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

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

Для примера приведем некоторые типичные значения освещенности:

Солнечный день в средних широтах — 100000 Лк;

Пасмурный день в средних широтах — 1000 Лк;

Светлая комната, освещенная лучами солнца — 100 Лк;

Искусственное освещение на улице — до 4 Лк;

Свет ночью при полной луне — 0,2 Лк;

Свет звездного неба темной безлунной ночью — 0,0003 Лк.

Представьте, что вы сидите в темной комнате с фонариком, и пытаетесь прочесть книгу. Для чтения нужна освещенность не меньше 30 Лк. Что вы сделаете? Во-первых, вы приблизите фонарик к книге, значит освещенность связана с расстоянием от источника света до освещаемого предмета. Во-вторых, вы расположите фонарик под прямым углом к тексту, значит освещенность зависит и от угла, под которым данная поверхность освещается. В-третьих, вы можете просто достать более мощный фонарик, поскольку очевидно, что освещенность тем больше, чем выше сила света источника.

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

Когда пучок света падает под прямым углом к поверхности, световой поток распределен на наименьшей площади, если же угол увеличивать, то увеличится площадь, соответственно, уменьшится освещенность.

Как было отмечено выше, освещенность напрямую связана и с силой света, и чем больше сила света, тем больше и освещенность. Экспериментально давно установлено, что освещенность прямопропорциональна силе света источника.

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

В Америке и Англии используют единицу измерения освещенности Люмен на квадратный Фут или Фут-Кандела, в качестве единицы освещенности от источника, обладающего силой света в одну канделу, и расположенного на расстоянии в один фут от освещаемой поверхности.

Исследователи доказали, что через сетчатку человеческого глаза, свет воздействует на процессы, протекающие в мозге. По этой причине недостаточная освещенность вызывает сонливость, угнетает трудоспособность, а избыточное освещение — наоборот, возбуждает, помогает включить дополнительные ресурсы организма, однако, изнашивая их, если это происходит неоправданно.

В процессе ежедневной работы осветительных установок, возможен спад освещенности, поэтому для компенсации данного недостатка, еще на стадии проектирования осветительных установок вводят специальный коэффициент запаса. Он учитывает понижение освещенности и в процессе эксплуатации осветительных приборов из-за загрязнений, утраты отражающих и пропускающих свойств отражающих, оптических, и других элементов приборов искусственного освещения. Загрязнения поверхностей, выход из строя ламп, все эти факторы учитываются.

Для естественного освещения вводят коэффициент снижения КЕО (коэффициента естественной освещенности), ведь со временем могут загрязнится светопрозрачные заполнители световых проемов, и загрязниться отражающие поверхности помещений.

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

Освещенность измеряют портативным прибором - люксметром. Его принцип работы аналогичен фотометру. Свет попадает на , стимулируя ток в полупроводнике, и величина получаемого тока как раз пропорциональна освещенности. Есть аналоговые и цифровые люксметры.

Часто измерительная часть соединена с прибором гибким спиральным проводом, чтобы можно было проводить измерения в самых труднодоступных, при этом важных местах. К прибору прилагается набор светофильтров, чтобы регулировать пределы измерений с учетом коэффициентов. Согласно ГОСТу, погрешность прибора должна быть не более 10%.

При измерении соблюдают правило, согласно которому прибор должен располагаться горизонтально. Его устанавливают поочередно в каждую необходимую точку, согласно схеме ГОСТа Р 54944-2012. В ГОСТе, кроме прочего, учитываются охранное освещение, аварийное освещение, эвакуационное освещение и полуцилиндрическая освещенность, там также описан метод проведения измерений.

Измерения по искусственному и естественному проводятся отдельно, при этом важно чтобы на прибор не попадала случайная тень. На основе полученных результатов, с использованием специальных формул делается общая оценка, и принимается решение, нужно ли что-то корректировать, или освещенность помещения или территории достаточна.

