Что такое освещенность, цветовая температура, яркость света: расчет и нормы освещенности

Параметры светового излучения

Свет как физическое явление характеризуется многими параметрами. Основные используемые в физике таковы:

• Сила света;
• Светимость;
• Яркость;
• Освещенность;
• Световая температура.

Светимость — это световой поток на единицу светящейся поверхности. Чем больше светимость, тем более светлой кажется излучающая поверхность. Единица светимости — люмен на квадратный метр.

Термин освещенность применяется по отношению к освещаемой поверхности. Это отношение светового потока к площади поверхности, то есть насколько хорошо она освещена.

Световая температура показывает воспринимаемый цвет источника излучения. Она измеряется в единицах температуры — Кельвинах — и соответствует температуре излучающего, нагретого до этих градусов тела. Субъективно она воспринимается теплой или холодной. Чем более высокой является цветовая температура, тем более холодным будет цвет. Теплый — это желтый и красноватый, холодный — голубой и фиолетовый.

Применение в астрономии

В астрономии также используются единицы измерения яркости для небесных тел. Они характеризуют небесные тела по излучательной или отражательной способности. Отраженный свет небесных тел может быть весьма ярким, достаточно вспомнить свет Луны или затмевающую свет многих звезд утреннюю Венеру. Оба этих небесных тела светят отраженным светом Солнца.

Единица яркости небесных тел выражается звездной величиной участка неба размером одна квадратная секунда. Простыми словами звездную величину можно определить как светимость точечного объекта звездного неба. Квадратной секундой считается 1/648000 от объемного угла, именуемого стерадиан.

https://youtube.com/watch?v=oBn6IE7Vg0I

Яркость неба в безлунную ночь выражается величиной 0,0002 кд/м2

Измерять светлоту темных объектов важно для фотометрии: таким образом можно понять, какой объект звездного неба и насколько перекрывает светимостью другие объекты. По уменьшению интенсивности света звезд судят о возможном закрытии их светящегося диска планетами, и даже о размере и составе атмосферы этих планет! Эта величина играет важную роль в астрономии, фотографии и видеографии, а также у художников и специалистов по освещенности рабочих мест

Единица измерения цветовой температуры.

Измеряется в Кельвинах (К) во всех областях, кроме фотографии. Для удобства работы фотографов ввели единицу измерения Миред (Майред).

Температура упоминавшегося абсолютно черного тела принята за 0 К. Тело полностью поглощает падающий на него свет. Если его разогреть до 500-1000°С, то оно станет красным (800-1300 К). Черное тело превратится в оранжевое (2000 К) при нагреве до 1700°С. Дальнейший нагрев превратит тело в желтое (2500 К), белое (5500 К) и голубое(9000 К). Впрочем, последнее возможно только в термоядерной реакции.

Появление цвета при нагреве абсолютно черного тела.

Все эти цвета встречаются в природе. Например, желтый цвет (2500 К) наблюдается при восходе солнца, а белый (5500 К) – когда оно в зените. На небе облачно? Тогда цветовая температура составит около 7000 К. К сумеркам она увеличивается еще на 1000 К. А ясное небо зимой имеет температуру около 15000 К.

Первым ученым, который начал изучать абсолютно черное тело, был Макс Планк. При его участии разработана цветовая модель XYZ  − диаграмма цветности.

Диаграмма цветности.

Кривая на рисунке – это кривая Планка. Она характеризует цветовую температуру цветов. Согласно этой кривой регулируются настройки фотоаппаратов, видеокамер, графических редакторов. Рассчитывают ЦТ целых сцен. Например, лесной пейзаж в солнечный день имеет температуру в 5500 К. Эта цифра, равная температуре дневного света, получается как среднее арифметическое от сумм отдельных цветов на фотографии.

Расчет ЦТ лесного пейзажа в солнечный день.

На закате солнца картинка будет другая.

Расчет ЦТ пейзажа на закате.

Последний пример – водный пейзаж в сумерках.

Расчет ЦТ пейзажа в сумерках.

Человеческий глаз видит не весь спектр цветов. Мы воспринимаем диапазон от 800К до 25000К. А интервал 4500К-5200К самый комфортный для человека, приближенный к естественному свету.

