Многогранная природа света ставит весьма сложную задачу его практического описания. Для применения света необходимо иметь принцип. возможность полного управления его интенсивностью, направлением распространения, спектром и цветом. Все характеристики света описываются соответствующими величинами, имеющими специфичные единицы измерения. Минимально необходимую часть их мы изучим в этом разделе.

В первую очередь необходимо иметь представление о количестве света. Так как для целей освещения свет можно считать электромагнитным излучением, для его описания используется традиционная система количественных величин, но с поправкой на специфику восприятия света. Как мы убедились ранее, света не есть вне наших органов зрения, а значит, оценку его количества необходимо делать с учетом степени его восприятия человеческим глазом.

Традиционно мощность излучения оценивают в ваттах. но если 1 ватт излучения с длиной волны 555 нм дает такой же зрительный эффект, как, скажем, 10 ватт из лучения с длиной волны 700 нм, то что нам скажет общая мощность источника света в 20 ватт. Ярким 21 он будет или нет? Ответить на этот вопрос, пользуясь лишь мощностью излучения, невозможно. Например, если этот излучатель красный (длина волны 700 нм) или синий (длина волны 450 нм), то он будет значительно менее ярким, чем зеленый (длина волны 500 нм). А если вся мощность излучения сосредоточена в инфракрасной области спектра, то свечения такого излучателя мы вообще не увидим. Поэтому принято оценивать не мощности, а производимый эффект разноспектральных излучений. легче всего это сделать, умножив мощность излучения данной длины волны на относительную чувствительность глаза к такому излучению. Подобный цикл приведения мощности излучения к эффекту его действия носит название взвешивания мощности по чувствительности человеческого глаза, а оцененный эффект светового действия излучения — световым потоком. Единица светового потока — 1 люмен (сокращенно 1 лм), что соответствует потоку зеленого излучателя с длиной волны 555 нм, мощностью 1/683 Вт. вместо “мощности света ” пишут о световом потоке.

Эффективность источника излучения, показывающая, сколько света вырабатывается на 1 Вт потребляемой энергии, измеряется в люменах на ватт (лм/Вт)и носит название световой отдачи (светоотдачи). Максимальная теоретически возможная световая отдача равна 683 лм/Вт, и наблюдаться она может только у источника с длиной волны 555 нм, преобразующего энергию в свет без потерь. Излучатель, содержащий в своем спектре свет с другими длинами волн, все гда будет иметь худшую эффективность. Лучшие из современных ламп имеют световую отдачу, приближающуюся к 200 лм/Вт.

Говоря о реальных излучателях, часто бывает важно знать плотность излучаемой энергии по их площади. Отвечающая за это световая величина называется светимостью и равна световому потоку, излучаемому с 1 м 2 поверхности. Измеряется светимость в лм/м

Кроме общего количества света, излучаемого источником в пространство, необходимо представлять распределение излучения по направлениям. Например, даже самая обыкновенная лампа накаливания покажется темной, если смотреть на нее со стороны цоколя, и ослепительно яркой во всех остальных направлениях.

Интенсивность излучения традиционно оценивается его потоком, распространяющимся в данном направлении. Говоря математически, интенсивность равна потоку в исчезающе малом телесном угле, отнесенному к этому углу. Для светового излучения она описывается силой света, единицей измерения которой служит 1 кандела (кд). Как следует из определения, сила света одного и того же источника может быть разной в зависимости от выбранного нами направления. Если поместить интересующий нас излучатель в центр окружности, разбитой на 360 секторов, а потом обойти вокруг него и измерить в каждом секторе силу света, то получится весьма распространенный в светотехнике график, называемый кривой силы света (КСС). Некоторая сложность в чтении этого графика заключается в том, что он составляется не в привычной прямоугольной, а в так называемой полярной системе координат. Первой координатой является собствен но значение силы света, откладываемой по прямой оси. Вторую координату представляет собой угол поворота этой оси относительно нулевого направления. по графику КСС можно без труда определить силу света источника в любом направлении.

График распределения силы света может характеризовать не только лампу, но и светильник, в котором она установлена. Если светильник несимметричен относительно своей оси (его сила света зависит не от плоского, а от пространственного угла наблюдения), то в документации на него приводятся несколько КСС в разных секущих плоскостях. Часто ограничиваются двумя графиками, составленными для продольной и поперечной секущих плоскостей. Помимо КСС в полярных координатах, рассмотренных выше, есть также и традиционное представление КСС — в декартовых координатах, когда по горизонтальной оси откладывается угол отклонения от нулевого направления, а по вертикальной — сила света в этом направлении.