Андрей Повный

Свет просто необходим каждому человеку для отличного настроения и психического здоровья. Благодаря ему мы получаем возможность видеть предметы, различать их форму и структуру материалов, ведь искусственное продление светового дня позволяет повысить работоспособность и производительность труда. Выбирая для себя светильники и лампы, не стоит забывать о том, что свет должен быть подобран правильно. В помещениях разного назначения допустим вариативный подход к интенсивности освещения. А чтобы правильно подобрать светильники, необходимо знать, в чем измеряется свет.

и искусственные

Все специалисты по охране здоровья человека в один голос заявляют, что лучшим для людей является естественный источник света. Он способствует выработке в организме целого ряда витамином и микроэлементов, а также наиболее благоприятен для глаз. Каждый предмет при естественном освещении можно разглядеть без искажений и бликов.

Но, к сожалению, современный мир диктует свои условия, и мы уже не можем обойтись без искусственных источников света в темное время суток, иначе бы жизнь городов полностью остановилась. В каждой квартире находится масса различных светильников, довольно часто мы даже не представляем, в чем измеряется свет и на что нужно обратить внимание в магазине при покупке разнообразных бра, торшеров и абажуров.

Каким бывает свет?

Не менее важным, чем подбор интенсивности света, является категория или тип освещения. Как мы уже говорили, самый приятный и безопасный свет - это естественный источник освещения. Он имеет теплый оттенок и меньше всего вредит глазам. Ближе всего к подобному тону были старые лампы накаливания с красноватым оттенком светового потока. Они не раздражали глаза и копировали солнечный свет, попадающий в окна квартир.

Современные лампы имеют множество вариаций по рабочему элементу и типу света. Перед покупкой новой лампы обязательно проверьте, какой тип света указан на упаковке. Например, теплый свет будет идеален для жилых помещений. А нейтральный обычно используется в офисах и огромных производственных помещениях. Холодный свет часто используют в часовых мастерских, где его голубоватый оттенок помогает различать мелкие детали. Также приветствуются холодные оттенки света в субтропических странах, там они создают ощущение дополнительной прохлады и прозрачности воздуха.

Исходя из выше перечисленного, можно всегда правильно выбрать тип лампочки, которая будет создавать вам необходимый настрой и уровень комфорта в расслабляющей домашней атмосфере. Психологи доказали, что тип света играет серьезную роль для формирования рабочего настроя на предприятиях. Естественно, что от этого зависит и производительность труда.

По каким параметрам измеряется интенсивность света?

Обычный покупатель даже не задумывается, в чем измеряется свет и насколько это важная информация. Ведь свет, являясь измеряется по многим количественным и качественным параметрам. Их обязательно необходимо учитывать, планируя ремонт в квартире и подсчитывая количество лампочек, необходимых для каждой комнаты.

Свет можно измерять по следующим характеристикам:

• интенсивности;
• силе;
• яркости.

Просто так, "на глазок" вы не сумеете определить все необходимые параметры, поэтому стоит позаботиться о покупке приборов, которые помогут вам сохранить свое зрение и позитивный психологический настрой в любое время суток.

В чем измеряется яркость света?

Яркость - это очень важная характеристика светового источника. Именно яркость освещения позволяет нам видеть все окружающие нас предметы четко и контрастно. Благодаря яркости обостряется пространственное восприятие и экспозиция белых и черных оттенков. К тому же именно яркость источника света определяет степень комфорта при чтении печатного текста, а это, как известно, напрямую влияет на здоровье глаз.

Если мы говорим о яркости, то запомнить, в каких единицах измеряется свет, очень легко. Чаще всего для измерения яркости источника освещения применяется кандела. Эта единица обозначает яркость горения одной свечи, именно от нее отталкиваются все измерительные приборы. Иногда специалисты применяют еще и другие единицы измерения - ламберт и апостильб.

Каким прибором можно измерить яркость освещения?

Современные магазины специализированной техники всегда готовы предоставить покупателям большое количество разнообразных приборов для измерения яркости света. Лучше всего с этой работой справляются яркомеры и колориметры. Они способны выдать вам информацию не только по степени яркости в конкретном помещении, но и определить цветовую температуру комнаты.

Приборы с расширенным функционалом подходят для профессиональных фотографов, занимающихся студийными съемками. А для бытовых нужд подойдет обычный яркомер, не имеющий дополнительных опций.

