Как измеряют освещенность (естественное и искусственное освещение)

Сегодня на рынке освещения большая путаница с техническими параметрами, такими как световой поток (измеряемый в люменах (Лм) и освещенность (измеряемый в люксах (Лк). Большинство, при подборе светильников обращают внимание на световой поток (Лм – указывается на упаковке каждого светодиодного светильника), а не на требования освещенности.Чаще всего, в расчет берется суммированный световой поток лампы или светодиодов, без световых и тепловых потерь.

Световой поток, можно измерить только в специальной лаборатории,самомуэто сделать с подручными прибораминевозможно! В нормативных документах существует понятие светового потока, но нет определенных требований к нему.

Освещенность любой человек может измерить самостоятельно, без сложного оборудования.Что такое освещённость?

Освещённость– это величина отношения светового потока к площади, на которую он падает. Причём падать он должен на эту плоскость именно перпендикулярно. Измеряется в люксах, lux (лк).

Зачем измерять освещённость?

Учеными доказано, что плохой (или, наоборот, слишком хороший) свет через сетчатку глаза воздействуют на рабочие процессы нашего мозга.

Как следствие, свет влияет на психологическое состояние человека: если света недостаточно — он чувствует угнетенность, пониженную работоспособность, сонливость; если свет слишком яркий, он способствует возбуждению, подключению дополнительных ресурсов организма, вызывая их повышенный износ. И то и другое – одинаково вредно.

Если же свет подобран правильно, то благодаря улучшению освещенности производительность на рабочем месте может быть повышена на 25—30%.

Нормативы

До недавнего времени в России для измерения освещённости руководствовались межгосударственным стандартом измерения освещённости — ГОСТ 24940-96. В этом ГОСТе используются такие понятия, как: освещённость, средняя, минимальная и максимальная освещённость, цилиндрическая освещённость, коэффициент естественной освещенности (КЕО), коэффициент запаса, относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения.

В 2012 году Россия ввела собственный, национальный стандарт измерения освещённости, ГОСТ Р 54944-2012 «Здания и сооружения. Методы измерения освещенности».

В этом ГОСТе к тем понятиям, что были раньше, добавлены новые: полуцилиндрическая освещённость, аварийное освещение, резервное освещение, эвакуационное освещение, охранное освещение, рабочее освещение.

В 2016 году был откорректирован Свод правил — СП 52.13330.2016, который после актуализации 2011 года потерпел незначительные изменения, такие как:

согласно пункту4.1теперь нормируется именно средняя освещенность, а не наименьшая;

Параметры для оценки освещенности

Световые волны как один из видов электромагнитных волн различают по длине и частоте колебаний, которые связаны между собой следующей математической зависимостью:

где А, — длина волны; м;с —скорость распространения света, 300 000 км/ч; частота колебаний, Гц(1 Гц равен одному колебанию в 1 с). Силу светаизмеряют в канделах (кд). 1 кд соответствует У₆₀силы света, излучаемого в перпендикулярном направлении поверхностью абсолютного черного тела площадью 1 см 2 при температуре затвердевания платины 1760°С.

Освещенностьизмеряется в люксах. Люкс (лк) есть освещенность поверхности, на каждый квадратный метр которой падает световой поток, равный одному люмену (лм):

1 лк = 1 лм/1 м 2 .

Люмен —это световой поток, излучаемый в пределах телесного угла в 1 стер источником, сила света которого равна 1 св; находится как отношение площади освещенности к квадрату расстояния до источника света. Если поверхность освещается несколькими источниками, создающими на ней освещенности . Е₂и т. д., то полная освещенность поверхности Е будет равна их сумме.

Коэффициент пульсации. Изменение условий освещения помещений вызывает адаптацию органов зрения, в основе которой лежат физиологические и фотохимические процессы, приводящие к изменению чувствительности зрения. Частые и резкие изменения условий освещения отражаются на физическом состоянии человеческого организма.

Скорость различения и устойчивость ясного видения предметов зависят также от уровня освещенности. Скорость различения особенно велика при уровне освещенности 400—500 лк, устойчивость ясного видения соответствует уровню освещенности 130— 150 лк.