Для экранов телевизоров

Современный плазменные и жидкокристаллические экраны телевизоров могут достигать яркости в 400−500 кд/м2. Однако это сомнительное преимущество, так как увеличение этой величины приводит к повышению усталости глаз и требует увеличения частоты и длительности отдыха. Особенно это влияет на глаз при просмотре телевизора или работе с компьютером в темноте или при слабом освещении. Для человеческого глаза комфортное значение устанавливается в пределах 150−200 кандел на квадратный метр. Санитарными правилами и нормами установлено ограничение яркости экрана при работе в 200 кд/м2.

Повышенное значение интенсивности излучения приветствуется только при просмотре фильмов с 3D эффектом, так как используемые при этом 3D очки сильно поглощают излучение экрана, делая его более темным

При выборе устройств с жидкокристаллическими и плазменными экранами стоит обращать внимание на равномерность подсветки. Некачественные экраны отображают центр более ярким, при этом оказывается сильно заметным спадание мощности подсветки к краям дисплея

https://youtube.com/watch?v=urGg4pxwLyE

Расчет освещенности помещения

Укажите необходимые размеры в метрахY – Длина помещенияX – Ширина помещенияZ – Высота потолковL – Количество светильниковN – Уровень освещенности помещения на 1 квадратный метр

Возможности программы.

Шкала цветовой температуры

Сегодняшний отечественный рынок предлагает огромный ассортимент источников света на светодиодных кристаллах. Все они работают в различных температурных диапазонах.

Обычно их выбирают в зависимости от места предполагаемой установки, ведь каждая такая лампа создает свой, индивидуальный облик. Одно и то же помещение можно существенно преобразить, изменив в нем лишь цвет освещения.

Для оптимального применения каждого светодиодного источника света следует заранее определиться, какой цвет вам наиболее удобен. Понятие цветовой температуры не связано конкретно со светодиодными лампами, его нельзя привязать и к определенному источнику, оно зависит лишь от спектрального состава выбранного излучения.

Цветовая температура всегда была у каждого светового прибора, просто при выпуске стандартных ламп накаливания их свечение было только «теплым» желтым (спектр излучения был стандартным).

С появлением люминесцентных и галогеновых источников освещения вошел в обиход белый «холодный» свет. Светодиодные лампы характеризуются еще более широкой цветовой гаммой, за счет чего самостоятельный выбор оптимального освещения усложнился, а все его оттенки стали обуславливаться материалом, из которого выполнялся полупроводник.

Индекс цветопередачи светодиодных ламп

Индекс цветопередачи характеризует возможность воспринимать градации цвета. Когда температура света светодиодных ламп ниже 3200 К цветовое восприятие существенно уменьшается. Попробуйте при свете свечи вытащить из коробки цветных карандашей зелёный или коричневый цвет. Поверьте, задача окажется не из лёгких.

Индекс цветопередачи очень чётко регламентируется для автомобильных светодиодных ламп, ведь при плохой цветопередаче может возникнуть ситуация, когда водитель не сможет различить полотно дороги и обочину.

Свет может изменять яркость и насыщенность цветов в помещении. Такое явление называют метамеризмом.

Каждая лампа обладает определенной цветопередачей, которая на упаковке обозначается индексом Ra (или CRl). Данный параметр источника определяется его способностью максимально точно передавать цвета освещаемого объекта.

Лучшего результата вы добьетесь, используя лампы с индексом цветопередачи от 80 Ra и выше. Это позволит всем цветам интерьера выглядеть наиболее естественно.

Различные типы ламп, обладая одинаковой цветовой температурой, могут передавать цвета по-разному. Индекс цветопередачи определяет степень отклонения цвета предметов интерьера от его настоящего при освещении той или иной лампой.

Рекомендации по выбору источника света для телевизора и проектора

Измерение светового потока применительно к взаимосвязи между Nits и Lumens связано с большим количеством математики и физики, и сварить его в краткое объяснение непросто. Таким образом, когда телевизионные и видеопроекторные компании поражают потребителей такими терминами, как Nits и Lumens без контекста, все может запутаться.

Однако, при рассмотрении светового потока, здесь приведены некоторые рекомендации, которые следует учитывать.