В каких

Сила света - Согласно школьному курсу физики ее можно охарактеризовать как энергию света, которая способна переноситься из одной точки в другую за определенный промежуток времени. Эта энергия может менять направление в зависимости от заданной траектории.

Измеряется энергия света в канделах. То есть, купив для домашнего пользования яркомер, вы всегда сможете измерить не только яркость, но и силу света.

Интенсивность света: в чем измеряется?

Интенсивность света часто называют освещенностью, и она тоже имеет важное значение при выборе светильников и различных видов ламп. Запомнить, в чем измеряется интенсивность света, может даже ребенок, хотя здесь стоит учитывать некоторые нюансы.

Если мы говорим о падающем на определенную поверхность, то измерять необходимо в люменах. А вот при желании выяснить степень освещенности предметов или поверхностей, говорить нужно о люксах.

Подобные тонкости часто пугают покупателей, которые где-то слышали, что свет измеряется в люменах, и недоумевают по поводу непонятных единиц измерения, указанных на упаковке от лампочки. Справиться с проблемой выяснения степени освещенности в помещении поможет весьма распространенный прибор - люксометр.

Люксометр - прибор, сохраняющий здоровое зрение

Если вы с трудом запоминаете, в каких единицах измеряется свет, то люксометр сэкономит ваше время и нервные клетки. Этот прибор имеет небольшой размер и вес, чаще всего он состоит из дисплея и измерительной части.

Пользоваться таким помощником можно дома, в учебных заведениях или офисных помещениях. Для получения данных нужно просто включить источник света, и сделать замеры. Уже через несколько секунд на дисплее вы увидите результат, который и покажет, насколько безопасны для глаз ваши лампочки и светильники.

для квартир и других жилых помещений

Для того чтобы подобрать комфортное для глаз освещение, недостаточно знать, в чем измеряется свет. Нужно еще владеть информацией о нормах освещенности, по которым и стоит ориентироваться, планируя расположение осветительных приборов в квартире.

Каждая комната и помещение имеют свою необходимую степень освещенности, которая измеряется в люксах. К примеру, детская должна быть самым освещенным помещением в квартире. Здесь не может быть менее двухсот люксов, иначе здоровье малыша окажется под большой угрозой.

Кухня и остальные комнаты могут освещаться на сто пятьдесят люксов, а вот хозяйственные помещения и коридоры вполне обходятся пятьюдесятью люксами. Соблюдение этих норм гарантирует вашей семье комфортное существование, отличное настроение и зрение, которому позавидует даже орел.

Если вы заботитесь о своей семье, то должны точно знать, какие лампочки установлены в светильниках вашей квартиры. Ведь каждый здравомыслящий человек мечтает возвращаться с работы в дом, где его ждут веселые дети и заботливая жена в хорошем расположении духа. А немаловажную роль в том, чтобы мечта наконец-то стала реальностью, играет грамотно подобранное освещение.

Всем профессиональным электрикам знакомо понятие расчет освещенности помещения. Такая операция обязательно должна проводится для каждой комнаты в доме. Однозначно она является фундаментом освещения в целом.

В нашей сегодняшней статье, мы попытаемся разобраться в ряде вопросов, связанных с этой процедурой. Электрикам-любителям многое не понятно, поэтому разъясняем все до мелочей.

Расчет освещения как в жилом, так и производственном помещении должен производится с высокой точностью. Напрямую от этих показателей зависит состояние здоровье человека и комфортное времяпровождение в этой комнате.

Если помещение имеет недостаточную или чрезмерную освещенность, - этот фактор сыграет роль на психологическом состоянии человека, а также принесет некоторые последствия для зрительного органа. Чтобы избежать подобных неприятностей, этот процесс должен быть распланирован.

Определяем расчет освещенности для жилого помещения

Для данного метода, необходимо произвести ряд предварительных действий, например, рассчитать число осветительных приборов на комнату, с этого и начнем:

• для этого нам пригодиться формула, где

N - число осветительных приборов;

E - показатель величин освещения в горизонтальном положении, измеряется Люксами;

S - площадь комнаты, в которой проводится расчет;

Kr - запасной коэффициент, характеризующий избыток уровня освещенности. Он предусмотрен в случае выхода из строя определенного количества светильников;

U - коэффициент, определяющий возможность использования прибора;

n - число лампочек, которое содержит осветительный прибор;

Fl - световое излучение одной лампочки, Лм.

