Основные светотехнические величины и единицы их измерения

Часть электромагнитного спектра с длинами волн 10 - 340000 нм (1 нм – нанометр – равен 10 ^-9 м) называется оптической областью спектра, которая делится на:

инфракрасное излучение с длинами волн 340000 – 770 нм,

видимое излучение 770 –380 нм,

ультрафиолетовое излучение – 380-10 нм.

В пределах видимой части спектра излучения различной длины вызывают различные световые и цветовые ощущения: от фиолетового (l = 400 нм) до красного (l = 750 нм) цветов. Наиболее высока чувствительность зрения к излучению с длиной волны 555 нм (желто-зеленый цвет) и уменьшается к границам видимого спектра.

Освещение характеризуется количественными и качественными показателями. К количественным показателям относятся: световой поток, сила света, освещенность, яркость.

Та часть лучистого потока, которая воспринимается зрением человека как свет, называется световым потоком Ф и измеряется в люменах (лм); оценивается по световому ощущению, которое испытывает глаз. Световой поток определяется как величина не только физическая, но и физиологическая, поскольку ее измерение основывается на зрительном восприятии.

Все источники света, в том числе осветительные приборы, излучают световой поток в пространство неравномерно, поэтому вводится величина пространственной плотности светового потока – сила света I, которая определяется как отношение светового потока dФ, исходящего от источника и распространяющегося равномерно внутри элементарного телесного угла dW, к величине этого угла: I= dФ/ dW.За единицу силы света принята кандела (кд). Одна кандела – сила света, испускаемого с поверхности площадью 1/ 600 000 м² полного излучателя (государственный световой эталон) в перпендикулярном направлении при температуре затвердевания платины (2046, 65 К) при давлении 101 325 Па.

Освещенность Е - отношение светового потока dФ падающего на элемент поверхности dS, к площади этого элемента: Е = dФ / dS.За единицу освещенности принят люкс (лк).

Яркость L (В) -отношение силы света в данном направлении к площади проекции излучающей поверхности наплоскость, перпендикулярную данному направлению излучения: L = dI / dS cos a,где a - угол между нормалью освещаемой поверхности и направлением светового потока от источника света. Яркость измеряется в кд/м² или нитах ( нт).

К основным качественным показателям освещения относятся коэффициент пульсации, показатели ослепленности и дискомфорта, спектральный состав света; для оценки условий зрительной работы существуют такие характеристики, как фон, контраст объекта с фоном, видимость объекта.

Коэффициент пульсации освещенности К_П – показатель относительной глубины колебаний освещенности во времени в результате изменения светового потока газоразрядных ламп, питающихся переменным током:

К_П =[ (Е _max - Е _min) / 2Е_ср ] × 100 %

Показатель ослепленности р –критерий оценки слепящего действия, создаваемого осветительной установкой; определяется по формуле:

р = (s – 1) 1000, где

s = u₁/u₂ – коэффициент ослепленности, причем u₁ – видимость объекта наблюдения при экранировании блестких источников света, u₂ – видимость объекта наблюдения при наличии блестящих источников в поле зрения.

Показатель дискомфорта М – характеристика качества освещения, определяющая степень дополнительной напряженности зрительной работы, вызванной наличием резкой разницы яркостей одновременно видимых поверхностей в освещенном помещении.

Фон – поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается.

Коэффициент отражения r характеризует способность поверхности отражать падающий на нее световой поток. Определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока Ф_ОТР к падающему на нее световому потоку Ф _ПАД : r = Ф_ОТР/ Ф _ПАД.

Фон считается светлым, если коэффициент отражения r> 0,4; средним при r = 0,2 ¸ 0,4; темным при r< 0,2.

Контраст объекта с фоном К – отношение модуля разности яркостей объекта различения и фона к яркости фона:

К = ½L _О – L_Ф½/ L_Ф

Контраст считается большим при К>0,5 ; средним при К = 0,5 ¸0,2; малым при К < 0,2.

Видимость V – характеристика способности глаза воспринимать объект. Определяется числом пороговых контрастов ( К_ПОР – наименьший различимый контраст) в контрасте объекта с фоном:

V = К/ К_ПОР