Важными факторами, которые необходимо принимать во внимание при определении освещенности помещений, являются цветовые решения интерьеров и различие яркости наблюдаемого предмета и фона, на котором рассматривается предмет. Таким образом, яркостной контраст зависит от уровня освещенности: чем меньше освещенность, тем должна быть больше контрастность. Яркость фона определяется количеством отраженного света, воспринимаемого человеческим глазом.

Виды освещения

Освещенность обеспечивается путем устройства окон и установки светильников.

В одних случаях требуется равномерная освещенность помещения, в других — нормативной должна быть освещенность рабочих мест, а освещенность всего помещения может быть в два-три раза меньше. Это зависит от назначения помещений и достигается использованием определенных типов светильников и их размещением, что предусматривается проектом. Освещение бывает естественным и искусственным.

Естественное освещение

• солнце,
• луна (точнее отражённый ею свет),
• рассеянный свет небосвода (это не просто поэтическое название , термин используемый в протоколах по измерению освещенности).

• от местности, где расположено здание. В СНИП определено понятие световой климат — так называется характер изменения освещенности на открытом воздухе в течение суток, месяца, года. Световой климат напрямую зависит от географической широты местности и высоты стояния солнца.
• от ориентации здания,
• от расстояния здания от затемняющих объектов;
• от расположения световых проемов и их размеров:

Расположение: Для лучшего освещения самых удаленных точек помещений необходимо, чтобы верхняя граница светового проема была поднята как можно выше над уровнем пола, а наиболее удаленная от окна точка находилась на расстоянии, не превышающем двойной высоты верхнего края проема над полом.

На основании всех этих факторов помещение имеет определенный уровень освещенности, который характеризуется коэффициентом естественной освещенности (КЕО), представляющим собой отношение освещенности внутри помещения (Лк) к одномоментной освещенности снаружи (Лк), измеряется КЕО в процентах ( %)

Коэффициент естественной освещенности для жилых и общественных зданий и производственных помещений с боковым освещением зависит от точности выполняемых работ и колеблется от 1,5 до 2, а для помещений с грубыми работами КЕО =0,5. При верхнем и комбинированном освещении в соответствии со СНиП этот коэффициент колеблется от 2 до 7.

Искусственное освещение

Источниками искусственного освещения – являются любые осветительные приборы (лампы, светильники, светодиодные ленты)

При определении эксплуатационных характеристик искусственного освещения необходимо обращать внимание на

• мощность света,
• равномерность освещения,
• отсутствие резких теней и блескости.

Нормы освещенности установлены СНиП в зависимости от назначения помещений и проводимых там работ.

Подробную информацию можно изучить в статьях:

Коэффициент эксплуатации

(обратно пропорционален коэффициенту запаса , КЗ, использовавшемуся ранее)

При планировании освещенности на этапе проекта важно не забывать, что в процессе эксплуатации любой осветительный прибор может уменьшить создаваемую им освещенность. Для компенсации этого спада при проектировании вводится коэффициент эксплуатации (КЭ).

КЭ для искусственного освещения учитывает:

• загрязнение
• не восстанавливаемое изменение отражающих и пропускающий свойств оптических элементов
• спад светового потока
• выход из строя источников света
• загрязнение поверхностей помещений, наружных стен здания или сооружения, проезжей части дороги или улицы.

КЭ для естественного освещения учитывает:

• загрязнение и старение светопрозрачных заполнений в световых проемах,
• снижение отражающих свойств поверхностей помещения. Как пример, при запылении ограждающих поверхностей в лабораториях освещенность снижается на 10% за год, в деревообрабатывающих цехах на 30% за полгода.

Измерение освещённости рабочих мест проводят вместе с замерами уровня шума, пыле- и загрязнённости, вибрации — в соответствии с СанПин (санитарные правила и нормы).

Измерение освещённости производят ЛЮКСОМЕТРОМ( от Люкс)

Люксометр — это мобильный, портативный прибор для измерения освещенности, принцип работы которого идентичен фотометру.

Правила использования:

• прибор всегда находится в горизонтальном положении;
• его устанавливают в точках, место положение которых рассчитываются согласно методике, указанной в Госстандартах. Количество контрольных точек должно быть не менее 10;
• все люксометры сертифицируются, и погрешность люксметра, согласно ГОСТ должна быть не больше 10%.