• Далее нам нужно найти индекс помещения, воспользовавшись формулой:

Чтобы произвести точные расчеты нужно измерить высоту светильника и высоту предполагаемой зоны, для которой делается расчет освещенности, величина a и b - это длины стен, которые тоже нужно определить;

Вспомогательные методы определения освещенности помещения

Помимо основного математического способа определения уровня освещения для необходимой зоны существуют и более упрощенные варианты, которыми также регулярно пользуются в домашних условиях.

Расчет по удельной мощности . Такая тактика достаточно проста, так как есть наличие всех справочных данных. Из недостатков, можно выделить лишь то, что вычисление получается с большим избытком. Для определения значения удельной мощности, нужно умножить число ламп на мощность каждой из них отдельно, затем полученное выражение поделить на площадь помещения. Таким образом получается необходимое значение мощности ламп, по которому легко определяется их количество.

Расчет с использованием прототипа . Такой метод достаточно простой, так как все данные имеются в таблицах, характерных для типовых помещений. Подобный вариант удобен именно для бытовых условий. Использовать расчеты более профессионального типа для быта нет смысла.

Точечный расчет освещенности . При помощи данного вычисления, есть возможность получить значение для каждой отдельной точки в комнате. Однако для этого типа расчетов требуется длительная подготовка: обязательно наличие плана комнаты с разметкой светильников, по которому следует выбрать точку, служащую расчетной. Такой вариант отличается сложностью и применяется для сложных условий или с дизайнерскими особенностями поверхностей стен или потолков.

Важно! Для того чтобы упростить себе задачу и найти точное значение освещенности, нужно собрать все данные и воспользоваться калькулятором, определяющим уровень освещения в комнатах.

Факторы, влияющие на освещенность рабочего места?

Для каждого отдельного помещения действуют определенные требования, определяющие ряд факторов, обязательных для учета. На данном этапе рассмотрим, как рассчитать освещенность для рабочей зоны или кабинета.

Каждый вид деятельности должен быть на оптимальном уровне оснащен световым потоком, и не важно работаете вы за компьютером или за производственным станком. Прежде чем обеспечить месту работы достаточный комфорт, обязательно нужно учесть следующие факторы:

• достаточность света и его равномерность;
• нужная яркость;
• не допустимы блики или эффект ослепленности;
• правильный контраст и цветовая гамма света;
• отсутствие пульсации света.

Помимо перечисленных факторов, должное внимание необходимо уделить количественным и качественным критериям. Обратимся к качественным критериям.

1. Прямая блеклость - это совокупность предметов или поверхностей, ярко отражающих свет, при этом нанося человеческому зрению дискомфортные ощущения. Такой недостаток можно устранить путем увеличения высоты светильников, установкой рассеивателей на источник света и снижением мощности каждой лампочки.
2. Отраженная блеклость появляется в случае, если отдельные поверхности в комнате имеют повышенный отражательный коэффициент. За счет данного фактора человеку видно зеркальное или яркое световое пятно, а это достаточно мешает и раздражает зрение. Чтобы устранить этот фактор, необходимо правильно организовать освещение, следуя расчетам при помощи формулы.
3. Высокий контраст. Такой фактор также не благоприятен. Например, если поверхность рабочей зоны имеет контраст аналогичный световому потоку, в таких случаях некоторые детали будут неразличимы для человеческого взгляда.

Обратите внимание! С целью хорошего видения и различия предметов на рабочем месте, необходимо, чтобы поверхность освещаемой зоны и световой поток имели различный контраст.

1. Тень. Требуется полное отсутствие падающих теней, например, от частей тела человека и предметов, установленных в рабочей зоне. Считается, что такие тени вредны, так как снижают показатели зрения. Помимо этого, они искажают контраст важных для видения деталей. Чтобы устранить подобный критерий, важно разместить освещение с той стороны от поверхности, чтобы даже при максимальном наклоне человека, тени не образовывались.
2. Насыщенность света. Здесь важно не перепутать уровень освещенности рабочей зоны и насыщенность светом всей комнаты. Эти две характеристики в данном случае считаются совместимыми. Чтобы избежать недостаточности насыщенности, необходимо устанавливать не сфокусированное освещение, а также декорировать стены и потолочную поверхность светлыми покрытиями.

