-95*.
2. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы».
3. ГОСТ Р 54945-2012 Здания и сооружения. Методы измерения коэффициента пульсации освещенности.
4. Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю.Б. Айзенберга. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Знак. – 972 с: ил.

Люксметры



Люксметры

Люксметр — портативный прибор для измерения освещённости, один из видов фотометров. Стандартный люксметр состоит из фотоэлемента, преобразующего свет в энергию электрического тока, и измеряющего этот ток электронного микроамперметра со шкалой в люксах. Конструктивно современные люксметры состоят из единого блока, где фотоэлемент интегрирован в корпус прибора. На данной странице представлено описание наиболее популярных на российском рынке измерителей световых параметров – люксметров, яркометров, блескомеров, пульсметров.

Люксметры часто применяются при аттестации рабочих мест, а также при санитарном и техническом надзоре в жилых и производственных помещениях. Так контроль освещенности рабочих мест входит в число плановых мероприятий по охране труда на рабочих местах. ГОСТ Р 55710-2013 устанавливает нормы освещённости в люксах для помещений различного назначения. Так, например, в офисе нормативная освещенность должна быть от 200 до 300 лк. В сфере НК люксметры используют для измерения УФ освещённости при работе с люминесцентными материалами и общей освещенности рабочих мест влияющей на контраст дефекта с фоном и его видимость дефектоскопистом. Согласно РД 03-606-03 освещенность контролируемых визуальным методом поверхностей должна быть не менее 500 Лк.

Профессиональные люксметры часто сочетают в себе несколько функций, как например измерения освещённости в видимой, энергетической и ультрафиолетовой областях спектра. Существуют модели, созданные специально для измерения светового потока светодиодов, произвольно расположенных и пульсирующих источников света. Люксметры, используемые в сфере государственного регулирования, подлежат поверке. Поверка люксметров осуществляется по параметрам освещённости с использованием образцовых фотометров. Поверка регламентирована ГОСТ 8.023-2012. Государственный поверочная схема для средств измерений световых величин непрерывного и импульсного излучения. Отношение к данной теме также имеют: ГОСТ 8.195-2013, ГОСТ 8.552-2013, СП 52.13330.2016, СанПиН 2.2.4.3359-16, СанПиН 2.2.1/2.1.1.2585-10, ГОСТ 54940-2016. Межповерочный интервал люксметров, как правило, 1 год.

Спектрофотометр ТКА-Спектр (ФАР) предназначен для измерения абсолютного спектрального распределения источников оптического излучения в видимой области в диапазоне от 400 до 790 нм, измерения энергетической освещенности (ФАР-облучённости) и плотности фотосинтетического фотонного потока PPFD. Прибор является прямо отсчётным устройством с выводом зональных значений облучённости на дисплее в мВт/м² и квантовой эффективности PPFD в мкмоль/(с·м²) в четырех зонах B/G/R/FR (синий, зелёный, красный, дальний красный).

ФАР (фотосинтетическая активная радиация) — часть доходящей до биоценозов солнечной радиации в диапазоне от 400 до 700 нм, используемая растениями для фотосинтеза. Измерения ФАР используются в сельском хозяйстве, лесоводстве и океанографии. В отличие от глаз человека, восприимчивость растений на свет охватывает значительно более широкую часть спектра. В результате, раньше применяемая единица люкс или люмены/м² не описывала надлежащим способ производительность ламп, связанную с максимальной скоростью фотосинтеза растений.

Подробнее…


 

Люксметр — портативный прибор для измерения освещённости, один из видов фотометров. Стандартный люксметр состоит из фотоэлемента, преобразующего свет в энергию электрического тока, и измеряющего этот ток электронного микроамперметра со шкалой в люксах. Конструктивно современные люксметры состоят из единого блока, где фотоэлемент интегрирован в корпус прибора. На данной странице представлено описание наиболее популярных на российском рынке измерителей световых параметров – люксметров, яркометров, блескомеров, пульсметров.

Люксметры часто применяются при аттестации рабочих мест, а также при санитарном и техническом надзоре в жилых и производственных помещениях. Так контроль освещенности рабочих мест входит в число плановых мероприятий по охране труда на рабочих местах. ГОСТ Р 55710-2013 устанавливает нормы освещённости в люксах для помещений различного назначения. Так, например, в офисе нормативная освещенность должна быть от 200 до 300 лк. В сфере НК люксметры используют для измерения УФ освещённости при работе с люминесцентными материалами и общей освещенности рабочих мест влияющей на контраст дефекта с фоном и его видимость дефектоскопистом. Согласно РД 03-606-03 освещенность контролируемых визуальным методом поверхностей должна быть не менее 500 Лк. Люксметр входит в перечень оборудования, рекомендуемого для аттестации лабораторий НК по визуальному методу.

Профессиональные люксметры часто сочетают в себе несколько функций, как например измерения освещённости в видимой, энергетической и ультрафиолетовой областях спектра. Существуют модели, созданные специально для измерения светового потока светодиодов, произвольно расположенных и пульсирующих источников света. Люксметры, используемые в сфере государственного регулирования, подлежат поверке. Поверка люксметров осуществляется по параметрам освещённости с использованием образцовых фотометров. Поверка регламентирована ГОСТ 8.023-2012. Государственный поверочная схема для средств измерений световых величин непрерывного и импульсного излучения. Отношение к данной теме также имеют: ГОСТ 8.195-2013, ГОСТ 8.552-2013, СП 52.13330.2016, СанПиН 2.2.4.3359-16, СанПиН 2.2.1/2.1.1.2585-10, ГОСТ 54940-2016. Межповерочный интервал люксметров, как правило, 1 год.

 

Купить люксметры, измерители освещенности, блескомеры, яркомеры, пульсомеры можно с доставкой до двери или до терминалов транспортной компании в следующих городах: Москва, Санкт-Петербург, Екатеринбург, Саратов. Амурск, Ангарск, Архангельск, Астрахань, Барнаул, Белгород, Бийск, Брянск, Воронеж, Великий Новгород, Владивосток, Владикавказ, Владимир, Волгоград, Волгодонск, Вологда, Иваново, Ижевск, Йошкар-Ола, Казань, Калининград, Калуга, Кемерово, Киров, Кострома, Краснодар, Красноярск, Курск, Липецк, Магадан, Магнитогорск, Мурманск, Муром, Набережные Челны, Нальчик, Новокузнецк, Нарьян-Мар, Новороссийск, Новосибирск, Нефтекамск, Нефтеюганск, Новочеркасск, Нижнекамск, Норильск, Нижний Новгород, Обнинск, Омск, Орёл, Оренбург, Оха, Пенза, Пермь, Петрозаводск, Петропавловск-Камчатский, Псков, Ржев, Ростов, Рязань, Самара, Саранск, Смоленск, Сочи, Сыктывкар, Таганрог, Тамбов, Тверь, Тобольск, Тольятти, Томск, Тула, Тюмень, Ульяновск, Уфа, Ханты-Мансийск, Чебоксары, Челябинск, Череповец, Элиста, Ярославль и другие города. А также Республики Казахстан, Белоруссия и другие страны СНГ.

Люксметр «ТКА-Люкс / Эталон» предназначен для градуировки рабочих средств измерения освещённости, создаваемой стандартными источниками оптического излучения с различной цветовой температурой, расположенным по нормали к чувствительной площадке приёмника, методом прямых измерений. Главное отличие этого люксметра от других моделей линейки заключается в его точности. Суммарная относительная погрешность люксметра составляет не более чем ± 2,6 %. Это максимально точный прибор данного производителя.

ТКА-Люкс / Эталон продается в комплекте с сертификатом о калибровке, который в отличие от свидетельства о поверке устанавливает действительные значения нормируемых характеристик. Калибровка эталонного люксметра осуществляется в соответствии с утвержденной ВНИИОФИ методикой «Люксметр “ТКА-Люкс/Эталон”. Методика поверки». Межкалибровочный интервал и срок гарантии — 1 год. Поверочная схема для данной модели содержится в ГОСТ 8.023-2012.

Подробнее…

Люксметр ТКА-ПКМ (31) — самая бюджетная модель в линейке производителя. От популярной модели «ТКА-ЛЮКС» данная прибор отличается меньшим диапазоном измерений (10 — 200 000) и большей погрешностью (8%). ТКА-ПКМ 31 предназначен для измерения освещённости создаваемой различными, произвольно расположенными источниками света, таких как лампы, светильники и промышленные осветительные приборы. Основные сферы применения прибора — санитарный и технический надзор в жилых, производственных и образовательных помещениях, аттестация рабочих мест и другие сферы деятельности. Простой и надежный прибор с положительными отзывами российских специалистов.

Несмотря на простоту и бюджетную стоимость люксметр ТКА-ПКМ 31 внесен в государственные реестры РФ и части стран СНГ. Срок гарантии и межповерочный интервал — 12 месяцев. Время непрерывной работы не менее 8 часов, наработка на отказ в среднем 2 000 часов. Относительная спектральная чувствительность прибора показана на фото. Подробное описание и технические характеристики люксметра ТКА-ПКМ 31 содержатся в дополнительных материалах: техническое описание, руководство по эксплуатации, методика поверки, свидетельство о внесении в Госреестр. Смотрите так же краткую видео демонстрацию. В стандартную комплектацию входят: люксметр ТКА-ПКМ 31, элемент питания типа “Крона” (6F22), руководство по эксплуатации, сумка и свидетельство о поверке. Купить люксметр ТКА-ПКМ 31 можно по цене указанной в прайс-листе.

Подробнее…

Модификации УФ-Радиометра «ТКА-ПКМ» (13) с ослабляющим фильтром предназначены для раздельного измерения энергетической освещённости (интенсивности излучения) в различных областях УФ-спектра. Эта модель аналогична ТКА-ПКМ 13, но специально доработана для сфер деятельности, где необходимо измерять высокие значения облучённости в течении длительного времени. Например, в медицине, при контроле облученности создаваемой бактерицидной лампой, дающей короткие УФ волны с максимумом в 253,7 нм. В сфере неразрушающего контроля данный радиометр может применяться в процессе магнитного и капиллярного контроля с использованием флуоресцентных материалов для оценки интенсивности источников УФ света, работающих в узкополосном эмиссионном спектре в диапазоне UV-A (365 нм).

УФ-Радиометр ТКА-ПКМ 13 может работать в трех УФ диапазонах: А (315 — 400 нм), B (280 — 315 нм) и C (200 — 280 нм). По заявке возможна поставка в специальном исполнении, с ослабляющим фильтром для контроля в зоне УФ-С с диапазоном измерений 10 — 200 000 мВт/м. Контроль излучения во всех трех зонах ультрафиолетового спектра возможен с использованием одной несменной фотометрической головки. Относительная спектральная чувствительность радиометров ТКА-ПКМ 13 изображена на фото. Основная относительная погрешность измерений освещённости составляет ± 10%.

