Измерение искусственной освещённости и коэффициента пульсаций в присутствии естественного освещения

Измерение искусственной освещённости и коэффициента пульсаций в присутствии естественного освещения.

Измерение искуственной освещенности в дневное время.

В МУК 4.3.2812-10 устанавливаются требования, что допускается производить измерения искусственной освещённости и коэффициента пульсаций только, если естественный фон освещённости в обследуемой точке не превышает 10% от измеряемой искусственной освещённости. То есть это означает, что для большинства помещений с внешними окнами такие измерения должны проводиться в тёмное время суток. Такие требования введены для того, чтобы устранить влияние на результаты измерений естественного дневного освещения.

Наличие в обследуемых помещениях окон даже относительно небольших размеров приводит к существенному искажению результатов измерений искусственной освещённости и коэффициента пульсаций, особенно в солнечные дни.

Возможность проведения измерений искусственной освещённости и пульсаций в тёмное время суток зачастую осложняется ещё и тем фактом, что на многие объекты доступ в нерабочее или ночное время закрыт. При этом отсутствует возможность организовать персонал этих объектов для предоставления доступа на них в ночное время.

Ещё одним препятствием для проведения измерений искусственной освещённости и её коэффициента пульсаций в тёмное время суток, является полярный день, устанавливающийся летом во многих северных регионах России. Круглосуточное присутствие солнечного света делает невозможным проведение таких измерений в течение нескольких месяцев.

Измерения освещённости с вычитанием естественного фона.

Решением проблемы наличия естественного фона при проведении измерений искусственной освещённости могли бы служить измерения при закрытых светонепроницаемыми материалами окнах (шторы, жалюзи, ставни и т.п.). Однако далеко не всегда существует возможность закрыть оконные проёмы, особенно в производственных, общественных и офисных зданиях с большой площадью остекления.

В таких случаях единственным способом провести измерения искусственной освещённости остаётся метод вычитания естественного фона из значения общей (суммарной) освещённости. В основе этого метода лежит тот факт, что в каждой точке пространства результирующая освещённость представляет собой сумму всех освещённостей, создаваемых в данной точке каждым отдельным источником света:

где Е1, Е2, Е3,.....,ЕN - освещённость, создаваемая в данной точке источниками света номер 1, 2, 3, ...., N.

То есть, при наличии естественного и искусственного освещения, общая освещённость будет представлять собой их сумму:

где Еест – фон естественной освещённости, Еиск – значение искусственной освещённости.

На примере, приведённом на Рис.1, мы видим,

что фон естественной освещённости 100 лк (Еест, желтая линия) добавился к уровню искусственной освещённости 200 лк (Еиск, синяя линия) и суммарный уровень освещённости составил 300 лк (Е, зелёная линия).

Таким образом, если при выключенном искусственном освещении в обследуемой точке измерить освещённость, обусловленную наличием естественного освещения, и вычесть её из значения суммарной освещённости в этой же точке, то мы получим значение искусственной освещённости:

Границы основной относительной погрешности результата измерений, выполненных таким способом, при условии незначительности вклада случайной составляющей, можно оценить как θ = 1,1√2 θпр, где θпр – относительная погрешность средства измерения, (θ = 12,5%, при θпр = 8%), при доверительной вероятности P = 0,95.

Измерения искусственной освещенности с вычитанием естественного фона можно выполнить, например, обычным люксметром-пульсметром-яркомером "Эколайт-02" . Однако необходимо учитывать, что проведение таких двухэтапных измерений возможно только при условии, что, в течение того времени пока будут выполняться оба этапа измерения, уровень естественной освещенности будет оставаться постоянным. Т.е. такие измерения следует проводить в условиях максимально стабильной световой обстановки, а именно:

• плотная облачность;
• отсутствие движения людей и объектов в районе точки измерения;
• минимальное время между этапами измерения
• и т.п.

Измерение коэффициента пульсаций искусственного освещения в условиях присутствия фона естественного освещения.

Мы описали способ измерения искусственной освещенности при наличии естественного фона. Даже показали, как это можно сделать при помощи обычного люксметра и ручного пересчёта результатов измерений. Однако такой метод нельзя напрямую применить к измерению коэффициента пульсаций искусственного освещения. Проиллюстрируем это на примере.

Если посмотреть на Рис.2, то можно увидеть, что в нашем примере максимальное значение пульсаций искусственного освещения (синяя кривая) Емакс = 200 лк, при этом минимальное значение Емин = 100 лк. Тогда, по формуле вычисления коэффициента пульсаций из статьи "Пульсации освещённости и яркости" мы получим, что:

т.е. Кп = (200-100) / (200+100) = 100/300 = 33.3%.

