В чем измеряется яркость экрана монитора и телевизора

Нормы освещения для разных помещений

Необходимо обеспечивать нормальную освещенность помещений для поддержания здоровья человека, которая регламентируется стандартами.

Нормативы искусственного освещения с люминесцентными лампами приведены ниже.

Важно! Для районов севера, полярных станций существуют свои нормы и стандарты. Так, выпускаются специальные «лампы полного спектра», которые частично компенсируют отсутствие на солнце допустимым количеством УФ

Принятые расшифровки при определении интенсивности освещённости:

• СИ – Система единиц физических величин;
• ИК – Инфракрасное излучение;
• УФ – Ультрафиолетовое излучение;
• нм – нанометр (1/10*9 м);
• ТГц – Терагерц (1х10*12 Гц).

Изучив природу света, от свечи до лазера, используя электричество, ученые управляют разнообразной работой излучений. Но людям свойственно излучать свою энергию и эмоции, мысли и чувства, добро и радость. Хорошо сказал французский ученый Паскаль: «Существует достаточно света для тех, кто хочет видеть, и достаточно мрака для тех, кто не хочет.

Перечень основных единиц измерения света

При изобилии на рынке продукции разнообразных источников светового излучения возникает путаница в терминах. Потребитель слабо ориентируется в маркировке, нанесённой на световые приборы. Часто возникает вопрос: 1 люмен сколько люкс? Между этими понятиями есть существенное отличие.

К основным световым характеристикам относятся:

• люкс – количество светового излучения на единицу площади;
• люмен – полная величина света, излучаемая источником вокруг себя;
• кандела (свеча) – сила монохроматического излучения источником в определённом направлении.

Важно! Если говорить о мощности (Вт), как о характеристике осветительного прибора, то это будет не совсем корректно. Есть некоторая разница

Мощность светового потока измеряется в люменах. Это количество световой энергии, которое излучение переносит через какую-либо поверхность за единицу времени.

В каких единицах измеряют освещение

Многие обыватели часто задают вопрос – в чём измеряется свет? Для оценки эффективности освещения рассчитывают суммарное количество единиц измерения освещенности в системе СИ. Это — люкс и люмен.

Единица освещенности поверхности определяется в Люксах (lux) имеет следующие характеристики:

• Один lux — равномерно освещенная световым потоком 1 лм площадь 1 м².
• Если свет падает под углом, то освещенность снижается.
• Освещённость снижается с увеличением расстояния от светового источника.

Важно! При больших люменах светильник ярче, а при достаточных значениях люксов лучше освещена поверхность. Нужно ли измерять степень освещенности и ее соответствие нормам? Яркий или тусклый свет ухудшает зрение, разрушает сетчатку глаза

Недостаток яркости снижает работоспособность и настроение. На видимом спектре человеческий глаз чувствителен к частоте зеленого цвета. При восприятии зеленого глаз расслабляется, успокаивается нервная система

Нужно ли измерять степень освещенности и ее соответствие нормам? Яркий или тусклый свет ухудшает зрение, разрушает сетчатку глаза. Недостаток яркости снижает работоспособность и настроение. На видимом спектре человеческий глаз чувствителен к частоте зеленого цвета. При восприятии зеленого глаз расслабляется, успокаивается нервная система.

Зеленый цвет

Освещенность измеряется приборами с фотодатчиками.

Измерение светового потока

Для измерения светового луча используются 2 вида приборов: сферические фотометры и фотометрические гониометры. Основная проблема заключается в необходимости определить параметры светового луча, движущегося сразу в нескольких  направлениях.

Сферический фотометр – это сфера с коэффициентом отражения 1. Лампочкаа помещается в центр, рассеянный световой луч измеряет фотоэлемент, вставленный в стену. Результат сравнивается с показателями эталонного источника.

Фотометрический гониометр оснащен люксметром, который во время светового излучения перемещается по всем позициям сферы. Данные освещенности интегрируются, получается значение в люменах.

Определяющие формулы

При желании определить световой поток самостоятельно в доме должен быть люксметр. Измерение люксов проводится в нескольких точках одного помещения, потом используется формула:

П=О*Пл, где:

П – световой луч (лм);

О – освещенность (лк);

Пл – площадь помещения.

Значение П обозначается на упаковке лампы.

Узнать примерное значение светового потока возможно без приборов и формул из таблиц, размещенных в сети интернет.

Что такое кандела

Кандела (кд) – единица измерения силы света, равная световому излучению восковой свечи или 1/683 Вт/ср при частоте 540-1012 герц (соответствует зеленому цвету). При изменении частоты меняется объем потребляемой электроэнергии.

