Важность терминологии в сфере светотехники
В профессиональном мире светотехники специалисты в области освещения очень часто используют различные термины и определения, которые, скорее всего, будут малопонятны человеку, далекому от этой сферы, но их все равно нужно понимать, ведь это необходимо для правильного описания цветового фона и прочих характеристик.
Для более легкого понимания смысла всех этих терминов мы подготовили список основных терминов с пояснениями. Не обязательно запоминать все это, при необходимости можно просто зайти на эту страницу и найти нужную информацию.
Основные светотехнические понятия
1. Видимое и оптическое излучение
Весь мир вокруг нас состоит из видимого и оптического излучения, сконцентрированного в полосе электромагнитных волн от 380 до 760 нм. К этому диапазону с одной стороны добавляется ультрафиолетовое излучение (УФ), а с другой – инфракрасное излучение (ИК).
УФ-лучи имеют важное биологическое значение – они оказывают полезное воздействие и используются для борьбы с бактериями. В дозированном виде они применяются в лечебных и оздоровительных целях.
ИК-лучи, в свою очередь, применяются для нагревания и сушки в установках, ведь в основном они создают воздействие теплом.
2. Световой поток
Световой поток (Ф) выражает мощность видимого излучения, воздействующего на человеческое зрение. Эта величина измеряется в люменах (лм) и никоим образом не зависит от направления. Световой поток является ключевой характеристикой источников света.
Например, лампа накаливания типа Е27 мощностью (Р) 75 Вт дает световой поток 935 лм, галогенная лампа типа G9 мощностью 75 Вт – поток 1100 лм, люминесцентная лампа типа Т5 мощностью 35 Вт – поток 3300 лм, металлогалогенная лампа типа G12 мощностью 70 Вт – поток 5300 лм, светодиодная лампа типа Е27 мощностью 9,5 Вт – поток 800 лм.
3. Люмен
Люмен (лм) представляет собой световой поток, испускаемый источником света при окружающей температуре 25° C в стандартных (эталонных) условиях измерения.
4. Освещенность
Освещенность (Е) определяется как отношение светового потока, который падает на элемент поверхности, к общей площади этого элемента. Формула для расчета: Е=Ф/А, где А – это площадь. Единица измерения освещенности называется люкс (лк).
Освещенность обычно нормируется по горизонтальной плоскости.
Средние значения: при искусственном освещении на улице: 0 – 20 лк, в помещении: 20 – 5000 лк, в полнолуние в естественных условиях 0,2 лк, в дневное время 5000 – 10000 лк в условиях облачности и до 100 000 лк в дневное время при наличии яркого солнечного света.
5. Сила света
Сила света (I) определяется как пространственная плотность светового потока, который ограничен телесным углом, иначе говоря, это отношение светового потока, испускаемого источником света, распространяющегося внутри малого телесного угла, который содержит рассматриваемое направление. Единица измерения – кандела (кд).
Формула для расчета: I=Ф/ω
Дополнительно: Кривая силы света (КСС) – это распределение силы света в пространстве, важнейшая характеристика всех светотехнических устройств, которая применяется для расчета освещения.
6. Яркость
Яркость (L), она же плотность света определяется как отношение светового потока, который переносится в элементарном пучке лучей и распространяется я в телесном угле, к площади сечения такого пучка.
Формула для расчета: L=I/A (L=I/Cosα)
Единица измерения – кд/м2.
Яркость напрямую связана с уровнем зрительного ощущения; уровень распространения яркости в поле зрения внутри помещения характеризует качество освещения, а значит, и зрительный комфорт. В условиях абсолютной темноты человеческий глаз реагирует на яркость в одну миллионную долю кд/м2, при этом полностью светящийся потолок с яркостью более 500 кд/м2 вызывает ощутимый дискомфорт.
7. Световая отдача
Световая отдача (H) определяется как отношение светового потока источника света к его мощности.
Формула для расчета: Η=Ф/Р
Единица измерения – лм/Вт.
Это очень важная характеристика, определяющая степень энергоэкономичности источника света. Световые приборы с высоким уровнем световой отдачей гарантируют экономию электроэнергии. Если вы замените лампу накаливания, обладающей светоотдачей 7–22 лм/Вт, на люминесцентную (со светоотдачей 50–90 лм/Вт), расход электроэнергии значительно уменьшится, примерно в 5–6 раз, при сохранении уровня освещенности.
8. Цветовая температура
Цветовая температура (Тц) отвечает за определение цветности источников света, а также цветовой тональности освещаемой площади. Если температура источника света меняется, тональность света изменяется от красного к синему. Цветовая температура соответствует температуре нагретого тела, цвет которого совпадает по цвету с источником света.
Единица измерения – Кельвин (К) по шкале Кельвина, то есть <градусы Цельсия + 273>.
Основные величины:
Пламя свечи — 1900 К
Лампа накаливания — 2500 – 3000 К
Люминесцентная лампа — 2700 – 6500 К
Солнечный свет — 5000 – 6000 К
Облачное небо — 6000 – 7000 К
Ясная погода — 10 000 – 20 000 К
9. Индекс цветопередачи
Индекс цветопередачи (Ra или CRI, color rendering index) является важной характеристикой степени воспроизведения цветов разных материалов, когда они освещены источником света в сравнении с эталонным источником.