Люксметры бывают субъективные и объективные.

Субъективный люксметр основан на уравнивании яркости двух полей освещения (освещенность одного поля известна). Он состоит из вентильного фотоэлемента и измерительного устройства. Электрический ток, который дает фотоэлемент при освещении его поверхности, пропорционален ее освещенности. Поэтому измерительное устройство, проградуированное в люксах, показывает сразу значение освещенности.

Объективные люксметры являются более точными, в них роль анализатора выполняет селеновый фотоэлемент, а показания регистрирует гальванометр. При попадании световых лучей на приемную часть фотоэлемента в схеме прибора возникает ЭДС, пропорциональная уровню освещенности. Шкала прибора имеет 50 делений с обозначением трех пределов измерений освещенности: 0—25, 0—100, 0—500 лк. Если освещенность превышает 50 лк, то на фотоэлементе устанавливают поглотитель, который расширяет основные пределы измерения в 100 раз, что позволяет измерять освещенность 0—50 000 лк.

Измерения проводятся отдельно по искусственному и естественному освещению. При этом нужно следить, чтобы на прибор не падала какая-либо тень, и поблизости не было источника электромагнитного излучения. Это внесёт помехи в результаты. После того как сделаны все необходимые замеры освещенности, на основе полученных результатов, по специальным формулам, рассчитываются нужные параметры, и делается общая оценка. То есть, полученные параметры сравниваются с нормативом, и делается вывод о том достаточно ли освещённость данного помещения или территории.

На каждый вид измерений в каждом помещении или участке улицы заполняется отдельный протокол. Оценочный протокол выдаётся как по каждому помещению или территории, так и по всему объекту. Этого требует «ГОСТ. Измерение освещённости» должно быть выполнено по правилам.

Рекомендации замеров освещенности для светодиодных светильников

Замеры освещенности светодиодных светильников необходимо проводить после их 2 часовой работы, когда они выйдут на рабочий режим (несколько раз в течение дня). Светодиоды и источники питания выделяют большое количество тепла. Оно отводится за счет теплоотводящих материалов (алюминий, компаунд и т.п) и определенной конструкции (большая радиаторная площадь и т.п.). Тем не менее повышенные температурные режимы оказывают серьезное воздействие на освещенность.

На заметку: на некоторых Интернет-ресурсах Вы можете встретить информацию: «В жилых комнатах норма освещения лампами накаливания установлена 25—30 лк, люминесцентными лампами — 75 лк.». Данная информация является устаревшей и указывает минимальную освещенность. Но, как писалось ранее,в последней редакции — СП 52.13330.2016 теперь нормируется средняя освещенность, а не наименьшая. И с учетом перехода на светодиодные источник света средняя освещенность для жилых помещений составляет 200 Лм.

Как правильно проводить измерения люксметром

Люксметр – прибор для измерения освещенности, яркости и пульсаций. Он необходим для определения качественных характеристик света. Тусклое освещение и высокий коэффициент пульсации вызывают напряжение органов зрения, что негативно сказывается на общем состоянии организма: появляется усталость, необъяснимая депрессия, другие неприятные ощущения. Главный элемент люксметра – фотодатчик. Попадающие на него лучи света передают свою энергию электронам, в результате чего возникает ток определенной силы, характеризующий степень яркости или освещенности.

Из этой статьи вы узнаете, как пользоваться люксметром, зачем нужно проводить измерения и какие меры необходимо предпринять, чтобы освещение вашего рабочего места, квартиры, загородного дома, дачи и других мест пребывания, соответствовало санитарным нормам. Мы рассмотрим измерение коэффициента пульсаций, освещенности и яркости – условия, при которых необходимо определять эти параметры, а также их влияние на человеческий организм.

Измерение коэффициента пульсаций

Коэффициент пульсации потока света – показатель, характеризующий неравномерность светового потока. Различают пульсацию освещенности и пульсацию яркости. Обе характеристики измеряют в процентах. Допустимые уровни коэффициента пульсации регламентируются актуализированной редакцией СП 52.13330.2011 "Естественное и искусственное освещение. Актуализированная редакция СНиП 23-05-95" и СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03. В результате медицинских исследований, учеными установлено, что человеческой глаз воспринимает пульсации частотой до 300 Гц – они воздействуют на мозг, в результате чего происходит подавление природных биоритмов ЦНС, нарушения гормонального фона, другие отклонения в деятельности жизненно важных систем организма.