Силой света называется показатель, позволяющий определить часть светового потока, который источник излучает в одном направлении. Если световой луч определить как объем, то силу света можно назвать его пространственной плотностью.

Уравнение 1 кд = 1 лм верное только при условии, что световой луч распространяется под углом 65о в конусе.

Производная формула:

1 лм = 1 кд *1 ср.

Люмены и люксы

Случается, что в процессе планирования системы освещения путаются два понятия: люмен и люк. Люмен – полный объем излучаемого светового потока, люкс – показатель уровня освещенности. Люкс – часть люмена, достигшая освещаемой площади и распределенная по ней. Так как до освещаемого объекта весь световой поток не доходит, прямой связи между этими двумя показателями нет. Отношение 1 лк = 1 лм/м2 можно считать верным только при распределении по одному метру квадратному всего люмена.

Если проводится расчет освещенности для конкретного помещения, используется формула:

Клк = Клм/Км2, где:

Клк – цифра, указывающая на количество лк;

Клм – цифра, указывающая на количество лм;

Км2 – площадь (цифра, указывающая количество м2).

Чтобы перевести лк и лм, используется формула:

Клм = Клк * Км²

Люмен и ватт

Совсем недавно лампы выбирались по мощности (количеству ватт). Чем больше ватт, тем выше интенсивность освещения. Сейчас даже отечественные производители на заводских упаковках обозначают люмены. Чем их больше, тем качественнее освещение.

По этой причине можно подумать, что Вт и лм свободно переводятся друг в друга. Это не совсем верно, так как Вт определяет мощность, лм – объем светового луча источника.

Пример: лампа накаливания излучает световой поток 1340 лм, если потребляет 100 Вт, а светодиод способен излучать 1000 лм, если потребляет 13 Вт.

То есть, сила света напрямую не зависит от мощности. Но эти параметры все же связаны между собой. Светоотдача, являющаяся показателем эффективности светового источника – это лм/Вт. Расчет светоотдачи требуется для определения экономичности.

Чтобы перевести люмены в ваты, необходимо учесть дополнительные параметры:

• вид лампы;
• светоотдачу (соотношение Вт/лм);
• эффективность светоотражателя светильника;
• потери из-за рассеивателя;
• объем светового потока, прошедший мимо.

Облегчить себе жизнь можно, если найти в сети интернет калькулятор и скачать на компьютер. Имеются так же стандартизированные показатели для разных видов лампочек, позволяющие определить, чем заменить, например, лампочку накаливания, не теряя в уровне освещенности.

Известны данные лампочек накаливания с различной мощностью:

• 200 Вт – 2500 лм;
• 150 Вт – 1800 лм;
• 100 Вт – 1100 лм;
• 75 Вт – 750 лм;
• 60 Вт – 550 лм;
• 40 Вт – 400 лм;
• 20 Вт – 250 лм.

При желании сэкономить лампу накаливания на 100 Вт можно заменить люминесцентным источником на 25-30 Вт или светодиодом на 12-15 Вт

Важно помнить, что энергосберегающей лампочке для создания определенного светового луча требуется в 3-4 раза меньше ватт, светодиодной – в 8-10 раз. Этого вполне достаточно, чтобы выбрать лампы в магазине при условии, что они качественные

Как правильно измерять яркость света

При тестировании лампочек и других осветительных приборов досконально выяснить уровень их яркости затруднительно, в виду округлости их поверхности. Чаще всего этот показатель определяют у мониторов, дисплеев и ТВ экранов.

Для того, чтобы получить верные показатели, необходимо соблюсти следующие условия:

• Экранировать объектив от посторонних источников света. В помещении можно производить замеры в условиях полной темноты.
• На объект измерения не должна падать тень (в том числе от прибора и человека, снимающего показания яркомера).

Тень на объекте измерения яркости

• В поле зрения датчика не должно находиться ничего, кроме измеряемого источника света.
• В начале и конце измерений проверяют уровень напряжения в сети.
• При наличии естественного источника света, отношение его освещенности к этому параметру не может превышать 0,1.
• Измерения производятся при нормальных погодных условиях.

Порядок измерения

Необходимый порядок действий для измерения уровня яркости:

• Включить яркомер и установить на нем режим измерения.
• Расположить его как можно ближе к источнику света, перпендикулярно лучам (параллельно поверхности).

Обратите внимание! Если поверхность горячая, расстояние до объекта измерения должно быть не меньше 1 см

• Во время снятия показаний прибор должен находиться в статическом положении.
• Произвести замеры в нескольких точках, затем рассчитать среднее значение.