Однако, если мы измерим обычным люксметром-пульсметром (например, тем же "Эколайт-02", который нам здорово помог в предыдущем примере с вычитанием фона) коэффициент пульсаций суммарной (искусственной и естественной) освещенности, то, при наличии фона естественной освещенности Еест = 100 лк (жёлтая прямая), получим уже значения для суммарной освещенности (Рис.2, зелёная кривая) Емакс = 300 лк, Емин = 200 лк. Подставляя эти значения в формулу (4), получим:

Кп = (300-200) / (300+200) = 100/500 = 20% (!).

Занижение коэффициента пульсаций освещенности происходит из-за добавки постоянного уровня от естественного освещения. Поскольку, обычный люксметр не может учитывать при расчётах коэффициента пульсаций присутствие естественного фона, то таким прибором измерить пульсации искусственного освещения, при наличии естественного фона, НЕВОЗМОЖНО!!!

Тем не менее, есть способ получить правильное значение коэффициента пульсаций искусственного освещения при наличии естественного фона. Для этого надо перед расчётом Кп вычесть из максимального (Емакс) и минимального (Емин) значений суммарной освещённости значение фона в данной точке. Осуществив указанное вычитание фона, мы получим следующее выражение для коэффициента пульсаций:

Упрощаем и получаем следующую формулу:

Действуя по такому алгоритму мы получим истинное значение коэффициента пульсаций искусственного освещения. Попробуем посчитать по нему Кп из нашего примера на Рис.2., где у нас уровень естественной освещённости Еест = 100 лк (жёлтая прямая), максимальное значение освещённости Емакс = 300 лк и минимальное значение освещённости Емин = 200 лк. Вычисляем по формуле (5) коэффициент пульсаций искусственного освещения с учётом естественного фона:

Кп = (300-200) / (300+200-2×100) = 100 / (500-200)= 100/300 = 33.3%

Мы видим, что, проведя вычисления по предложенному алгоритму, мы получили то же значение коэффициента пульсаций искусственного освещения, что и при его расчёте в условиях отсутствия естественного фона. То есть, если в люксметре-пульсметре реализован такой алгоритм расчёта коэффициента пульсаций с учётом наличия естественного фона, то, в результате, мы будем получать правильное значение. Конечно же, при соблюдении тех же требований к условиям проведения таких измерений, что были сформулированы выше для проведения измерений искусственной освещённости с учётом наличия естественного фона.

Погрешность измерений коэффициента пульсаций искусственной освещенности при наличии естественного фона можно оценить величиной основной относительной погрешности средства измерения, которая для данного параметра составляет 10%.

Как измерить коэффициент пульсаций искусственного освещения при наличии естественного фона при помощи люксметра-пульсметра "Эколайт-01".

Предложенный алгоритм измерения пульсаций искусственного освещения при наличии естественного фона реализован в люксметре-пульсметре-яркомере "Эколайт-01" . В этом приборе существует специальный режим измерений с учётом наличия естественной освещённости. Приведём фрагмент с описанием этого режима из Руководства по Эксплуатации, к "Эколайт-01".

2.3.4.5. Измерение освещённости и пульсаций с учётом уровня фоновой освещённости осуществляется в режиме остановки текущего измерения выбором пункта меню "Учёт фона".

Перед запуском режима измерений с учётом фона необходимо оставить только источник фоновой освещённости (например, погасить все искусственные источники света). После запуска режима измерений с учётом фона, прибор на первом этапе, в течение 10 секунд, переходит в режим измерения и усреднения фонового значения освещённости (Рис.10).

После запуска режима измерения с учётом фона, в верхней информационной строке появляется мигающий значокинформирующий пользователя, о включении этого режима.

ВНИМАНИЕ!!! При измерении усреднённого фонового значения освещённости категорически запрещается совершать действия,которые могут привести к искажению результата его измерения. Например, менять положение фотоголовки, изменять световую обстановку в точке измерения (включение/выключение источников света, открытие/закрытие оконных и дверных проёмов, перемещение предметов и лиц в окрестности фотоголовки и т.п.).

После окончания измерения фоновых значений освещённости, прибор переходит в режим отображения уровня общей освещённости за вычетом только что полученного значения фоновой освещённости. Т.к. на данном этапе выключенные источники света ещё не включены, то показания освещённости равны нулю (или близки к нему). (Рис.11)

После включения источников света, на экране БОИ-01 будет отображено значение освещённости, полученной в результате вычитания из общего уровня освещённости уровня фоновой освещённости. Во второй строке представлено значение пульсаций включённых источников света, которое рассчитывается ПОСЛЕ(!) вычитания фоновых значений, что позволяет избежать искажения коэффициента пульсаций при использовании метода вычитания фона "вручную". (Рис.12).

