Как измерить освещенность без люксметра

Освещенность помещений. Нормы и расчеты. Приборы и особенности

Плохая освещенность помещений, рабочего места или комнаты в квартире отрицательно влияет на здоровье человека, снижает концентрацию внимания, работоспособность, появляется раздражительность и сбои в психике. Очень яркий свет также является раздражителем, и не дает ничего положительного для человека.

Поэтому необходимо обеспечить нормальную освещенность помещений, которая регламентируется определенным стандартом СНиП. Для этого требуется простая установка соответствующих ламп освещения для каждого помещения.

Освещенность помещений

В номинальном выражении является потоком света, который излучается на поверхность под прямым углом в расчете на единицу площади. При падении света под острым углом освещенность снижается в зависимости от угла наклона.

Освещенность помещений прямо зависит от силы света, который исходит от источника. Чем больше расстояние от светового источника до поверхности, тем меньше параметр освещенности.

Нормы

Каждый тип помещения имеет свои нормативы освещенности. Например, для помещения магазина по продаже продуктов наибольшее значение пульсации установлено 15%, освещенность 300 люксов, однако для отдела спортивных товаров или строительных материалов нормы совсем другие. Также правила устанавливают определенную допустимую освещенность для поликлиник, детских садов, автосервисов и других объектов.

Пример расчета освещенности

Теперь остается подобрать подходящие лампы освещения для спальни. При выборе светодиодных ламп, можно, например, приобрести три таких лампы по 12 ватт. Это обеспечит создание светового потока 3600 люмен, что видно по значениям таблицы.

Такой расчет является приблизительным, так как светодиодные лампы имеют различные параметры света в зависимости от производителя. Таким образом, можно легко самостоятельно рассчитать требуемую мощность и тип ламп для создания нормированной освещенности любого помещения согласно правилам СНиП.

Приборы для измерения освещенности

Для замера освещенности помещений применяют различные приборы, которые имеют свои особенности конструкции и методы измерений. Основные приборы рассмотрим более подробно.

Люксметр

Люксметры делятся на электронные и аналоговые, которые уже не производятся, и остались только старые образцы таких моделей.

Такой люксметр используется:

Принцип действия люксметра заключается на работе встроенного фотоэлемента, на который направляется поток света. При этом в фотоэлементе возникает значительный поток заряженных частиц. В результате появляется течение электрического тока, сила которого зависит от силы светового потока, направленного на фотоэлемент. Обычно этот параметр и выводится на шкалу прибора.

Виды люксметров

В зависимости от расположения датчика, измеряющего освещенность помещений, люксметры делятся на виды:

Чтобы произвести простые измерения подойдет обычный люксметр-моноблок, без вспомогательных различных функций. Для определения нескольких параметров освещенности при производстве профессионального расчета, необходимо использовать устройства, имеющие дополнительный набор функций. Такие приборы имеют встроенную память и могут определять средние значения параметров.

Значительным преимуществом для люксметра является наличие особых светофильтров, которые помогают точнее определить значение силы света, которая исходит от приборов освещения с разными оттенками цветов.

Наличие выносного датчика в люксметре дает возможность определить освещенность с большей точностью, так как при этом влияние внешних факторов снижается. На современных моделях имеется жидкокристаллический дисплей. С помощью него намного проще снимать показания прибора.

Приборы для фототехники

Экспонометры разделяют на виды:

Флешметры

Такие приборы предназначены для измерения освещенности при фотографировании. При этом дополнительным элементом используют устройства освещения импульсного типа (фотовспышки). В современных моделях фотоаппаратов флешметр расположен в корпусе. Он изменяет мощность фотовспышки при разных уровнях света.

Профессионалы применяют флешметры с выносным датчиком, они точнее определяют освещенность.

Фотометр

Такой прибор называют мультиметром. Он является более современным вариантом флешметра. Его достоинством является сочетание опций экспонометра и флешметра.

Пульсация освещенности

Равномерность светового потока приборов освещения оставляет желать лучшего. Эффект, выражающийся в наличии колебаний в световом потоке, не виден глазу, однако его воздействие на здоровье человека имеет большое значение.

