4.2 Основные светотехнические характеристики
Ощущение зрения происходит под влиянием видимого излучения, которое представляет собой электромагнитные волны с длиной волны 0,38–0,76 мкм. Чувствительность зрения максимальна к электромагнитному излучению с длиной волны 0,555 мкм (желто-зеленый цвет) и уменьшается к границам видимого спектра.
Освещение характеризуется рядом количественных и качественных показателей.
К количественным показателям относятся.
Сила света J. Основная световая единица, принятая в Международной системе СИ, – сила света, измеряемая единицей «свеча» (св). Это сила света некоторого эталонного источника, изготовленного строго по стандартам. Эталоном свечи является сосуд, в котором находится платина в критическом состоянии (граница расплава) при температуре 2046,5К. В платину вставлена трубочка, которая нагревается до температуры расплава платины и начинает светиться. Сила света, испускаемая из трубочки с поверхности платины площадью 0,0053 кв. см, соответствует одной свече.
Световой поток Ф – часть лучистого потока, воспринимаемая человеком как свет; световой поток характеризует мощность светового излучения, испускамого источником света в 1 свечу внутри единичного телесного угла (1 стерадиан). Единица измерения светового потока – люмен (лм). Полный световой поток, посылаемый источником по всем направлениям, равен 4 лм.
Освещенность Е – поверхностная плотность светового потока; определяется как отношение светового потока dФ, равномерно падающего на освещаемую поверхность dS (м2), к ее площади;
;
измеряется в фотах (Ф), если единица
площади в см2,
или в люксах (лк), если единица площади
измеряется в м2;
освещенность в 1 лк получается на
поверхности сферы радиусом 1 м, если в
ее центре поместить источник света в
1 св.
Освещенность ориентировочно равна:
под прямыми солнечными лучами в полдень Е=100 000 лк;
в пасмурный день Е= 1 000 лк;
в светлой комнате Е= 100 лк;
необходимо для чтения Е= 30 лк;
полая луна Е= 0,2 лк.
Яркость L поверхности под углом к нормали – это отношение силы света
к излучаемой, освещаемой или светящейся
поверхности, к проекции dS этой поверхности,
на плоскость, перпендикулярную
направлению движения света;
; единица
измерения стильб (сб). 1 сб – яркость
светящейся площадки, дающей силу света
в 1 свечу с каждого квадратного сантиметра.
Примерные яркости:
яркость солнца = 150 000 сб;
яркость нити лампы накаливания = 200 сб;
пламя свечи = 0,5 сб;
ночное небо = 10–8 сб.
При яркости свыше 16 сб наступает болевой эффект.
К качественным показателям относятся.
Фон – это поверхность, на которой происходит различение объекта; фон характеризуется способностью поверхности отражать падающий на него световой поток. Коэффициент отражения определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока Фотр к падающему на него световому потоку Фпад:
.
При >0,4 фон считается светлым; при 0/2<<0,4 – средним и при <0,2 – темным.
Контраст
объекта с фоном
k
– степень
различения объекта и фона. Контраст
характеризуется соотношением яркости
рассматриваемого объекта и яркости
фона:
k считается большим, если k>0,5; средним, если 0,2<k<0,5; и малым, если k < 0,2 (объект еле различим на фоне).
Коэффициент пульсации освещенности kЕ – критерий колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока.
.
Для газоразрядных ламп kЕ =25–65%; для ламп накаливания – kЕ ≈ 7%; для галогенных ламп накаливания – kЕ ≈ 1%;
Показатель ослепленности Р0 – критерий оценки слепящего действия, создаваемого осветительными установками.
где V1 и V2 видимость объекта при экранировании и при наличии ярких источников света в поле зрения.
Видимость V – характеризует способность глаза воспринимать объект. Она зависит от освещенности, размера объекта, контрастности, длительности экспозиции и др. Видимость определяется числом пороговых контрастов в контрасте объекта с фоном, т.е.
где kпор – наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект становится неразличим на фоне.