Если вы покупаете телевизор с разрешением 720p / 1080p или без HDR 4K Ultra HD, информация о Nits обычно не рекламируется, но варьируется от 200 до 300 нит, что достаточно ярко для традиционного источника контента и большинства условий освещения комнаты (хотя 3D будет быть заметно тусклее). Там, где вам нужно больше внимания уделять рейтингу Nits, есть телевизоры с разрешением 4K Ultra HD, которые включают HDR. Здесь, где тем выше выход света, тем лучше.

Для 4K Ultra HD светодиодных / ЖК-телевизоров, совместимых с HDR, рейтинг 500 Nits обеспечивает скромный эффект HDR (посмотрите на маркировку, такую ​​как HDR Premium), а телевизоры, которые выводят 700 нит, обеспечат лучший результат с HDR-контентом. Однако, если вы ищете наилучший результат, 1000 Nits является официальным эталонным стандартом (смотрите ярлыки, такие как HDR1000), а верхняя часть Nits для самого высокого конца HDR LED / LCD TV составляет 2000 (начиная с некоторых телевизоров, представленных в 2017 году).

Если вы покупаете OLED-телевизор, отметка с высоким уровнем освещенности составляет около 600 нит — в настоящее время все телевизоры OLED, способные работать с HDR, должны иметь выходной уровень света не менее 540 нит. Однако, с другой стороны уравнения, как уже упоминалось ранее, OLED-телевизоры могут отображать абсолютный черный цвет, который не может быть оснащен светодиодными / ЖК-телевизорами, так что рейтинг от 540 до 600 нит на OLED-телевизоре может отображать лучший результат с HDR-контентом, чем светодиодный / ЖК-телевизор можно оценивать на одном уровне нит.

Однако, несмотря на то, что телевизор с диагональю 600 нит с OLED и 1000 Nit LED / LCD TV выглядят впечатляюще, светодиодный / ЖК-телевизор емкостью 1000 Nit по-прежнему будет производить гораздо более резкий результат, особенно в хорошо освещенной комнате. Как упоминалось ранее, 2000 Nits в настоящее время являются самым высоким уровнем светового выхода, который может быть найден на телевизоре, но это может привести к тому, что отображаемые изображения слишком интенсивны для некоторых зрителей.

Если вы покупаете видеопроектор, как упоминалось выше, световой выход 1000 ANSI Lumens должен быть минимальным, но большинство проекторов способны выводить от 1,500 до 2000 ANSI люмен, что обеспечивает лучшую производительность в комнате, которая может не быть может быть полностью темным. Кроме того, если вы добавляете 3D для микширования, рассмотрите проектор с разрешением 2000 или более люменов, поскольку 3D-изображения, естественно, более тусклые, чем их 2D-копии.

Видеопроекторы с поддержкой HDR также не имеют «точечной точности» относительно небольших ярких объектов на темном фоне. Например, телевизор HDR отобразит звезды против черной ночи намного ярче, чем это возможно на потребительском HDR-проекторе. Это связано с тем, что проекторы испытывают трудности с отображением высокой яркости в очень небольшой области относительно окружающего темного изображения. Для достижения наилучшего результата HDR до сих пор (который по-прежнему не соответствует воспринимаемой яркости телевизора 1000 Nit), вам необходимо рассмотреть проектор с разрешением 4K HDR, который может выводить не менее 2500 ANSI люмен. В настоящее время отсутствует стандартный стандарт HDR для потребительских видеопроекторов.

Как определить освещенность

При недостаточном освещении человек намного быстрее устает, приходится постоянно напрягать зрение, что крайне нежелательно. Поэтому в СНиП установлены нормы для основных видов помещений, которых следует придерживаться при определении необходимой освещенности.

Уровни освещенности установлены для всех видов помещений.

В расчет принимается естественное освещение, но основное внимание уделяется искусственному свету, так как с его помощью можно создать оптимальные условия вне зависимости от погоды на улице. Ниже приведены основные значения для разных помещений:

1. Офисы, в которых работают за компьютерами и оформляют документы – 300 Лк.
2. Помещения для проведения чертежных работ – 500 Лк.
3. Конференц-залы, переговорные комнаты – 200 Лк.
4. Жилые комнаты и кухни – 150 Лк.
5. Детские – 200 Лк.
6. Рабочие кабинеты или зоны – 300 Лк.
7. Учебные классы и аудитории – 400 Лк.
8. Торговые залы – от 200 до 400 Лк в зависимости от специфики.

