Измерение искусственной освещённости и коэффициента пульсаций в присутствии естественного освещения

Измерение искусственной освещённости и коэффициента пульсаций в присутствии естественного освещения.

Измерение искуственной освещенности в дневное время.

В МУК 4.3.2812-10 устанавливаются требования, что допускается производить измерения искусственной освещённости и коэффициента пульсаций только, если естественный фон освещённости в обследуемой точке не превышает 10% от измеряемой искусственной освещённости. То есть это означает, что для большинства помещений с внешними окнами такие измерения должны проводиться в тёмное время суток. Такие требования введены для того, чтобы устранить влияние на результаты измерений естественного дневного освещения.

Наличие в обследуемых помещениях окон даже относительно небольших размеров приводит к существенному искажению результатов измерений искусственной освещённости и коэффициента пульсаций, особенно в солнечные дни.

Возможность проведения измерений искусственной освещённости и пульсаций в тёмное время суток зачастую осложняется ещё и тем фактом, что на многие объекты доступ в нерабочее или ночное время закрыт. При этом отсутствует возможность организовать персонал этих объектов для предоставления доступа на них в ночное время.

Ещё одним препятствием для проведения измерений искусственной освещённости и её коэффициента пульсаций в тёмное время суток, является полярный день, устанавливающийся летом во многих северных регионах России. Круглосуточное присутствие солнечного света делает невозможным проведение таких измерений в течение нескольких месяцев.

Измерения освещённости с вычитанием естественного фона.

Решением проблемы наличия естественного фона при проведении измерений искусственной освещённости могли бы служить измерения при закрытых светонепроницаемыми материалами окнах (шторы, жалюзи, ставни и т.п.). Однако далеко не всегда существует возможность закрыть оконные проёмы, особенно в производственных, общественных и офисных зданиях с большой площадью остекления.

В таких случаях единственным способом провести измерения искусственной освещённости остаётся метод вычитания естественного фона из значения общей (суммарной) освещённости. В основе этого метода лежит тот факт, что в каждой точке пространства результирующая освещённость представляет собой сумму всех освещённостей, создаваемых в данной точке каждым отдельным источником света:

где Е1, Е2, Е3,.....,ЕN - освещённость, создаваемая в данной точке источниками света номер 1, 2, 3, ...., N.

То есть, при наличии естественного и искусственного освещения, общая освещённость будет представлять собой их сумму:

где Еест – фон естественной освещённости, Еиск – значение искусственной освещённости.

На примере, приведённом на Рис.1, мы видим,

что фон естественной освещённости 100 лк (Еест, желтая линия) добавился к уровню искусственной освещённости 200 лк (Еиск, синяя линия) и суммарный уровень освещённости составил 300 лк (Е, зелёная линия).

Таким образом, если при выключенном искусственном освещении в обследуемой точке измерить освещённость, обусловленную наличием естественного освещения, и вычесть её из значения суммарной освещённости в этой же точке, то мы получим значение искусственной освещённости:

Границы основной относительной погрешности результата измерений, выполненных таким способом, при условии незначительности вклада случайной составляющей, можно оценить как θ = 1,1√2 θпр, где θпр – относительная погрешность средства измерения, (θ = 12,5%, при θпр = 8%), при доверительной вероятности P = 0,95.

Измерения искусственной освещенности с вычитанием естественного фона можно выполнить, например, обычным люксметром-пульсметром-яркомером "Эколайт-02" . Однако необходимо учитывать, что проведение таких двухэтапных измерений возможно только при условии, что, в течение того времени пока будут выполняться оба этапа измерения, уровень естественной освещенности будет оставаться постоянным. Т.е. такие измерения следует проводить в условиях максимально стабильной световой обстановки, а именно:

плотная облачность;
отсутствие движения людей и объектов в районе точки измерения;
минимальное время между этапами измерения
и т.п.

Измерение коэффициента пульсаций искусственного освещения в условиях присутствия фона естественного освещения.

Мы описали способ измерения искусственной освещенности при наличии естественного фона. Даже показали, как это можно сделать при помощи обычного люксметра и ручного пересчёта результатов измерений. Однако такой метод нельзя напрямую применить к измерению коэффициента пульсаций искусственного освещения. Проиллюстрируем это на примере.

Если посмотреть на Рис.2, то можно увидеть, что в нашем примере максимальное значение пульсаций искусственного освещения (синяя кривая) Емакс = 200 лк, при этом минимальное значение Емин = 100 лк. Тогда, по формуле вычисления коэффициента пульсаций из статьи "Пульсации освещённости и яркости" мы получим, что:

т.е. Кп = (200-100) / (200+100) = 100/300 = 33.3%.

Однако, если мы измерим обычным люксметром-пульсметром (например, тем же "Эколайт-02", который нам здорово помог в предыдущем примере с вычитанием фона) коэффициент пульсаций суммарной (искусственной и естественной) освещенности, то, при наличии фона естественной освещенности Еест = 100 лк (жёлтая прямая), получим уже значения для суммарной освещенности (Рис.2, зелёная кривая) Емакс = 300 лк, Емин = 200 лк. Подставляя эти значения в формулу (4), получим:

Кп = (300-200) / (300+200) = 100/500 = 20% (!).

