Основні світлотехнічні поняття та одиниці

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

До основних кількісних показників належить: світловий потік, сила світла, яскравість і освітленість.

До основних якісних показників зорових умов роботи можна віднести: фон, контраст між об’єктом і фоном, видимість.

Світловий потік (F) – це потужність світлового видимого випромінювання, що оцінюється оком людини за світловими відчуттями. Одиницею світлового потоку є люмен (лм) – світловий потік від еталонного точкового джерела в одну канделу (міжнародна свічка) розташованого у вершині тілесного кута в 1 стерадіан (рис 1.).

Під стерадіаном розуміють тілесний кут у центрі сфери, який вирізає на її поверхні ділянку площі, що дорівнює квадрату радіусу сфери.

Рис. 1. Схема взаємозв’язку основних світлотехнічних величин

1-сила світла -1 кандела (міжнародна свічка); 2-просторовий кут =1 стерадіан; 3-радіус R=1 м; 4-освітленість E=1 лк; 5-площа – S=1 м²; 6-світовий потік F=1 лм

Сила світла (I) – просторова щільність світлового потоку, яка визначається відношенням світлового потоку F, до тілесного кута, , у якому потік поширюється

, кд (1)

За одиницю сили світла прийнято – канделу, кд.

Тілесний кут – частина простору сфери, обмежена конусом, що спирається на поверхню сфери з вершиною у її центрі.

За одиницю тілесного кута прийнято стерадіан. Кут в 1стерадіан вирізає на поверхні сфери площину, рівну квадрату радіуса сфери S=R².

Кандела – це сила світла еталонного джерела в перпендикулярному напрямку при температурі затвердіння платини – 2046, 65 К і тиску – 101325 Па.

Освітленість – поверхнева щільність світлового потоку. При рівномірному розподілі світлового потоку – F, перпендикулярного освітлювальній поверхні – S, тобто:

, лк (2)

За одиницю освітленості прийнято люкс, лк – рівень освітленості поверхні площею 1м², на яку падає рівномірно розподіляючись, світловий потік в 1 люмен.

Зорове сприйняття освітлюваної поверхні залежить від сили світла, відбитого поверхнею у напрямку зору. Для кількісної оцінки можливості зорового сприйняття поверхні введено поняття яскравості – L.

Яскравість поверхні залежить не тільки від падаючого світлового потоку та коефіцієнта відбиття, а й від кута, під яким ми розглядаємо цю поверхню:

, (3)

де – кут між нормаллю до поверхні і напрямком 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 освітленості; коефіцієнт пульсації освітленості і спектральний склад світла.

Фон – це поверхня, яка прилягає до об’єкта розпізнавання, на якій він розглядається.

Фон характеризується коефіцієнтом відбиття світлових променів – , який визначається як відношення відбитого від поверхні світлового потоку Fвід до падаючого на неї світлового потоку F_пад, тобто

(4)

Залежно від освітленості та фактури поверхні значення коефіцієнта відбиття знаходиться в межах 0, 02......0, 95.

При значені коефіцієнта відбиття , фон вважається світлим, – середнім, при – темним.

Контраст об’єкта з фоном характеризується співвідношенням яскравостей об’єкта розпізнавання та фону і визначається за формулою:

(5)

де В_о, В_ф – яскравості об’єкту і фону, нт.

Контраст об’єкта з фоном вважається великим при К > 0, 5; середнім К=0, 2.....0, 5; малим при К< 0, 2

Видимість V – характеризує здатність ока сприймати об’єкт. Видимість залежить від освітленості, розміру об’єкта розпізнавання, його яскравості, контрасту між об’єктом і фоном, тривалості експозиції. Видимість визначається числом порогових контрастів в контрасті об’єкта з фоном, тобто:

(6)

де К – контраст між об’єктом і фоном;

К_пор – пороговий контраст, тобто найменший контраст, що розрізняється оком при даних умовах.