Основные светотехнические величины

Любое тело, температура которого выше 0 ⁰С, излучает некоторую энергию Q_E (рисунок 38). Энергия, передаваемая излучением, называется лучистой энергией.

Световым потоком Ф – называется мощность лучистой энергии, оцениваемой по световому ощущению, которое оно производит. Единица измерения – люмен (лм).

Рисунок 27 – К определению светового потока.

Расчетная формула светового потока:

(46)

Световой поток распределяется в пространстве не равномерно поэтому для оценки светового действия пользуются понятием силы света. Сила света I – это мощность светового излучения в определенном направлении. Единица измерения – кандела (кд).

Сила света вычисляется по формуле:

(47)

где W – телесный угол.

Поместим источник света в центр сферы с радиусом R (рисунок 39). Сила света I определяется как отношение светового потока Ф к телесному углу W с вершиной в центре сферы. При этом телесный угол вырезает на поверхности сферы площадь S, равную площади квадрата со стороной, равной радиусу сферы R.

(48)

	Рисунок 28 – Схема к определению телесного угла

При оценке световой среды имеет значение яркость.

Яркость L – сила света, воспринимаемая с площадки освещаемой поверхности, перпендикулярной линии зрения (рисунок 40).

Рисунок 29 – Схема к определению яркости

Например, стена, окрашенная масляной краской, при взгляде перпендикулярно плоскости стены и из любой точки имеет различную яркость. Единица измерения – кандела на квадратный метр (кд / м²).

Яркость определяется по формуле:

(48)

Освещенность Е представляет собой плотность светового потока, падающего на единицу поверхности (рисунок 41). Единица измерения – люкс (лк).

Освещенность определяется по формуле:

(49)

Прохождение света через атмосферу

Естественное освещение земной поверхности создается лучистой энергией солнца. Земной поверхности достигает лишь часть энергии, излучаемой солнцем (рисунок 31).

На границе атмосферы Земли освещенность плоскости, перпендикулярной солнечным лучам, составляет примерно 135 – 137 тыс. лк и называется световая солнечная постоянная С.

Физическая природа излучения – электромагнитные колебания. Излучение характеризуется спектральным составом, который определяется длиной волны излучения (рисунок 32).

	Частота электромагнитных колебаний, Гц

Рисунок 33 – Спектральный состав излучения

Светотехника изучает только незначительную область излучения, вызывающую только ощущение света – видимое излучение. Излучения, имеющие разную длину волны, вызывают ощущение цвета, от фиолетового до красного (рисунок 44).

Рисунок 34 – Спектр видимого излучения

Яркость неба

Источником света является небосвод. Яркость отдельных точек небосвода изменяется в значительных пределах и зависит от положения солнца на небосводе, степени прозрачности атмосферы, облачности и других причин. Поэтому установить значение естественной освещенности в помещении в абсолютных единицах невозможно. Используется относительная величина, так называемый коэффициент естественной освещенности е, сокращенно КЕО.

(50),

где Е_М – естественная освещенность, создаваемая светом неба в некоторой точке М внутри помещения (см. рисунок 8, а); Е_Н – одновременное значение наружной горизонтальной освещенности под открытым небосводом.

Небосвод имеет неравномерную яркость даже при сплошной облачности. Для упрощения принято, что небосвод полностью закрыт облаками, т.е. имеет равномерную яркость, а неравномерность яркости неба учитывается коэффициентом q.

(51),

где Q – угловая высота середины светопроема над рабочей поверхностью (см. рисунок 35, а).