Подробнее…

Ультрафиолетовые радиометры серии ТКА-ПКМ 12 предназначены для раздельного измерения энергетической освещённости (интенсивности излучения) в различных областях УФ спектра. Прибор представлен тремя модификациями: 12А для диапазона 315 — 400 нм; 12B для диапазона 280 — 315 нм; 12C для диапазона 200 – 280 нм. Контроль излучения во всех трех зонах ультрафиолетового спектра возможен с использованием одной несменной фотометрической головки. Прибор компактен (430 г.), прост и надежен в эксплуатации. Срок гарантии – 1 год. Производство РФ, СПб.

Основные сферы применения прибора санитарный контроль освещенности и УФ облученности рабочих мест по СН № 4557-88 посвященному санитарным нормам ультрафиолетового излучения в производственных помещениях. Максимальная интенсивность облучения сотрудников не должна превышать величин, указанных в разделе 2 данного документа. Помимо контроля общих санитарных норм, данная модель так же применима при контроле освещенности рабочих мест при визуальном методе неразрушающего контроля по РД 03-606-03, а также при люминесцентном магнитном и капиллярном контроле с использованием источников УФ света для оценки их интенсивности. Каталог УФ источников смотрите здесь.

Подробнее…

Люксметр / Пульсметр / Яркомер «ТКА-ПКМ» (09) — это многофункциональный прибор (фотометр) предназначенный для одновременного измерения освещённости в видимой области спектра от 380 до 760 нм, (осветительные приборы) коэффициента пульсации и яркости протяжённых самосветящихся объектов (экранов, мониторов, кинескопов). Таким образом ТКА-ПКМ (09) совмещает в себе функции яркомера, люксметра и пульсметра и позволяет службам охраны труда и обеспечения техники безопасности осуществлять комплексный контроль всех параметров освещения в жилых и производственных и учебных помещениях.

Согласно СанПиН 2.2.4.3359-16 коэффициент пульсации на рабочих местах промышленных предприятий не должен превышать 10-25%. Показания коэффициента пульсации выдаются на дисплей каждую секунду в процентах. В процессе работы на первом экране отображаются параметры освещённости и коэффициента пульсации, на втором яркость (переключение кнопкой «Режим»). Методы измерения коэффициента пульсации регламентированы в ГОСТ 33393-2015. Измерение яркости экранов и мониторов, необходимо для контроля уровня светового ощущения глаз человека. Недостаточная или избыточная яркость способна вызывать быструю утомляемость и ухудшение зрения. Методы измерения яркости мониторов и других рабочих экранов приведены в ГОСТ Р 50923-96.

Подробнее…

Люксметр + Пульсметр «ТКА-ПКМ» (08) предназначен для прямого измерения коэффициента пульсации, создаваемой различными произвольно расположенными источниками и освещённости в видимой области спектра. Другими словами, прибор используется для измерения уровня освещенности от осветительных приборов и коэффициента их пульсации влияющей на утомляемость зрения и концентрацию внимания. В общем случае меньшая пульсация лучше. Так согласно СанПиН 2.2.4.3359-16 коэффициент пульсации на рабочих местах промышленных предприятий не должен превышать 10-25%. Для жилых помещений данный показатель не нормируется (СанПиН 2.2.1/2.1.1.2585-10).

Показания коэффициента пульсации выдаются на экран в процентах, один раз в секунду. При этом люксметр одновременно определяет максимальное, минимальное и среднее значение освещённости и рассчитывает значение коэффициента пульсации. В приборе реализован интегральный метод расчета среднего значения освещённости на базе собственного ПО разработчика. Выгрузка данных возможна на ПК на базе Windows или мобильное устройство на Android. Для подавления «отражений» при оцифровке встроен цифровой фильтр.

Подробнее…

Люксметр / УФ-Радиометр «ТКА-ПКМ» (06) прибор дает возможность измерения излучения в двух областях спектра — видимой (380 — 760 нм) и ультрафиолетовой (280 ÷ 400 нм А+В). Относительная спектральная чувствительность изображена на графике. Основная относительная погрешность измерений освещённости составляет ± 8%. Основные сферы применения прибора санитарный контроль освещенности и УФ облученности рабочих мест по СН № 4557-88 посвященному санитарным нормам ультрафиолетового излучения в производственных помещениях. Максимальная интенсивность облучения сотрудников не должна превышать величин, указанных в разделе 2 данного документа.

Помимо общих санитарных норм, данная модель так же применима при контроле освещенности рабочих мест при визуальном методе неразрушающего контроля по РД 03-606-03, а так же в процессе магнитного и капиллярного контроля с использованием флуоресцентных материалов для оценки интенсивности источников УФ света работающих в узкополосном эмиссионном спектре UV-A диапазона (365 nm).

Подробнее…

Люксметр «ТКА-ПКМ» (05) предназначен для измерения освещённости, создаваемой различными источниками (светильники, лампы, светодиодные модули). Основные сферы применения люксметра ТКА-ПКМ (05) это аттестация рабочих мест, а также санитарный и технический надзор в жилых, производственных и образовательных помещениях. Диапазон измерений 10 — 200 000 лк с основной относительной погрешностью не более 8,0 %. Скорость обновления информации составляет три измерения в секунду. Прибор внесен в реестр средств измерения РФ (№ 24248-09) и части стран СНГ. Срок действия свидетельства о поверке и срок гарантии производителя — 1 год.

Из других особенностей люксметра ТКА-ПКМ (05) можно выделить авто смену диапазонов, функцию HOLD, пониженное энергопотребление, графический индикатор с подсветкой. Для отказа от ручной записи результатов предусмотрен вывод информации с прибора на ПК и мобильные устройства на базе Android. Встроена возможность вырезания естественного фона освещения. Дополнительная информация о приборе содержится в руководстве по эксплуатации, описании типа, свидетельстве Госреестра и методике поверки. В комплект поставки помимо самого люксметра входят паспорт, руководство, батарейка, сумка, кабель и диск с программным обеспечением.

Подробнее…

«ТКА-ПКМ» (02) совмещает в себе люксметр и яркомер, что позволяет контролировать общий уровень освещенности помещений и яркость так называемых самосветящихся объектов (экраны, дисплеи, мониторы, кинескопы). Область применения люксметра ТКА-ПКМ (02) – санитарный и технический надзор в жилых и производственных помещениях, аттестация рабочих мест крупных организаций, контроль условий в компьютерных классах учебных заведений и IT-компаний. Люксметр ТКА-ПКМ (02) внесен в Госреестр средств измерения РФ (№ 24248-09) и ряда стран СНГ. Поставляется со свидетельством о поверке сроком действия 1 год.

Диапазоны измерений, порядок работы, погрешности и другие технические характеристики люксметра ТКА-ПКМ (02) содержатся в сводной таблице ниже, а также в дополнительных материалах: руководство по эксплуатации, описание типа, свидетельство Госреестра, методика поверки, краткая видео презентация. Срок гарантии производителя составляет 1 год. В стандартную комплектацию входят: комбинированный люксметр / яркометр «ТКА-ПКМ» (02), батарейка Крона, руководство пользователя, паспорт, свидетельство о поверке, сумка. Купить люксметр / яркомер ТКА-ПКМ 02 можно по цене, указанной в прайс листе.

Подробнее…

Люксметр «ТКА-ЛЮКС» — самая популярная модель данной серии на российском рынке. ТКА-ЛЮКС предназначен для измерения освещённости в видимой области спектра (380 — 760 нм), создаваемой различными произвольно-расположенными источниками света в люксах. Данный прибор подходит для приближенной оценки светового потока большинства светильников, ламп и светодиодных модулей. Так же подходит для работы с фотолюминесцентными материалами, в т.ч. для получения лицензии МЧС (диапазоны измерения указаны в ГОСТ 12.2.143-2009 с изменениями от 14.12.2011 г).

Люксметр «ТКА-ЛЮКС» внесен в государственные реестры РФ (№ 20040-11), Беларуси, Украины, Казахстана и Узбекистана. Срок гарантии и межповерочный интервал — 12 месяцев. Время непрерывной работы не менее 8 часов, масса не более 400 г. Подробное описание и технические характеристики люксметра ТКА-ЛЮКС содержатся в дополнительных материалах: техническое описание, руководство по эксплуатации и методика поверки, свидетельство о внесении в Госреестр, описание типа средства измерения. В стандартную комплектацию входят: люксметр «ТКА-Люкс», элемент питания типа “Крона” (6F22), руководство по эксплуатации, сумка и свидетельство о поверке. Купить люксметр ТКА-ЛЮКС можно по цене указанной в прайс-листе.

Подробнее…

Testo 540 это немецкий прибор с 2х летней гарантией, внесенный в госреестр средств измерений РФ. Будучи относительно не дорогим прибором, люксметр Testo 540 имеет рабочий диапазон профессиональных моделей от 0 до 99999 люкс.Testo-540 это очень компактный прибор с понятным интерфейсом, управляемый одной рукой.

Люксметр начального уровня testo 540 разработан для быстрого проведения точечных измерений и оценки уровня освещенности рабочих мест. После нажатиякнопки на дисплее прибора отображаются максимальное и минимальное измеренные значения, позволяя сравнить их с требуемым уровнем освещенности. Люксметр Тесто 540 включен в перечень оборудования рекомендованного для аттестации лабораторий неразрушающего контроля по визуальному методу, а так же входит в состав наборов для визуального контроля ВИК Транснефть и ВИК Инспектор.

Подробнее…

Testo 545 — профессиональный немецкий люксметр с 2х летней гарантией, внесенный в Госреестр средств измерений РФ. Преимуществами данного прибора являются возможность сохранения в памяти до 99 названий мест замеров, память объемом да 3000 измерений, и быстрая распечатка данных при помощи специального принтера Testo.

Профессиональный люксметр testo 545 со встроенной функцией регистрации значений позволяет проводить длительные измерения параметров освещенности. Опционально поставляемое программное обеспечения позволяет создавать измерительные зоны и отображать сохраненные значения на одном графике. Полученный световой профиль демонстрирует данные о равномерности освещения.

Подробнее…

Лидеры продаж ВИК

Шаблон Красовского УШК-1

Эталоны чувствительности канавочные

Магнитный прижим П-образный

Фотоальбом дефектов основного металла

Альбом радиографических снимков

ОПРОС:
Какое оборудование кроме НК вас интересует:

Терминология | JET Light

Световой поток — количественное выражение мощности светового излучения. Измеряется в люменах (лм).

Это основная характеристика любого источника света. Именно она является базой для выполнения всех светотехнических расчетов и выполнения проектов в целом.

Для обычного человека значение светового потока важно при покупке светодиодных ламп себе домой. Ведь именно световой поток, а не электрическая мощность, определяет на сколько «ярко» будет светить лампа. Для примера световой поток 1000лм излучается обычной лампой накаливания 100Вт. Но эти же 1000лм мы получаем и с компактной люминесцентной лампы (КЛЛ) мощностью 20Вт или из светодиодной (LED) — 10Вт.

Это говорит о том, что разные типы ламп имеют разную световую эффективность.

Световая эффективность – величина равная отношению светового потока к количеству потребляемой при этом электроэнергии. Измеряется в (лм/Вт).