Опасность такого света заключается в том, что визуально невозможно определить наличие импульсов света. А в результате их действия может нарушиться сон, возникает дискомфорт, депрессия, слабость, сердечные сбои и другие симптомы.

Параметром пульсации является ее коэффициент, который выражает силу изменения потока света, направленного на единицу площади поверхности за промежуток времени. Формула расчета этого коэффициента довольно простая. Коэффициент пульсации освещенности определяется разностью между наибольшей и наименьшей освещенностью за определенное время, разделенной на двойную среднюю освещенность, и результат умножается на 100%.

Санитарные правила определяют верхний предел коэффициента пульсации. На рабочем месте он должен быть не более 20%, и зависит от степени ответственности работы сотрудника. Чем ответственнее работа, тем меньше должен быть коэффициент пульсации освещения.

Для помещений администраций и офисов с напряженной зрительной работой такой коэффициент не должен подниматься выше 5% отметки. При этом учитывается поток света частотой пульсаций до 300 герц, так как более высокую частоту нет смысла учитывать, из-за того, что она не воспринимается глазом человека и не оказывает отрицательного влияния.

Определение пульсации освещения

Для определения пульсации света применяют эффективный простой прибор, который измеряет яркость, пульсацию и освещенность помещений, и называется люксметр-пульсометр-яркомер.

Функции прибора

Принцип работы устройства заключается в проверке уровня освещения с помощью фотодатчика с дальнейшим преобразованием сигнала и вывода результата на жидкокристаллический дисплей.

Коэффициент пульсации света можно определить с помощью программы на компьютере, либо самостоятельно проанализировать измерения. Для анализа измерений на компьютере применяют специальную программу «Эколайт-АП», которая работает с прибором «Эколайт-02».

Отличительными признаками измерительных приборов, определяющих пульсации, являются уровни чувствительности, тип питания и качество фотодатчиков.

Наибольший коэффициент пульсации выдают светодиодные лампы, при использовании которых этот параметр иногда достигает 100%. Люминесцентные лампы и лампы накаливания обладают незначительным коэффициентом пульсации. Лампы накаливания имеют коэффициент пульсации не выше 25%. При этом стоимость и качество ламп не играют роли. Даже дорогие лампы могут выдавать значительные показатели пульсации света.

Методы снижения пульсации освещения

Если в помещении приборы освещения подключены к одной фазе, то подключить их к разным фазам будет проблематично. Поэтому удобнее будет приобрести светильники с ЭПРА. Их достоинством является соответствие всем нормам правил.

Контроль уровня пульсации освещения необходим для здоровья человека, так как отклонение от норм приводит к нарушению работоспособности и самочувствия сотрудников.

Для жилых зданий освещенность помещений также важна. Пульсация света не видна, но со временем проявляется ее негативное влияние.

Источник

Разоблачаем мировой заговор или как измерить световой поток светодиодов на коленке

Все вы, наверное, слышали про мировой заговор. Масоны, инопланетяне и евреи Производители электрических лампочек вступили в него сто лет назад, чтобы лампочки не служили вечно, а перегорали каждый месяц и жрали уйму электричества. И только сейчас путы заговора разорваны и лампочковые магнаты раздавлены великой империей Китая, завалившей весь мир вечными и экономичными светодиодными лампами. Но не расслабляйтесь – мировой заговор не сдается. Теперь он явился в виде Великой Светодиодной Ложи Лажи Лжи. Короче, все врут (с).

Шутки шутками, а в той или иной степени врут, наверное, все производители LED-светотехники. Кто-то нагло и откровенно, кто-то так, слегка подвирает – но так или иначе, кажется, нет ни одной фирмы, которая не завышала бы параметров своих изделий. Разными способами – кто-то просто пишет красивые цифры от фонаря, порой запредельные с точки зрения здравого смысла. А кто-то – просто пишет характеристики вполне правдивые, но полученные в условиях, далеких от реальных условий эксплуатации. Например, световой поток, измеренный при температуре 25°С в импульсном режиме. Так или иначе, а 15-20% «припуска на вранье» давать придется.