Занижение коэффициента пульсаций освещенности происходит из-за добавки постоянного уровня от естественного освещения. Поскольку, обычный люксметр не может учитывать при расчётах коэффициента пульсаций присутствие естественного фона, то таким прибором измерить пульсации искусственного освещения, при наличии естественного фона, НЕВОЗМОЖНО!!!

Тем не менее, есть способ получить правильное значение коэффициента пульсаций искусственного освещения при наличии естественного фона. Для этого надо перед расчётом Кп вычесть из максимального (Емакс) и минимального (Емин) значений суммарной освещённости значение фона в данной точке. Осуществив указанное вычитание фона, мы получим следующее выражение для коэффициента пульсаций:

Упрощаем и получаем следующую формулу:

Действуя по такому алгоритму мы получим истинное значение коэффициента пульсаций искусственного освещения. Попробуем посчитать по нему Кп из нашего примера на Рис.2., где у нас уровень естественной освещённости Еест = 100 лк (жёлтая прямая), максимальное значение освещённости Емакс = 300 лк и минимальное значение освещённости Емин = 200 лк. Вычисляем по формуле (5) коэффициент пульсаций искусственного освещения с учётом естественного фона:

Кп = (300-200) / (300+200-2×100) = 100 / (500-200)= 100/300 = 33.3%

Мы видим, что, проведя вычисления по предложенному алгоритму, мы получили то же значение коэффициента пульсаций искусственного освещения, что и при его расчёте в условиях отсутствия естественного фона. То есть, если в люксметре-пульсметре реализован такой алгоритм расчёта коэффициента пульсаций с учётом наличия естественного фона, то, в результате, мы будем получать правильное значение. Конечно же, при соблюдении тех же требований к условиям проведения таких измерений, что были сформулированы выше для проведения измерений искусственной освещённости с учётом наличия естественного фона.

Погрешность измерений коэффициента пульсаций искусственной освещенности при наличии естественного фона можно оценить величиной основной относительной погрешности средства измерения, которая для данного параметра составляет 10%.

Как измерить коэффициент пульсаций искусственного освещения при наличии естественного фона при помощи люксметра-пульсметра "Эколайт-01".

Предложенный алгоритм измерения пульсаций искусственного освещения при наличии естественного фона реализован в люксметре-пульсметре-яркомере "Эколайт-01" . В этом приборе существует специальный режим измерений с учётом наличия естественной освещённости. Приведём фрагмент с описанием этого режима из Руководства по Эксплуатации, к "Эколайт-01".

2.3.4.5. Измерение освещённости и пульсаций с учётом уровня фоновой освещённости осуществляется в режиме остановки текущего измерения выбором пункта меню "Учёт фона".

Перед запуском режима измерений с учётом фона необходимо оставить только источник фоновой освещённости (например, погасить все искусственные источники света). После запуска режима измерений с учётом фона, прибор на первом этапе, в течение 10 секунд, переходит в режим измерения и усреднения фонового значения освещённости (Рис.10).

После запуска режима измерения с учётом фона, в верхней информационной строке появляется мигающий значокинформирующий пользователя, о включении этого режима.

ВНИМАНИЕ!!! При измерении усреднённого фонового значения освещённости категорически запрещается совершать действия,которые могут привести к искажению результата его измерения. Например, менять положение фотоголовки, изменять световую обстановку в точке измерения (включение/выключение источников света, открытие/закрытие оконных и дверных проёмов, перемещение предметов и лиц в окрестности фотоголовки и т.п.).

После окончания измерения фоновых значений освещённости, прибор переходит в режим отображения уровня общей освещённости за вычетом только что полученного значения фоновой освещённости. Т.к. на данном этапе выключенные источники света ещё не включены, то показания освещённости равны нулю (или близки к нему). (Рис.11)

После включения источников света, на экране БОИ-01 будет отображено значение освещённости, полученной в результате вычитания из общего уровня освещённости уровня фоновой освещённости. Во второй строке представлено значение пульсаций включённых источников света, которое рассчитывается ПОСЛЕ(!) вычитания фоновых значений, что позволяет избежать искажения коэффициента пульсаций при использовании метода вычитания фона "вручную". (Рис.12).

ВНИМАНИЕ!!! Функция "Учёт фона" обеспечивает достоверность проведённых измерений ТОЛЬКО при соблюдении следующих условий:

измерения фона и последующей общей освещённости производятся в одной точке пространства;
при измерениях исключены перемещения и смена ориентации фотоголовки;
при измерении исключены колебания значений фона;
измерение фона и последующее измерение общей освещённости должны быть проведены в максимально возможное короткое время, чтобы минимизировать неизбежные изменения фона во времени.

Сегодня мы поговорим про освещенность помещений, в чем она измеряется и с помощью каких приборов ее можно замерить.

Важные факторы

Одним из важных факторов, который учитывается как при строительстве здания, так и при его эксплуатации является уровень освещенности.