Для рабочих зон существуют особые нормы, поэтому там чаще всего используют дополнительные светильники, которые выделяют небольшую часть пространства.

Что касается определения освещенности, для этого используют прибор, который называется люксометр

С его помощью проводятся замеры в нескольких точках помещения, они указаны в СНиП, важно делать все правильно. Может проверяться не только общий показатель, но и освещенность определенной поверхности или оборудования, если нужно обеспечить особые условия при выполнении работы

Нужно ли, на самом деле, измерять степень освещенности и что такое единица измерения света?

Ученые доказали, что тусклый или, наоборот, слишком яркий свет разрушают сетчатку человеческого глаза, из-за чего ухудшается острота зрения. Из-за разрушения сетчатки скорость и качество функционирования мозга снижаются. Недостаточное количество яркости увеличивает в людях сонливость, понижает работоспособность и ухудшает настроение

Следует учесть, что мы не берем во внимание ситуации, в которых тусклое свечение украшает обстановку: романтическое свидание, просмотр фильма и так далее. Насыщенный световой поток прибавляет сил, энергии, желания работать, тем самым быстрее утомляя человека

Единица измерения света установлена СанПиНом называют санитарные правила и нормы — данные, на которые нужно равняться при измерении освещенности. Замеры делаются для определения не только степени освещенности, но и уровня шума, пыли, загрязненности, вибрации. По мнению докторов, постоянный недостаток света на рабочем месте приводит к переутомлению сотрудников, ухудшению зрения и концентрации внимания. Рабочие становятся менее трудоспособными, что может вылиться в несчастный случай по невнимательности или другим причинам.

Помимо людей, от недостаточной освещенности страдают и другие живые организмы: растения, животные. Для быстрого развития и плодородного цветения растениям обязательно нужен мощный поток света. У животных из-за некачественного освещения могут появиться нарушения в росте и развитии, репродуктивной функции, наборе массы тела и может снизиться активность существа.

Описание

Яркость часто используется для характеристики излучения или отражения от плоских диффузных поверхностей. Уровни яркости показывают, сколько силы света может быть обнаружено человеческим глазом, смотрящим на конкретную поверхность под определенным углом зрения . Таким образом, яркость является показателем того, насколько яркой будет поверхность. В этом случае интересующий телесный угол — это телесный угол, который образует зрачок глаза .

Яркость используется в видеоиндустрии для характеристики яркости дисплеев. Типичный компьютерный дисплей излучает от 50 до 300 кд / м 2 . Солнце имеет яркость около 1,6 × 10 9  кд / м 2 в полдень.

В геометрической оптике яркость неизменна . Это означает, что для идеальной оптической системы яркость на выходе такая же, как и на входе.

Для реальных пассивных оптических систем выходная яркость не больше входной. Например, если использовать линзу для формирования изображения меньшего размера, чем исходный объект, сила света концентрируется в меньшей области, а это означает, что освещенность на изображении выше. Однако свет в плоскости изображения заполняет больший телесный угол, поэтому яркость остается такой же, если на линзе нет потерь. Изображение никогда не может быть «ярче» источника.

В чем опасность недостатка или избытка освещения

Известно, что сотрудники некоторых торговых центров часто жалуются на слезоточивость, усталость и красноту глаз. Причина – слишком яркое освещение. С одной стороны, оно помогает покупателям лучше рассмотреть товар. С другой – вредит здоровью зрительного аппарата работников, которые находятся под таким освещением целый рабочий день.

При проверке уровня освещенности инспекторы делают предписания только в том случае, если показатели не дотягивают до нижних границ нормы. Это объясняется тем, что при слишком слабом свете условия труда ухудшаются. Человек испытывает трудности при выполнении работы, глаза быстро устают, появляются близорукость или дальнозоркость.

Однако для зрительного аппарата вреден не только тусклый, но и чрезмерно яркий свет. Последствия длительного пребывания в помещении со слишком интенсивным освещением:

• Раздражение и покраснение слизистой оболочки (конъюнктивы).
• Ощущение сухости и «запорошенности» глаза.
• Появление раздражительности.
• Ощущение общего дискомфорта.
• Нервное перевозбуждение.