Т.е. эта величина указывает на сколько экономичная ваша лампа или светильник.

Световой поток распространяется во все стороны от источника света будь то нить накала, разрядная трубка, или кристалл светодиода. Однако с помощью отражателей или линз его можно перераспределить или сосредоточить в определенном направлении. И здесь уже можно говорить о силе света.

Сила света – это количество светового потока, что излучается в заданном направлении за единицу времени. Измеряется в канделах (кд).

Если мы будем определять силу света источника во всех направлениях мы получим некий график, который называется кривая силы света (КСС). КСС показывает распределение света от источника в пространстве. Разделяют несколько основных типов КСС:

  •   концентрированная (К),
  •   глубокая (Г),
  •   косинусная (Д),
  •   полуширокая (Л),
  •   широкая (Ш),
  •   равномерная (М),
  •   синусная (С).

Яркость – сила света в определенном направлении с единицы площади светящейся поверхности. Измеряется в (кд/м2).

Данной величиной характеризуются не только источники света, а и другие поверхности, которые отражают или пропускают свет. Очень высокая яркость вызывает дискомфорт. Нам неприятно смотреть на открытую лампу накаливания или ничем не закрытый светодиод. Поэтому, яркость стараются уменьшить при изготовлении светильников и ламп. Высокую яркость поверхности светодиода маленькой площади часто закрывают матовым рассеивателем, таким образом увеличивая площадь излучающей поверхности, а значит уменьшая яркость прибора.

Освещенность – значение количества света (светового потока), падающего на единицу площади поверхности. Измеряется показатель в люксах (лк).

Можно говорить, что 1лк – это 1лм, что распределился по 1м2 площади. Освещенность на поверхности зависит также от расстояния до источника света и от угла падения излучения на эту поверхность. Для примера: если мы будем светить фонариком на поверхность с расстояния 1м, а потом увеличим расстояние в 2 раза – площадь светового пятна увеличится при этом в 4 раза. Соответственно, тот же световой поток будет распределятся на большей площади, а это означит, что при увеличении расстояния только 2 раза освещенность уменьшится в 4 раза. Это так называемый «Закон обратных квадратов» – основа принципов проектирования и расчетов освещенности – значение освещенности в точке обратно пропорционально квадрату расстояния к источнику света. На практике это означает, что даже небольшое увеличение монтажной высоты светильников значительно уменьшает освещенность, которую мы получаем на рабочей поверхности.

Спектр излучения – относительная интенсивность электромагнитного излучения объекта исследования по шкале частот. Для светильников и ламп под спектром излучения понимается распределение видимого диапазона для человеческого глаза между ультрафиолетовой и инфракрасной областью (380-780нм). Спектр излучения источников света характеризуется такими качественными характеристиками как цветовая температура и индекс цветопередачи.

Цветовая температура – эффективная величина температуры нагрева «абсолютно черного тела», при которой данное тело начинает излучать свет по спектральному составу аналогичный исследуемого источника. Измеряется в Кельвинах (К).

Звучит сложно!? По сути мы знаем, что, если очень нагреть, например, металл, он начинает светиться сначала красным, потом светлеет, а если ещё больше поднять температуру – он начинает синеть. Принцип тот же самый: например, цветовая температура лампы накаливания около 2700К. Именно, если грубо говорить, приблизительно до такой температуры нагревается вольфрамовая нить накала (это порядка 2400°С). Это очень упрощенное сравнение, ведь каждое вещество или материал имеют различный спектр излучения при одной и той же температуре. Поэтому, в качестве эталона берется условное, идеальное вещество, которое и называют «абсолютно черным телом»– вещество, которое поглощает 100% падающего на него излучения (отсюда и название).

По цветовой температуре разделяют три основных вида источников света:

  • 2700-3500К – теплый белый;
  • 3500-5000К – нейтральный или нормальный белый;
  • 5000-7000К – дневной или холодный белый.

Индекс или коэффициент цветопередачи (англ. colour rendering index, CRI или Ra) — количественная мера возможности источника света правильно отображать цвета объектов, которые они освещают в сравнении с идеальным или естественным источником света.

Идеальным считается источник света, который имеет одинаковую интенсивность излучения во всем диапазоне видимых длин волн человеческому глазу. Очень близким к такому источнику является наше Солнце. Поэтому, очень часто именно с естественным дневным освещением сравнивают искусственные источники света.

Коэффициент мощности – величина, равная отношению активной мощности используемой нагрузки к полной мощности. Ещё этот показатель называют косинус фи (cos ϕ). Имеет значение от одного и меньше.

Т.е. данный показатель учитывает ещё и так называемую реактивную составляющую нагрузки, которую не считают обычные бытовые счетчики. Драйвер светодиодной лампы так же характеризуется данным параметром. У хороших образцов cos ϕ приближается к 1 (0,95-0,99). У некачественной продукции может равняться 0,45.

Этот «косинус-фи» всегда головная боль заводского энергетика. Так как благодаря нему повышается уровень реактивной мощности, что стоит дополнительных денег.

Для обычного пользователя, у которого счетчик считает только активную нагрузку, с первого взгляда это, казалось бы, неважный параметр. Но все же повсеместное использование ламп с низким коэффициентом мощности только ускоряет то, с чем мы пытаемся бороться – с ростом сумм на квитанциях об оплате электроэнергии.

Коэффициент пульсации светового потока — это относительная величина и измеряется она в % от разности максимального и минимального значений светового потока, приведенная к усредненному значению за 1 период.

Данный параметр связан с тем, что наша сеть переменного тока имеет частоту 50Гц. Т.е. та же лампа накаливания можно сказать «загорается» и гаснет 50 раз в секунду. Просто человеческий глаз не улавливает такого быстрого изменения. Кроме того, вольфрамовая нить накаливания просто не успевает остыть и светится как бы постоянно. Хотя некий, хоть и незначительный, коэффициент пульсации присутствует и здесь. Газоразрядные и светодиодные источники света – снабжаются дополнительным источником питания ПРА или драйвером. Это электронные приборы, с помощью которых входная частота нашей бытовой сети искусственно повышается до нескольких кГц. Такая высокая частота уже не воспринимается не только глазами, но и мозгом человека. Пульсации светового потока становятся очень незначительными, а значит светильник или лампа – безопасными и комфортными для использования.

К сожалению, это касается только качественных приборов. Довольно часто драйвер светодиодных приборов выполняет только роль – блок питания. А незаметные невооруженным глазом пульсации в дальнейшем могут вызвать быструю утомляемость, дискомфорт и даже головную боль…

Основные понятия

        Световая обстановка в производственном помещении и на рабочем месте характеризуется следующими показателями: световым потоком, освещенностью, силой света и яркостью источника света. Световой поток — одна из основных характеристик источника света. Световым потоком называется мощность лучистой энергии, оцениваемая глазом по производимому ею световому ощущению. Измеряют световой поток в единицах, называемых люменами (лм).
        Световой поток излучения с длиной волны определяют по формуле:

где — величина светового потока, лм;
— величина лучистого потока с заданной длиной волны X, вт;
— значение относительной видности излучения для заданной длины волны X.
        Освещенностью называется поверхностная плотность светового потока, т. е. отношение светового потока, падающего на поверхность, к площади поверхности. Единицей измерения освещенности является люкс (лк). Если падающий световой поток, равный 1 лм, равномерно распределять на поверхности площадью 1 м2, то освещенность поверхности составляет 1 лк.
        Среднюю освещенность поверхности определяют по формуле

Еср=F/S,

где Ecр—средняя освещенность, лк;
F — световой поток, падающий на поверхность, лм;
S — площадь поверхности, м2. Освещенностью принято пользоваться для количественной оценки степени освещения осветительными установками.
        Большинство источников света излучает световой поток в пространстве неравномерно. Пространственная плотность светового потока в данном направлении называется силой света.
        Сила света определяется отношением светового потока к телесному углу, в пределах которого световой поток распределен равномерно. Телесным углом называется часть пространства, ограниченная конусом, имеющим вершину в центре сферы и опирающимся на ее поверхность. Телесный угол измеряют отношением площади S, которую конус вырезает на поверхности сферы, к квадрату радиуса г этой сферы. За единицу телесного угла принят стерадиан (стер), при котором S=r2. Единица силы света — свеча (св) равна

где I — сила света, св;
F — световой поток в пределах телесного угла, лм;
— телесный угол, стер.
Сила света и освещенность связаны следующим равенством:

где Е — освещенность поверхности в данной точке горизонтальной плоскости, лк;
а — угол между направлением  силы света  и осью осветительного прибора, град.;
Ia —сила света в направлении угла а, св;
Н — высота установки осветительного прибора над освещаемой поверхностью, м.
        Отражение, поглощение и пропускание светового потока телом количественно оцениваются соответствующими коэффициентами.
Коэффициент отражения р, коэффициент поглощения а и коэффициент пропускания т равны

где Fп — световой поток, падающий на тело, лм; Fo — световой поток, отраженный телом, лм;
Fa— световой поток, поглощенный телом, лм; Ft— световой поток, прошедший сквозь тело, лм. Световой величиной, непосредственно воспринимаемой глазом, является   яркость. Единица   яркости — нит (нт).
        Яркость матовых поверхностей определяется освещенностью и коэффициентом отражения поверхности:

где Е — освещенность, лк;
p — коэффициент отражения;
в — яркость, нт.
        Яркость блестящих поверхностей определяется коэффициентом отражения в данном направлении и яркостью светящейся поверхности источника [41].


Полезная информация:

Сила света — обзор

1.1.2 Количества

В 1954 году 10-я Генеральная конференция по мерам и весам (CGPM) решила, что международная система должна быть основана на шести базовых единицах, чтобы обеспечить измерение температуры и оптического излучения. помимо механических и электромагнитных величин. На этой конференции были рекомендованы шесть основных единиц измерения: метр, килограмм, секунда, ампер, градус Кельвина (позже переименованный в кельвин) и кандела. В 1960 году 11-я сессия CGPM назвала систему Международной системой единиц, SI от французского названия, Le Système International d Unités [1].Позже седьмая базовая единица, моль, была добавлена ​​в 1971 году 14-й ГКБМ [2]. СИ — это современная форма метрической системы, которая на сегодняшний день является наиболее широко используемой системой измерения.

Таким образом, Международная система количеств (ISQ) теперь является системой, основанной на семи основных величинах: длине, массе, времени, термодинамической температуре, электрическом токе, силе света и количестве вещества. Другие величины, такие как площадь, давление и электрическое сопротивление, выводятся из этих основных величин.ISQ определяет количество как любое физическое свойство, которое может быть измерено в единицах СИ [3]. Величина также может быть физической постоянной, такой как газовая постоянная или постоянная Планка. Несколько сотен величин используются для описания и измерения физического мира, и некоторые из этих величин перечислены ниже [4]: ​​

Длина Вязкость Площадь Электродвижущая сила
Время Энергия Яркость Энтропия
Масса Скорость Угол Давление
Сила Мощность Температура Импульс
1.1.2.1 Связь между величинами

Изучение физики в значительной степени можно определить как изучение математических соотношений между различными физическими свойствами. Физические величины определяются, как указано выше, когда эти свойства допускают разумное математическое описание. Взаимосвязь всех других величин может быть установлена ​​в терминах нескольких основных величин, выбранных должным образом, либо по определению, по геометрии, по физическому закону, либо по комбинации основных величин.

