Основні світлотехнічні характеристики

Освітлення характеризується кількісними та якісними показниками, при цьому застосовують поняття системи світлотехнічних одиниць і величин.

Основними поняттями цієї системи є світловий потік, сила світла, освітленість та яскравість.

Світловий потік (Ф) - потік променевої енергії, що сприймається органами зору як світло. Одиниця світлового потоку - люмен (лм) - дорівнює потоку, який створюється в одиничному тілесному куті ω, рівному 1 стерадіану, точковим джерелом світла в 1 канделу. Стерадіан - одиничний тілесний кут ω з вершиною у центрі сфери, який вирізає на поверхні сфери радіусом 1 м площину, рівну 1 м².

Значення ω = S / R².

Джерела світла випромінюють світловий потік у різних напрямках неоднаково. Тому, щоб дати характеристику інтенсивності випромінювання, застосовуємо поняття «просторова або кутова щільність світлового потоку», яку називають силою світла (I), тобто світловий потік, віднесений до тілесного кута, в якому він випромінюється:

I = Ф / ω, кд.

За одиницю сили світла приймають канделу (кд), яка дорівнює 1 лм/стер.

Величину світлового потоку, який припадає на одиницю освітлювальної поверхні, називають освітленістю (Е):

Е=Ф/S, лк.

Одиниця освітленості-люкс (лк) – освітленість поверхні S=1м² при світловому потоці Ф=1 лк, який падає на неї.

Рис. 1. Схематичне зображення, що пояснює деякі основні світлотехнічні одиниці

Для кількісної оцінки можливості зорового сприйняття поверхні введено поняття яскравості L.

Взагалі, яскравість поверхні залежить не тільки від падаючого світлового потоку та коефіцієнта відбиття, а й від кута, під яким ми розглядаємо цю поверхню, і визначається як:

L= I / (S соs α),кд/м²,

Де α-кут між нормаллю до поверхні і напрямом зору.

За величину яскравості прийнято ніт - це яскравість 1м² плоскої поверхні, яка відбиває у перпендикулярному напрямі силу світла в 1 канделу.

До якісних показників умов зорової роботи належать фон, контраст об’єкта з фоном, видимість, показник осліпленості та ін.

Фон - це поверхня, яка прилягає до об’єкта розрізнення, на якій він розглядається. Фон характеризується коефіцієнтом відбиття світлових променів ρ, який оцінюється виразом:

ρ = Ф_від./Ф_пад.

деФ_від.,Ф_пад.-відповідо відбитий і падаючий світловий потік, лм.

Фон вважається світлим при ρ ≥0,4, середнім при ρ=0,4…0,2 і темним при ρ≤0,2.

Контраст об’єкта з фоном (К) характеризується співвідношенням яскравостей розрізняльного об’єкта та фону:

К = ( L_фон.− L_об.) / L_фон.

Контраст вважається великим при К ≥0,5, середнім при К=0,2…0,5 і малим при К≤0,2.

Видимість V характеризує здатність ока розрізняти об’єкт з фоном. Вона залежить від контрасту фактичного К та порогового К_пор. (найменший контраст, який сприймається органами зору, К _пор. ≈ 0, 01):

V= К / К _пор.

Показник осліпленості Р є критерієм оцінки осліплювальної дії осліплювальної установки:

Р = ( S-1) 1000,

Де коефіцієнт осліпленості S= V₁ /V_2, причому V₁- при екрануванні блискучих джерел;V₂ -коли вони у полі зору.

Об’єкт розрізнювання - це мінімальні окремі його частини, які необхідно розрізняти в процесі роботи.

Для вимірювання освітленості і світлотехнічних величин застосовують прилади - люксметри модифікації Ю-16, Ю-17, Ю-116, Ю-117 та портативний цифровий люксметр-яскравомір ТЭС 0693. Всі вони працюють із застосуванням ефекту фотоелектричного явища. Світловий потік, потрапляючи на селеновий фотоелемент, перетворюється на електричну енергію, сила струму якої вимірюється міліамперметром, який проградуйований у люксах. Застосовують також вимірювачі видимості - фотометри та інші комплексні вимірювачі світлотехнічних величин.