Данный показатель очень важен, поскольку влияет на здоровье глаз человека, его трудоспособность, физическое и психоэмоциональное состояние.

Поэтому освещенность помещения входит в положения по охране труда.

Освещение здания делится на две составные – естественное освещение и искусственное.

Естественным является дневное солнечное освещение, которое попадает в здание через технологические проемы, сделанные в нем при строительстве – окна.

Искусственное освещение

В темное же время суток освещенность производится искусственно – всевозможными электрическими лампами.

Искусственное освещение может применяться и в дневное время при слабом дневном свете, а также у зданий, где технологически невозможно проделать соответствующее количество окон, к примеру, цокольные этажи зданий или подвалы.

Также учитываются состояние атмосферы, географическое положение.

В какие единицах измеряется освещенность

Освещенность измеряется в люксах (Лк) и соответствует она световому потоку, который приходится на определенную единицу площади помещения. Зачастую для измерения используется квадратный метр помещения. Существуют .

В свою очередь, световой поток – это мощность излучения, которая воспринимается человеческим глазом, измеряется в люменах (Лм).

Искусственное освещение помещения зависит от его назначения. Для упрощенного расчета приняты нормы, которые указывают, каким должен быть этот параметр для того или иного здания.

К примеру, в офисном помещении освещенность должна соответствовать 20-300 Лк, а для складского достаточно освещения и на уровне 50 Лк.

В расчет освещенности также входит характеристики зрительной работы.

Определено 7 уровней зрительной работы, которые учитывают напряжение глаз человека при выполнении той или работы.

Наибольшую освещенность требуют помещения, в которых выполняются работы высокой точности, меньше же всего освещения установлено для помещений контроля за производственным процессом.

Учитываются также условия выполнения работы и пребывания в помещении.

Данный критерий разделен на 4 подразряда – постоянная работа, периодическая работа при постоянном пребывании в помещении, периодическая работа при периодическом пребывании и просто наблюдение за коммуникациями.

Виды освещения

Используется 4 вида искусственного освещения:

Общее (при этом освещении производиться равномерное распределение светового потока на всю площадь помещения. Достигается оно путем равномерного рассеивания источников света по всей площади с соблюдением расстояния между ними);
Местное (используется для улучшенного освещения отдельного рабочего участка);
Комбинированное (включает в себя общее и местное освещение);
Аварийное (редко используется. Предназначено для обеспечения освещения при отключении основного источника света).

Виды ламп для освещения помещения

Искусственная освещенность выполняется за счет использования электрических ламп, которые преобразовывают электроэнергию в световой поток.

В свое время самыми распространенными являлись лампы накаливания. Широкий диапазон этих ламп по мощности позволяло подобрать источник света с требуемым под определенные условия световым потоком.

Последнее время они стали менее востребованы, поскольку являются экономически затратными.

Второй вид ламп, применяемых для освещения – люминесцентные.

Эти источники света являются газоразрядными, в которых световой поток возникает за счет преобразования электрического разряда люминофором в световой поток.

Эти лампы более экономичны, поскольку при работе они не расходуют часть потребляемой энергии на выделение тепла, как это происходит в лампах накаливания.

Третий вид ламп, используемых для освещения помещений – светодиодные. Данный тип ламп является самым экономичным.

Экономическая эффективность данных всех видов ламп берется из расчета количества светового потока, выделяемого лампой и затрат электроэнергии, которые идут на обеспечение освещенности.

Согласно этого расчета таблица расхода электроэнергии на выделение определенного светового потока выглядит так:

Таблица потребляемой мощности ламп при выделении определенного светового потока
Тип лампы	Лампа накаливания	сцентная	Поток световой (Лм)
Потребляемая мощность (Вт)

Осветительные приборы различаются между собой конструкцией, физическими свойствами и техническими характеристиками. Параметры световых приборов вызывают множество вопросов и споров, особенно единица измерения освещенности. Нередко ее путают с другими понятиями, например, с силой света или яркостью. Кроме того, многие потребители покупают осветительные приборы, ориентируясь на величину суммарного , без учета тепловых и световых потерь.

Что такое освещенность

Понятие освещенности тесно связано с величиной светового потока, измеряемого в лабораториях при помощи специального оборудования. Сама освещенность может быть определена самостоятельно, и ее величина учитывается соответствующими СНиПами. Для вычисления этого параметра пользуются световым потоком, измеряемым в люменах, находящийся в соотношении с площадью освещаемой поверхности. Он должен падать на поверхность под углом 90 градусов. Освещенность измеряется в специальных единицах - люксах (лк).

Величина светового потока оказывает непосредственное влияние на физическое и психологическое состояние человека. Слишком слабое освещение угнетает головной мозг, а слишком яркое, наоборот, действует возбуждающе на мозговые процессы. Подобное негативное влияние вызывает преждевременный износ организма, пагубно влияет на органы зрения.