Например, давление — это величина, которая по определению связана с величиной силы, деленной на область количества. Площадь, с другой стороны, является величиной, геометрически связанной с произведением двух величин длины. Более того, сила — это величина, связанная (по второму закону Ньютона) с величиной, умноженной на массу, на величину ускорения.

Взаимосвязи между величинами выражаются в форме количественных уравнений. Мы можем связать даже изолированную величину, такую ​​как температура, с величинами давления, объема и массы.Далее мы можем связать величины длины и времени, используя универсальную константу и скорость света. Следовательно, если мы правильно определяем наши понятия, мы можем соотнести любую величину с любой другой величиной. Таким образом, уравнение площадь = длина × ширина является количественным уравнением, в котором говорится, что количество (площадь прямоугольника) равно количеству (длине), умноженному на количество (ширину).

1.1.2.2 Базовые величины

Чтобы сократить набор количественных уравнений, мы должны сначала установить ряд так называемых базовых величин.Следовательно, базовые величины называются строительными блоками, на которых мы развиваем всю структуру и взаимосвязи физического мира. Как упоминалось ранее, международная система единиц, или СИ, использует семь основных величин: масса (кг), длина (м), время (с), температура (К), электрический ток (А), сила света (кд ) и количество вещества (моль). Количество базовых величин, а также их выбор — выбор довольно произвольный; но, как правило, мы выбираем количества, которые легко понять и которые часто используются, и для которых могут быть установлены точные и измеримые стандарты.

1.1.2.3 Производные величины

Как упоминалось ранее в разделе о взаимосвязях, при использовании выбранных основных величин в качестве строительных блоков производные величины выражаются как те, которые могут быть вычтены по определению, геометрии или физическому закону. Некоторыми примерами производных величин являются площадь (равна произведению двух длин), скорость (равна длине / времени) и сила (равна массе × ускорение), давление, мощность и т. Д. У нас также есть так называемые дополнительные единицы (как класс производных единиц), а именно, плоский угол (радиан = рад = мм −1 ) и телесный угол (стерадиан = sr = m 2 м −2 ).

1.1.2.4 Кратные и частные кратные величин

Обратите внимание, что величина величины может иметь очень большой диапазон. Пытаясь справиться с таким большим диапазоном, система единиц СИ сгенерировала 20 префиксов, показанных в таблице 1.

Таблица 1. Кратные и подмножественные единицы в системе единиц СИ

Префикс Символ Умножитель Пример
Yotta Y 10 24 5 Ym = 5 йоттаметров = 5 × 10 24 м
Zetta Z 10 21 2 Zm = 2 зеттаметры = 2 × 10 21 м
Exa E 10 18 7 Em = 7 экзометров = 7 × 10 18 м
Peta P 10 15 6 ПДж = 6 петаджоулей = 6 × 10 15 Дж
Тера T 10 12 5 TW = 5 тераватт = 5 × 10 12 Вт
Гига G 10 9 8 ГДж = 8 гигаджоулей = 8 × 10 9 Дж
Мега M 10 6 2 МВт = 2 мегаватт = 2 × 10 6 W
Кило k 10 3 3 км = 3 км = 3 × 10 3 м
Hecto h 100 6 hL = 6 гектолитров = 600 L
Deka da 10 2 дамбы = 2 декаметра = 20 м
Deci d 10 -1 3 дл = 3 децилитра = 0.3 л
Сенти c 10 −2 5 см = 5 сантиметров = 0,05 м
Милли м 10 −3 9 мВ = 9 милливольт = 9 × 10 −3 V
Micro µ 10 −6 5 мкм = 5 микрометров = 5 × 10 −6 м
Nano n 10 −9 2 нс = 2 наносекунды = 2 × 10 −9 с
Пико p 10 −12 3 пДж = 3 пикоджоулей = 3 × 10 −12 J
Femto f 10 −15 6 fm = 6 фемтометров = 6 × 10 −15 м
Atto a 10 −18 5 aJ = 5 аттоджоулей = 5 × 10 −18 J
zepto z 10 900 67 −21 6 zJ = 6 zeptojoules = 6 × 10 −21 J
yocto y 10 −24 8 yJ = 8 yoctojoules = 8 × 10 −24 Дж
1.1.2.5 Типы количественных уравнений

Энергия ветра, давление на дне столба воздуха или воды, вес объекта и вязкость жидкости — все это физические величины природы. И независимо от того, измеряются они или нет, эти величины всегда взаимодействуют друг с другом в соответствии с фундаментальными законами. Физики часто выражают эти законы в терминах количественных уравнений, потому что величины соответствуют этим законам. Количественные уравнения обладают двумя важными особенностями: во-первых, они показывают взаимосвязь между величинами, а во-вторых, их можно использовать с любой системой единиц.

Существует три основных типа количественных уравнений:

1.

Количественные уравнения, полученные на основе законов природы ; например, второй закон движения Ньютона

F = ma

, где F — величина силы, м — величина массы, а a — величина ускорения.
2.

Количественные уравнения, полученные из геометрии ; например, площадь круга

A = πr2

, где A — величина площади, π — коэффициент, основанный на геометрии круга, а r — величина радиуса.
3.

Количественные уравнения, разработанные на основе определения ; например, определение давления

p = F / A

, где p — величина давления, F — величина силы, а A — величина площади.

Многие количественные уравнения могут быть разработаны как комбинация основных количественных уравнений, приведенных выше, и во всех случаях мы можем использовать любые единицы измерения, которые мы хотим, чтобы описать величины соответствующих физических величин.

Принципы и условия освещения | Министерство энергетики

Цветовая температура
Цвет источника света. По соглашению, желто-красные цвета (например, пламя огня) считаются теплыми, а сине-зеленые цвета (например, свет от пасмурного неба) считаются холодными. Цветовая температура измеряется в градусах Кельвина (K). Как ни странно, более высокие температуры Кельвина (3600–5500 К) считаются холодными, а более низкие цветовые температуры (2700–3000 К) считаются теплыми.Холодный свет предпочтительнее для визуальных задач, потому что он дает более высокий контраст, чем теплый свет. Теплый свет предпочтительнее для жилых помещений, потому что он больше подходит к цвету кожи и одежде. Цветовая температура 2700–3600 K обычно рекомендуется для большинства применений общего и рабочего освещения внутри помещений.

Цветопередача
Как появляются цвета при освещении источником света. Цветопередача обычно считается более важным качеством освещения, чем цветовая температура.Большинство предметов не одного цвета, а представляют собой сочетание многих цветов. Источники света, не имеющие определенных цветов, могут изменить видимый цвет объекта. Индекс цветопередачи (CRI) представляет собой шкалу от 1 до 100, которая измеряет способность источника света передавать цвета так же, как солнечный свет. Верхнее значение шкалы CRI (100) основано на освещении 100-ваттной лампой накаливания. Источник света с индексом цветопередачи 80 или выше считается приемлемым для большинства внутренних жилых помещений.

Блики
Чрезмерная яркость от прямого источника света, из-за которой трудно увидеть то, что нужно видеть. Яркий объект на темном фоне обычно вызывает блики. Яркий свет, отражающийся от экрана телевизора или компьютера или даже от распечатанной страницы, вызывает блики. Источники интенсивного света, такие как яркие лампы накаливания, могут давать больше прямых бликов, чем большие люминесцентные лампы. Однако блики в первую очередь являются результатом относительного расположения источников света и наблюдаемых объектов.

качеств света — Fine Design Associates

Билла Вильямса

Любое исследование светового дизайна должно включать полное понимание как ФИЗИЧЕСКИХ, так и ПСИХОЛОГИЧЕСКИХ свойств света.

Знание поведения и свойств света может помочь объяснить зрение и восприятие человека. Художника по свету особенно интересует, как свойства света влияют на работу глаз / мозга и вызывают чувства и эмоции.Понимание физических свойств света также может помочь в объяснении оптики, линз, теории цвета, освещения и проекции

оборудования и многое другое. С законами и приложениями отражения, преломления и поглощения каждый день сталкивается и использует сценический дизайнер освещения, и эти концепции должны быть полностью поняты как в теории, так и на практике. Эти основные качества света: ИНТЕНСИВНОСТЬ, ФОРМА, ЦВЕТ, НАПРАВЛЕНИЕ и ДВИЖЕНИЕ. Это инструменты дизайнера освещения.

Практически все визуальные образы можно описывать, обсуждать и анализировать с помощью этих терминов — как физически, так и психологически. Есть отличное классное упражнение, которое обычно начинается с анализа репродукций картин «старых мастеров». Студенты учатся обсуждать качества света, используя такие термины, как интенсивность, яркость, направление, цвет, форма и распределение. Эти термины используются для подробного обсуждения картины от одной небольшой области к другой. Кроме того, картина в целом обсуждается с точки зрения общего воздействия освещения, стиля, настроения, композиции, эмоционального содержания и других качеств.(Это упражнение иногда называют упражнением «открытка», поскольку часто оно является источником репродукций картин. У автора их много в своей коллекции.)

Опытный дизайнер освещения также часто полагается на качества света, чтобы донести свою концепцию освещения до других. Пример: сцена была ярко окрашена в темно-синий цвет. Медленно янтарное солнце мягко поднималось над горизонтом, мягко освещая сцену золотым сиянием. Холодный, текстурированный и неопределенный свет медленно начинает расти и расползаться по всем уголкам сцены.Вскоре становится очевидным низкое доминирующее тепло справа от сцены, уравновешенное уменьшением и охлаждением другого общего света.

С наступлением темноты вся сцена становится темной и покрывается четко очерченными выступами листьев. Голубая окраска незаметно появляется снова, когда луч резкого серебристого лунного света скользит по сцене.

ИНТЕНСИВНОСТЬ и ЯРКОСТЬ

ИНТЕНСИВНОСТЬ типичная относится к «силе» источника света. Интенсивность источника существует независимо от расстояния до него.Интенсивность измеряется в канделах (старый термин был силой свечи).

ОСВЕЩЕНИЕ означает количество света, падающего на поверхность. Старым термином для обозначения освещенности было «освещение». Освещенность измеряется люксметром (с поправкой на кривую человеческого глаза) в фут-канделах или люксах (метрическая система). Типичные уровни освещенности сценического освещения могут составлять от 25 до 200 фут-кандел и более. Глаз обладает невероятной способностью к аккомодации и может комфортно регулировать уровень освещенности в природе от 1 до 10 000 фут-кандел и более.

ЯРКОСТЬ относится к визуальному ощущению, вызываемому источником света, когда он взаимодействует с объектом, а затем с глазом.

Яркость зависит от интенсивности источника, расстояния до объекта и его отражающих свойств. Футламберт — это единица яркости.