Измерять пульсацию необходимо у всех осветительных приборов и устройств, оснащенных дисплеями: ноутбуков, планшетов, смартфонов и мобильных телефонов, а так же у настольных и потолочных ламп и прочих источников света. Для измерения коэффициента пульсаций освещённости необходимо:

• положить люксметр-пульсметр на рабочий или школьный стол, на пол или любую другую поверхность, при этом световой поток должен падать на фотодатчик;
• если используется многофункциональное устройство, например, RADEX LUPIN, тогда достаточно перейти в режим пульсметра – нажать кнопку «P»;
• считать результат с дисплея.

Для измерения пульсаций мониторов, экранов, светодиодных и других ламп необходимо:

• люксметр-пульсметр поднести как можно ближе к объекту измерений при этом фотодатчик должен быть направлен в сторону измеряемого объекта;
• если используется многофункциональное устройство, например, RADEX LUPIN, тогда достаточно повернуть фотодатчик в сторону объекта измерений и перевести люксметр в режим пульсметра – нажать кнопку «P»;
• считать результат с дисплея.

На достоверность результатов измерений могут повлиять следующие факторы:

• наличие дополнительных источников света;
• перемещение пульсметра при выполнении измерений – прибор должен оставаться неподвижным;
• прочие помехи – перемещающиеся поблизости предметы и люди, в том числе падающие листья, пролетающие птицы и насекомые и т. д..

Важно! Для точных измерения пульсации люминесцентных, светодиодных и газоразрядных ламп необходимо выждать 5 минут, пока они не выйдут на стабильный режим работы. Намного удобнее работать с пульсметром RADEX LUPIN, так как он оснащен поворотным фотоэлементом.

В соответствии с СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 предельно допустимое значение пульсаций для мастерских, санузлов и зон ожидания составляет 20 %, для офисов – 15 %, жилых комнат и спален – по 10%, детских, рабочих мест операторов ПК, кабинетов и библиотек – 5 %. Важно помнить, мы не всегда в состоянии увидеть, как мерцает лампа, но превышение допустимого уровня коэффициента пульсации негативно сказывается и на состоянии нервной системы, и на работоспособности, и на настроении.

Измерение освещенности

Освещенность – физическая величина, представляющая собой отношение светового потока, падающего на единицу площади, не зависит от направления. Единица измерения – Лк (лм/м2). Измерение освещенности люксметром позволяет проверить условия труда и быта, создать подходящие условий для растений и животных, определить характеристики видеоаппаратуры:

• люксметр необходимо поместить горизонтально в точке измерения, если необходимо определить освещенность рабочего места – прибор надо положить на стол так, чтобы фотодатчик был направлен к источнику или источникам света;
• при использовании люксметра RADEX LUPIN, нужно перейти в режим измерения освещенности – нажать кнопку «E»;
• считать результат с дисплея.

Измеритель освещенности определяет количество света, попадающего на поверхность со всех источников, поэтому если необходимо узнать параметры определенного осветительного прибора, все остальные необходимо выключить.

В соответствии с САНПИН 2.2.1/2.1.1.1278-03 минимальная освещенность парт (столов для хобби), комнат для инженеров — составляет 500 Лк, комнат для групповых занятий дошкольников, поверхности компьютерных столов и в читальных залах – 400 Лк, кабинетов, библиотек и слесарных мастерских – 300 Лк.

Плохая освещенность способствует развитию близорукости и других проблем со зрением, вызывает усталость, негативно сказывается на производительности труда. Особое внимание необходимо уделять освещению учебных мест, так как во время чтения, письма или работе на компьютере при недостатке света глаза сильно перенапрягаются. Для измерения освещенности не надо приглашать профессионалов, достаточно обзавестись люксметром RADEX LUPIN. Стоит не дорого, как обычный бытовой люксметр, зато по точности измерений не уступает профессиональному измерительному оборудованию.

