Раздел 1. Основные сведения об освещении

В разделе рассматриваются три темы:

- светотехнические единицы, основные понятия и соотношения;

- системы и виды освещения;

- нормирование освещения.

При работе с теоретическим материалом следует ответить на вопросы для самопроверки, приведенные в конце раздела. В качестве промежуточного контроля знаний по первому разделу следует пройти тест №1.

При появлении затруднений по вопросам для самопроверки и тестовым заданиям следует обратиться к теоретическому материалу опорного конспекта или литературе, указанной в библиографическом списке.

При эффективной проработке материала данного раздела можно набрать 25 баллов из 100 возможных.

1.1. Светотехнические единицы, основные понятия и соотношения

В результате преобразования подводимой к телам энергии (тепловой или электрической) в ряде случаев возникает электромагнитное излучение, количественно характеризующееся мощностью – лучистым потоком. Та часть лучистого потока, которая воспринимается зрением человека как свет, называется световым потоком Ф.

Для характеристики светотехнических устройств и условий освещенности принят ряд единиц измерения.

Единицей измерения светового потока является люмен (лм).

Световой поток может различно распределяться в пространстве. Интенсивность (плотность) светового потока в любом направлении характеризуется силой света I, определяемой отношением светового потока к телесному углу , в пределах которого он распространяется:

. (1.1)

Единицей измерения телесного угла является стерадиан (ср). Один стерадиан (1 ср) – это объемный угол, имеющий вершину в центре сферы и «вырезающий» на ее поверхности участок, площадь которого равна квадрату радиуса этой сферы (рис. 1.1).

Рис. 1.1. К определению единицы телесного угла ( =1 ср)

Полный телесный угол пространства, окружающего точку, равен 4 ср.

Единицей силы света является кандела (кд) – световой поток в 1 лм, испускаемый точечным источником света в телесном угле, равном 1 ср (1 кд = 1 лм / 1 ср).

Под точечным источником света понимается источник, размеры которого малы по сравнению с расстоянием до источника.

Световой поток Ф, падая на поверхность площадью S, создает освещенность этой поверхности

. (1.2)

Единица освещенности – люкс (лк). Поверхность имеет освещенность 1 лк, если световой поток 1 лм падает на 1 м² поверхности (1 лк = 1 лм/1 м²).

Освещенность поверхности не зависит от ее световых свойств.

Во многих случаях освещенность точки поверхности рассчитывается по силе света источника, с которой она связана выражением

, (1.2,а)

где r – расстояние между источником света и освещаемой поверхностью, м;

 – угол между направлением силы света и нормалью N к освещаемой поверхности (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Пояснение к выражению (1.2,а)

Яркостью светящейся (освещенной) поверхности в некотором направлении  называют величину, равную отношению силы света I в направлении  к площади S проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную к этому направлению (рис. 1.3):

. (1.3)

Единица яркости – кандела на квадратный метр (кд/м²).

Световой поток, падающий на какое-либо тело, частично отражается, частично поглощается и частично проходит сквозь это тело. Количественно отражение, поглощение и пропускание светового потока телом оцениваются соответствующими коэффициентами.

Коэффициент отражения определяется как

, (1.4)

где Ф – световой поток, падающий на поверхность;

Ф_отр – световой поток, отраженный от поверхности.

Рис. 1.3. К определению понятия яркость

Коэффициент поглощения равен

, (1.5)

где Ф_погл – световой поток, поглощенный телом.

Коэффициент пропускания равен

, (1.6)

где Ф_прош – световой поток, прошедший сквозь тело.

По закону сохранения энергии

Ф = Ф_отр + Ф_погл + Ф_прош, (1.7)

следовательно,

 +  +  = 1. (1.8)

Величина отраженного, поглощенного и прошедшего сквозь тело светового потока зависит от свойств этого тела, в частности от окраски, материала, структуры и др.

В табл. 1.1 приведены значения коэффициентов отражения, поглощения и пропускания для некоторых распространенных материалов.

Таблица 1.1

Коэффициенты отражения, поглощения и пропускания некоторых материалов

Материал	Коэффициент
	отражения	поглощения	пропускания
Зеркало	0,85	0,15
Белая краска	0,8	0,2
Белая бумага	0,75	0,25
Желтая краска	0,4	0,6
Черная ткань (сукно)	0,02	0,98
Оконное стекло	0,08	0,02	0,9
Матированное стекло	0,1	0,05	0,85
Молочное стекло	0,45	0,15	0,4