Основные светотехнические величины

Практическая работа 1.

Расчет искусственного освещения производственных помещений

Основные понятия и определения

Освещение — это использование световой энергии Солнца и ис­кусственных источников света для обеспечения зрительного восприя­тия окружающего мира. Весь воспринимаемый органом зрения челове­ка предметный мир образуется излучением, сосредоточенным в узкой полосе электромагнитных волн длиной от 380 до 760 нм, составляющих так называемую область видимых лучей.

Около 90% всей информации о внешнем мире человек получает зри­тельным путем, поэтому главной задачей производственного освещения является создание наилучших условий для видения.

Основные светотехнические величины

Основные количественные характеристики:

Видимое излучение характеризуют такие величины как световой по­ток, сила света, освещенность и яркость, связь между которыми показа­на на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Схема зависимости световых величин

Световой поток F — лучистая энергия, которая воспринимается человеком как свет. Глаз человека является селективным приемником света с определенной спектральной чувствительностью. Волны различной длины вызывают различное цветовое ощущение. В частности, глаз человека наиболее чувствителен к видимому излучению с длиной волны 555 нм — желто-зеленый цвет (1 нм = м). Если чувствитель­ность глаза к этим лучам принять за единицу, то чувствительность к другим монохроматическим лучам будет определяться кривой относи­тельной видности (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Кривая относительной видности

Световой поток определяется по формуле:

, (3.1)

где V() — относительная видность (современное название — спек­тральная световая эффективность), определяемая по формуле:

(3.2)

где К(λ) — видность излучения, определяемая отношением светово­го потока монохроматического излучения к соответствующему полно­му потоку излучения. При длине волны λ = 555 нм приобретает макси­мальное значение Кmах = 683 лм/Вт; Feλ(λ) — функция спектральной плотности потока излучения.

Единицей измерения светового потока является люмен (лм). Один люмен — световой поток от эталонного точечного источника в од­ну международную свечу, помещенного в вершине телесного угла в 1 стерадиан (стерадиан — телесный угол, вырезающий на поверхности сферы площадь, равную квадрату радиуса). Лампа накаливания мощ­ностью 100 Вт имеет световой поток 1300 лм, а люминесцентная лампа мощностью 40 Вт — 3200 лм.

Свечение источника света в некотором направлении характеризует сила света.

Сила света I — пространственная плотность светового потока F, численно равная отношению светового потока dF, исходящего от то­чечного источника, к величине телесного угла dω, в пределах которого он распространяется:

(3.3)

За единицу силы света принята кандела (кд). Одна кандела — сила света, испускаемая с поверхности площадью 1/600000 полного излу­чателя (государственный световой эталон) в перпендикулярном напра­влении при температуре затвердевания платины (2046,65 К) и давлении 101325 Па.

Средняя сила света лампы накаливания мощностью 100 Вт соста­вляет около 100 кд.

Освещенность Е — поверхностная плотность светового потока, чи­сленно равная отношению светового потока dF, равномерно падающего на освещаемую поверхность, к площади этой поверхности dS:

(3.4)

Единица освещенности — люкс (лк). Один люкс — освещенность поверхности, на 1 которой падает световой поток в 1 лм (1 лк=1 лм/ ).

В природных условиях освещенность поверхности Земли в лун­ную ночь составляет примерно 0,2 лк, а в солнечный день доходит до 100 000 лк.

Яркость L — это поверхностная плотность силы света в данном направлении. Яркость L поверхности под углом а к нормали числен­но равна отношению силы света dl излучаемой, освещаемой или све­тящейся поверхностью в этом направлении к площади dA проекции этой поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению (рис. 3.3).

Рис.3.3. Яркость

(3.5)

где dl — сила света, излучаемого поверхностью dA в направлении α; А — площадь участка, испускающего излучение; α — угол между пер­пендикуляром к этому участку и направлением излучения.

Яркость является величиной, непосредственно воспринимаемой глазом человека. Яркость объекта восприятия зависит от освещенности и его отражательной способности. Отражательная способность окружа­ющих нас предметов неодинакова, поэтому при постоянстве солнечного освещения мы можем воспринимать множество оттенков окружающего нас мира.

Единицей измерения яркости является кандела на 1 м² (кд/ ).

Яркость солнца — около миллиарда кд/ , а люминесцентной лам­пы — 5... 11 тысяч кд/ . Лист белой бумаги, освещенный настольной лампой мощностью 60 Вт, имеет яркость 30... 40 кд/ .

Основные качественные характеристики:

Фон – поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. В зависимости от величины отражательной способности фон считают: светлым – при ; средним – при ; темным – при ;

Контраст объекта различения с фоном – отношение абсолютной величины разности между яркостью объекта и фона к яркости фона:

(3.6)

где - контраст объекта различения с фоном;

- яркость объекта, кд/м²;

- яркость фона, кд/м².

Контраст считается: большим – при ;средним – при ;малым – при .

Коэффициент пульсации освещенности – критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока газоразрядных ламп при питании их переменным током:

, (3.7)

где - коэффициент пульсации освещенности, %;

, , – максимальное, минимальное и среднее значения освещенности за период колебаний, лк.

Характеристики искусственного освещения регламентируются СНиП 23-05-95 [1].

Дата добавления: 2015-08-20