Поэтому при составлении проекта освещения и размещения приборов освещения обязательно используется коэффициент запаса, учитывающий вероятное падение освещенности в процессе эксплуатации. Постепенно оптические компоненты изнашиваются, загрязняются, что приводит к снижению яркости искусственного света. Кроме того, происходит снижение коэффициента естественной освещенности, поскольку отражающие свойства окружающих предметов постепенно изменяются.

Освещенность в первую очередь измеряется на рабочем месте. Одновременно определяются звуковые колебания, учитывается степень загрязненности, электромагнитное и даже гамма излучение. Результаты замеров позволяют создать наиболее оптимальные условия труда, в соответствии с санитарными нормами и правилами.

В каких единицах измеряется освещенность

На единице измерения освещенности следует остановиться более подробно. Общепринятой единицей считается люкс, представляющий собой такую освещенность, когда на поверхность площадью 1 м 2 происходит падение светового потока в 1 люмен.

Сколько же освещенности фактически включает в себя единица измерения 1 люкс? С этой целью нужно сравнить между собой несколько стандартных параметров, основанных на человеческой физиологии, закрепленных строгими медицинскими правилами и государственными стандартами. Без их соблюдения невозможно утверждение любого строительного проекта.

Степень освещенности в 1 лк создается обычной свечой, расположенной на расстоянии 1 м от освещаемой поверхности. С помощью этого нехитрого приспособления вполне возможно с достаточно высокой точностью откалибровать самодельный измерительный прибор - люксметр.

В качестве примеров для сравнения можно взять несколько известных видов освещенности.

Яркий солнечный свет в полдень составит 100-140 тыс. лк
Небо без туч днем - 6200 лк
Настольная лампа, освещающая стол - 500 лк
Освещенность в тени в солнечный день - 430 лк
Наступление сумерек в вечернее время - 70 лк
Начало ночи с лунным освещением - 1,5 лк.

Источники освещения и поверхности, отражающие свет, не всегда выглядят в виде отдельно взятых точек. Если органы зрения способны различить их форму, то речь пойдет об еще одной фотометрической величине, известной как яркость. Ее физические свойства похожи на силу света, однако в данном случае это отношение не будет абсолютным. Оно соразмеряется с площадью, которую имеет отражающая или излучающая поверхность.

Яркость, как физическое понятие, является единственной фотометрической величиной, которую может нормально воспринимать человеческий глаз. Она наглядно проявляется в свойствах крупных источников света, состоящих из большого количества точечных излучателей. При условии их одинаковой яркости, общий свет большого прибора освещения будет восприниматься единым целым.

Перечень основных единиц измерения

Существует несколько основных единиц измерения, тем или иным образом характеризующих параметры света. Среди них наиболее известными и распространенными являются следующие:

Световой поток. Представляет собой мощность излучения света. Это видимый спектр излучения, связанный со световым ощущением, воспринимаемым человеческим глазом. Данная величина измеряется в люменах (лм). Например, световой поток, излучаемый 100-ваттной лампой накаливания, составляет 1350 лм, а люминесцентной лампой ЛБ40 - 3200 лм.
Сила света. Плотность светового потока относительно окружающего пространства. По своей сути является пропорцией, где световой поток соотносится с телесным углом, в пределах которого происходит равномерное распределение излучения. Единица измерения - кандела (кд).
Освещенность. Световой поток, падающий на поверхность, обладает поверхностной плотностью. Он равномерно распределяется и соотносится с площадью освещаемой поверхности. Единицей измерения служит - люкс (лк), равный 1 лм/1 м 2 .
Яркость. Представляет собой силу света с поверхностной плотностью в установленном направлении. Единица измерения - кд/м 2 .
Светимость. Световой поток, испускаемый поверхностью с плотностью, представляющей собой отношение светового потока и площади светящейся поверхности. Единица измерения - 1 лм/м 2 .

Приборы для измерения уровня освещенности

Уровень освещенности измеряется прибором - люксметром. Это небольшое переносное устройство работает примерно так же, как и фотометр. Поток светового излучения попадает на полупроводниковый фоточувствительный элемент и начинает отрывать от него электроны, приходящие в упорядоченное движение. В результате, происходит замыкание электрической цепи. При этом, величина силы тока находится в пропорциональной зависимости с интенсивностью освещения фотоэлемента и отображается на шкале аналоговых устройств.

В настоящее время практически не осталось приборов со стрелками, им на смену пришла цифровая измерительная аппаратура. Каждый люксметр оборудован жидкокристаллическим дисплеем и фоточувствительным датчиком, расположенным в отдельном корпусе. Для соединения между собой этих двух деталей применяется гибкий провод.

Перед началом замеров освещенности люксметр устанавливается в горизонтальное положение. Современные ГОСТы требуют, чтобы для измерений использовались разные точки помещения в соответствии с установленной схемой. Естественное и искусственное освещение замеряется отдельно. При выполнении процедуры не допускается попадания на прибор даже малейшей тени. Не должно быть поблизости и любых источников электромагнитных волн. Все эти факторы могут создать помехи и повлиять на результаты измерений.