Из этого следует: следить надо не только за соблюдением норм освещенности, но и за отсутствием значительного превышения установленных значений.

Как измерить освещенность самостоятельно

Каждый из нас может обеспечить себе комфортные условия труда и отдыха. В частности, создав адекватное освещение. Для этого надо установить приборы, которые производят свет нормальной яркости.

Проверить, соответствует ли норме уровень освещенности вашей комнаты или рабочего места, поможет люксметр RADEX LUPIN. С помощью этого устройства вы всегда сможете определить яркость света в любом помещении. Измерение проводится просто. Положите люксметр на контрольную поверхность, направив фотодатчик вверх. Значение параметра отобразится на мониторе прибора в люксах (лк).

Люксметр RADEX LUPIN дает корректную информацию, в отличие от многих других моделей. Погрешность его измерений не превышает 10 %. Точность работы прибора обеспечивают корригирующие светофильтры, которые задерживают не воспринимаемые глазом человека ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Поскольку в спектре некоторых источников света присутствует то и другое, измерение освещенности без фильтров получается неточным. Люксметр RADEX LUPIN соответствует требованиям ГОСТа. Его спектральная чувствительность такая же, как у глаза человека, поэтому он дает полную достоверную информацию о световой среде.

Коротко о нормах освещенности

Нормальным считается освещение, при котором человек длительно сохраняет работоспособность и не замечает беспричинного ухудшения самочувствия, настроения. Для контроля норм освещенности Главный государственный врач РФ утвердил специальные санитарные правила и нормы. Документ устанавливает четкие требования к освещенности помещений различного назначения.

Нормы для некоторых из них (в люксах):

• Ванные, санузлы – 50.
• Спальные помещения – 100.
• Жилые комнаты и кухни – 150.
• Спортивные залы – 200.
• Игровые комнаты детских садов – 200.
• Офисные помещения – 300.
• Учебные классы – 300.
• Помещения библиотек – 400
• Кабинеты врачей и процедурные – 500.
• Торговые залы – 500.

Самые высокие требования установлены к помещениям, в которых производятся работы наивысшей точности. Например, для ювелирных, граверных и часовых мастерских уровень освещенности должен составлять 3000 лк. Относительно тусклым может быть освещение кладовых, подвалов, чердаков, проходных коридоров и других помещений с недолгим пребыванием людей (20-30 лк).

С помощью люксметра RADEX LUPIN вы организуете оптимальную световую среду для работы и отдыха. А значит, полностью исключите риск для здоровья, создаваемый недостаточным или избыточным  освещением.

Освещенность и требования стандартов

Там, где в дневное время недостаточно солнечного света, а также в вечерние и ночные часы, пользуются искусственными источниками. На предприятиях каждое рабочее место проходит аттестацию на соответствие допустимым санитарным нормам. В эти нормы укладывают и уровень освещённости. Неправильное освещение или его недостаток влияет на здоровье работников.

Основным нормативным документом, регламентирующим стандарты этого параметра, выступает СНИП 23-05-95 – это нормы, принятые к исполнению в 1995 году. Откорректированный его вариант в виде СП 52.13330.2011 от 20.05.2011 г. действует и поныне.

В перечне отражены границы степени освещённости для помещений:

• производственных и складских;
• рабочих площадок вне зданий;
• жилых и общественных помещений;
• уличного освещения населённых пунктов;
• архитектурных подсветок;
• витринной и рекламной иллюминации;
• специального освещения.

Важно! Вреден как недостаток, так и избыток света. Яркие пятна люминесцентных реклам и витринных окон, выполненных с превышением требований, загрязняют световой фон улиц

Освещённость

Светодиодные лампы для дома: цены на изделия

После ознакомления с основными характеристиками светодиодных источников света становится понятно какие лампы лучше. Светодиодная продукция хоть и обладает высокой ценой, но бесспорные технические преимущества выгодно отличают ее среди остальных приборов.

В лампах типа «кукуруза» наружные контакты диодов находятся под напряжением, вследствие чего их следует устанавливать в защитный плафон

Практически на все изделия, купленные у официальных представителей, действует гарантия от производителя. Гарантийный срок может составлять от 2 до 5 лет. Помимо этого, любую из приобретенных светодиодных ламп можно обменять на более подходящую модель или оформить возврат в срок, не превышающий 14 дней с момента приобретения.

