Безкоштовно по Україні
0
Кошик порожній
Ваш кошик

Як вимірюється освітленість у приміщенні?

Одне з найбільш поширених питань на світлотехнічних форумах полягає у тому, яким є механізм вимірювання освітленості. Кожна людина може суб'єктивно розуміти, що таке «темно» та «світло», але як це висловити у абсолютних величинах? Як оцінити цю характеристику та які прилади для цього будуть потрібні? Саме на ці питання ми спробуємо сьогодні відповісти читачам.

У першу чергу, необхідно розуміти, що освітленість – це фізична величина, яка піддається виміру, й для сучасної науки не представляє жодної складності. Використовуваний для даних цілей спеціалізований прилад зветься люксметром, але у наш час виміряти цей параметр вже можна навіть за допомогою програми на смартфоні. Освітленість може бути заміряна як для світла, що дається одним світильником, так і для приміщення у цілому. При цьому ані величина джерела, ані розміри простору значення не мають. Ключовий відбиток на результат накладає відстань від вимірювального приладу до світловипромінювального елемента. Розглянемо послідовно, як це все відбувається.

 

 Яскраво освітлена кімната

 

Термінологія

Як це часто трапляється, люди, далекі від світлотехніки, необережно замінюють одні терміни іншими, вважаючи їх абсолютно синонімічні. Так трапляється зі словами «лампа» та «люстра», «патрон» та «цоколь», «світловий потік» та «освітленість». Звісно, між ними чимало спільного, але все ж некоректно використовувати їх вперемішку, особливо у присутності фахівців. В даному випадку нас цікавить саме остання пара понять.

Дуже багато споживачів, приходячи у магазин за світлодіодною лампочкою або обираючи великий світильник, звертають свою увагу тільки на те, яким буде світловий потік від їх джерела світла. Їхнє бачення питання абсолютно логічне та справедливе, проте тільки на побутовому рівні. Насправді ж, кожного з нас цікавить фактична освітленість простору, яка стає результатом випромінювання світла. А вона залежить й від яскравості, й від величини світлового потоку, й від кута розсіювання, й від відсотка віддзеркалень від різних поверхонь у приміщеннях. Найбільш вірно було б оцінювати комплексний показник якості освітлення – так званий «підсумковий світловий вплив». Цей параметр враховує усі обставини, що вплинули на освітленість, у тому числі й негативні. Таким чином,підсумковий світловий вплив відображає фактичний стан речей, відкидаючи від номінального показника джерела його світлові та теплові втрати.

Абсолютно коректно та якісно виміряти освітленість можна тільки у спеціальних умовах, а самостійно за допомогою програми на девайсі людина може її лише оцінити з вельми грубою похибкою. Проте, останній випадок для більшості людей буде цілком достатній – щоб зрозуміти рівень освітленості та скорегувати світлову картину у своєму будинку споживачам вистачить і приблизних цифр. У той же час, світловий потік виміряти власноруч не вийде ніяк. Для цього потрібні певні лабораторних умови, складне устаткування та вміння.

Давайте ж розберемося у термінології. Освітленістю називається фізико-оптична величина, що характеризує відношення світлового потоку до площі поверхні, на яку він поширюється. При цьому передбачається, що кут падіння не тільки завжди однаковий, але й має значення 90°, тобто є перпендикулярним цій площині. Одиницею вимірювання освітленості служить люкс (лк). Як зрозуміло з самого формулювання терміну, люкс дорівнює відношенню одиниці світлового потоку до квадратного метру поверхні.

Такою одиницею виміру виступає люмен (лм). Саме його вказують на упаковках лампочок для того, щоб зорієнтувати споживача, наскільки яскраво світитиме виріб. Для продукції з Великобританії та США, де метрична система неактуальна, використовуються величини «люмен на квадратний фут». Подібні позначення можна побачити на сайтах західних компаній та товарах, привезених звідти. Також популярним там є маркування у «фут-канделах»: воно характеризує освітленість, яку забезпечує джерело світла силою у 1 кд, випромінюючи з відстані у 1 фут від поверхні.

 

 Вимірювання освітленості з використанням смартфона

 

Навіщо вимірювати освітленість?

Вчені наочно довели, що надлишок світла анітрохи не менше, ніж його нестача, впливає на роботу людського мозку, продуктивність трудової людини та його настрій. Сітківка ока вловлює рівень освітленості, аналізує колірну гамму та яскравість. Лампочки з теплим кольором світіння у більшій мірі підходять для розслаблення, а з холодним відтінком – для зосередження та роботи. Найгірше впливає на нас брак світла: ми відчуваємо себе розбитими, повільніше реагуємо на події, що відбуваються, та відчуваємо постійну сонливість. Якщо від надто яскравого джерела ще можна якось відгородитися, знизити інтенсивність світіння та зменшити навантаження на органи зору, то у умовах браку світла аніякі заходи не допоможуть підвищити людський комфорт, крім розміщення додаткового числа яскравих світильників.

З огляду на те, що кожна система потроху зношується з часом, необхідно ще на етапі проектування освітлювальних конструкцій передбачати певний запас. У процесі експлуатації навіть в найбільш якісних та дорогих приладів намічається спад кривої освітленості. Щоб мінімізувати цей ефект та наблизити його до середнього терміну життя світловипромінювального елемента, виробники штучного вводять так званий коефіцієнт запасу по ефективній освітленості. Важливо відзначити, що цей параметр актуальний не тільки для штучного, але й для природного освітлення.