Полученную величину освещённости необходимо сравнить с параметром, установленным ГОСТом. На основании этих данных делаются выводы о достаточной или недостаточной освещенности какого-либо помещения или территории. После проведения испытаний составляется оценочный протокол.

Освещенность и светодиодные приборы

В процессе освещения светодиодами выделяется большое количество тепла. Для его рассеивания применяются теплопроводящие конструкции из алюминия, охлаждающие ребра и другие элементы, которые являются нейтрализаторами действия тепла. Создавая новые светильники, специалисты обязательно учитывают взаимную связь между освещенностью и потерями тепла.

Эксплуатационные сложности появляются, когда температура повышается свыше 50 градусов. В связи с этим замеры следует проводить примерно через два часа после начала работы светодиодных ламп. Чтобы исключить погрешность, измерение освещенности выполняются периодически, на протяжении всего рабочего дня. Подобные исследования рекомендуется проводить не реже 1 раза в течение года.

Свет оказывает непосредственное влияние на самочувствие человека. Недостаточная освещенность рабочего места может привести к потере концентрации, ухудшению зрения, угнетенному состоянию психики и низкой работоспособности. Излишне яркий свет действует на человека раздражающе и может стать причиной стрессового состояния. Для хорошей работоспособности очень важно правильно выполнить освещение.

Уровень освещенности в разных типах помещений строго регламентирован санитарными правилами и нормами. Контролирует соблюдение этих норм санитарно-эпидемиологическая служба.

Единицы измерения освещенности помещений

Численное значение освещенности равно световому потоку, который падает перпендикулярно плоскости на одну единицу площади поверхности. В том случае, если свет падает на плоскость под углом, то значение освещенности уменьшается прямо пропорционально косинусу угла наклона лучей.

Согласно Международной системе единиц (СИ) измеряется уровень освещенности в люксах. Один люкс равен одному люмену (единица измерения светового потока) на 1м 2 .

В абсолютной физической системе единиц (СДС) освещенность измеряется в фотах. Один фот равен 10000 люксов. Освещенность является величиной прямо пропорциональной той силе света, которая исходит от источника освещения. Чем дальше удален предмет от источника освещения, тем меньше его освещенность.

В Англии и Америке традиционно принята немного другая единица измерения освещенности. Она носит название фут-кандела и обозначает, что сила света равная одной канделе исходит от источника, расположенного на расстоянии одного фута от освещаемой поверхности.

Существует еще несколько единиц измерения, но все они являются либо производными от люкса, либо устаревшими и не соответствующими общепринятой международной системе. Поэтому их использование нежелательно.

Как измерить освещенность помещения

Для того чтобы определить уровень освещенности помещения, применяют специальные приборы :

Люксметр.
Экспонометр и экспозиметр;
Флэшметр;
Фотометр.

Главным прибором для измерения реальной освещенности помещения при наличии искусственного и естественного источников света является люксметр. Он может быть использован для того, чтобы :

провести измерения освещенности с целью аттестации рабочих мест;
проконтролировать соответствие уровня освещенности санитарным нормам в помещениях различного назначения;
определить соответствие показателей освещенности расчетным величинам во время проведения работ по установке осветительных приборов;
выявить уровень снижения интенсивности работы приборов освещения, и принять решение о необходимости их замены.

Люксометр для измерения освещенности помещения

Принцип работы люксметра заключается в том, что на встроенный фотоэлемент попадает поток света, и внутри полупроводника высвобождается поток электронов. В результате возникает электрический ток, величина которого прямо пропорциональна силе света, падающего на фотоэлемент. Именно этот показатель и отражается на шкале прибора.

Модели люксметра подразделяются на две основные группы в зависимости от способа крепления датчика :

с жесткозакрепленным датчиком (в виде моноблока);
с выносным датчиком, который подключается с помощью гибкого кабеля.

Для проведения простейших измерений достаточно использовать обычный люксметр-моноблок без каких-либо дополнительных функций. С целью проведения профессиональных исследований применяются модели прибора со встроенной внутренней памятью и функцией определения среднего значения показаний. Кроме того возможно наличие в люксметре дополнительных светофильтров, которые дают возможность более эффективно определять величину силы света, излучаемой осветительными приборами с разными оттенками цвета.

Модели с выносным датчиком обеспечивают получение наиболее точных показаний, так как они менее подвержены внешним воздействиям. В современных люксметрах результат измерений показывается на жидкокристаллическом дисплее.

Экспонометры и экспозиметры используются в фототехнике. Они выполняют функцию определения яркости и освещенности экспозиции. Это необходимо для получения качественных фотографий. Экспонометры подразделяются на встроенные и внешние модели.

Флэшметр измеряет уровень освещенности во время проведения фотосъемки с применением импульсных осветительных приборов. В современных фотоаппаратах он встроен заранее и автоматически регулирует мощность фотовспышки. Профессиональные фотомастерские оснащены выносными флэшметрами с индикационной системой, которые могут измерять не только падающий, но и отраженный свет.

Фотометр (мультиметр) является более совершенным вариантом флэшметра и сочетает в себе его функции с возможностями экспонометра.