Точки измерения яркости монитора

Примечания[править]

Значение фотометрического эквивалента излучения K_m однозначно задаётся определением основной фотометрической величины — канделы, а именно, одна кандела — это сила света, излучаемая в каком-либо направлении источником монохроматического излучения с частотой 540·1012Гц, имеющим в этом направлении мощность излучения 1/683 Ватт/стерадиан. Излучение с частотой 540·1012 Гц соответствует в воздухе длине волны 555 нм, то есть максимуму кривой спектральной чувствительности светлоадаптированного глаза. Поэтому коэффициент K_m находится из тождества

1 кд = K_m·V_λ(555)·1/683 Вт/ср,

откуда K_m = 683 (кд·ср)/Вт = 683 лм/Вт.

Для случая ночного зрения значение фотометрического эквивалента излучения изменяется. Поскольку величина канделы не зависит от вида кривой спектральной чувствительности, то все предыдущие соображения остаются справедливыми. Для определения величины фотометрического эквивалента излучения ночного зрения K’_m достаточно заменить значение \(V_\lambda(555)=1 \) на \( V’_\lambda(555) =0,402\) (на значение кривой спектральной чувствительности для ночного зрения на длине волны 555 нм). При этом получим K’_m=1699 лм/Вт.

Человеческий глаз считается светлоадаптированным при яркостях более 100 кд/м². Ночное зрение наступает при яркостях менее 10−3 кд/м². В промежутке между этими величинами человеческий глаз функционирует в режиме сумеречного зрения.

Восприятие света глазом

Основная статья: Зрение человека

Нормированные спектральные зависимости чувствительности колбочек трёх типов. Пунктиром показана светочувствительность палочек

Видеть окружающий мир мы можем только потому, что существует свет и человек способен его воспринимать. В свою очередь, восприятие человеком электромагнитного излучения видимого диапазона спектра происходит благодаря тому, что в сетчатке глаза человека располагаются рецепторы, способные реагировать на это излучение.

Сетчатка человеческого глаза имеет два типа светочувствительных клеток: палочки и колбочки. Палочки обладают высокой чувствительностью к свету и функционируют в условиях низкой освещённости, отвечая тем самым за ночное зрение. Однако, спектральная зависимость чувствительности у всех палочек одинакова, поэтому палочки не могут обеспечить способность различать цвета. Соответственно, изображение, получаемое с их помощью, бывает только чёрно-белым.

Колбочки имеют относительно низкую чувствительность к воздействию света и обусловливают механизм дневного зрения, действующий только при высоких уровнях освещённости. В то же время, в отличие от палочек, в сетчатке глаза человека имеется не один, а три типа колбочек, отличающихся друг от друга расположением максимумов их спектральных распределений чувствительности. Вследствие этого колбочки поставляют информацию не только об интенсивности света, но и о его спектральном составе. Благодаря такой информации у человека и возникают цветовые ощущения.

Спектральный состав света однозначно определяет его цвет, воспринимаемый человеком. Обратное утверждение, однако, неверно: один и тот же цвет может быть получен различными способами. В случае монохроматического света ситуация упрощается: соответствие между длиной волны света и его цветом становится взаимнооднозначным. Данные о таком соответствии представлены в таблице.

Таблица соответствия частот электромагнитного излучения и цветов

Где используются

Понятия «Люкс» и «Люмен» применимы для всей продукции, которая излучает свет, поэтому они используются для успешного решения следующих бытовых задач:

• Предотвращение перерасхода электроэнергии на работу осветительных приборов.
• Проверка и определение освещенности в жилом помещении на соответствие норме. Для измерения используют люксметр.

Люксметр

• Расположение светильников для создания одинаковой освещенности в любой точке комнаты.
• Профилактика глазных заболеваний, возникающих из-за недостатка света.

Важно! Правилами СанПиНа от 2.2.1/2.1.1.1278-03 установлена средняя освещенность зданий, учреждений, жилых помещений. Люксы помогают определить, достаточно ли освещена комната для комфортной жизнедеятельности и работы человека

СанПиН

Нормативы на искусственное освещение в жилых помещениях следующие:

• Коридор, ванна и туалет – 50 Лк;
• Гардеробная – 75 Лк;
• Детская комната – 200 Лк;
• Рабочий кабинет – 300 Лк;
• Кухня, жилая комната – 150 Лк.

Характеристика яркости света

Яркостью называется сила света, излученная с определенной площади объекта в заданном направлении (L=I/S).