Что такое пульсация освещения и как определить ее уровень?

На сегодняшний день не существует осветительного прибора, который бы выдавал равномерный световой поток, и это совершенно не говорит о каком-то дефекте прибора. Такое явление, если оно присутствует нельзя заметить, однако это не уменьшает его опасности для зрения человека.

Коэффициент пульсации представляет собой некое изменение, происходящее во времени излучения светового потока, который падает на поверхность. Чтобы вычислить это значение, следует отнять от максимальной величины освещенности за некоторый промежуток времени минимальную величину по тому же времени, а полученное значение умножить на 100%. Полученное число выражается процентами.

Внимание! Существует ряд определенных норм, которые регламентируются законодательством относительно пульсации освещения. Для каждого отдельного помещения есть конкретные ограничения.

В местах, в которых исполняются основные рабочие задачи и операции, данное значение не должно превышать 20%. В зданиях общественного и административного типа предусматривается величина пульсации, не превышающая 5 %.

Можно ли измерить показатель пульсации света?

Зрительно определить состояние пульсации светового потока, как выяснилось, невозможно, следовательно, нужно применять специальное оборудование. К таким приборам относят измеритель освещенности, прибор для определения яркости света и устройство, указывающее на точное значение коэффициента пульсации. Благодаря таким приспособлениям достигается:

• точное значение освещенности комнаты;
• вычисляется яркость приборов, передающих искусственный свет;
• определяется пульсация волны светового потока;
• уточняется пульсация мониторов различных приборов электроники.

По результатам вычисления выделяют следующие значения: коэффициент пульсации светодиодных ламп составляет 100%; меньшее пульсирование выделяют лампы накаливания и «экономки» - 25 %. Выбирая лампы дорого типа для освещения в жилищных условиях, нельзя гарантировать, что коэффициент пульсации будет безвреден.

Нормы освещенности помещений по СНИПу

Действующим документом, который по сегодняшний день регламентирует коэффициент пульсации и показатели освещенности для помещений, является свод правил (СП), узаконенный в 2015 году. В свежей версии СНИП 23-05-95 уточнены все критерии, касающиеся электроэффективности и безопасности.

Рассмотрим таблицу норм из СНИПа, которыми должны обладать жилые помещения.

Используя табличные величины, вы легко сможете определить необходимые значения для каждой комнаты в жилом доме.

Как рассчитать показатель освещенности в Люменах: не традиционный метод

По статистике данный способ считается наиболее точным по сравнению с другими приведенными, однако его применяют только в исключительных случаях. Для того, чтобы воспользоваться данной тактикой определения, нам нужно взять общую площадь измеряемой комнаты, умножаем это значение на нормированный показатель освещенности для 1 кв. м, в результате получаем силу светового излучения, необходимого для всего помещения в целом.

Внимание! Все нормативные значения, касательно норм освещенности жил помещений, можно найти в СНИП документах.

Поток света можно измерить исключительно в лабораторных условиях, в ином случае определить уровень освещенности просто невозможно. Однако приборы для каждых помещений уже имеют определенную маркировку, на основании которой можно вычислить степень освещения комнаты, выражаемую в единицах измерения освещения. Главные условия - знать площадь и обладать навыками элементарных расчетов.

Основные характеристики света

Свет - физическая величина , которая обладает такими свойствами, как мощность светового потока, светимость, сила света, освещенность и яркость.

Мощность светового потока, то есть видимого светового излучения, можно оценить по ощущаемому воздействию света на человеческое зрение. Единицей измерения светового потока является люмен.

Обычная лампа накаливания в 100 Ватт имеет показатель мощности 1350 люмен, лампа же с люминесцентным свечением аналогичной «ваттности» показывает гораздо больше - 3200 лм.

Если подробнее, то один точечный источник, имеющий силу света 1 кандела, испускает световой поток мощностью в 1 люмен. Телесный угол при этом имеет величину 1 стерадиан.