Что такое коэффициент пульсации освещенности и его нормы

Любой осветительный прибор излучает световой поток не равномерно, а с определенным количеством колебаний. Этот эффект сложно заметить невооруженным глазом. Но воздействие его на самочувствие человека очень значительное. Невидимое влияние света опасно тем, что его не всегда возможно распознать. А в результате у человека может возникнуть расстройство сна, депрессивное состояние, слабость, внутренний дискомфорт, нарушения в работе сердца.

Пульсация освещения

Коэффициент пульсации освещения является показателем глубины изменений во времени светового потока, падающего на единицу поверхности. Он выражается в процентном соотношении. Для вычисления коэффициента необходимо из максимальной величины освещенности за определенный промежуток времени вычесть минимальную величину за тот же период, а затем разделить получившийся результат на среднее значение освещенности и умножить на 100%.

Санитарные правила устанавливают ограничение на максимальное значение коэффициента пульсации освещения.

В том месте, где проводятся основные рабочие операции, он не должен превышать 20%. Чем ответственнее работа, тем меньше должен быть показатель. Для административных зданий и офисов, где осуществляется напряженная зрительная работа, не допускается коэффициент пульсации более 5%.

Но при этом учитывается частота пульсации светового потока только до 300 Гц, так как более высокая частота не воспринимается человеческим организмом и не способна оказать на него никакого влияния.

Как измерить коэффициент пульсации?

Для определения того, с какой частотой пульсирует освещение, используют специальный прибор – измеритель освещенности, яркости и пульсации освещения. С его помощью можно выяснить:

уровень освещенности помещения;
степень яркости приборов искусственного освещения и экранов мониторов;
пульсации волны света, которые появляются от мерцания различного вида светильников;
пульсации освещенности мониторов всех разновидностей.

Принцип работы любого люксметра-яркометра-пульсметра заключается в том, что поток света поступает на фотодатчик, затем сигнал от него преобразовывается, и результат измерений появляется на жидкокристаллическом дисплее. Для выяснения коэффициента пульсаций необходимо проанализировать полученные данные самостоятельно или с помощью специальной компьютерной программы.

Наиболее популярными приборами для измерения пульсаций являются «Эколайт-01», «Эколайт-02», «Люпин». А для анализа полученных данных на компьютере можно использовать программу «Эколайт-АП».

Отличие разных приборов друг от друга состоит в качестве фотоэлементов, уровне их чувствительности, виде аккумулятора и других важных составляющих.

Наибольший коэффициент пульсации освещения, который доходит даже до 100%, наблюдается у . Немного менее пульсирующие – , а вот обнаруживают небольшой коэффициент пульсации (максимум 25%). При этом стоимость и качество источника освещения не имеет значения. Высокий коэффициент пульсации может быть обнаружен даже у самых дорогих ламп.

Таблицы норм освещенности различных помещений

Для каждого типа помещений установлены четкие нормы минимальных значений уровня освещенности и максимально допустимые показатели коэффициента пульсации освещения.

Таблица 1 – Нормы освещенности для торговых помещений

Освещение торгового зала

Таблица 2 – Нормы освещенности для школы

Таблица 3 – Нормы освещенности для детских садов

Таблица 4 – Нормы освещенности для жилых помещений

Таблица 5 – Нормы освещенности для медицинских учреждений

Тип помещения	Уровень освещенности, лк	Максимальное значение коэффициента пульсации, %
Кабинеты врачей-специалистов	500	10
Кабинеты врачей терапевтов в поликлинике	300	15
Темная комната в кабинете окулиста	20	10
Помещение операционной	500	10
Родовая комната	500	10
Комнаты функциональной диагностики	300	15
Рентгенкабинет	50	-
Помещение флюорографии	200	20
Вспомогательные помещения	75	-
Детские палаты	200	15
Палаты для взрослых пациентов	100	15
Лаборатории	500	10

Таблица 6 – Нормы освещенности для автомойки

Огромное значение уделяется контролю над наличием пульсации от источников освещения в офисных помещениях, подробнее об этом можно прочитать . Нормы освещения производственных помещений и цехов устанавливают четкие значения минимального количества люксов в зависимости от особенностей производственного процесса, все самое важное по этой теме можно прочитать .

Как уменьшить пульсацию освещения?

Выделяют несколько методов того, как можно уменьшить излишнюю пульсацию освещения :

Применение осветительных приборов, которые работают от переменного тока частотой выше 400Гц.
Монтаж обычных светильников на различные фазы трехфазной сети.
Установка в светильник компенсирующих ПРА и подключение питания ламп со сдвигом (первая лампа – отстающим током, а вторая – опережающим).
Использование светильников с ЭПРА.

Выбор способа, с помощью которого можно достигнуть необходимых показателей коэффициента пульсации освещения, зависит от технических условий в каждом конкретном случае. В некоторых помещениях все светильники подключены к одной фазе сети, ввиду этого их монтаж к разным фазам может быть затруднен.

Наиболее удобным вариантом может быть приобретение , которые соответствуют всем санитарным нормам. Возможен также отдельный монтаж ЭПРА в ранее установленные осветительные приборы.