Обратите внимание! Речь идет не только об излучаемом свете, но и об отраженном. Яркость солнца

Яркость солнца

Поверхности с разными отражающими способностями при одинаковой освещенности имеют разные показатели яркости. На это влияют окраска и отражающие свойства объектов.

Этот параметр света, излучаемый поверхностью под углом Ф, равен отношению силы луча (I) к площади его проекции (S).

Яркость

Ни знаменатель, ни числитель этого отношения не зависят от расстояния до объекта, поэтому данная величина им тоже не обусловлена.

Если наблюдаемый объект находится под углом, отличающимся от 90 градусов, при расчетах учитывается также косинус данного угла: L=Ia/(S*cosa).

Вычисляя показатель для обычных ламп накаливания, учитывают, что проекция их поверхности имеет форму круга. А у газоразрядных источников света она представлена прямоугольниками. У объектов неправильной формы при измерениях могут быть захвачены промежутки между участками поверхности, не излучающие свет.

Яркости некоторых объектов

На заметку! Не стоит путать яркость с освещенностью, которая определяется отношением плотности света к площади освещенного объекта.

Мощность и основные характеристики светодиодной лампы

При необходимости или желании заменить лампы накаливания на светодиодные, в первую очередь необходимо найти эквиваленты по мощности.

Решить эту задачу поможет таблица:

Существуют и другие критерии выбора:

• цоколь и размеры колбы;
• напряжение (постоянное, переменное);
• световой поток и световая отдача;
• распределение светового луча;
• температура цвета;
• наличие теплоотвода;
• коэффициент пульсации света;
• возможность подключения диммера.

Для замены ламп накаливания требуются светодиодные изделия с цоколем Е27 или Е14, галогеновых ламп – G4, GU5.3, GU10, люминесцентных – поворотный G13. Плафоны у светильников разные, колбы должны помещаться в них.

Чаще всего светодиодные лампочки подключаются к блоку питания на 12 или 24 В (напряжение может быть постоянное или переменное). Изделия для сети 220 В оснащаются преобразователем. Он может быть встроенный или отдельный

Перед покупкой важно выяснить, для какого вольтажа конкретное изделие предусмотрено. При неверном выборе лампочка не будет гореть или вообще выйдет из строя

Световой поток светодиодной лампы – один из главных параметров (наряду со световой отдачей и распределением потока). Эффективность в лм/Вт рассчитывается, базируясь на световой поток и его направление. Светодиодная лампочка направляет световой луч в одном направлении, при необходимости осветить большую площадь требуется рассеиватель или несколько источников, направляющих свет под различным углом.

Температура цвета выбирается, исходя из предназначения комнаты. Этот показатель обязательно указан на упаковке. Подключение диммера тоже возможно не всегда, данные тоже на упаковке.

Нормы и порядок расчета

Требования к освещенности зависят от назначения конкретного помещения и вида деятельности человека. Стандарты, по которым измеряется показатель, установлены в ГОСТ Р 54944-2012, нормы – в СНиП. Все параметры относятся не только к полу, но и к плоскостям столов. Доступны таблицы, по которым можно определить люксы для любого объекта.

При разработке системы освещения для жилого дома (квартиры) можно воспользоваться данными из этой таблицы:

Расчет осуществлятеся из 2-х этапов:

• определения требуемого уровня свечения;
• определения количества лампочек.

Формула для расчета свечения:

Н*П*К, где:

Н – норма (согласно таблице);

П – площадь помещения;

К – коэффициент, зависящий от высоты потолков (1 для 2,5-2,7 м, 1,2 для 2,7-3 м, 1,5 для 3-3,5 м, 2 для 3,5-4,4 м).

Чтобы рассчитать количество ламп, полученный результат нужно разделить на люмены, указанные в их технической документации выбранных для монтажа лампочек.

Если проводятся работы по капитальному ремонту или реконструкции, расчетами занимаются сотрудники подрядчика.

Они учитывают особенности конструкции и материалов светильников, световое отражение от стен, полов, потолков, предметов интерьера в зависимости от характеристик облицовочного материала. Вид светильников предварительно обозначаются в проектной документации и техническом задании.

При подсчетах используется формула:

К=(Е*к*S*к1)/(Ф*к2), где:

Е – норма для горизонтально расположенных плоскостей;

к – коэффициент, рассчитанный с учетом отклонений в работе системы при перегорании отдельных источников света и перемещении предметов интерьера;

S – площадь помещения;

к1 – коэффициент неравномерности;

Ф – световой поток от одной лампочки (зависит от мощности и типа);

к2 – коэффициент в долях.