Коефіцієнт запасу для світлодіодних світильників бере до уваги одночасно зниження освітленості та яскравості джерела світла, яке є наслідком непоправної втрати ресурсу внутрішніх елементів, а також забруднення оптики, відбивачів, світлофільтрів або розсіювачів. Крім того, він враховує навіть те, як змінюється чистота стін всередині приміщення, якими темпами забруднюються вулиці (для вуличного освітлення) та які кліматичні особливості накладають відбиток на підсумковий світловий вплив.

Коефіцієнт запасу для природного освітлення зі зрозумілих причин не може спиратися на виробничі фактори для джерела світла, а тому тут враховуються тільки найбільш поширені аспекти природного походження. Серед них забруднення скла у вікнах, старіння газового наповнювача (для металопластикових профілів), розташування віконних прорізів, що перешкоджає нормальному розподілу світлового потоку, та світловідбиваючі властивості предметів, розміщених всередині приміщення або на вулиці.

У житлових приміщеннях рівень освітленості професійно заміряють вкрай рідко – це може траплятися лише тоді, коли після завершення будівництва висотної будівлі, маючи повне оздоблення та меблі, фахівці з'ясовують фактичні характеристики рівня комфорту для проживання. Ще однією причиною подібних заходів може виступити судовий розгляд, пов'язаний з тим, що певний об'єкт (який зазвичай знаходиться зовні будівлі) перешкоджає нормальному проникненню або розподілу світла у оселі споживача.

На виробництвах вимір освітленості найчастіше відбувається у комплексі заходів з вивчення рівня шуму, запиленості повітря, вібрації та інших умов, що ставлять під сумнів безпеку співробітників. При цьому кожен стельовий та настінний світильник перевіряється на відповідність положенням Санітарних правил та норм України. У цьому документі медичні експерти чітко охарактеризували фактори, які створюють передумови для виникнення нещасних випадків, через що останні повинні бути усунені при виявленні.

Станом на нинішній момент вітчизняні нормативні документи проходять чергову ревізію, щоб наблизитися до показників країн Європейського союзу. Тут діють такі положення:

  • для співробітників офісів, у яких немає необхідності працювати з дрібними деталями та шрифтами, освітленість повинна складати близько 280-320 лк;
  • для співробітників, які проводять більшу частину часу, працюючи з друкованими документами та/або на комп'ютерах, необхідно забезпечити верхнє рівномірне освітлення (наприклад, із застосуванням світлодіодних панелей), що має величину близько 450-550 лк;
  • для співробітників, які постійно працюють з технічними кресленнями, документами та дрібними деталями, необхідно забезпечувати освітленість на рівні не менше 750 лк;
  • для приміщень загального призначення, їдалень, конференц-залів та переговорних найбільш раціонально використовувати освітлення близько 400-500 лк;
  • усі технічні приміщення, коридори, сходові прольоти, підсобки, вбиральні і т.д. слід забезпечити освітленістю не менше 250 лк, причому на сходах цю величину допустимо збільшувати вдвічі.

 

 Вимірювання освітленості люксметром

 

Як працює люксметр?

Принцип роботи люксметра досить простий з фізичної точки зору, але нерідко здається складним для звичайної людини саме через те, що у повсякденному житті ми ніколи не стикаємося ані з чим подібним. Прилад являє собою невеликий портативний та повністю автономний виріб, який складається з основного блоку з дисплеєм та кнопками, а також невеликого датчика напівсферичної форми.

Світло, що виходить від будь-якого джерела, потрапляє на напівпровідниковий світлочутливий елемент, який передає отриману енергію електронам. Вивільнений потік цих елементарних частинок дозволяє фактично забезпечити проходження електричного струму. Вимірявши величину останнього, прилад отримує значення освітленості. У сучасних пристроях ця зміна виводиться на екран у вигляді числа, а у старих відхиляє стрілку уздовж окружності градуйованої шкали.

Люксметри останніх поколінь максимально спростили механізм трансформації енергії та усунули істотну частку похибок, типових для подібних вимірів. Світлочутлива частина повністю відокремлена від індикаторної та пов'язана з блоком управління лише гнучким дротом. Це дозволяє заміряти освітленість у важкодоступних місцях, піднімати вгору тільки руку з датчиком при проведенні замірів у високих приміщеннях з підвісними світильниками або підносити пристрій безпосередньо до конкретної точки простору. Використовуючи спеціальні світлофільтри, можна регулювати межі вимірювання приладу, множачи показання на заздалегідь відомі коефіцієнти.

Самі вимірювання проводяться таким чином, щоб прилад знаходився у горизонтальній орієнтації. Існують інструкції, у яких точках приміщення необхідно проводити виміри, як розраховувати ці точки та на якій висоті вони розташовані. Дослідження для штучного та природного освітлення проводяться не одночасно, а окремо одне від одного. У моменти зняття показань вкрай важливо стежити за тим, щоб у приміщенні було все як завжди, але була відсутня тінь, яка падає на датчик. Крім того, для виключення перешкод та стороннього впливу на прилад у прилеглій зоні не повинно бути джерел електромагнітного випромінювання.

Після завершення серії вимірів, проводяться необхідні розрахунки та виводиться певна усереднена величина, що відображає існуючий стан речей. Загальна оцінка ставиться після порівняння цього значення з відомими нормативами. При невтішному результаті, який демонструє недостатню освітленість приміщення або території, фахівцями можуть бути видані типові та ситуаційні рекомендації щодо поліпшення показників. Сюди можуть бути включені заходи щодо зміни розташування приладів, збільшення яскравості використовуваних ламп, додавання нових світильників, використання розсіювачів та ін.

Практика показує, що найкращі результати дають неодноразові, дублюючі вимірювання у різний час доби. При подібному підході вдається забезпечити такий рівень освітленості, який повністю відповідає цілям та задачам робіт, які здійснюються на освітлюваній території.