Следующая характеристика света - это его сила, которая характеризует плотность потока, измеряется эта величина в канделах. Очень обобщенно раньше считалось, что 1 кд равен свету 1 свечи, эту единицу даже приравнивали к 1 Вт. Увеличить силу света можно, если установить вогнутый зеркальный рефлектор с одной стороны лампочки.

Что касается яркости, эта величина выражается через отношение кандела на кв. м, то есть проекции силы светового потока на плоскую освещаемую поверхность под прямым углом. Светность, или светимость, отражает плотность потока света по отношению к площади освещаемой поверхности - 1 люмен на кв. м.

Такая характеристика света, как освещенность демонстрирует поверхностную плотность света, освещающего определенную площадь поверхности. Эта величина выражается через отношение ли/кв. м. В физике существуют специальные единицы, в которых измеряется освещенность - люксы.

Особенности вычисления

Рассчитывая степень освещенности какого-либо помещения, необходимо принимать во внимание закон аддитивности. Он работает при наличии нескольких источников освещения, воздействующих на определенную площадь.

Закон аддитивности выражается в суммировании освещенности, выдаваемой каждым световым объектом по отдельности:

∑ E = E1 + E2 +… + En.

Показатель освещенности применяется только для поверхностей, которые отражают свет, а не светятся собственным. Например, луна, стены, пол и любые другие плоскости. Освещенность помещения измеряется следующим образом:

• Для комнаты с размерами 3х3х3 м при условии наличия в ней пятиваттного светодиода мощностью в 100 люменов необходимо подсчитать суммарную площадь всех освещаемых поверхностей - пола, потолка и стен, а затем разделить световой поток на площадь.
• Получится 100 люменов/ 9 кв. м * 6=100/54= 1,85 люксов - единиц измерения освещенности.
• В случае если источник освещения оснащен специальной линзой, благодаря которой на одной из поверхностей будет ярче освещен круг диаметром, например, 1 м (площадь круга, соответственно, будет равняться 0,78 кв. м), то освещенность этого участка будет иметь значение 128 лк.

Существуют и довольно стандартные показатели - в определенных условиях свет показывает приблизительно одинаковые значения, поэтому подобные ситуации можно обобщить. В качестве некоторых примеров освещенности можно привести следующие моменты:

Прибор для измерения

Существует специальный прибор для измерения уровня освещения поверхности - люксметр. Его устройство включает в себя фотоэлемент, который улавливает свет. Механизм работы люксметра может быть как цифровым, так и аналоговым - в обоих случаях точность измерения довольно высока. ГОСТ предполагает максимальную погрешность около 10%.

Во многих конструкциях участок, содержащий фотоэлемент, соединяется с остальной частью при помощи эластичного витого провода для проведения работ в труднодоступных местах. Прибор комплектуется световыми фильтрами , используя которые можно регулировать процесс измерения, учитывая особые нюансы местности.

Во время работы с устройством его следует располагать горизонтально - любые отклонения от этой плоскости могут негативно повлиять на точность измерений. А также необходимо избегать влияния случайных теней. Подробная методика применительно для каждого типа освещения описана в соответствующем госстандарте.

1. Световой поток

Световой поток - мощность лучистой энергии, оцениваемая по производимому ею световому ощущению. Энергия излучения определяется количеством квантов, которые излучаются излучателем в пространство. Энергию излучения (лучистую энергию) измеряют в джоулях. Количество энергии, излучающейся в единицу времени называется потоком излучения или лучистым потоком. Измеряется поток излучения в ваттах. Световой поток обозначается Фе.

где: Qе - энергия излучения.

Поток излучения характеризуется распределением энергии во времени и в пространстве.

В большинстве случаев, когда говорят о распределении потока излучения во времени, не учитывают квантового характера возникновения излучения, а понимают под этим функцию, дающую изменение во времени мгновенных значений потока излучения Ф(t). Это допустимо, поскольку число фотонов, излучаемых источником в единицу времени, очень велико.