Измерение яркости

Яркость – интенсивность излучения света поверхностью источника света, измеряется в кандел на м 2 . Зависит от отражающей способности покрытия. Так, при одной и той же освещенности яркость может отличаться. Низкая или чрезмерно высокая яркость осветительных устройств и экранов может вызывать дискомфорт. В результате снижается способность к концентрации внимания, падает производительность труда.

В основном измеряют яркость мониторов, экранов и дисплеев. Определить этот параметр у осветительных приборов сложнее – из-за криволинейности поверхности затруднительно получить достоверный результат, кроме того, высокая яркость не гарантирует достаточной освещенности. Измерение этого параметра бытовым яркомером RADEX LUPIN осуществляется накладным способом:

• перейти в режим измерения яркости – в RADEX LUPIN необходимо нажать кнопку «L»;
• вывести на экран белый фон;
• установить фотоэлемент как можно ближе к измеряемому монитору, дисплею или лампе, если осветительный прибор нагревается, держать его на расстоянии 1 см от поверхности;
• считать результат.

При проведении измерений прибор следует удерживать неподвижно. С целью повышения достоверности результата необходимо определить яркость в нескольких точках лампы или экрана, после чего рассчитать усредненное значение. При работе на ПК рекомендуется, чтобы в поле зрения не находилось источников света, яркостью более 200 кд/м2.

Программное обеспечение RadexLight для люксметра RADEX LUPIN

Анализ параметров освещения намного удобнее проводить с помощью бесплатного программного обеспечения RadexLight. Для этого необходимо скачать RadexLight – софт распространяется бесплатно. Программу можно скачать со страницы описания люксметра.

• получение информации о световом потоке;
• построение частотного спектра пульсаций;
• вывод параметров измерения;
• определение коэффициента пульсации;
• отключение фильтра 300 Гц – данная функция предусмотрена только в программе, на приборе она отсутствует.

Информация на монитор выводится в виде графиков, что позволяет получить полное представление об амплитуде, частоте и форме светового потока.

Как улучшить качество освещения?

Чаще всего отклонения в работе осветительных приборов вызваны их низким качеством. Высокая пульсация характерна для недорогих люминесцентных ламп с электромагнитной регулировкой пуска. В устройствах с электронными пускорегулирующими аппаратами уровень пульсаций ниже. Лучший способ понизить уровень пульсации – заменить лампы или светильник. Чтобы измерить мерцание светодиодной лампы и проверить качество светодиодных и других ламп, а точнее их характеристик при покупке, можно компактным люксметром RADEX LUPIN, который обеспечивает высокую точность измерений.

Для снижения пульсации дисплеев и экранов придется поэкспериментировать с настройками. Например, повышать яркость до тех пор, пока уровень пульсаций не станет нормальным. Одновременно с этим можно подстроить цветовую палитру таким образом, чтобы при взгляде на экран не возникало дискомфортных ощущений. Для повышения освещенности можно заменить лампы или помимо основного источника света использовать вспомогательные: настольные лампы или бра.

Чем измерять параметры ЛАМП

В соответствии с ГОСТ Р 54944-2012 для измерения освещенности необходимо использовать приборы с максимальной погрешностью 10 %. Как правило этому требованию соответствуют дорогостоящие люксметры, стоимость которых настолько высока, что их не приобретают для измерения параметров света в бытовых условиях. Так было до недавнего времени, пока не появился люксметр RADEX LUPIN, с помощью которого можно определить освещенность, коэффициент пульсации и яркость. Погрешность измерений составляет 10 %.

Люксметр RADEX LUPIN оснащен профессиональным фотодатчиком, который имеет спектральную чувствительность как у человеческого глаза. Путём фильтрации датчиком УФ и ИК излучений, удается проанализировать только ту часть светового потока, которую воспринимает человеческий глаз. RADEX LUPIN можно использовать для проверки соответствия параметров света, что указаны в СанПиН и других нормативных документах РФ.

https://novolampa.ru/baza-znaniy/kak-planiruyut-i-izmeryayut-osveshchennost/
https://www.quarta-rad.ru/useful/vse-o-lampax-i-drugix-istochnikax-sveta/kak-polzovatsa-luxmetrom/