Не менее важный параметр — яркость источника или освещенной им поверхности. Подобно силе света, яркость характеризует количество света, излучаемого в данном направлении, но не в абсолютном выражении, а в отношении к площади излучающей (переизлучающей)поверхности.

ист. площадью 1 м 2 и силой света 10 кд будет иметь такую же яркость, как ист. площадью 0, 5 м 2 и силой света 5 кд, несмотря на то что световые потоки и силы света этих источников будут различны.

Тем не менее их поверхности воспринимаются человеческим глазом как разные по размеру, но одинаково яркие — в этом и заключается физиологический смысл понятия яркости. Яркость измеряется в канделах на квадратный метр (кд/м 2 ).

Понятием яркости широко пользуются при изготовлении составных светящих линий и поверхностей. Составной светящий объект будет выглядеть как единое целое только при условии, что яркости всех его элементов равны.

На человеческий глаз, как и на любой приемник оптического излучения, непосредственно воздействуют излученные и отраженные световые потоки. Световой поток, распространяющийся в направлении глаза, описывается силой света. но оказалось, что уровень нашего зрительного чувства зависит не только от значения силы света источника, но и от площади, которую он занимает в нашем поле зрения. Следовательно, понятие яркости как крайне не желательно более близко описывает физиологическое количественное воздействие света.

Следует отметить, что все перечисленные выше световые величины одинаково применимы как к первичным источникам излучения (преобразующим энергию других видов в свет), так и ко вторичным излучателям (каковыми являются все отражающие свет объекты). Например, одинаково правомерно говорить как о яркости светящего тела лампы, так и о яркости освещенного этой лампой фасада здания.

Последней, но едва ли не самой важной в светотехнике количественной величиной является освещенность, показывающая, сколько света падает на ту или иную поверхность. Освещенность равна отношению светового потока, упавшего на поверхность, к площади этой поверхности. Единицей измерения освещенности является 1 люкс (лк).

1 лк =1 лм/м. Другими словами, освещенность в каждой точке поверхности в 1 лк создает источник, 1 лм светового потока которого равномерно распределяется по 1 м 2 этой поверхности. Насколько велика или мала освещенность. Сравнение имеет смысл производить для одного и того же наблюдаемого объекта, напри мер, листа белой бумаги. Освещенность 0, 1 —0, 5 лк могла бы быть создана ярким лунным светом, 1 —10 лк — светом свечи, 50 — 100 лк — одноламповым бытовым светильником с лампой накаливания, 300 —700 лк — искусственным освещением в офисе, 3 000 —10 000 лк — пасмурным небом, 60 000 —150 000 лк — прямым солнечным светом. Разумеется, наша оценка весьма приблизительна, но тем не менее она дает хорошее представление о воспринимаемых глазом количествах света.

Уровень освещенности жестко связан со световым потоком источника, расстоянием от источника до освещаемой поверхности и их взаимной ориентацией, и с наличием в пространстве отражающих или поглощающих свет объектов. Другими словами, освещенность обладает хорошей воспроизводимостью: для повторения освещенности достаточно повторить набор обязательных для этого условий. и для создания норм освещения в качестве базовой характеристики была выбрана именно освещенность, а не более со ответствующая физиологии зрения яркость. Следует также помнить, что материалы с разными отражающими св будут по разному восприниматься глазом, даже если их освещенность одинакова. Например, черный бархат выглядит темным при любой освещенности в диапазоне от 0, 1 до 100 000 лк. Поэтому нормы освещения создают с учетом предполагаемых отражающих свойств освещаемых объектов.

Введение в искусственное освещение

В завершение первой, вступительной, главы перейдем от светотехнической теории к практике, целям которой и посвящена эта книга. Не смотря на то что прикладная светотехника сама по себе намного уже светотехники как области знаний, и здесь существуют более узкие сферы знаний и их практического применения. В сложившейся в Рос сии по состоянию на начало XXI века ситуации наибольший интерес представляет область искусственного освещения, которой мы и по святим оба тома нашей энциклопедии. В последующих главах и раз делах мы постепенно изучим имеющееся в распоряжении современных светотехников оборудование, нормы освещения и подходы к искусственному освещению разнообразных зданий и сооружений. Вначале необходимо ввести основополагающие термины, которыми традиционно пользуются на практике. Именно на них будет построен рассказ в остальной части книги. Так как мы уже определились с на званиями светотехнических величин, перейдем к названиям оборудования, его совокупностей и областей применения осветительного электротехнического оборудования, обеспечивающего освещение некоторого объекта, носит название осветительной установки. В зависимости от назначения различают осветительные установки внутреннего, наружного, уличного, архитектурного и т. д. освещения.