Освещенность измерить просто, световой поток – сложно и дорого. Необходимо собрать весь свет, испущенный лампой и в равной степени учесть лучи по всем направлениям. То есть, нужен фотоприемник в виде полой сферы с одинаковой светочувствительностью каждого участка ее поверхности. Изготовление такой фотометрической сферы и ее последующая калибровка – задача весьма непростая.

Другой подход – по точкам промерить диаграмму направленности источника света и проинтегрировать по всей сфере. Но и это непросто: надо иметь солидных размеров темное помещение с темными стенами. И гониометрическая головка с двумя осями нужна, желательно с автоматическим приводом, чтобы не задолбаться вручную выставлять углы для каждой из нескольких сотен точек.

Впрочем, есть пара частных случаев, которые часто встречаются на практике и для которых можно ограничиться одним измерением. Об одном из них я и хочу поведать хабрасообществу.

Этот частный случай – плоский косинусный излучатель. Косинусным называется такой излучатель, яркость которого не зависит от угла между нормалью к его поверхности и направлением на наблюдателя. Диаграмма направленности такого излучателя определяется исключительно геометрией – а именно видимой площадью поверхности. И для плоского косинусного излучателя существует простое соотношение между световым потоком и силой света в направлении нормали к плоскости:

.

То есть достаточно измерить люксметром освещенность в метре от источника света и умножить ее на 3,14 – и мы уже имеем величину светового потока (либо, если расстояние не равно метру, его придется учесть по закону обратных квадратов). Разумеется, источник света должен быть много меньше расстояния до люксметра – иначе закон обратных квадратов работать не будет и результат измерения будет завышен.

Какие же источники света можно с достаточной для практики точностью считать плоскими косинусными излучателями? Это практически любые белые осветительные светодиоды без линзы и плоские сборки на их основе. Всевозможные китайские 5730, 2835, 5050, 3030 и прочие, что встречаются обычно в светодиодных лампах с алиэкспресса, а также продаются там же отдельно в катушках за копейки – это оно. А также матрицы. И китайские квадратные на 10 ватт, и Cree CXA и CXB. А вот для любых светодиодов с линзой, а также для светодиодов без люминофора (например, RGB) такой метод не годится — их диаграмма направленности существенно отличается от косинусной. Плоские светильники, встраиваемые в потолок и закрытые молочным стеклом, также неплохо соответствуют этой модели.

Итак, давайте уже что-нибудь измерим. В качестве подопытных кроликов у нас сегодня:

1. Сборка китайская на 90 ватт из 156 светодиодов 5730 (в каждом по два кристалла 13х30 mil) со встроенным драйвером на CYT3000B. По заверениям китайцев, должна давать 9200 лм.

Потребляемая мощность по приборам — 85 Вт, на ней и остаемся.

2. Матрица CXA2530, новая версия, 3000 кельвин, Ra>80. Световой поток при 800 мА и 85°С согласно даташиту — не менее 3440 лм, а при 25°С (такой температуры не бывает, если только не захолодить сам светодиод до температуры ниже нуля — тепловое сопротивление не даст) — не менее 4150 лм.

Заводим на токе 800 мА, потребляемая мощность составила 28,64 Вт.

3. HPR20D-19K20 — древняя, как мамонт (покупалась году в 2010, если не раньше) матрица на 20 ватт фирмы HueyJann, похожая на нынешние 10-ваттные матрицы, отличается от них большим количеством кристаллов под люминофором — их 16 штук вместо девяти (4 штуки последовательно в каждой из четырех параллельно включенных цепочек). Заявлено 1830 лм при токе 1,7 А, реально на глаз не ярче, чем CXA2011 с подводимой мощностью 11 Вт.

Запускаем на паспортном токе 1,7 А, напряжение составило 12,2 В, мощность 20,74 Вт.

Освещенность измеряем люксметром UT382 (Uni-T), на «глазок» которого надеваем бленду из черной бумаги, чтобы не ловил отраженный от стен свет в неподготовленном помещении. Расстояние во всех случаях — метр. Результаты в таблице.