По спектральному распределению потока излучения источники разбивают на три класса: с линейчатым, полосатым и сплошным спектрами. Поток излучения источника с линейчатым спектром состоит из монохроматических потоков отдельных линий:

где: Фλ - монохроматический поток излучения; Фе - поток излучения.

У источников с полосатым спектром, излучение происходит в пределах достаточно широких участков спектра - полос, отделенных одна от другой темными промежутками. Для характеристики спектрального распределения потока излучения со сплошным и полосатым спектрами пользуются величиной, которая называется спектральной плотностью потока излучения

где: λ - длина волны.

Спектральная плотность потока излучения - это характеристика распределения лучистого потока по спектру и равняется отношению элементарного потока ΔФeλ соответствующего бесконечно малому участку, к ширине этого участка:

Спектральная плотность потока излучения измеряется в ваттах на нанометр.

В светотехнике, где основным приемником излучения является глаз человека, для оценки эффективного действия потока излучения, вводится понятие светового потока. Световой поток - это поток излучения, оценивающийся его действием на глаз, относительная спектральная чувствительность которого определяется усредненной кривой спектральной эффективности, утвержденной МКО.

В светотехнике используется и такое определение светового потока: световой поток - это мощность световой энергии. Единица светового потока - люмен (лм). 1лм соответствует световому потоку, излучаемому в единичном телесном угле точечным изотропным источником с силой света 1 кандела.

Таблица 1. Типичные световые величины источников света:

Типы ламп	Электрическая энергия, Вт	Световой поток, лм	Световая отдача лм/вт
	100 Вт	1360 лм	13,6 лм/Вт
Люминесцентная лампа	58 Вт	5400 лм	93 лм/Вт
Натриевая лампа высокого давления	100 Вт	10000 лм	100 лм/Вт
Натриевая лампа низкого давления	180 Вт	33000 лм	183 лм/Вт
Ртутная лампа высокого давления	1000 Вт	58000 лм	58 лм/Вт
Металлогалогенная лампа	2000 Вт	190000 лм	95 лм/Вт

Световой поток Ф, падая на тело, распределяется на три составные части: отраженную телом Фρ , поглощенную Фα и пропущенную Фτ . При используют коэффициенты: отражения ρ = Фρ /Ф; поглощения α =Фα /Ф; пропускания τ =Фτ /Ф.

Таблица 2. Световые характеристики некоторых материалов и поверхностей

Материалы или поверхности	Коэффициенты			Характер отражения и пропускания
	отражения ρ	поглащения α	пропускания τ
Мел	0,85	0,15	-	Диффузное
Эмаль силикатная	0,8	0,2	-	Диффузное
Алюминий зеркальный	0,85	0,15	-	Направленное
Зеркало стеклянное	0,8	0,2	-	Направленное
Стекло матированное	0,1	0,5	0,4	Направленно-рассеянное
Стекло молочное органическое	0,22	0,15	0,63	Направленно-рассеянное
Стекло опаловое силикатное	0,3	0,1	0,6	Диффузное
Стекло молочное силикатное	0,45	0,15	0,4	Диффузное

2. Сила света

Распределение излучения реального источника в окружающем пространстве не равномерно. Поэтому световой поток не будет исчерпывающей характеристикой источника, если одновременно не определяется распределение излучения по разным направлениям окружающего пространства.

Для характеристики распределения светового потока пользуются понятием пространственной плотности светового потока в разных направлениях окружающего пространства. Пространственную плотность светового потока, определяющуюся отношением светового потока к телесному углу с вершиной в точке размещения источника, в пределах которого равномерно распределен этот поток, называют силой света:

где: Ф - световой поток; ω - телесный угол.

Единицей силы света является кандела. 1 кд.

Это сила света, испускаемая в перпендикулярном направлении элементом поверхности черного тела, площадью 1:600000 м2 при температуре затвердевания платины.
Единица силы света - кандела, кд является одной из основных величин в системе СИ и соответствует световому потоку 1 лм, равномерно распределенному внутри телесного угла 1 стерадиан (ср.). Телесный угол - часть пространства, заключенная внутри конической поверхности. Телесный угол ω измеряется отношением площади, вырезаемой им из сферы произвольного радиуса, к квадрату последнего.