В практике проектирования освещения установку обычно делят на светотехническую и электрическую части, рассчитываемые отдельно. К первой части относят вопросы, связанные со светотехническими св оборудования, и с распределением света в пространстве и качеством освещения. Вторая часть посвящена параметрам электрической сети, электротехническому оборудованию, питанию и управлению освещением. электрические параметры сети рассчитываются после определения типа и количества светильников исходя из светотехнических требований.

Компонент любой установки искусственного освещения, непосредственно вырабатывающий свет, носит название лампы. Обычно лампа является стандартизованным, легко заменяемым элементом. Для подключения лампы к сети она снабжается специальным разъемом — цоколем, а к его ответной части — патрону — непосредственно подводится питающее напряжение. Патроны рассчитываются на многократные соединения и разъединения с лампой. Сведения о классификации ламп и их цоколей приведены во второй главе книги, а подробная информация о каждом виде ламп, начиная с истории их появления и развития и заканчивая детальным описанием ассортимента и его технических характеристик, — в главах с третьей по девятую (каждому классу ламп посвящена отдельная глава).

Для успешного применения ламп в осветительных установках необходим как бы посредник м. этими компонентами и объектом их применения. Во первых, во время работы лампа должна быть надежно закреплена и находиться в правильном рабочем положении. Во вторых, необходимо перераспределить световой поток лампы так, чтобы его основная часть была направлена в нужную сторону и минимальная часть бесполезно терялась. В третьих, многие лампы требуют для своего включения дополнительного электрического оборудования (этим вопросам посвящена глава 10 Энциклопедии), которое должно быть размещено в непосредственной близости от лампы. В четвертых, лампа должна быть защищена от воздействия окружающей среды (например, влажности), а питающие ее цепи — от случайного прикосновения к ним человека. Все эти и некоторые дополнительные (например, декоративная) функции выполняются так называемыми световыми приборами. Световые приборы делятся на три условных класса — светильники, прожекторы и проекторы. Последние редко используются для целей освещения. К первому классу относят приборы, оптическая система которых увеличивает силу света лампы не более чем в 30 раз, а ко второму — все остальные. Светильники и прожекторы дополнительно классифицируются по области применения и другим признакам, что будет подробно изложено во втором томе книги. В случае, если лампа как таковая несет в себе и функции светильника (например, лампа со встроенным отражателем — зеркальная), она носит название лампы светильника. Для своей работы лампы светильники обычно не требуют никаких дополнительных устройств, кроме специальных патронов.

Встречаются случаи, когда устоявшаяся “бытовая ” терминология идет вразрез с принятыми профессиональными терминами. На пример, привычное словосочетание “настольная лампа ” со строго профессиональной позиции означает “настольный светильник ”. но этим устоявшимся бытовым понятием широко пользуются и в профессиональной практике.

Электротехническое оборудование, необходимое для работы не которых ламп, носит название пускорегулирующей аппаратуры (ПРА). Этим устоявшимся термином обычно называют балласты для разрядных ламп, хотя изначально он относился ко всей совокупности компонентов, необходимых для включения лампы. Каждый из элементов схемы включения лампы имеет собственное название и назначение, подробное описание которых приведено в главе 10 Энциклопедии. Изделия, заимствованные из традиционной электротехники (на пример, трансформаторы и ограничители напряжения)не относятся к пускорегулирующей аппаратуре, и для их описания пользуются первоначальными терминами. В зависимости от принципа размещения светильников на освещаемом объекте пишут о разных системах освещения. Например, если светильники расположены так, чтобы осветить всю поверхность объекта, пишут о системе общего освещения. В случае, если осуществляется целенаправленный подсвет отдельных частей или зон объекта, используют систему локального освещения., общее освещение подразделяется на общее равномерное и общее локализованное, а локальное — на местное, акцентирующее и т. п. Одновременное использование в осветительной установке общего и местного освещения создает широко распространенную систему комбинированного освещения.

Для создания проекта освещения необходимо задаться исходными светотехническими параметрами, которые должна обеспечивать создаваемая установка. В зависимости от того, описывает ли параметр количество света или аспекты качества освещения, различают количественные и качественные параметры световой среды. Например, все рассмотренные нами световые величины являются количественными, а цветовая температура и индекс цветопередачи — качественными параметрами. Требуемые значения качественных и количественных величин в зависимости от специфики объекта освещения предписываются строительными нормативными документами и носят название норм освещения. цикл проектирования освещения заключается в выборе системы освещения и типов осветительного оборудования, которые обеспечат выполнение норм, и в планировании установки и схемы ее электропитания. Более подробно о проектах освещения можно будет узнать во втором томе этой книги.

Источник: http://www.illuminator.ru