При самостоятельном проведении измерений и подсчетов следует учесть, что отраженный свет по мощности может мало отличаться от прямого.

Характеристики света

Одной из субъективных характеристик света, воспринимаемой человеком в виде осознанного зрительного ощущения, является его цвет, который для монохроматического излучения определяется главным образом частотой света, а для сложного излучения — его спектральным составом.

Свет может распространяться даже в отсутствие вещества, то есть в вакууме. При этом наличие вещества влияет на скорость распространения света.

Скорость света в вакууме равна 299 792 458 м/с точно.

Свет на границе между средами испытывает преломление и/или отражение. Распространяясь в среде, свет поглощается и рассеивается веществом. Оптические свойства среды характеризуются показателем преломления, действительная часть которого равна отношению фазовой скорости света в вакууме к фазовой скорости света в данной среде, мнимая часть описывает поглощение света. В изотропных средах, где распространение света не зависит от направления, показатель преломления есть скалярная функция (в общем случае — от времени и координаты). В анизотропных средах он представляется в виде тензора. Зависимость показателя преломления от длины волны света — оптическая дисперсия — приводит к тому, что свет разных длин волн распространяется в среде с разной скоростью, благодаря чему возможно разложение немонохроматического света (например, белого) в спектр.

Как любая электромагнитная волна, свет может быть поляризованным. У линейно поляризованного света определена плоскость (т. н. плоскость поляризации), в которой происходят колебания электрической составляющей электромагнитной волны. У эллиптически (в частности циркулярно) поляризованного света электрический вектор, в зависимости от направления поляризации, «вращается» по или против часовой стрелки.

Неполяризованный свет является смесью световых волн со случайной поляризацией. Поляризованный свет может быть выделен из неполяризованного пропусканием через поляризатор или отражением/прохождением на границе раздела сред при падении на границу под определённым углом, зависящим от показателей преломления сред (см. угол Брюстера). Некоторые среды могут вращать плоскость поляризации проходящего света, причём угол поворота зависит от концентрации оптически активного вещества, — это явление используется, в частности, в поляриметрическом анализе веществ (например, для измерения концентрации сахара в растворе).

Количественно интенсивность света характеризуют с помощью фотометрических величин нескольких видов. К основным из них относятся энергетические и световые величины.
Первые из них характеризуют свет безотносительно к свойствам человеческого зрения. Они выражаются в единицах энергии или мощности, а также производных от них. К энергетическим величинам в частности относятся энергия излучения, поток излучения, сила излучения, энергетическая яркость, энергетическая светимость и облучённость.

Каждой энергетической величине соответствует аналог — световая фотометрическая величина. Световые величины отличаются от энергетических тем, что оценивают свет по его способности вызывать у человека зрительные ощущения. Световыми аналогами перечисленных выше энергетических величин являются световая энергия, световой поток, сила света, яркость, светимость и освещённость.

Учёт световыми величинами зависимости зрительных ощущений от длины волны света приводит к тому, что при одних и тех же значениях, например, энергии, перенесённой зелёным и фиолетовым светом, световая энергия, перенесённая в первом случае, будет существенно выше, чем во втором. Такой результат отражает тот факт, что чувствительность человеческого глаза к зелёному свету выше, чем к фиолетовому.

Видимый свет — электромагнитное излучение с длинами волн ≈ 380—760 нм (от фиолетового до красного) включительно.

Основные выводы

Выбирая источник света, необходимо знать преимущества и недостатки

В магазине важно быстро определить, в чем измеряется каждый параметр, чтобы понять, о чем может рассказать надпись на упаковке

Выбирать светодиодные лампы достаточно сложно. Если производитель указал, что пульсации нет, на практике она будет, но не более 5%. Не стоит покупать изделие, выпущенное более, чем 2 года назад (за это время технологии успели измениться). Срок гарантии должен быть 3-5 лет. Если он меньше, повышается вероятность сокращения срока эксплуатации.

Даже без расчетов понятно, что с точки зрения затрат на электроэнергию выгоднее светодиодные источники. Но это верно лишь в том случае, если лампы качественные.

Если при выборе допущена ошибка, изделие при наличии чека можно поменять во время гарантийного срока. Чтобы чек не затерялся, желательно его сфотографировать еще в магазине.

Предыдущая
СветодиодыКак подключить светодиодный светильник к 220 В: схема и правила
Следующая
СветодиодыУстройство и принцип работы диода при прямом и обратном включении