Пример: В кинотеатре, когда мы изменяем настройку диммера осветительного прибора, мы изменяем выходную ИНТЕНСИВНОСТЬ источника. Это приводит к изменению ОСВЕЩЕННОСТИ (свет, падающий на сцену), который воспринимается глазом как изменение ЯРКОСТИ.

ВИДИМОСТЬ зависит от многих факторов, а не только от интенсивности источника или яркости объекта. Цвет, контраст, расстояние, движение, а также состояние глаза и зрительной системы — все это играет важную роль в обеспечении видимости. Художника по свету больше заботит яркость объекта, чем интенсивность его источника света. Вскоре он узнает, что объекты более высокой яркости обычно привлекают внимание на сцене. Свет манит! И наоборот, темнота скрывает — но также может усыпить публику.Одна из основных задач дизайнера освещения — не дать публике заснуть. Это не так смешно, как вы можете подумать, если учесть, что мы делаем со среднестатистическим членом аудитории. Обычно поздно, после ужина и нескольких напитков мы усаживаем публику в удобные кресла — а потом выключаем свет! Художник по свету должен использовать силу света, чтобы держать публику в сознании и направлять ее внимание на сцену, обеспечивая надлежащую видимость, интерес и выборочную фокусировку.

ФОРМА И РАСПРОСТРАНЕНИЕ

Light придает объектам чувство ФОРМЫ.Глаз может распознавать предметы по форме, размеру и положению. Наше бинокулярное зрение помогает в этом процессе, обеспечивая ГЛУБИНУ.

«Управляя распределением света и создавая узоры и композиции света и тени, можно вызывать ощущения на сетчатке, которые будут интерпретироваться как формы в пространстве». (Программа сценического освещения, С. МакКэндлесс, 1964).

Форма применительно к свету довольно сложна. Это все, чем не являются интенсивность, цвет, движение и направление.Тем не менее, форма обусловлена ​​и находится под влиянием этих других качеств света. Форма связана с РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ света или с тем, как свет падает на поверхность и открывает объект. Обычно мы обсуждаем форму с точки зрения ясности и распознавания форм. Форму и распространение можно обсуждать на двух уровнях.

Во-первых, мы можем обсудить форму применительно к декорациям сцены в отношении того, как появляются объекты. Сцена может быть равномерно, мягко и ровно освещена с низкого переднего угла.

С другой стороны, одна и та же сцена может быть неравномерно покрыта узкими круглыми лужами под высоким углом над головой.Мы также можем обсудить форму применительно к свету, производимому сценической осветительной арматурой. (Пример: «Светильник дает четко очерченный луч квадратной формы с очень широким углом рассеивания».) Форма становится намного более сложной, если учесть, что проектор изображения можно использовать в качестве осветительной арматуры на сцене. Благодаря этой технологии свет, излучаемый «арматурой», может принимать абсолютно любую форму, форму или распределение. Как и в природе, сценические источники света могут давать либо мягкий рассеянный свет без теней, либо жесткую тень, производящую свет, — или что-то среднее между ними.Край светового луча также может варьироваться от мягкого почти невидимого края до жесткого, четко очерченного края. Луч света также может иметь прерывистое, неравномерное распределение, как в случае проекции гобо или шаблона.

ЦВЕТ

Весь свет цветной. Белый свет — это просто смесь всех видимых длин волн (цветов). Человеческий глаз наиболее чувствителен к свету в желто-зеленой части визуального спектра (около 550 нанометров), чем к красному или синему на концах спектра.

Цвет обычно обсуждается в терминах ОТТЕНОК, ЗНАЧЕНИЕ и ЦВЕТНОСТЬ.

ОТТЕНОК — это классификация цвета, который видит глаз, как красный, зеленый, янтарный и т. Д. ЗНАЧЕНИЕ указывает на светлость или темноту цвета.

CHROMA указывает чистоту или насыщенность цвета.

ОСНОВНЫЕ цвета света — КРАСНЫЙ, ЗЕЛЕНЫЙ и СИНИЙ. Эти три цвета можно смешивать вместе, чтобы получить любой другой цвет, включая белый. (Основные цвета пигментов — КРАСНЫЙ, ЖЕЛТЫЙ и СИНИЙ.) ВТОРИЧНЫЕ цвета света образуются при объединении любых двух основных цветов.3 вторичных цвета: ПУРПУРНЫЙ (красный и синий), ЖЕЛТЫЙ (красный и зеленый) и СИНИЙ (синий и зеленый).

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ цвета — это любая комбинация основного и вторичного цветов, которые, смешанные вместе, дают белый свет. Примеры дополнительных цветов: ПУРПУРНЫЙ и ЗЕЛЕНЫЙ, ЖЕЛТЫЙ и СИНИЙ, ГОЛУБОЙ и КРАСНЫЙ).

Когда белый свет проходит через цветной фильтр, передаются только длины волн, соответствующие цвету. Все другие длины волн поглощаются. Это называется СУБТРАКТИВНОЙ фильтрацией.

Когда 2 или более цветных луча света объединяются, чтобы осветить поверхность, они смешиваются вместе посредством смешивания ДОБАВКИ. Сценические светильники излучают цветной свет с помощью высокотемпературных пластиковых фильтров. Доступно более 100 различных цветов от нескольких производителей. Эти фильтры «пропускают» или ПЕРЕДАЮТ свой собственный цвет и «блокируют» или ПОГЛОЩАЮТ все остальные.

Иногда также используются стеклянные фильтры. Обычные стеклянные фильтры обычно бывают ограниченного диапазона цветов, однако они полезны для высокотемпературных применений или там, где требуется продленный срок службы фильтра.Новое поколение «дихроичных» стеклянных фильтров также иногда используется для развлекательного освещения, где необходимы «яркие» цвета, которые не будут исчезать со временем. Дихроичные фильтры изготавливаются по тонкопленочной технологии, настроенной на определенные длины волн. Эти фильтры передают определенный цвет и ОТРАЖАЮТ все остальные. (В отличие от обычных фильтров, которые поглощают, а не отражают нежелательные длины волн.)

НАПРАВЛЕНИЕ и ДВИЖЕНИЕ

Направление

Направление света — один из важнейших атрибутов сценического дизайна освещения.У всего света есть направление. Голая свеча излучает свет во все стороны. Прожектор излучает свет в очень определенном направлении. В природе больше всего света исходит от неба, сверху. В театральном освещении это также обычно верно, поскольку большинство осветительных приборов находится над сценой или аудиторией.

Низкое переднее освещение часто считается «плоским». Очень большие углы освещения могут привести к появлению теней на лицах актеров. Освещение более чем в одном направлении может добавить актеру «пластичность» и объемность.Освещение от «балконных перил» может заполнять тени на лице актера, однако это положение также может вызывать тени на заднем плане или в декорациях. Очень низкие углы освещения

всегда ассоциировались с довольно неестественным освещением и обычно использовались только для светового эффекта. Рамки, которые когда-то были распространены во многих театрах, сегодня используются редко. Очевидно, что дизайнер по свету должен очень тщательно выбирать направление света. В театре, как и в природе, «пол» отражает свет снизу, обычно заполняя тени.Цвет и светоотражающие свойства сценического пола очень важны, и по этой причине их всегда следует выбирать с помощью дизайнера по свету.

Интересно, что свойство НАПРАВЛЕНИЯ на самом деле не рассматривалось МакКэндлессом как одно из «качеств света» в его «Учебной программе сценического освещения, 1964». Однако он обсуждал (кратко) важность направления в отношении пластичности объектов. и фактическое «положение» источника света.

ДВИЖЕНИЕ

Движение в свете обычно означает любое изменение ИНТЕНСИВНОСТИ, ЦВЕТА, ФОРМЫ или НАПРАВЛЕНИЯ.Динамические изменения всех этих качеств происходят в природе регулярно. Движение также может включать физическое движение источника, например: прожектор, полицейский маяк, цветовое колесо, специальный оптический эффект, движущиеся проекции, зеркальный шар и т. д.

Движение может быть быстрым или очень тонким, медленным и незаметным. Это может быть случай с дизайнером, который обеспечивает медленный переход солнечного света с одной стороны сцены на другую на протяжении всего спектакля. Аудитория может не замечать сдвига, но часто эмоционально «чувствует» его результат.Восход или закат также могут меняться настолько медленно, что движение света становится незаметным, и аудитория может только ощущать результат, но не видеть его на самом деле.

До недавнего времени движение было, вероятно, наименее используемым качеством света художниками по свету. Все изменилось в 1980-х годах, когда родился автоматизированный осветительный прибор. Современное автоматизированное приспособление теперь может физически перемещаться — направлять луч из одной части сцены в другую. Кроме того, автоматизированный прибор может «перемещаться» от одного цвета или колеса эффектов к другому с любой скоростью.Изменения и комбинации интенсивности, формы, распределения, цвета и движения бесконечны.

Четыре атрибута света

Захватывающий свет

Ваша видеокамера улавливает свет, записывает его и сохраняет таким образом, чтобы вы могли воспроизвести его, чтобы все могли видеть то, что видела ваша камера. Это все, что он делает, и, что более важно, все, что он знает. Вы несете ответственность за управление светом, который собираетесь уловить. У света есть четыре атрибута, с которыми вы можете работать, чтобы ваши сцены выглядели так, как вы задумали.Цвет, интенсивность, качество и направление ваших источников света — все это играет роль в определении общего вида вашего видео. Независимо от того, хотите ли вы создать контрастную сцену из фильма-нуар или плоскую безжизненную сцену в офисе, ваша задача — правильно ее осветить, чтобы камера запечатлела нужные вам результаты.

ЦВЕТ — Часть 1

Понимание того, как работают цвет и свет, необходимо для успешного освещения. Необходимо учитывать два фактора: добиться естественности цветов и использовать цвет для создания настроения сцены.Получение естественных цветов в кадрах напрямую связано с балансом белого, который вы установили на своей камере, и тем, что называется цветовой температурой источников света в вашей сцене.

Все источники света имеют цветовую температуру, которая измеряется в градусах Кельвина. Это немного сбивает с толку, но это никак не связано с тем, насколько горячий источник света на ощупь. Вместо этого источники света с разной цветовой температурой создают широкий спектр цветовых оттенков, которым вы должны противодействовать с помощью баланса белого.

С правильным оборудованием и глубоким знанием четырех основных характеристик света вы можете добиться отличного освещения практически в любом сценарии.

Источники, такие как зажженная спичка или вольфрамовые лампы, имеют более низкую цветовую температуру 3200 К или ниже и дают янтарный или красноватый оттенок, в то время как источники с более высокой цветовой температурой, такие как прямой солнечный свет или тень, имеют цветовую температуру 5600 К и выше и излучают более голубоватый оттенок. . Наш мозг чрезвычайно искусен в противодействии этим цветовым оттенкам даже при смешанных температурах, поэтому белый цвет обычно выглядит белым, даже когда мы идем из плохо освещенной комнаты на яркую улицу.У нас в основном идеальный автоматический баланс белого.