Выходит, что световой поток китайской сборки соответствует заявленному (в пределах погрешности люксметра), у Cree’шной матрицы тоже все в пределах даташита (учитывая, что температура ее неизвестна), а вот у HueyJann’овской матрицы обещанных люменов нет и близко.

Но что-то затерзали меня смутные сомнения: 9000 с хвостиком люмен при 85 ваттах, учитывая КПД драйвера 80% и при том, что светодиоды работают далеко не в облегченном режиме, по полватта на корпус, а пиковый ток вдвое больше среднего (никакого фильтрующего конденсатора у этих плат нет) — это очень даже круто. Вдобавок как-то не видно от этой сборки значительно большей освещенности в комнате по сравнению с люстрой, в которой пять лампочек по 950 лм (энергосберегайки).

Подозрение падает на люксметр — не все из них адекватно измеряют светодиодные источники. Те из них, что сделаны на базе фотодиода BPW21R, имеют очень приблизительное соответствие спектральной чувствительности стандартной кривой видности, и относительная чувствительность к излучению 450 нм (это длина волны, соответствующая синему пику, имеющемуся в спектре почти всех белых светодиодов) превышает относительную чувствительность глаза в этой области в несколько раз. В данном приборе фотоприемник другой, что и являлось одним из критериев при выборе прибора, но все же сходим в охрану труда и возьмем другой люксметр. Это оказался ТКА-Люкс. В его методике поверки содержится проверка спектральной характеристики, то есть она должна соответствовать кривой видности с нормируемой погрешностью. Повторяем измерения с ним. Вот результаты:

Ну что тут сказать? Врут не только производители светодиодных ламп, но и мой люксметр. Причем врет, как и ожидалось, по-разному для разных светодиодов. Для матрицы CXA2530 разница с профессиональным аппаратом минимальная, скорее в пределах погрешности обоих приборов. Но у этой матрицы провал в спектре почти незаметен, если смотреть через компакт-диск (реально он, конечно, есть). А вот остальные подопытные «провалились» прилично. И теперь прекрасно видно, что до заявленных люменов они не дотягивают более чем заметно: китайская 90-ваттная сборка — на 25%, а матрица HPR20D-19K20 — почти вдвое.

Отсюда можно сделать следующие выводы:

Если вам захочется таким же образом оценить световой поток светодиодной лампочки с полусферическим рассеивателем, нужно снять рассеиватель. Под ним скорее всего будут вполне подходящие светодиоды. Но сам рассеиватель вносит потери 15-20 и более процентов светового потока.

Да, и последнее. Описанная методика ни в коей мере не является ни метрологически строгой, ни точной. Она оценочная и не более того. Именно поэтому я не привел здесь анализа погрешностей.

Источник

Измерьте освещённость рабочего места с помощью смартфона

Для людей, постоянно работающих в офисе, хорошая освещённость рабочего места важна. Если света мало, повышается утомляемость, может снижаться качество зрения. Проверить освещённость на рабочем столе поможет программа Люксметр, которую можно поставить на любой Андроид смартфон.

Какая освещённость считается достаточной

По российским нормам СНиП освещённость рабочего стола в офисе должна быть примерно 300 Лк. Но врачи советуют большее значение. В этом с ними согласны европейские нормы, требующие не менее 1000 Лк. Если вы заботитесь о своём здоровье то используйте в качестве ориентира цифру между 300 и 1000 Лк.

Чтобы увеличить количество света, установите настольную лампу. Или используйте более мощные лампочки в потолочных светильниках.

Как измерить освещённость смартфоном

Установите программу Люксметр из официального магазина приложений Google Pay. Сразу после первого включения на экране отображается интенсивность освещения, выраженная в люксах.

В левом верхнем углу для сравнения показана пиктограмма источника света, дающий такой световой поток. На картинке вверху 953 Лк соответствует солнцу в пасмурный день. При удалении/приближении телефона к источнику света, значение меняется, на дисплее показывается график.

По отзывам пользователей, приложение работает на уровне профессиональных приборов. Показания при 1000 Лк отличались примерно на 50 Лк, что дает точность измерений на уровне 5%. В домашних условиях такой погрешностью можно пренебречь.