ВНИМАНИЕ!!! Функция "Учёт фона" обеспечивает достоверность проведённых измерений ТОЛЬКО при соблюдении следующих условий:

• измерения фона и последующей общей освещённости производятся в одной точке пространства;
• при измерениях исключены перемещения и смена ориентации фотоголовки;
• при измерении исключены колебания значений фона;
• измерение фона и последующее измерение общей освещённости должны быть проведены в максимально возможное короткое время, чтобы минимизировать неизбежные изменения фона во времени.

Любой источник света является источником светового потока, и чем больший световой поток попадает на поверхность освещаемого предмета, тем лучше этот предмет видно. А физическая величина, численно равная световому потоку, падающему на единицу площади освещаемой поверхности, именуется освещенностью.

Освещенность обозначают символом Е, и находят ее значение по формуле Е = Ф/S, где Ф - световой поток, а S - площадь освещаемой поверхности. В системе СИ освещенность измеряется в Люксах (Лк), и один Люкс — это такая освещенность, при которой световой поток, попадающий на один квадратный метр освещаемого тела, равен одному Люмену. То есть 1 Люкс = 1 Люмен / 1 Кв.м.

Для примера приведем некоторые типичные значения освещенности:

Солнечный день в средних широтах — 100000 Лк;

Пасмурный день в средних широтах — 1000 Лк;

Светлая комната, освещенная лучами солнца — 100 Лк;

Искусственное освещение на улице — до 4 Лк;

Свет ночью при полной луне — 0,2 Лк;

Свет звездного неба темной безлунной ночью — 0,0003 Лк.

Представьте, что вы сидите в темной комнате с фонариком, и пытаетесь прочесть книгу. Для чтения нужна освещенность не меньше 30 Лк. Что вы сделаете? Во-первых, вы приблизите фонарик к книге, значит освещенность связана с расстоянием от источника света до освещаемого предмета. Во-вторых, вы расположите фонарик под прямым углом к тексту, значит освещенность зависит и от угла, под которым данная поверхность освещается. В-третьих, вы можете просто достать более мощный фонарик, поскольку очевидно, что освещенность тем больше, чем выше сила света источника.

Допустим, световой поток попадает на какой-то экран, расположенный на каком-то расстоянии от источника света. Увеличим это расстояние вдвое, тогда освещаемая часть поверхности увеличится по площади в 4 раза. Так как Е = Ф/S, то и освещенность уменьшится в целых 4 раза. То есть освещенность обратнопропорциональна квадрату расстояния от точечного источника света до освещаемого предмета.

Когда пучок света падает под прямым углом к поверхности, световой поток распределен на наименьшей площади, если же угол увеличивать, то увеличится площадь, соответственно, уменьшится освещенность.

Как было отмечено выше, освещенность напрямую связана и с силой света, и чем больше сила света, тем больше и освещенность. Экспериментально давно установлено, что освещенность прямопропорциональна силе света источника.

Конечно, освещенность уменьшается, если свету препятствует туман, дым или частички пыли, но если освещаемая поверхность расположена под прямым углом к свету источника, и свет при этом распространяется через чистый, прозрачный воздух, то освещенность определяется непосредственно по формуле Е = I / R2 , где I - сила света, а R - расстояние от источника света до освещаемого предмета.

В Америке и Англии используют единицу измерения освещенности Люмен на квадратный Фут или Фут-Кандела, в качестве единицы освещенности от источника, обладающего силой света в одну канделу, и расположенного на расстоянии в один фут от освещаемой поверхности.

Исследователи доказали, что через сетчатку человеческого глаза, свет воздействует на процессы, протекающие в мозге. По этой причине недостаточная освещенность вызывает сонливость, угнетает трудоспособность, а избыточное освещение — наоборот, возбуждает, помогает включить дополнительные ресурсы организма, однако, изнашивая их, если это происходит неоправданно.

В процессе ежедневной работы осветительных установок, возможен спад освещенности, поэтому для компенсации данного недостатка, еще на стадии проектирования осветительных установок вводят специальный коэффициент запаса. Он учитывает понижение освещенности и в процессе эксплуатации осветительных приборов из-за загрязнений, утраты отражающих и пропускающих свойств отражающих, оптических, и других элементов приборов искусственного освещения. Загрязнения поверхностей, выход из строя ламп, все эти факторы учитываются.