3. Освещенность

Освещенность - это количество света или светового потока, падающего на единицу площади поверхности. Она обозначается буквой Е и измеряется в люксах (лк).

Единица освещенности люкс, лк имеет размерность люмен на квадратный метр (лм/м2).

Освещенность можно определить как плотность светового потока на освещаемой поверхности:

Освещенность не зависит от направления распространения светового потока на поверхность.

Приведем несколько общепринятых показателей освещенности:

Лето, день под безоблачным небом - 100 000 люкс

Уличное освещение - 5-30 люкс

Полная луна в ясную ночь - 0,25 люкс

4. Отношение между силой света (I) и освещенностью (Е).

Закон обратных квадратов

Освещенность в определенной точке на поверхности, перпендикулярной к направлению распространения света, определяется как отношение силы света к квадрату расстояния от этой точки до источника света. Если данное расстояние мы примем за d, то это отношение можно выразить следующей формулой:

Для примера: если источник света излучает свет силой 1200 кд в направлении, перпендикулярном к поверхности, на расстоянии 3-х метров от этой поверхности, то освещенность (Ер) в точке, где свет достигает поверхности, будет 1200/32 = 133 лк. Если поверхность находится на расстоянии 6м от источника света, освещенность будет 1200/62= 33 лк. Это отношение называется "закон обратных квадратов" .

Освещенность в определенной точке на поверхности, не перпендикулярной направлению распространения света, равняется силе света в направлении точки измерения, разделенной на квадрат расстояния между источником света и точкой на плоскости умноженной на косинус угла γ (γ - угол, образованный направлением падения света и перпендикуляром к этой плоскости).

Следовательно:

Это закон косинуса (рисунок 1.).

Рис. 1. К закону косинуса

Для расчета горизонтальной освещенности целесообразно изменить последнюю формулу, заменив расстояние d между источником света и точкой измерения на высоту h от источника света к поверхности.

На рисунке 2:

Тогда:

Получаем:

По данной формуле рассчитывается горизонтальная освещенность в точке измерения.

Рис. 2. Горизонтальная освещенность

6. Вертикальная освещенность

Освещение той же точки Р в вертикальной плоскости, ориентированной к источнику света, можно представить как функцию высоты (h) источника света и угла падения (γ) силы света (I) (рисунок 3).

светимостью :

Для поверхностей конечных размеров:

Светимость - это плотность светового потока, испускаемого светящейся поверхностью. Единицей светимости служит люмен на метр квадратный светящейся поверхности, что отвечает поверхности площадью 1 м2, которая равномерно излучает световой поток 1 лм. В случае общего излучения вводится понятие энергетической светимости излучающего тела (Me).

Единица энергетической светимости - Вт/м2.

Светимость в этом случае можно выразить через спектральную плотность энергетической светимости излучающего тела Meλ(λ)

Для сравнительной оценки приводим энергетические светимости к светимости некоторых поверхностей:

Поверхность солнца - Ме=6 107 Вт/м2;

Нить лампы накаливания - Ме=2 105 Вт/м2;

Поверхность солнца в зените - М=3,1 109 лм/м2;

Колба люминесцентной лампы - М=22 103 лм/м2.

Это сила света, излучаемая единицей площади поверхности в определенном направлении. Единица измерения яркости - кандела на метр квадратный (кд/м2).

Поверхность сама по себе может излучать свет, как поверхность лампы, или отражать свет, который поступает из другого источника, например поверхность дороги.

Поверхности с разными свойствами отражения при одинаковой освещенности будут иметь разную степень яркости.

Яркость, излучаемая поверхностью dA под углом Ф к проекции этой поверхности, равняется отношению силы света, излучаемого в данном направлении, к проекции излучающей поверхности (рис. 4).

Рис. 4. Яркость

Как сила света, так и проекция излучающей поверхности, не зависят от расстояния. Следовательно, яркость также не зависит от расстояния.

Несколько практических примеров:

Яркость поверхности солнца - 2000000000 кд/м2

Яркость люминесцентных ламп - от 5000 до 15000 кд/м2

Яркость поверхности полной луны - 2500 кд/м2

Искусственное освещение дорог - 30 люкс 2 кд/м2