В настройке предусмотрен режим калибровки. По-умолчанию подаётся значение с датчика телефона. Но можно задать коэффициент, увеличивающий или уменьшающий значение.

Чтобы определить поправочный коэффициент, нужно положить профессиональный прибор рядом с телефоном и сравнить показания.

Источник

Как измерить освещенность без люксметра

Можно ли измерить освещенность с помощью телефона?

Работая со светом невозможно развиваться без ежедневного изучения тенденций и новинок рынка. Одним из последних наших открытий стало приложение, благодаря которому с помощь обычного смартфона можно замерять количество света в помещении. Безусловно, с профессиональной точки зрения мы не могли остаться равнодушными к такому вызову. Немецкий Институт Прикладной Светотехники (DIAL GmbH) опубликовали статью, в которой рассматривался именно интересовавший нас вопрос: может ли смартфон стать достойной заменой люксметру?

Люксметр против смартфона: может ли специальное приложение стать альтернативой измерительному прибору?

Если такая замена действительно себя оправдывает, то это стало бы не то чтоб революцией, но, как минимум, очень выгодным предложением. Посудите сами, люксметр — удовольствие недешевое. А вот смартфон есть практически у каждого. И специальные приложения либо бесплатные, или стоят дешево. Поскольку наша компания профессионально работает со светом, идея замера фотометрических параметров с помощью телефона нас умиляет. Но, справедливости и любопытства ради, мы решили провести эксперимент. Цель исследования: сравнение результатов работы соответствующих приложений с показателями нашего штатного люксметра.

Тестируемое оборудование

В нашем эксперименте принимали участие iphone разных серий, а также телефоны Sony, Samsung и Nokiа:

Программное обеспечение

Мы выбрали следующие приложения (большинство из них бесплатны), и установили их на каждой из систем:

Для справки

Контрольное измерение произведено с помощью откалиброванного люксметра PRC Krochmann (Model 106e, специальная модель, класс А).

Используемые источники света

Для теста мы выбрали три различных источника света:

Чтоб упростить наши исследования, мы решили оставить один источник света — LED.

Условия тестирования

Испытание проходило в помещении без источников дневного или искусственного освещения. На горизонтальной поверхности мы разместили источники света. На них поочередно устанавливалась освещенность 100 лк, 500 лк и 1000 лк. Фотометрическая головка нашего люксметра была расположена перпендикулярно оси светильника. Затем, точно так же, мы размещали смартфоны с установленными приложениями. Фронтальная камера и датчик яркости находились там же, где до этого располагался фотометр.

Такое расположение подходило всем приложениям кроме платного «Luxmeter Pro Advanced», так как оно для измерения освещённости использует свет, отраженный от поверхности. В этом приложении также доступны настройки типов источника света, расстояния до него и т.д.

Некоторые приложения позволяли произвести калибровку, и, если была такая возможность, мы проводили ее в соответствии с инструкциями производителя, а именно на 100 лк.

Результаты

Во время нашего теста мы выяснили, что хотя в некоторых приложениях можно было произвести калибровку до определенного значения, определить его точно было достаточно сложно. Таким образом, или шаг был большим, либо значение в 100 лк вообще не устанавливалось (например, максимальное значение, которое удалось установить на iPhone 5 с LightMeter by whitegoods — 34 лк). Часто отклонения от контрольных значений оказывались весьма высокими (до 113% у Samsung Galaxy S5 с приложением «Lux Light Meter» от Geogreenapps). При использовании эталонна 500 лк дисплей смартфона показывал 1,063 лк. Самое низкое отклонение в 3% было на iPhone 5 с «LightMeter by whitegoods». При 500 лк этот смартфон показывал 484 лк. В то же время, мы не можем утверждать, что именно эта комбинация всегда будет приводить к наименьшим возможным отклонениям. В случае использования значения 100 лк и этого же приложения, отклонение достигало 89%, а устройство показывало 11 лк.

Также мы заметили, что отображаемые значения на устройствах от Sony, Samsung и Nokia были значительно выше эталонных, в то время, как на iPhone существенно ниже. Среднее отклонение во всех приложениях на Android-смартфонах и на телефонах с Windows Phone были приблизительно на 60% выше контрольных. Расхождение значений измеренных различными iPhone было на 60% ниже опорных.