Документы, регулирующие нормы освещенности и коэффициент пульсации

Основным документом, который регулирует нормы освещенности помещений всех типов и коэффициент пульсации является принятый в 2011 году Свод правил СП 52.13330.2011. Это новая версия СНИП 23-05-95, в которой учтены все основные требования Федеральных законов о технике безопасности и энергетической эффективности, а также международные нормативы.

В Своде правил подробно описаны требования к освещенности и максимально допустимый коэффициент пульсации в общественных, промышленных и жилых помещениях.

Нормы освещенности офиса

Контролировать освещенность помещения и степень пульсации искусственного света необходимо не только в целях прохождения аттестации рабочих мест или плановой проверки санэпидстанции. Нарушения санитарных норм в области освещения могут привести к серьезным проблемам с самочувствием у всех, кто работает в данном помещении. А это в свою очередь вызовет спад работоспособности и снижение рентабельности предприятия.

В жилых зданиях свет оказывает на людей не меньшее воздействие. Невидимая глазу пульсация может незаметно разрушить здоровье людей. Только ответственный подход к выбору осветительных приборов и компьютерной техники способен предотвратить все негативные последствия.

Вконтакте

Данная статья является переводом статьи Luxmeter App versus measuring device:
Are smartphones suitable for measuring illuminance?

Для смартфонов существует множество приложений, облегчающих нашу жизнь. Есть множество приложений для светотехников. Но значит ли это что можно использовать смартфон для измерения освещенности?

Мы задаемся этим вопросом все чаще и чаще, потому что выгода очевидна. Ведь такие приложения бесплатны или стоят не очень дорого. Было бы замечательно заменить люксметр, который, в зависимости от производителя и точности, стоит от 100 до 2000 евро (алиэкспресс не согласен и показывает суммы даже меньше 10 евро) , на приложение для смартфона, который и так есть почти у каждого.

Как аккредитованная светотехническая лаборатория мы можем только улыбаться идеи измерения освещенности с помощью смартфона. Тем не менее, нам показалась эта идея весьма любопытной, что и побудило нас провести эксперимент. Таким образом, мы начали искать различные приложения для различных операционных систем. Нам хотелось выяснить, насколько точно они измеряют по сравнению с люксметром из нашей лаборатории.

Аппаратное обеспечение

Для этого теста мы использовали различные модели iPhone, а также: Sony, Samsung и Nokia.

производитель	Операционная система
iPhone 5
iPhone 5с
iPhone 6
Sony Xperia Z 1	Android
Sony Xperia Z 2	Android
Samsung Galaxy S 5	Android
Nokia Lumia 925	Windows Phone

Программное обеспечение
Мы установили следующие приложения, большинство из которых бесплатны:

Программа	Разработчик	Операционная система	Возможность калибровки	Цена
Galactica Luxmeter	Flint Soft Ltd.		нет	бесплатно
LightMeter by whitegoods	Whitegoods		да	бесплатно
LuxMeterPro Advanced	AM PowerSoftware		да	7,99 €
Luxmeter	KHTSXR	Android	да	бесплатно
Light Meter Pro	Mannoun.Net	Android	да	бесплатно
Lux Light Meter	Geogreenapps	Android	да	бесплатно
Sensor List	Ryder Donahue	Windows Phone	да	бесплатно

Эталонный прибор

Мы провели контрольные измерения с помощью люксметра PRC Krochmann (Model 106e, special model, class A) И, конечно же, прибор был откалиброван.

Используемые источники света

Для этого теста мы выбрали три различных источника света:

· низковольтная галогеновая лампа

· компактная люминесцентная лампа (цветовая температура: 2700 K)

· LED (цветовая температура: 3000 K)

Что бы не усложнять статью мы оставили только LED источник.

Наша тестовая установка

Тест проходил в темном помещении без источников искусственного и естественно света. Для применяемых источников света мы устанавливали освещенность поочередно на 100 лк, 500 лк и 1000 лк (наверно всё же 2000) на горизонтальной поверхности. Для этого фотометрическая головка люксметра была расположена перпендикулярно оси светильника.

Затем, так же помешались смартфоны с различными приложениями так что бы фронтальная камера и датчик яркости находились под светильником. Датчик или фронтальная камера была расположены точно в той точки где ранее была расположена фотометрическая головка люксметра.

Так были расположены все устройства, за исключением iPhone с платным приложением «Luxmeter Pro Advanced» так как это приложение для измерения освещённости предполагает замер света, отраженного от поверхности. В этом приложении достаточно много настроек включая типы источников света, расстояние до источника света и т.д.

Так же при использовании некоторых приложений возможна калибровка. Калибровка была проведена в соответствии с инструкциями, а именно 100ЛК.

Оценка

Во время нашего теста мы выяснили, что, хотя калибровка в некоторых приложений и была возможна до определенного значения, не удалось установить значение достаточно точно. Это произошло из-за того что шаг с которым устанавливалось значение был большим, либо значение в 100лк вообще не устанавливалось, так например в приложении LightMeter by whitegoods для iPhone 5 значение для калибровки удалось установить максимум на 34лк.