Однако вашей камере требуется немного больше помощи для естественной передачи цветов. Он способен интерпретировать только одну цветовую температуру в определенный момент времени. Если у вас установлен автоматический баланс белого, вы можете получить снимок, который перемещается от ламп накаливания в помещении (3200k) до уличного солнечного света (5600k), но как насчет смешанных температур?

Допустим, у нас интервью в помещении, и мы хотим использовать естественный свет, проникающий через окно.В нашем наборе есть пара ламп накаливания. Смешивание вольфрамового света (3200k) с наружным светом (5600k), проникающим через окно, ставит нашу камеру в сложную ситуацию. Баланс белого до 3200k или «в помещении» приведет к голубоватому оттенку на частях нашей сцены, получающих уличный свет, в то время как части, на которые попадает вольфрамовый свет, будут выглядеть естественно. Установка баланса на 5600k, или «на открытом воздухе», приведет к желтоватому оттенку участков сцены, освещенных вольфрамовым светом. Вся идея состоит в том, чтобы убедиться, что все ваши источники света имеют одинаковую температуру, чтобы ваши цвета выглядели естественными, когда вы устанавливаете баланс белого.

Разные источники света имеют разную цветовую температуру, что влияет на окончательный вид отснятого материала. При работе со смешанными цветовыми температурами иногда необходимо нанести цветные гели, чтобы изображение выглядело естественно.

К счастью, есть несколько способов справиться с этим. Вы можете использовать гели для коррекции цветовой температуры над источниками света или окнами, чтобы преобразовать их из одной цветовой температуры в другую. Например, размещение геля CTB (цветовая температура синий) поверх вольфрамового света в нашем примере преобразовало бы свет 3200k в свет 5600k.Теперь установка баланса белого на 5600k или «на улице» обеспечит естественные цвета в ваших кадрах. Это также было бы полезно, если бы вы смешивали вольфрамовый свет и светодиодный или флуоресцентный свет с температурой 5600 К.

Другой вариант — покрыть окна гелями CTO (цветовая температура оранжевый). Это преобразует свет 5600k в свет 3200k, а установка баланса белого на 3200k или «в помещении» приведет к естественным цветам для вашего снимка.

Цвет Часть 2

Получение естественных цветов — отличное место для начала, но после того, как вы настроили баланс белого, вы можете использовать цвет, чтобы создать настроение в своей сцене.Тот «белый свет», который вы видите, на самом деле является аддитивным свойством действующего света. Красный, зеленый и синий свет объединяются, чтобы создать этот «белый». Фактически, эти три основных цвета комбинируются в разных вариациях, чтобы сформировать каждый цвет света, который видит ваша камера. Мы, конечно, можем отфильтровать некоторый цвет, чтобы придать нашей сцене желаемый вид, используя то, что обычно называют «гелями для вечеринок». В отличие от гелей для цветокоррекции, которые помогают сбалансировать цветовой оттенок различных источников, гели для вечеринок используются для намеренного введения цвета в вашу сцену.Это важный атрибут света, которым мы можем управлять, чтобы продавать нашу историю.

Интенсивность

Интенсивность света зависит от его яркости. Интенсивность самого источника измеряется в люменах, а фут-канделы или люкс измеряют интенсивность света, падающего на объект. Если интенсивность вашего освещения слишком мала, вам необходимо увеличить усиление или ISO вашей видеокамеры, чтобы записывать правильно экспонированное видео. Это может увеличить количество шума в кадре. Если он слишком высокий, вам придется закрыть диафрагму, увеличить выдержку или, в идеале, использовать фильтр нейтральной плотности, чтобы уменьшить количество света, проходящего через объектив.

К счастью, вы можете контролировать интенсивность источника света с помощью нескольких различных инструментов. Один из вариантов — изменить мощность вашей лампочки. Другой — нанесение геля нейтральной плотности на свет или окно, что снизит интенсивность, не влияя на его цветовую температуру. Аналогичный эффект имеет холст. Вы также можете использовать диммер, но имейте в виду, что это изменит цветовую температуру вольфрамовой лампы. Некоторые светодиодные фонари имеют встроенные диммеры, которые не вызывают этого смещения. Наконец, вы можете просто отрегулировать расстояние от источника света до объекта.

Комбинирование источников света с разной интенсивностью может помочь вам контролировать коэффициент контрастности освещения. Коэффициент контрастности — это разница между самыми яркими и самыми темными частями вашей сцены. Как и наша способность приспосабливаться к резким перепадам цветовой температуры, наши глаза могут легко приспособиться к экстремальной контрастности. Пока мы находимся в помещении при обычном комнатном освещении, все хорошо освещено, и мы можем различить даже тонкие детали в самых темных частях комнаты. Взгляд в окно ничего не меняет.Мы можем ясно видеть все на прямом солнце, в то время как детали в тени на открытом воздухе также видны. Мы также можем видеть оба условия освещения одновременно. Нам хорошо видны внутренние и внешние детали.

Однако наши камеры не так хороши. Автоматическая диафрагма может быть приемлемой, когда мы переходим от темной сцены с низким коэффициентом контрастности к гораздо более яркой сцене с низким коэффициентом контрастности, но когда мы пытаемся захватить сцену с высоким коэффициентом контрастности, например, комнату с низким уровнем освещенности с яркое окно, выходящее на дневной свет, наши фотоаппараты часто с треском проваливаются.

Проще говоря, чем выше коэффициент контрастности, тем больший динамический диапазон потребуется вашей камере, чтобы иметь возможность снимать сцену без недоэкспонирования теней или переэкспонирования светлых участков. У большой производственной бригады будут измерители, которые измеряют количество света в сцене и будут тщательно следить за тем, чтобы все попадало в динамический диапазон их камеры. Это позволяет камере фиксировать все детали сцены, что дает редакторам возможность корректировать цвета и оценивать их при публикации.

Комбинируя увеличение и уменьшение интенсивности различных источников света, вы можете легко решить большинство проблем, которые могут возникнуть в помещении. Вы можете добавить свет в более темные области или уменьшить интенсивность в самых ярких областях. Конечно, правильный уровень контраста зависит только от вашего художественного видения.

По своему опыту могу сказать вам, что может быть чрезвычайно сложно, если не невозможно, сопоставить внутреннюю обстановку с внешней обстановкой без нанесения гелей нейтральной плотности на окна, если вы снимаете изнутри и рассчитываете правильно экспонировать внешнюю часть.И наоборот, если вы планируете снимать снаружи и правильно экспонировать интерьер через окно, вам понадобится огромное количество света внутри.

Не беспокойтесь, потому что при тщательном планировании и подготовке вы можете добиться превосходных результатов, снимая, когда интенсивность наружного освещения совпадает с интенсивностью внутреннего освещения.

Есть время, когда солнце приближается к горизонту, когда интенсивность наружного освещения очень близко соответствует среднему внутреннему освещению большинства зданий и жилых домов.В это время результаты освещения могут быть впечатляющими, но есть одно предостережение, и это будет время. У вас есть всего 30–45 минут на съемку, но, как я уже сказал, тщательное планирование может дать прекрасные результаты.

Качество

Третий важный атрибут света, которым вы можете управлять, — это качество. Качество источника света влияет на то, как блики и тени выглядят в вашей сцене. Два общих термина, используемых для описания качества света, — жесткий и мягкий.

Жесткий свет, например солнце в полдень, создаст интенсивные тени и более контрастный.Рассеивание света дает более мягкие тени и снижает контраст, как показано на изображении справа.

Жесткий свет излучается небольшими источниками и создает четкие, резкие переходы между светлыми участками и тенями. Два хороших примера жесткого источника света — это солнце в полдень и яркая лампа накаливания.

Мягкий свет создается более крупными источниками и создает плавные размытые переходы между светлыми участками и тенями. По сути, мягкий свет «обволакивает» объект и в определенной степени освещает тени.Два примера мягких источников света — пасмурное небо и софтбоксы. Мягкий свет рассеивается, поэтому его очень сложно формировать и контролировать.

Если у вас есть жесткий источник света, вы можете контролировать его. Вы можете рассеять его с помощью материала, чтобы сделать его более мягким, использовать флаги, чтобы придать ему форму, или использовать отражатели, чтобы отразить свет обратно в тени, чтобы снизить коэффициент контрастности. Даже под прямыми солнечными лучами в солнечный день можно творчески передать впечатляющие результаты.

Направление

Четвертый атрибут света — направление или угол.Это важный компонент для достижения реалистичного освещения.

Освещение объекта сбоку может добавить изображению глубины и даже загадочности, а освещение спереди сделает изображение более плоским и откровенным.

Направление, откуда исходит ваш самый интенсивный свет (обычно называемый ключевым светом), определяет, где будут падать ваши основные тени. Другими словами, если вы хотите имитировать солнечный свет, проникающий через окно, вам не следует размещать жесткий свет прямо над объектом.Вы также должны учитывать влияние этого направления на ваш объект. Освещение лица спереди на уровне глаз создаст чрезвычайно плоское изображение, а свет, падающий сбоку, покажет текстуру и форму.

Собираем все вместе

Хотя каждый атрибут можно описать индивидуально, в действительности цвет, интенсивность, качество и направление придают определенному источнику света уникальный вид, который он производит. Комбинирование различных источников света с разными свойствами позволяет правильно осветить сцену так, как вы хотите.Вы контролируете интенсивность и коэффициент контрастности, качество теней, цвет, создающий настроение, и направление, которое раскрывает или скрывает детали и имитирует освещение реального мира. Бесконечное количество комбинаций — вот что делает освещение таким сложным, но в то же время таким мощным. В конечном итоге ваша камера может улавливать только свет, который вы помещаете перед ней, и самое важное — это знать, что вы можете подчинить ее своей воле, чтобы получить звездные изображения.

Боковые панели

Как измеряется цветовая температура

Измерители цветовой температуры измеряют в единицах кельвина, что является единицей измерения абсолютной температуры и имеет научный символ K.Физическая температура, которую вы можете почувствовать, измеряется тепловым излучением. Цветовая температура, которую вы видите, измеряется в электромагнитном излучении. Солнце в полдень излучает электромагнитную энергию с силой 5000 КБ. Большинство фотоаппаратов и пленок рассчитаны на 5000k. Некоторые пленки (пленки типа B) предназначены для получения точных цветных результатов при 3200k. Когда солнце встает и садится, температура изменяется из-за влияния земной атмосферы. Стандартные 100-ваттные лампы накаливания излучают около 3200k.

Приложения для смартфонов для измерения интенсивности

Для камеры вашего смартфона доступно несколько приложений, которые точно измеряют интенсивность света (световую эмиссию) и отображают результаты в люксах. Чтобы лучше понять интенсивность света и то, как она может сильно отличаться от комнаты к комнате или от помещения к улице, вы можете измерять освещение, перемещаясь по различным комнатам и другим средам. Чтобы измерить освещение, направьте его на белый лист бумаги в каждой среде.Это даст вам отражающее освещение от белой бумаги, но поскольку это одна и та же бумага в каждой среде, результаты довольно стабильны. Направление камеры смартфона на сам объект приводит к отражающему показанию, которое может быть очень непостоянным из-за отражающих поверхностей, окон и других проблем. Профессиональные люксметры имеют съемные полупрозрачные крышки датчиков и могут считывать падающий свет с установленной крышкой и отражающий свет без крышки. Случайное освещение — это освещение, падающее на объект или комнату.Отражающее освещение — это освещение, отражающееся от объекта или комнаты, на которое могут влиять зеркала, полированные поверхности и цвет стен, а также многие другие факторы.