С помощью современных диодных ламп можно достичь действительно комфортного и гармоничного освещения в помещении

С каждым годом растет массовое производство светодиодной продукции. В связи с этим прогнозируется снижение стоимости приблизительно на 25-30%. Тем не менее окупаемость светодиодных ламп возможна даже в случае приобретения их по нынешним ценам.

Итоговый выбор

Итак, изучив все характеристики экранов, наиболее лучшими для наших глаз являются экраны со следующими характеристиками:

• Экономный вариант. Оснащен матрицей TFT-TN. Имеет яркость 200 кд/м2. Обладает контрастностью 600:1. Размер экрана составляет 17-19 дюймов.
• Стандартный вариант. Матрица TFT-MVA. Яркость 250 кд/м2. Контрастность 800:1. Размер монитора 19-23 дюйма.
• Высокий класс. Матрица TFT-IPS. Яркость 300 кд/м2. Контрастность 1000:1. Размер 23 дюйма и больше.

Световой поток
— мощность светового излучения, т. е. видимого излучения, оцениваемого по световому ощущению, которое оно производит на глаз человека. Световой поток измеряется в люменах.

Например лампа накаливания (100 Вт) излучает световой поток, равный 1350 лм, а люминесцентная лампа ЛБ40 — 3200.

Один люмен
равен световому потоку, испускаемому точечным изотропным источником, c силой света равной одной канделе, в телесный угол, величиной в один стерадиан (1 лм = 1 кд·ср).

Полный световой поток, создаваемый изотропным источником, с силой света одна кандела, равен 4π
люменам.

Существует и другое определение: единицей светового потока является люмен
(лм), равный потоку, излучаемому абсолютно черным телом с площади 0,5305 мм 2 при температуре затвердевания платины (1773° С), или 1 свеча·1 стерадиан.

Сила света
— пространственная плотность светового потока, равная отношению светового потока к величине телесного угла, в котором равномерно распределено излучение. Единицей силы света является кандела.

Освещенность
— поверхностная плотность светового потока, падающего на поверхность, равная отношению светового потока к величине освещаемой поверхности, по которой он равномерно распределен.

Единицей освещенности является люкс (лк)
, равный освещенности, создаваемой световым потоком в 1 лм, равномерно распределенным на площади в 1 м 2 , т. е. равный 1 лм/1 м 2 .

Яркость
— поверхностная плотность силы света в заданном направлении, равная отношению силы света к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную тому же направлению.

Единица яркости — кандела на квадратный метр (кд/м 2).

Светимость (светность)
— поверхностная плотность светового потока, испускаемого поверхностью, равная отношению светового потока к площади светящейся поверхности.

Единицей светимости является 1 лм/м 2 .

Единицы световых величин в международной системе единиц СИ (SI)

Примеры:

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК»Под общей ред. профессоров МЭИ В.Г. Герасимова и др.М.: Издательство МЭИ, 1998

На сегодняшний день во всем мире существует множество производителей (около 100) и моделей телевизоров (несколько тысяч). Каждый производитель пытается добиться внимания покупателя последними разработанными технологиями, о которых, чтобы сделать правильный выбор, надо знать, а еще лучше в них разбираться. Целью данной статьи является помощь в выборе современного, функционального, дающего качественное изображение и надежного телевизора.

В первую очередь, необходимо определиться, какая диагональ экрана телевизора будет для Вас самой подходящей. В наши дни выпускают телевизоры с диагональю экрана, начиная от 15 дюймов (около 38 см) и заканчивая более чем 150 дюймами. Наиболее популярными сегодня являются диагонали экрана 32 (около 81 см), 40 (около 102 см) и 46 дюймов (около 117 см). Если Вы выбираете телевизор для небольшой комнаты, где расстояние от телевизора до Ваших глаз будет минимально, то вряд ли стоит приобретать телевизор с большей диагональю.

Похожие записи:

Как сделать портативную колонку своими руками? Определяем полярность диода: катод и анод Схемы подключения фотореле Импульсный стабилизатор напряжения для зарядки аккумуляторных батарей большой емкости Цоколь g9 для светодиодной, галогенной лампы: описание, преимущества, маркировка Что такое диммер и как он работает