Для естественного освещения вводят коэффициент снижения КЕО (коэффициента естественной освещенности), ведь со временем могут загрязнится светопрозрачные заполнители световых проемов, и загрязниться отражающие поверхности помещений.

Европейский стандарт определяет нормы освещенности для разных условий, так например, если в офисе не требуется рассматривать мелкие детали, то достаточно 300 Лк, если люди работают за компьютером — рекомендуется 500 Лк, если изготавливаются и читаются чертежи — 750 Лк.

Освещенность измеряют портативным прибором - люксметром. Его принцип работы аналогичен фотометру. Свет попадает на , стимулируя ток в полупроводнике, и величина получаемого тока как раз пропорциональна освещенности. Есть аналоговые и цифровые люксметры.

Часто измерительная часть соединена с прибором гибким спиральным проводом, чтобы можно было проводить измерения в самых труднодоступных, при этом важных местах. К прибору прилагается набор светофильтров, чтобы регулировать пределы измерений с учетом коэффициентов. Согласно ГОСТу, погрешность прибора должна быть не более 10%.

При измерении соблюдают правило, согласно которому прибор должен располагаться горизонтально. Его устанавливают поочередно в каждую необходимую точку, согласно схеме ГОСТа Р 54944-2012. В ГОСТе, кроме прочего, учитываются охранное освещение, аварийное освещение, эвакуационное освещение и полуцилиндрическая освещенность, там также описан метод проведения измерений.

Измерения по искусственному и естественному проводятся отдельно, при этом важно чтобы на прибор не попадала случайная тень. На основе полученных результатов, с использованием специальных формул делается общая оценка, и принимается решение, нужно ли что-то корректировать, или освещенность помещения или территории достаточна.

Андрей Повный

Плохая освещенность помещений, рабочего места или комнаты в квартире отрицательно влияет на здоровье человека, снижает концентрацию внимания, работоспособность, появляется раздражительность и сбои в психике. Очень яркий свет также является раздражителем, и не дает ничего положительного для человека.

Поэтому необходимо обеспечить нормальную освещенность помещений, которая регламентируется определенным стандартом СНиП. Для этого требуется простая установка соответствующих ламп освещения для каждого помещения.

Освещенность помещений в номинальном выражении является потоком света, который излучается на поверхность под прямым углом в расчете на единицу площади. При падении света под острым углом освещенность снижается в зависимости от угла наклона.

Освещенность измеряется в люксах, который равен 1 люмену (единица светового потока) на м 2 .

Освещенность помещений прямо зависит от силы света, который исходит от источника. Чем больше расстояние от светового источника до поверхности, тем меньше параметр освещенности.

Нормы

Каждый тип помещения имеет свои нормативы освещенности. Например, для помещения магазина по продаже продуктов наибольшее значение пульсации установлено 15%, освещенность 300 люксов, однако для отдела спортивных товаров или строительных материалов нормы совсем другие. Также правила устанавливают определенную допустимую освещенность для поликлиник, детских садов, автосервисов и других объектов.

Пример расчета освещенности

Определим необходимую освещенность для спальной комнаты. Площадь спальни составляет 25 м 2 . Значение нормы по правилам для комнат такого типа умножаем на площадь: 150 х 22 = 3300 люкс. Общий световой поток приборов освещения при такой величине освещенности должен быть равен не менее 3300 люмен.

Теперь остается подобрать подходящие лампы освещения для спальни. При выборе , можно, например, приобрести три таких лампы по 12 ватт. Это обеспечит создание светового потока 3600 люмен, что видно по значениям таблицы.

Такой расчет является приблизительным, так как светодиодные лампы имеют различные параметры света в зависимости от производителя. Таким образом, можно легко самостоятельно рассчитать требуемую мощность и тип ламп для создания нормированной освещенности любого помещения согласно правилам СНиП.

Приборы для измерения освещенности

Для замера освещенности помещений применяют различные приборы, которые имеют свои особенности конструкции и методы измерений. Основные приборы рассмотрим более подробно.

Люксметры делятся на электронные и аналоговые, которые уже не производятся, и остались только старые образцы таких моделей.

Такой люксметр используется:

• Проверка соответствия освещенности помещений нормативным данным.
• Измерение параметров освещения при проведении работ по оценке условий труда.
• При электромонтажных работах для сравнения показателей освещенности с расчетами для приборов освещения.

Принцип действия люксметра заключается на работе встроенного , на который направляется поток света. При этом в фотоэлементе возникает значительный поток заряженных частиц. В результате появляется течение электрического тока, сила которого зависит от силы светового потока, направленного на фотоэлемент. Обычно этот параметр и выводится на шкалу прибора.

Виды люксметров

В зависимости от расположения датчика, измеряющего освещенность помещений, люксметры делятся на виды:

• Моноблок (цельное устройство) . Датчик фиксируется в самом корпусе прибора.

• Прибор с выносным датчиком , подключаемым гибким проводом.

Чтобы произвести простые измерения подойдет обычный люксметр-моноблок, без вспомогательных различных функций. Для определения нескольких параметров освещенности при производстве профессионального расчета, необходимо использовать устройства, имеющие дополнительный набор функций. Такие приборы имеют встроенную память и могут определять средние значения параметров.

Значительным преимуществом для люксметра является наличие особых светофильтров, которые помогают точнее определить значение силы света, которая исходит от приборов освещения с разными оттенками цветов.

Наличие выносного датчика в люксметре дает возможность определить освещенность с большей точностью, так как при этом влияние внешних факторов снижается. На современных моделях имеется жидкокристаллический дисплей. С помощью него намного проще снимать показания прибора.

Приборы для фототехники

В фототехнике используются такие приборы, как экспонометры (экспозиметры) . Они предназначены для определения параметров яркости и освещенности экспозиции. Определив значения этих показателей, профессиональный фотограф может получить качественные фотоснимки.

Экспонометры разделяют на виды:

• Внутренние.
• Внешние.

Флешметры

Такие приборы предназначены для измерения освещенности при фотографировании. При этом дополнительным элементом используют устройства освещения импульсного типа (фотовспышки). В современных моделях фотоаппаратов флешметр расположен в корпусе. Он изменяет мощность фотовспышки при разных уровнях света.

Профессионалы применяют флешметры с выносным датчиком, они точнее определяют освещенность.

Фотометр

Такой прибор называют мультиметром. Он является более современным вариантом флешметра. Его достоинством является сочетание опций экспонометра и флешметра.

Пульсация освещенности

Равномерность светового потока приборов освещения оставляет желать лучшего. Эффект, выражающийся в наличии колебаний в световом потоке, не виден глазу, однако его воздействие на здоровье человека имеет большое значение.

Опасность такого света заключается в том, что визуально невозможно определить наличие импульсов света. А в результате их действия может нарушиться сон, возникает дискомфорт, депрессия, слабость, сердечные сбои и другие симптомы.

Параметром пульсации является ее коэффициент, который выражает силу изменения потока света, направленного на единицу площади поверхности за промежуток времени. Формула расчета этого коэффициента довольно простая. Коэффициент пульсации освещенности определяется разностью между наибольшей и наименьшей освещенностью за определенное время, разделенной на двойную среднюю освещенность, и результат умножается на 100%.

Санитарные правила определяют верхний предел коэффициента пульсации. На рабочем месте он должен быть не более 20%, и зависит от степени ответственности работы сотрудника. Чем ответственнее работа, тем меньше должен быть коэффициент пульсации освещения.

Для помещений администраций и офисов с напряженной зрительной работой такой коэффициент не должен подниматься выше 5% отметки. При этом учитывается поток света частотой пульсаций до 300 герц, так как более высокую частоту нет смысла учитывать, из-за того, что она не воспринимается глазом человека и не оказывает отрицательного влияния.

Определение пульсации освещения

Для определения пульсации света применяют эффективный простой прибор, который измеряет яркость, пульсацию и освещенность помещений, и называется люксметр-пульсометр-яркомер.

Функции прибора

• Измерение пульсации световых волн, возникающих при мерцании различных приборов освещения.
• Измерение пульсации освещения мониторов компьютеров и других экранов.
• Определение освещенности помещения.
• Определение яркости приборов освещения и мониторов.

Принцип работы устройства заключается в проверке уровня освещения с помощью фотодатчика с дальнейшим преобразованием сигнала и вывода результата на жидкокристаллический дисплей.

Коэффициент пульсации света можно определить с помощью программы на компьютере, либо самостоятельно проанализировать измерения. Для анализа измерений на компьютере применяют специальную программу «Эколайт-АП», которая работает с прибором «Эколайт-02».

Отличительными признаками измерительных приборов, определяющих пульсации, являются уровни чувствительности, тип питания и качество фотодатчиков.

Наибольший коэффициент пульсации выдают светодиодные лампы, при использовании которых этот параметр иногда достигает 100%. и обладают незначительным коэффициентом пульсации. Лампы накаливания имеют коэффициент пульсации не выше 25%. При этом стоимость и качество ламп не играют роли. Даже дорогие лампы могут выдавать значительные показатели пульсации света.

Методы снижения пульсации освещения

• Применение приборов освещения, функционирующих на переменном токе с частотой более 400 герц.
• Монтаж осветительной арматуры на разные фазы при трехфазной сети.
• Установка в прибор освещения устройства компенсации ПРА () и особое подключение ламп со сдвигом. Первая лампа работает на отстающем токе, а 2-я на опережающем.
• Монтаж светильников с ЭПРА. Они оснащены электронным пускорегулирующим аппаратом, который сглаживает пульсации и стабилизирует напряжение.

Если в помещении приборы освещения подключены к одной фазе, то подключить их к разным фазам будет проблематично. Поэтому удобнее будет приобрести светильники с ЭПРА. Их достоинством является соответствие всем нормам правил.

Контроль уровня пульсации освещения необходим для здоровья человека, так как отклонение от норм приводит к нарушению работоспособности и самочувствия сотрудников.

Для жилых зданий освещенность помещений также важна. Пульсация света не видна, но со временем проявляется ее негативное влияние.

Одним из важнейших показателей создания комфортных условий обитания, учитываемых при возведении любых объектов, является уровень освещения в его помещениях. Влияние этого фактора на здоровье и трудоспособность человека настолько велико, что он в первую очередь должен учитываться при оборудовании производственных площадок. В связи с этим важно разобраться с тем, в чем обычно измеряется освещенность того или иного объекта, и какие единицы используются при её расчёте.

Единицы освещения

Единица измерения освещённости – люкс (Лк), определяется как количество светового потока, приходящееся на единицу освещаемой площади (в её качестве обычно выступает квадратный метр). В соответствии с определением этого показателя вводятся специальные нормы освещенности в производственных помещениях в люксах (Лк).

Формула для расчёта

Расчётный показатель, определяющий уровень освещённости в помещении или его мощность, называется световым потоком и измеряется в люменах (Лм). Для вычисления одного люкса используется очень простая формула.

Таким образом, освещенность конкретной зоны меняется пропорционально световому потоку, исходящему от его источника. Чем дальше от излучателя располагается данный предмет, тем ниже будет его освещенность.

Особый интерес представляет ситуация, когда освещение той или иной площади происходит под определённым углом. В этом случае искомый показатель изменяет своё значение (снижается) пропорционально углу падения света.

Кроме того, эта величина для каждого конкретного помещения определяется назначением последнего, а также особенностями применения освещаемой площадки. При необходимости оценки этого показателя используется его нормируемое значение, установленное для того или иного объекта действующими стандартами.

Дополнительное замечание. Так, в офисном помещении показатель освещенности может варьироваться от 20 до 300 Лк (в зависимости от рода производимых в нём работ).

Для складских хозяйств величина освещённости нормируется показателем в 50 Лк.

Человеческий фактор и характер деятельности

При расчёте нормы освещенности должны учитываться и индивидуальные особенности человеческого зрения, для которых вводится несколько категорий. Каждая из них учитывает фактор напряжённости глаз при выполнении определённых видов трудовых операций. Так, проведение ювелирных и подобных им работ возможно лишь в условиях максимальной освещённости. А для создания общего светового фона в производственных помещениях достаточно усреднённого значения этого показателя.

Добавим, что при оценке величины освещённости также учитываются реальные условия, в которых осуществляется производственная деятельность находящегося на объекте персонала. По критерию вида деятельности все помещения разделяются по следующим эксплуатационным категориям:

• Постоянное пребывание на рабочем месте;
• Периодический характер производимых операций (с учётом постоянного пребывания в нём);
• Непостоянная деятельность при кратковременном пребывании в зоне проведения работ;
• Присутствие на рабочем месте в качестве стороннего наблюдателя.

Кроме того, согласно экспертной оценке, свет самым непосредственным образом влияет на самочувствие и работоспособность человека. Именно по этой причине плохая освещенность рабочей зоны является причиной ухудшения здоровья, снижения внимательности и концентрации, а также утомления психики.

С другой стороны, слишком яркий свет приводит к её раздражению и может явиться причиной сильного стресса. Так что самое верное решение – это выбор такого светового уровня, который обеспечивал бы хорошую работоспособность и безопасность человека.

Способы измерения

Реальная освещенность помещения измеряется с помощью особых приборов, к числу которых принято относить экспозиметр или экспонометр, а также люксметр (фотометр). Основным инструментом, используемым при повседневном измерении показателя освещенности (как естественной, так и искусственной) является люксметр.

Такие приборы, в свою очередь, делятся на аналоговые и цифровые, причём первые из них относятся к устаревшим моделям, так что с их помощью измерение освещённости проводится довольно редко.

Современные цифровые и стрелочные устройства применяются обычно в следующих ситуациях:

• При необходимости аттестационной проверки мест постоянной работы;
• Для сравнения текущих показателей освещённости с нормируемыми параметрами (при монтаже приборов освещения, в частности);
• При проверке текущего уровня освещенности установленным ГОСТом нормативам.

Работа люксметра основана на простейшем принципе, согласно которому в него встраивается чувствительный датчик (фотоэлемент). При попадании на этот элемент светового потока в нём генерируется мощный электронный поток, результатом которого является электрический ток.

Важно! Сила этого тока прямо пропорциональна величине светового потока, попадающего на фотоэлемент.

Именно этот параметр (количество света, приходящееся на единицу площади) и отображается на дисплее измерителя.

Величина пульсаций

Известно, что практически все осветительные приборы излучают неравномерный световой поток, характеризующийся наличием небольших пульсаций. Данный эффект незаметен для обычного глаза, что не означает отсутствия его влияния на человеческое зрение. Опасность таких пульсаций заключается в том, что они не ощущаются напрямую, а косвенно воздействуют на психику человека. Это воздействие проявляется в виде пропадания сна, ощущения слабости в организме, а также в депрессии и определённом дискомфорте.

Для понимания того, что такое коэффициент пульсаций, достаточно знать, что он характеризует изменение светового потока, приходящегося на единицу площади за определённое время.

Для его расчета применяется очень простая формула, согласно которой нужно из максимальной величины освещённости в люксах (Лк) вычесть минимальное её значение и привести эту разницу к единице времени. После этого полученный результат делится на среднее значение этого параметра, а затем умножается на 100%.

Обратите внимание! Согласно требованиям нормативных актов, для средств общего освещения на действующих промышленных объектах этот показатель не должен превышать 20%.

Для случая специального освещения, используемого в режиме проведения протяжённых по времени зрительных операций, этот показатель не должен быть более 5%. Причём в составе сигналов пульсаций обычно учитываются гармоники с частотой до 300 Гц, поскольку более высокий диапазон не воспринимается глазом человека и никак не воздействует на его психику.

Измерение коэффициента пульсаций

Для измерения величины и частоты пульсаций используются достаточно простые и надёжные в эксплуатации светочувствительные приборы, относящиеся к группе пульсометров.

Пользуясь такими измерителями, можно определять следующие характеристики:

• Уровень светимости излучающих поверхностей (мониторов, например) и других устройств искусственного света;
• Степень освещённости того или иного объекта в границах обследуемого помещения;
• Незаметные для глаза световые пульсации люстр и других бытовых приборов.

Принцип действия пульсометров и люксметров основан на применении того же фотоэлемента, реагирующего на изменения интенсивности светового потока с определённой частотой.

В заключение отметим, что все рассмотренные ранее характеристики должны измеряться с учётом окружающей обстановки. При этом необходимо иметь в виду, что на величину исследуемых параметров существенное влияние оказывает отражённый свет.

Видео

В настоящее время при огромном разнообразии светотехнических приборов у населения нет единого понятия касательного того, в чем измеряется освещенность. Нередко возникает недоразумение с такими техническими характеристиками, как сила света и яркость, люмены и канделы. Приобретая осветительные приборы, часто обращают внимание на суммарный световой поток, не учитывая потери света и тепла.

В этой статье:

Понятие освещенности

Световой поток измеряется в специальных лабораторных условиях и самопроизвольно его определить невозможно. Поэтому СНиП учитывает величину освещенности, которую, в отличие от светового потока, каждый может измерить самостоятельно. Она представляет собой показатель отношения светового потока, измеряемого в люменах, к площади поверхности, на которую попадают фотоны. Угол падения при этом должен равняться 90°. Единица измерения освещенности — люкс (lux).

Давно уже установлена зависимость психологического и физического состояний человека от света. Если при слабом освещении происходит угнетение мозговых процессов, то при ярком свете они возбуждаются. Но в любом случае сетчатка глаза и ресурсы организма изнашиваются. При проектировании осветительных приборов определяют коэффициент запаса (КЗ), который должен учитывать вероятный спад освещенности установки. Для искусственного света в показателе предусматривается уменьшение яркости по причине износа оптических компонентов устройства и их естественного загрязнения. Коэффициент естественной освещенности снижается вследствие изменения отражающих свойств окружающих предметов.

Измерение освещенности проводится на рабочих местах вместе с определением уровня загрязненности, звуковых колебаний, электромагнитного излучения, а на некоторых производствах и гамма излучения. Важность знания этих параметров трудно переоценить при создании оптимальных условий труда, и все они соответствуют санитарным правилам и нормам. Например, освещенность должна быть:

• в рабочем кабинете — 300 лк;
• в офисе для постоянной работы с компьютером — 500 лк;
• для технических и конструкторских бюро — 750 лк.

При наличии в помещении естественной подсветки уровень искусственного фона можно снижать.

Приборы для определения уровня освещенности и методика его определения

Наименование прибора похоже на название величины, которую он устанавливает, — люксметр. Принцип работы малогабаритного переносного устройства напоминает работу фотометра. Поток излучения, падая на фоточувствительный элемент полупроводника, отрывает электроны, которые начинают упорядоченно двигаться. Таким образом, замыкается электрическая цепь. Причем величина тока прямо пропорциональна интенсивности освещения фотоэлемента, что имеет свое отражение на шкале аналогового люксметра. Сегодня приборы со стрелками практически исчезли, их заменили цифровые. Они оснащены жидкокристаллическими дисплеями, у которых сам фоточувствительный датчик расположен в отдельном корпусе, а с дисплеем он соединяется с помощью гибкого провода.

В ходе проведения эксперимента по измерению освещенности прибор устанавливается в горизонтальном положении. Причем в соответствии с требованиями ГОСТа их размещают в разных точках помещения, согласно определенной схеме. В 2012 г. Россия приняла новый стандарт измерения характеристики количества светового потока. В старом понятийном аппарате при измерениях использовались такие термины данной величины, как:

• минимальная, средняя, максимальная, цилиндрическая;
• естественная;
• градиент запаса;
• относительная эффективность когерентного лучевого потока.

В настоящее время к ним добавлены следующие типы освещения:

• аварийное;
• рабочее;
• охранное;
• эвакуационное;
• резервное.

Стандарт подробно описывает все тонкости проведения измерительных исследований.

Замеры осуществляются отдельно по естественной и искусственной иллюминации. В ходе проведения эксперимента нельзя допустить, чтобы хоть малейшая тень падала на прибор, а вблизи был хотя бы 1 источник электромагнитных волн. Все они вносят помехи в работу устройства.

После выполнения необходимых замеров освещенности определяется искомая величина. Она сравнивается с нормативным значением. Затем подводятся итоги о достаточности освещенности территории или помещения. Каждый вид измерительных испытаний оформляется специальным оценочным протоколом, чего требует ГОСТ.

Измерение количества света для светодиодных устройств и примеры в природе

Светодиодные светильники стали очень востребованными благодаря уникальной энергоэффективности. Но светодиоды и их источники питания при освещении выделяют тепло, которое рассеивается с помощью теплопроводящих материалов (алюминий) и конструктивных особенностей (ребер, большой радиаторной площади). Несмотря на кажущееся отсутствие связи между потерями тепла и освещенностью, специалисты всегда учитывают ее при создании новых устройств.

Трудности с работой светодиодных светильников начинаются при эксплуатации в условии повышения температуры более +50°С. Почему измерение освещенности светодиодов и рекомендуют проводить после 2 часов их работы, т. е. после выхода на оптимальный режим. Для исключения появления погрешности проводятся неоднократные замеры в течение рабочей смены. Желательно эти исследования проводить как минимум 1 раз в год. Чтобы при проектировании исключить любые ошибки, закладывают коэффициент снижения освещенности, зависящий от физических характеристик объекта.

Обычно производители LED-устройств дают гарантию по их безупречной работе на 3 года. Все параметры функционирования таких светильников, в том числе, и освещенность, должны соответствовать заявленным значениям. Если условия работы устройств происходят при температуре наружного воздуха свыше 45°С, то измерения освещенности необходимо делать гораздо чаще. Иначе неправильное проектирование и полученные результаты приведут к быстрому падению показателей освещения.

Что касается примеров иллюминации в природе, то на орбите Земли и экваторе в полдень данная величина равняется 135 тыс. люкс. В солнечный день она составляет до 100 тыс. лк, в пасмурный — только 1 тыс. люкс, а вот от Луны всего лишь 0,2 лк. Измерение света на улице на широте Москвы в зимний период показало от 4 до 5 тыс. люкс. В безлунную ночь освещенность в тысячу раз меньше, чем в полнолуние, а при 10-бальной облачности — в 10 тыс. раз меньше. То, в чем измеряется освещенность в помещении и естественных условиях, относится к физическим величинам, входящим в Международную систему единиц.