Терри О’Рурк более 20 лет занимается розничной рекламной фотографией и видеосъемкой. Он специализируется на создании украшений, модных аксессуаров и изображений еды для клиентов по всему миру.

световых | Определение, свойства, физика, характеристики, типы и факты

свет , электромагнитное излучение, которое может быть обнаружено человеческим глазом.Электромагнитное излучение происходит в чрезвычайно широком диапазоне длин волн, от гамма-лучей с длинами волн менее примерно 1 × 10 −11 метров до радиоволн, измеряемых в метрах. В пределах этого широкого спектра длины волн, видимые человеку, занимают очень узкую полосу, от примерно 700 нанометров (нм; миллиардных долей метра) для красного света до примерно 400 нм для фиолетового света. Спектральные области, прилегающие к видимому диапазону, часто также называют светом, инфракрасным с одного конца и ультрафиолетовым с другого.Скорость света в вакууме — фундаментальная физическая константа, принятое в настоящее время значение которой составляет точно 299 792 458 метров в секунду, или около 186 282 миль в секунду.

видимый спектр света

Когда белый свет распространяется призмой или дифракционной решеткой, появляются цвета видимого спектра. Цвета различаются в зависимости от длины волны. У фиолетового цвета самые высокие частоты и самые короткие длины волн, а у красного — самые низкие частоты и самые длинные волны.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Популярные вопросы

Что такое свет в физике?

Свет — это электромагнитное излучение, которое может быть обнаружено человеческим глазом. Электромагнитное излучение происходит в чрезвычайно широком диапазоне длин волн, от гамма-лучей с длинами волн менее примерно 1 × 10 −11 метров до радиоволн, измеряемых в метрах.

Какая скорость света?

Скорость света в вакууме — фундаментальная физическая константа, и в настоящее время принятое значение составляет 299 792 458 метров в секунду, или около 186 282 миль в секунду.

Что такое радуга?

Радуга образуется, когда солнечный свет преломляется сферическими каплями воды в атмосфере; два преломления и одно отражение в сочетании с хроматической дисперсией воды создают основные цветовые дуги.

Почему свет важен для жизни на Земле?

Свет — это основной инструмент восприятия мира и взаимодействия с ним для многих организмов. Свет от Солнца согревает Землю, влияет на глобальные погодные условия и запускает поддерживающий жизнь процесс фотосинтеза; Около 10 22 джоулей солнечной лучистой энергии достигают Земли каждый день.Взаимодействие света с материей также помогло сформировать структуру Вселенной.

Как цвет соотносится со светом?

В физике цвет связан с электромагнитным излучением определенного диапазона длин волн, видимым человеческим глазом. Излучение таких длин волн составляет часть электромагнитного спектра, известную как видимый спектр, то есть свет.

Однозначного ответа на вопрос «Что такое свет?» удовлетворяет множество контекстов, в которых свет переживается, исследуется и используется.Физика интересуют физические свойства света, художника — эстетическая оценка визуального мира. Через зрение свет является основным инструментом восприятия мира и общения в нем. Свет от Солнца согревает Землю, влияет на глобальные погодные условия и запускает поддерживающий жизнь процесс фотосинтеза. В самом большом масштабе взаимодействие света с материей помогло сформировать структуру Вселенной. Действительно, свет открывает окно во Вселенную, от космологического до атомного масштаба.Практически вся информация об остальной Вселенной достигает Земли в виде электромагнитного излучения. Интерпретируя это излучение, астрономы могут заглянуть в самые ранние эпохи Вселенной, измерить общее расширение Вселенной и определить химический состав звезд и межзвездной среды. Подобно тому, как изобретение телескопа резко расширило возможности исследования Вселенной, изобретение микроскопа открыло замысловатый мир клетки.Анализ частот света, излучаемого и поглощаемого атомами, был основным стимулом для развития квантовой механики. Атомная и молекулярная спектроскопия по-прежнему является основным инструментом для исследования структуры вещества, обеспечивая сверхчувствительные тесты атомных и молекулярных моделей и способствуя изучению фундаментальных фотохимических реакций.

Солнце

Солнце светит из-за облаков.

© Matthew Bowden / Fotolia

Свет передает пространственную и временную информацию.Это свойство лежит в основе оптики и оптических коммуникаций, а также множества связанных технологий, как зрелых, так и новых. Технологические приложения, основанные на манипуляциях со светом, включают лазеры, голографию и волоконно-оптические телекоммуникационные системы.

В большинстве повседневных обстоятельств свойства света можно вывести из теории классического электромагнетизма, в которой свет описывается как связанные электрические и магнитные поля, распространяющиеся в пространстве как бегущая волна.Однако этой волновой теории, разработанной в середине XIX века, недостаточно для объяснения свойств света при очень низких интенсивностях. На этом уровне необходима квантовая теория для объяснения характеристик света и объяснения взаимодействий света с атомами и молекулами. В своей простейшей форме квантовая теория описывает свет как состоящий из дискретных пакетов энергии, называемых фотонами. Однако ни классическая волновая модель, ни классическая модель частиц не описывает правильно свет; свет имеет двойственную природу, которая раскрывается только в квантовой механике.Этот удивительный дуализм волна-частица присущ всем основным составляющим природы (например, электроны имеют как частицы, так и волновые аспекты). С середины 20 века физики считают завершенной более полную теорию света, известную как квантовая электродинамика (КЭД). КЭД сочетает в себе идеи классического электромагнетизма, квантовой механики и специальной теории относительности.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.Подпишитесь сейчас

Эта статья посвящена физическим характеристикам света и теоретическим моделям, описывающим природу света. Его основные темы включают введение в основы геометрической оптики, классические электромагнитные волны и эффекты интерференции, связанные с этими волнами, а также основополагающие идеи квантовой теории света. Более подробные и технические презентации этих тем можно найти в статьях оптика, электромагнитное излучение, квантовая механика и квантовая электродинамика. См. Также относительность , чтобы узнать, как рассмотрение скорости света, измеренной в различных системах отсчета, имело решающее значение для развития специальной теории относительности Альберта Эйнштейна в 1905 году.

Теории света на протяжении истории

Теории лучей в древности world

Хотя есть явные доказательства того, что простые оптические инструменты, такие как плоские и изогнутые зеркала и выпуклые линзы, использовались рядом ранних цивилизаций, древнегреческим философам обычно приписывают первые формальные предположения о природе света.Концептуальные препятствия, связанные с различением человеческого восприятия визуальных эффектов и физической природы света, препятствовали развитию теорий света. Созерцание механизма зрения доминировало в этих ранних исследованиях. Пифагор ( ок. 500 до н. Э.) Предположил, что зрение вызывается визуальными лучами, исходящими из глаза и поражающими объекты, тогда как Эмпедокл ( ок. 450 до н. Э.), Похоже, разработал модель зрения, в которой свет испускался как предметы и глаз.Эпикур ( ок. 300 до н. Э.) Считал, что свет излучается не только глазом, но и другими источниками, и что зрение возникает, когда свет отражается от объектов и попадает в глаз. Евклид ( c. 300 до н. Э.) В своей работе Optics представил закон отражения и обсудил распространение световых лучей по прямым линиям. Птолемей ( c. 100 гг. Н. Э.) Предпринял одно из первых количественных исследований преломления света при его переходе от одной прозрачной среды к другой, составив таблицы пар углов падения и передачи для комбинаций нескольких сред.

Пифагор

Пифагор, портретный бюст.

© Photos.com/Jupiterimages

С упадком греко-римского царства научный прогресс переместился в исламский мир. В частности, аль-Махмун, седьмой аббасидский халиф Багдада, основал Дом мудрости (Байт аль-Хикма) в 830 году н. Э. Для перевода, изучения и улучшения эллинистических научных и философских работ. Среди первых ученых были аль-Хваризми и аль-Кинди. Аль-Кинди, известный как «арабский философ», расширил концепцию прямолинейного распространения световых лучей и обсудил механизм зрения.К 1000 году от пифагорейской модели света отказались, и появилась лучевая модель, содержащая основные концептуальные элементы того, что сейчас известно как геометрическая оптика. В частности, Ибн аль-Хайсам (латинизированный как Альхазен) в Китаб аль-маназир ( ок. 1038; «Оптика») правильно отнес зрение к пассивному восприятию отраженных от объектов световых лучей, а не к активному излучению. световых лучей из глаз. Он также изучил математические свойства отражения света от сферических и параболических зеркал и нарисовал подробные изображения оптических компонентов человеческого глаза.Работа Ибн аль-Хайсама была переведена на латынь в 13 веке и оказала большое влияние на францисканского монаха и натурфилософа Роджера Бэкона. Бэкон изучал распространение света через простые линзы и считается одним из первых, кто описал использование линз для коррекции зрения.

Роджер Бэкон

Английский философ-францисканец и реформатор образования Роджер Бэкон в его обсерватории во францисканском монастыре, Оксфорд, Англия (гравюра около 1867 года).

© Photos.com/Thinkstock

Лекция по освещению 1

Лекция по освещению 1


Корнельский университет Ergonomics Web

DEA3500: Окружающая среда: освещение и цвет

Цветовая классификация (поверхностей). Существуют различные системы классификации цветов, но наиболее часто используются 2:

Книга цветов Манселла
Он состоит из 1200 маленьких пластинок разного цвета, классифицированных по трем измерениям.
  • Hue = оттенок
  • Значение = легкость
  • Цветность = воспринимаемая цветность

Каждая из этих шкал построена следующим образом:

  • Оттенок — этот круг разделен на 5 основных цветов и 5 промежуточных цветов с 10 шагами между каждой парой цветов.
  • Value — 10 шагов от черного к белому
  • Цветность — 16 шагов (степень насыщенности) (см. Рисунок)

Затем любому конкретному цвету дается ссылка Манселла для Hue / Value / Chroma e.грамм. 7.5R / 4/12 будет ярко-красным, 5B / 9/1 будет бледно-синим.

Яркость
Когда часть падающего света, падающего на поверхность, отражается, человеческий глаз будет рассматривать эту поверхность как источник света. Наблюдаемая яркость называется яркостью L и определяется как интенсивность на единицу видимой площади источника света. Видимая область A ‘- это область, в которой источник, по-видимому, видит наблюдатель. Таким образом, L = Iu / A ‘, где A’ стремится к 0.

Для плоской поверхности видимую площадь можно найти из уравнения: A ‘= A x cos u, где a — фактическая площадь источника, а u — угол между нормалью к поверхности и направлением наблюдения.Iu — сила света в этом направлении.