Отклонения от эталонных значений порой были весьма высоки (доходило до 113% у Samsung Galaxy S5 с приложением «Lux Light Meter» от Geogreenapps). При установки эталонного значения в 500 лк на дисплее смартфона отображалось значение в 1,063 лк. Самое низкое отклонение в процентах (3%) было зафиксировано при использовании iPhone 5 и приложения « LightMeter by whitegoods» . При установки эталонного значения в 500 лк, этот смартфон показал 484 лк. Однако мы не можем сделать из этого вывод что именно данный смартфон с конкретной программой всегда будет показывать верное значение. При установки освещенности на 100лк и при использовали это же приложения на том же смартфоне отклонение достигало 89% и устройство показывало 11 лк.

Нам удалось выявить тенденцию, что отображаемые значения на устройствах от Sony, Samsung и Nokia были значительно выше эталонных значений, в то время, как правило, на iP hone отображаемые значения значительно ниже эталонных значений. Среднее отклонение от эталонного значения, измеренного во всех приложений на Android-смартфонах и на телефонах с Windows Phone , были в среднем на 60% выше эталонных значений.

Среднее отклонение всех значений, измеренных различными iPhone было на 60% ниже эталонных значений. Мы также заметили, что различные приложения, установленные на смартфонах от Samsung и Sony, показывали близкие значения. По всей видимости, что в этих моделях для измерения используется датчик яркости, а не камера.

В некоторых моделях Samsung можно переключиться в режим инженерного меню - с помощью набора с клавиатуры комбинации *#0*#. Выбрав пункт меню «Датчик света», вы можете узнать предполагаемую освещенностью без установки приложения. Так что установка приложений в данном случае будет лишним. Тем не менее, все отображаемые этими устройствами значения также отклонилась от 37% до 113% от эталонного значения. Galactica Luxmeter» и « LightMeter by whitegoods ». К сожалению, и здесь нас ждало разочарование. Диаграмма показывает, что четыре смартфона которые мы тестировали, показали в некоторых случаях совершенно разные результаты измерений.

Мы подозреваем, что причиной этих колебаний является использование отличных друг от друга компонентов, что пользователь не замечает при повседневном использовании, но что становится заметным при непосредственном сравнении.

Сохраняется ли динамика процентного отклонений от эталонного значения?

Если вы всегда используете смартфон с одним и тем же приложением, вы можете предположить, что можно достаточно точно производить замеры, если вы уже знаете, процентное отклонение от эталонного значения.

Но всегда ли одинаковый процент на которое отклоняется значение? Для того, чтобы ответить на этот вопрос, мы провели измерения освещённости на 10 лк, 100 лк, 1000 лк и 10000 лк с помощью iPhone 5 расположенным на оптической скамье в нашей черной комнате. Приращение яркости можно очень точно задавать путем регулировки расстояния между источником света и приемником. В качестве источника излучения снова использовался светодиодный источник света с цветовой температурой 3000 K.

В этом тесте мы рассмотрели показания двух различных приложений. Как показывает опыт, значения приложений отклоняются друг от друга - в некоторых случаях до 358% (значения составляют от 12 лк до 55 лк при эталоном значении 100 лк), если мы посмотрим на процентное значение отклонений от эталонных значений, то никакой закономерности мы не увидим.

При использовании приложения « Galactica Luxmeter» значения были выше 180% эталонных при 10 лк и на 50% ниже эталонных значений при 10 000 лк.

При использовании приложения « LightMeter by whitegoods » откалиброванным на 10 лк. При эталонном значении 100 отклонение составила 88% в меньшую сторону, а при 10 000 лк 59%. Значения всех остальных приложенный были так же значительно ниже. При всех остальных значениях показания были так же ниже.

Совершенно случайно мы обнаружили, что измерения проведенные с помощью передний и задней камеры показывают различные значения. В дополнение к этому, некоторые приложения никогда не показывают 0 лк, даже если на камеру не попадает никакой свет, и она закрыта «заглушкой».

Заключение

Результаты доказывают, что серьезные измерения освещенности возможны только с помощью профессионального оборудования. Оно оснащено откалиброванным датчиком, который гарантирует, что оценка освещенности будет проведена в соответствии с чувствительность человеческого глаза.

Кроме того, приборы позволяют провести оценку освещенности в зависимости от угла падения луча. Смартфоны не могут сделать ни того, ни другого, так как в противном случае они не смогут выполнять свои функции.

Несмотря на то что разработчики утверждают, что они могут заменить профессиональные приборы, поскольку в их приложениях есть различные умные функции типа калибровки, но колибровка не позволяет установить точные значения. А если это и возможно, то все равно возникают отклонения при измерениях. Даже при использовании одного и того же приложения и идентичных смартфонов получаются разные результаты измерений.

Поэтому, к сожалению, приложения на самом деле бесполезны – даже просто для того что бы получить общее представление о освещенности.

from Thomas Pittner and Jaqueline Goldschmidtabout