Максимальное значение =100.
Числовые диапазоны степеней цветопередачи:
Ra ≥ 90 – очень хорошая (степень 1А)
Ra = 80–89 – очень хорошая (степень 1В)
Ra = 70–79 – хорошая (степень 2А)
Ra = 60–69 – удовлетворительная (степень 2В)
Ra = 40–59 – достаточная (степень 3)
Ra ≤ 39 – низкая (степень 3)
Этот индекс был разработан в целях сравнения источников света с непрерывным спектром, индекс цветопередачи которых превышает 90, так как ниже 90 может быть два источника света с одинаковым индексом цветопередачи, при этом подача цвета сильно различается. Самая комфортная степень для человеческого глаза – 80–100 Ra
Другие характеристики
Кроме основных понятий также есть и другие важные характеристики, на которые обязательно нужно обращать внимание при проектировании систем освещения во избежание каких-либо проблем и неудобств. Если свет приносит дискомфорт и раздражает глаза, значит, при проектировании были допущены ошибки. Правильный выбор осветительных устройств – это необходимое условие для создания комфортной атмосферы с учетом всех компонентов (площадь помещения, отделочные материалы, цветы, наличие и размер окон, особенности архитектуры и т. д.).
10. Показатели дискомфорта (ослепленности)
Такие характеристики определяют прямое слепящее действие осветительных устройств, с их помощью можно судить о степени ухудшения видимости. Например, при значении этого показателя = 100 видимость снижается на 10%.
По российским ГОСТам значение показателя ослепленности для точных производственных работ должно составлять ≤ 20. Показатель дискомфорта (М) определяет степень неудобства или напряжения при наличии в поле зрения слишком ярких источников света. Значение М=25 является общепринятой границей между состояниями комфорта и дискомфорта.
11. Коэффициент пульсации освещенности
Такой коэффициент ((Кп) определяет относительную глубину пульсации освещенности в % в конкретной точке помещения при условии питания осветительного прибора от сети переменного тока. Если пульсация освещенности не контролируется, это может привести к повышению риска получения травмы при работе с движущимися объектами и утомления глаз. По российским ГОСТам значение этого коэффициента составляет Кп ≤ 20.
12. Контрастность освещения
Такая характеристика определяет моделирующие и тенеобразующие свойства освещения, такие как корректная передача форм и размеров объектов, и имеет прямую зависисмость от отношения освещенностей в разных плоскостях. Для работ применяется несколько показателей контрастности освещения, например, отношение освещенностей в вертикальной и горизонтальной плоскостях Ег/Ев, горизонтальной освещенности к цилиндрической Ег/Ец и т.д.
13. Блесткость
Блесткость – это условие, при котором проявляется зрительный дискомфорт или уменьшается способности видеть мелкие детали, объекты из-за неадекватного распределения яркости/диапазона яркости/экстремальных контрастов в пространстве.
Блесткость бывает двух типов:
Прямая – исходит напрямую от ничем не прикрытого источника света. Так называемая «слепимость» сопровождается раздражением глаз и головной болью, при этом создаются условия для появления риска получения травмы.
Отраженная – исходит от отражения светового потока от поверхности в направлении глаз, сопровождающаяся снижением видимости вследствие чрезмерной яркости поверхности и вуалирующего действия, что снижает контраст между объектом и фоном.
Кроме того, блесткость бывает слепящей и дискомфортной: слепящая нарушает видимость объектов, но при этом дискомфорт не чувствуется, а дискомфортная вызывает неприятные ощущения, но при этом видимость не ухудшается.
14. Равномерность освещенности и яркости
Такая характеристика является, по сути, коэффициентом соотношения минимальной величины освещенности к средней величине освещенности на конкретной поверхности.
Обозначается как Емин/Есредн и Lмин/Lсредн
15. Защитный угол
Защитным называется угол между горизонтом и положением глаз, при котором источник света становится виден.
Формула для расчета: α3=(180/π)arctg(h/d), где h – это расстояние от светящейся поверхности источника (осветительного прибора) до плоскости, которая проходит через его выходное отверстие; d – это горизонтальное расстояние от основания высоты h до края выходного отверстия источника.
Чем больше защитный угол, тем ближе нужно подходить к источнику света, чтобы его увидеть.
16. Угол прямого выхода
Углом прямого выхода называется угол между вертикальной осью осветительного прибора и точкой, в которой осветительный прибор становится не виден.
17. Срок службы
Время работы (горения) лампы до момента выхода ее из строя или до того, как время ее работы считается несоответствующим норме, установленной техническими правилами.
Единица измерения: часы (ч).
18. Рабочий КПД
Отношение общего светового потока осветительного прибора, измеренного в данных практических условиях со всеми его лампами и компонентами, и сумм световых потоков каждой из этих ламп и компонентов, когда они работают вне светильника при определенных условиях.
При соблюдении всех правил освещенности вы можете правильно и безопасно организовать свет в жилом или рабочем помещении, а знание и понимание всех параметров, приведенных выше, помогут вам в этом. В любой ситуации, требующей дополнительной информации, обращайтесь к этой статье, ведь даже базовые теоретические знания всегда будут полезны в работе.