Общие сведения

Освещение – это использование световой энергии Солнца и искусственных источников света для обеспечения зрительного восприятия окружающего мира. Весь воспринимаемый органом зрения человека предметный мир образуется излучением, сосредоточенным в узкой полосе электромагнитных волн длинной от 380 до 760 нм, составляющих называемую область видимых лучей.

Около 90 % всей информации о внешнем мире человек получает зри­тельным путем, поэтому главной задачей производственного освещения является создание наилучших условий для видения.

1. Основные светотехнические величины

Видимое излучение характеризует такие величины как световой поток, сила света, освещенность и яркость, связь между которыми показана на рис. 1.1.

Рисунок 1.1 – Схема зависимости световых величин

Световой поток F – лучистая энергия, которая воспринимается че­ловеком как свет. Глаз человека является селективным приемником света с определенной спектральной чувствительностью. Волны различной длины вызывают различное цветовое ощущение. В частности, глаз человека наиболее чувствителен к видимому излучению с длиной волны 555 нм – желто-зеленый цвет (1 нм = 10^–9 м). Если чувствительность глаза к этим лучам принять за единицу, то чувствительность к другим монохроматическим лучам будет определяться кривой относительной видности (рис. 1.2).

Рисунок 1.2 – Кривая относительной видности

Световой поток определяется по формуле:

(1.1)

где V(λ) – относительная видность (современное название – спектральная световая эффективность), определяемая по формуле:

(1.2)

где К(λ) – видностъ излучения, определяемая отношением светового потока монохроматического излучения к соответствующему полному потоку излучения. При длине волны λ = 555 нм приобретает максимальное значение К_max= 683 лм/Вт;

–функция спектральной плавности потока излучения.

Единицей измерения светового потока является люмен (лм).

Один люмен – световое поток от эталонного точечного источника в одну международную свечу, помещенного в вершине телесного угла в 1 стерадиан (стерадиан – телесный угол, вырезающий на поверхности сферы площадь, равную квадрату радиуса).

Лампа накаливания мощностью 100 Вт имеет световой поток 1300 лм, а люминесцентная лампа мощностью 40 Вт – 3200 им.

Свечение источника света в некотором направлении характеризует сила света.

Сила света I – пространственная плотность светового потока F, численно равная отношению светового потока dF, исходящего от точечного источника, к величине телесного угла dω, в пределах которого он распространяется:

(1.3)

За единицу силы света принята кандела (кд).

Одна кандела – сила света, испускаемая с поверхности площадью 1/600000 м² полного излу­чателя (государственный световой эталон) в перпендикулярном направлении при температуре затвердевания платины (2046,65 К) и давлении 101325 Па.

Средняя сила света лампы накаливания мощностей 100 Вт составляет около 100 кд.

Освещенность Е – поверхностная плотность светового потока, чи­сленно равная отношению светового потока dF, равномерно падающего освещаемую поверхность, к площади этой поверхности dS:

(1.4)

Единица освещенности – люкс (лк).

Один люкс – освещенность поверхности, на 1 м² которой падает световой поток в 1 лм (1 лк = 1 лм/м²).

В природных условиях освещенность поверхности Земли в лунную ночь составляет примерно 0,2 лк, а в солнечный день доходит до 100000 лк.

Яркость L – это поверхностная плотность силы света в данном направлении. Яркость L поверхности под углом α к нормали численно равна отношению силы света dI излучаемой, освещаемой или светящейся поверхностно в этом направлении к площади dA проекции этой поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению (рис 1.3).

Рисунок 1.3 – Яркость

(1.5)

где dI – сила света, излучаемого поверхностью dА в направлении α;

А – площадь участка, испускающего излучение;

α – угол между перпендикуляром к этому участку и направлением излучения.

Яркость является величиной, непосредственно воспринимаемой глазом человека. Яркость объекта восприятия зависит от освещенности и его отражательной способности. Отражательная способность окружающих нас предметов неодинакова, поэтому при постоянстве солнечно освещения мы можем воспринимать множество оттенков окружающего нас мира.

Единицей измерения яркости является кандела на 1 м² (кд/м²).

Яркость солнца – около миллиарда кд/м², а люминесцентной лампы – 5...11 тысяч кд/м². Лист белой бумаги, освещенный настольной лампой мощностью 60 Вт, имеет яркость 30...40 кд/м².