Мы также заметили, что различные приложения, установленные на смартфонах от Samsung и Sony, показывали близкие значения. Скорее всего, в этих устройствах для измерения освещенности используется датчик яркости, а не камера.

В некоторых моделях Samsung можно переключиться в режим инженерного меню с помощью комбинации *#0*#. Выбрав пункт «Датчик света», вы можете узнать предполагаемую освещенность без установки приложения. Так что в этом случае специальная программа может и не понадобиться. Тем не менее, показатели на этих устройствах также отклонились от эталонного значения в рамках 37%-113%.

Будут ли совпадать результаты на аналогичных смартфонах с одинаковыми приложениями?

Чтобы проверить это, мы использовали 4 идентичных iPhone 5 с установленными на них приложениями «Galactica Luxmeter» и «LightMeter by whitegoods». К сожалению, нас ждало разочарование. Все четыре смартфона показали совершенно разные показатели.

Мы считаем, что причиной таких колебаний является отличие комплектующих в телефонах. Такие отклонения пользователь не замечает при повседневном использовании, но при непосредственном тестировании они заметны.

Всегда ли есть процентное отклонение от эталонного значения?

Если вы всегда используете смартфон с одним и тем же приложением, вы можете предположить, что можно достаточно точно производить замеры, зная процентное отклонение от эталонного значения. Но всегда ли этот процент одинаковый?

Для того, чтобы проверить это, мы провели измерения освещённости на 10 лк, 100 лк, 1000 лк и 10000 лк с помощью iPhone 5 размещенным на оптической скамье в черной комнате. Увеличение яркости можно очень точно задавать путем регулировки расстояния между источником света и приемником.

В качестве источника излучения снова использовался светодиодный светильник с цветовой температурой 3000 K. В этом тесте мы рассмотрели показатели двух различных приложений. Оказалось, значения разных программ отклоняются друг от друга, в некоторых случаях до 358% (12 лк до 55 лк при эталоне 100 лк). Если рассмотреть процент отклонений от эталонных значений, то никакой закономерности мы не увидим.

При использовании приложения «Galactica Luxmeter» значения были выше контрольных на 180% при 10 лк и на 50% ниже эталонных значений при 10 000 лк. «LightMeter by whitegoods» было откалиброванным на 10 лк. При опорных 100 лк отклонение составило 88% в меньшую сторону, а при 10 000 лк — 59%. Значения всех остальных приложений были так же существенно ниже контрольных, а сам процент отклонений все время менялся.

К тому же, мы обнаружили, что измерения, проведенные с помощью передней и задней камеры показывают различные значения. К тому же, некоторые приложения никогда не показывают 0 лк, даже если на камеру свет не попадает и она закрыта «заглушкой».

Заключение

Результаты доказывают, что серьезные измерения освещенности возможны только с помощью профессионального оборудования. Оно оснащено откалиброванным датчиком, гарантирующим, что оценка освещенности будет проведена в соответствии с чувствительностью человеческого глаза при дневном свете. Кроме того, приборы позволяют измерить количество света в зависимости от угла падения луча. Смартфоны не могут сделать ни того, ни другого, в противном случае они не смогут выполнять свои функции как телефон.

Разработчики приложений не утверждают, что смартфоны могут заменить профессиональные приборы. Утверждение, что некоторые приборы позволяют провести калибровку звучит эффектно, но, к сожалению, технически почти невозможно установить нужное значение. Даже при использовании одного и того же приложения на идентичных смартфонах результаты оценки отличаются.

Поэтому, к сожалению, приложения на самом деле не слишком помогают, даже в том, чтобы получить общее представление об освещенности. Более того, результат может оказаться кардинально противоположным и ввести пользователя в заблуждение.

Поэтому, если вам действительно понадобится измерить освещенность, воспользуйтесь люксметром, а телефон оставьте для звонков любимым.

Мы стремимся сделать освещение по-настоящему эффективным

Обратитесь к нашим специалистам для подбора оптимального решения!

Источник