В качестве альтернативы яркость поверхности может быть рассчитана по формуле L = E x /, где — коэффициент яркости материала поверхности, который считывается из таблицы значений. Если поверхность диффузная, то ее можно заменить на «p», коэффициент диффузного отражения материала. Таким образом, типичная яркость листа белой бумаги при освещенности 500 люкс составляет 130 кд / м2.

Глаз может определять яркость от одной миллионной кд / м2 до максимального значения в один миллион кд / м2.Верхний предел определяется яркостью, необходимой для повреждения сетчатки. Причина, по которой наши глаза так легко повреждаются, глядя на солнце, объясняется, когда мы видим, что его яркость в 1000 раз превышает этот максимальный уровень.

Спектры источников света
Спектры лучистого потока или электромагнитной мощности различных источников света значительно различаются. Например, лампа с вольфрамовой нитью (лампа накаливания) излучает большую часть своей лучистой энергии в инфракрасной области электромагнитного спектра.Это явно неэффективно с точки зрения преобразования электрической энергии в свет. Однако лампы накаливания дешевы и с ними легко работать.

С другой стороны, большая часть энергии, излучаемой люминесцентной лампой, излучается в виде видимого света. Это дает люминесцентным лампам относительно высокую эффективность и хорошую цветопередачу. Они имеют более длительный срок службы по сравнению с лампами накаливания, но более дорогие и более сложные в электронном виде.

Некоторые люминесцентные лампы монохроматические: они излучают свет только на одной длине волны или спектральной линии.Свет, излучаемый более типичным Люминесцентная лампа состоит из нескольких выступающих спектральных линий.

Дневной свет представляет собой гораздо более равномерное распределение длин волн. Производители ламп часто стремятся изготавливать люминесцентные лампы, которые воспроизводят это распределение в излучаемой ими энергии.

В следующем разделе мы рассмотрим некоторые теории, лежащие в основе фотометрии.

Фотометрические количества:

  • Лучистый поток обычно измеряется в ваттах.
  • Световой поток — основная величина, измеряющая скорость потока лучистой энергии, модифицированная для ее эффективности в создании ощущения видимости, т.е. Световой поток = лучистый поток x соответствующая спектральная чувствительность зрительной системы. В единицах СИ световой поток измеряется в
    • люмен (лм) . Световой поток полезен для описания общей светоотдачи источников света. Однако, чтобы описать распределение света от источника, используется сила света .
  • Сила света — световой поток, излучаемый на единицу телесного угла в заданном направлении. Мера — это
    • кандела (кд) , что эквивалентно люменам на стерадиан (люмен стерадиан -1). Формально кандела определяется как «сила света в заданном направлении источника, излучающего монохроматическое излучение на длине волны 555 нм, из которых интенсивность излучения составляет 1/683 Вт стерадиан-1». 2) (1 футламберт = 3.2 Большинство метров корректируются по косинусу.

      Яркость / Отражение / Апостиль
      С несветящейся поверхностью, например. стена, то, что видит глаз — яркость или яркость поверхности — зависит от Коэффициент отражения , то есть отношение отраженного света к падающему свету. При освещенности 500 люкс и коэффициенте отражения 0,4 яркость поверхности будет 200. апостили.
      • Освещенность (люкс) x коэффициент отражения = яркость (апостиль).
      • Апостиль не является единицей СИ.Чтобы преобразовать это в СИ (кандел м-2), разделите его на пи (или умножьте на 0,318).
      • Если известно эталонное значение цвета по Манселлу, отражательную способность можно приблизительно рассчитать, используя Reflectance = V (V — 1), где V = значение.
      • Если «значение» Манселла равно 6, коэффициент отражения = 6 x 5 = 30% = 0,3.
      • Поскольку в большинстве комнат разные поверхности имеют разные цвета, они будут отражать разное количество света, что повлияет на распределение света в комнате.
      Коэффициент отражения
      • Для идеально диффузно отражающей поверхности отношение отраженного светового потока к падающему световому потоку является коэффициентом отражения.
      • Яркость = освещенность x коэффициент отражения / пи
      • Отражение = освещенность / яркость
      • Когда поверхность не является идеально диффузно отражающей, коэффициент отражения заменяется коэффициентом яркости
        Коэффициент яркости — это отношение яркости поверхности, видимой из определенного положения и освещенной определенным образом, к яркости диффузно отражающего белого поверхность просматривается с одного направления и освещается одинаково.Здесь яркость = освещенность x коэффициент яркости / пи.

        В светотехнической практике

        освещенности
        и
        яркости
        наиболее часто используются для характеристики эффекта освещения.
        Перейти к следующей лекции
      Коэффициент яркости
      Коэффициент яркости — это отношение яркости поверхности, видимой с определенного места и освещенной определенным образом, к яркости диффузно отражающей белой поверхности, рассматриваемой с того же направления и освещенной таким же образом.Здесь яркость = освещенность x коэффициент яркости / пи.

      В светотехнической практике чаще всего используются освещенность и яркость . охарактеризовать эффект освещения.


      Перейти к следующей лекции

      Как измерить свет | Правильное использование экспонометра

      Измерение освещенности стало обычной практикой в ​​различных сферах жизни, от проверки того, что ваши сотрудники работают в безопасных условиях, до проверки уровней освещенности для фотосъемки или декораций.Измерительный свет требует нескольких соображений; В этой статье представлены основные сведения о том, что такое свет и как его измеряют, а также даны инструкции по использованию измерителя освещенности (люксметра).

      Что такое свет?

      Не стесняйтесь пропустить этот раздел, поскольку он не является жизненно важным для понимания того, как правильно измерять свет, но является полезной вспомогательной информацией. Давайте постараемся сделать это проще. Свет — это форма электромагнитной энергии, которая распространяется волнами. Эти волны имеют длину и частоту.У людей есть рецепторы, которые могут воспринимать волны определенной длины и преобразовывать их в изображения. Эти длины волн существуют от 400 до 700 нм. Отдельные цвета присутствуют на определенных длинах волн. См. Ниже…

      • Синий 420нм
      • Зеленый 525 нм
      • Красный 635 нм

      Возможно, вы слышали термины инфракрасный и ультрафиолетовый. Инфракрасное — это когда длина волны длиннее, чем мы видим, и ультрафиолет, когда они короче. Оба они используются в разных типах технологий.Когда энергия излучается сразу на всех трех длинах волн, мы получаем то, что мы называем белым светом.

      Типы света

      Как правило, на вашем рабочем месте используется один из трех типов осветительной арматуры: это источники света на основе тепла, известные как лампы накаливания, люминесцентные лампы и светодиоды. Каждый из них по-своему излучает свет.

      • Лампа накаливания — это излучаемая электромагнитная энергия, которая излучается на всех длинах волн, когда мы видим все длины волн, вещи кажутся белыми.Различные температуры изменят количество используемых длин волн.
      • Флуоресцентные лампы
      • технически находятся за пределами нашего видимого диапазона, они ультрафиолетовые и ниже 400 нм. Однако взаимодействие с покрытием на внутренней стороне их трубок дает видимый белый свет, который мы можем использовать.
      • Светодиодные лампы
      • немного сложнее и достигают белого света за счет смеси красных, зеленых и синих светодиодов или методов, аналогичных флуоресцентным лампам
      • .

      Как измерить свет

      Самый простой способ понять, как измеряется свет, — это изобразить обычную лампочку с нитью накала, которая нагревается, производя свет (лампа накаливания, если вы читали предыдущий раздел).Нить накала является источником света и находится в центре сферы, и свет излучается во всех направлениях. Общее количество энергии всего произведенного света известно как «световой поток».

      Вы, наверное, знакомы с Lumen; это мера силы света, о которой люди обычно слышали. Базовая единица силы света — кандела (одна зажженная свеча дает примерно 1 канделу). Одна кандела на стерадиан (область конической формы, начинающаяся от источника света) известна как просвет.

      Когда мы измеряем свет, нас интересует, сколько люменов падает на поверхность; это то, что мы знаем как люкс. Один люкс — это один люмен на квадратный метр.

      Рабочий пример. У нас есть источник света, общий световой поток которого составляет 1000 люмен. Если бы мы могли сфокусировать это на поверхности 1 квадратного метра, мы получили бы освещение 1000 люкс. Однако, если бы тот же свет был распределен на площади 10 квадратных метров, у нас была бы освещенность только 100 люкс.

      Примеры уровней освещенности
      Очень яркий летний день 100 000 люкс
      Полный дневной свет 10 000 люкс
      Пасмурный летний день 1000 люкс
      Очень темный день 100 люкс
      Сумерки 10 люкс
      Полнолуние <1 люкс

      Альтернативным измерением света является фут-свеча, он работает так же, как люкс, за исключением того, что 1 фут-свеча составляет 1 люмен на квадратный фут.

      Приборы для измерения света

      Самый простой способ измерить освещенность — купить люксметр / люксметр, эти две фразы часто взаимозаменяемы. Экспонометры содержат датчик, который преобразует световую энергию в электрический заряд, который может дать пользователю показание. Как правило, они достаточно малы, чтобы их можно было брать в руке и легко переносить.

      Вы можете посмотреть наш ассортимент люксметров здесь.

      Экспонометр прост в использовании. Сняв колпачок с сенсора, просто поместите его на поверхность, где выполняется какое-либо задание, например, в центр стола.Важно, чтобы датчик располагался на поверхности, поскольку именно здесь свет отражается в глаз пользователя и представляет собой истинный уровень света, который они получают. Если держать экспонометр над поверхностью, это может привести к неточным показаниям. После этого на дисплее должно отобразиться значение в люксах.

      Когда использовать люксметр

      (Если вы пропустили его, вы можете прочитать раздел 1 этого руководства) Есть несколько вещей, о которых вы должны знать при использовании люксметра. Это в основном связано с тем фактом, что разные длины волн света не воспринимаются человеческим глазом одинаково.Если бы все длины волн содержали одинаковую интенсивность света, показания в люксах были бы одинаковыми, но человек-пользователь может видеть больше света определенного цвета, и свет может казаться ярче.

      Чтобы лучше соотнести люксметры с человеческим восприятием света, они настроены на стандартный источник света CIE A. Это регулирует экспонометр так, чтобы свет был распределен по длинам волн домашнего света с вольфрамовой нитью.

      Благодаря этим настройкам стандартный люкс или люксметр идеально подходит для использования в помещениях, где используется освещение лампами накаливания.Их также можно использовать для освещения флуоресцентными лампами, но возможны небольшие погрешности в измерениях. Это делает их идеальными инструментами для проверки освещения на большинстве рабочих мест.

      Если ваше рабочее место оснащено светодиодным освещением, вам может потребоваться другое решение.

      Светодиодный измеритель освещенности

      С постоянно растущим успехом светодиодного освещения возникла потребность в специализированных светодиодных измерителях света. Светодиодные лампы излучают белый свет совсем не так, как лампы накаливания. Традиционный люксметр может дать точные показания в 500 люкс, но человеческий глаз не может видеть все 500 люкс, а на самом деле может видеть только 300 люкс.В конечном итоге это приводит к неточностям. Обойти это можно с помощью специального светодиодного измерителя света.

      .

      Добавить комментарий

      Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *