5. Методика проведения опыта

5.1 Теоретические сведения

5.1.1 Светотехника. Основные понятия Свет и излучение

Под светом понимают электромагнитное излучение, вызывающее в глазу человека зрительное ощущение. При этом речь идет об излучении в диапазоне от 360 до 830 нм, занимающем мизерную часть всего известного нам спектра электромагнитного излучения.

 

Световой поток

Световым потоком Ф называется вся мощность излучения источника света, оцениваемая по световому ощущению глаза человека. Единица измерения - люмен (лм). 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).

Обычная лампа накаливания мощностью 100 Вт создаёт световой поток, равный примерно 1300 лм. Компактная люминесцентная лампа дневного света мощностью 26 Вт создаёт световой поток, равный примерно 1600 лм.

 

Сила света

Источник света излучает световой поток Ф в разных направлениях с различной интенсивностью. Интенсивность излучаемого в определенном направлении света называется силой света I. Единица измерения - кандела (кд).

Кандела (обозначение - кд, cd; от лат. candela — свеча) равна силе света, испускаемого в заданном направлении источником монохроматического излучения частотой 540·10¹² герц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет (1/683) Вт/ср.

 

Освещенность

Освещенность Е отражает соотношение падающего светового потока к освещаемой площади. Единица измерения - люкс (лк).

Освещенность равна 1 лк, если световой поток 1 лм равномерно распределяется по площади 1м².

 

Яркость

Яркость света L источника света или освещаемой площади является главным фактором для уровня светового ощущения глаза человека. Единица измерения - кандела на квадратный метр (кд/м²).

 

Цветовая температура

Цветовая температура источника света определяется путем сравнивания с так называемым "черным телом" и отображается "линией черного тела". Если температура "черного тела" повышается, то синяя составляющая в спектре возрастает, а красная составляющая убывает. Единица измерения - Кельвин (K).

Кельвин (обозначение - K) - единица измерения температуры, один кельвин равен 1/273,16 термодинамической температуры тройной точки воды. Начало шкалы (0 К) совпадает с абсолютным нулём. Пересчет в градусы Цельсия: ⁰С = K − 273,15.

Лампа накаливания с тепло-белым светом имеет, например, цветовую температуру 2700 K, а люминесцентная лампа с цветностью дневного света - 6000 K.

 

Распространенные цветности света

Существуют следующие три главные цветности света: тепло-белая - < 3300 K, нейтрально-белая - 3300 - 5000 K, белая дневного света - > 5000 K.

Цветопередача

Индекс цветопередачи (коэффициент цветопередачи, CRI, Ra) - параметр, характеризующий уровень соответствия естественного цвета тела видимому (кажущемуся) цвету этого тела при освещении его данным источником света.

Необходимость во введении данного параметра была вызвана тем, что два различных типа ламп могут иметь одну и ту же цветовую температуру, но передавать цвета по-разному.

В свою очередь, индекс цветопередачи определяется как мера степени отклонения цвета объекта, освещенного источником света, от его цвета при освещении эталонным источником света сопоставимой цветовой температуры.

Термин появился приблизительно в 1960-1970-х годах. Изначально CRI был разработан для сравнения источников света непрерывного спектра, индекс цветопередачи которых был выше 90, поскольку ниже 90 можно иметь два источника света с одинаковым индексом цветопередачи, но с сильно различающейся передачей цвета.

Для определения значения Ra фиксируется сдвиг цвета с помощью восьми стандартных эталонных цветов, который наблюдается при направлении света тестируемого источника света на эти эталонные цвета. Чем меньше отклонение цвета излучаемого тестируемой лампой света от эталонных цветов, тем лучше характеристики цветопередачи этой лампы.

Источник света с показателем цветопередачи Ra = 100 излучает свет, оптимально отражающий все цвета, как свет эталонного источника света. Чем ниже значение Ra, тем хуже передаются цвета освещаемого объекта. 

КПД светильника

Коэффициент полезного действия (КПД) является важным критерием оценки энергоэкономичности светильника. КПД светильника отражает отношение светового потока светильника к световому потоку установленной в нем лампы.

     

Средний срок службы ламп

Под средним сроком службы лампы понимается средняя продолжительность эксплуатации отдельных ламп в стандартных рабочих условиях (50% отказов = «средний срок службы»).

 

Эксплуатационный ресурс

Эксплуатационным ресурсом упрощенно называется практический экономичный срок службы. Под этим сроком понимается время работы, после которого световой поток системы (т.е. произведение относительного светового потока и относительной доли еще работающих ламп) составляет около 80% от первоначального светового потока системы (100 ч).