Законы освещенности: Законы освещенности — Технарь
Законы освещенности — Технарь
Освещенность, создаваемая точечным источником света, зависит от силы света J и расстояния от источника до поверхности r.
Опишем радиусом r сферическую поверхность вокруг точечного источника с силой света J. Тогда освещенность внутренней стороны этой поверхности будет везде одинакова и лучи будут идти по радиусам, т. е. перпендикулярно к поверхности сферы. Следовательно, угол падения световых лучей на поверхность будет равен нулю. Если освещенность внутренней поверхности сферы в этик условиях обозначить Е0, площадь всей внутренней поверхности Sш и полный световой поток источника Фп, то из (33.7) получим:
Е0 = Фп/Sш.
Так как Фп=4πJ, a Sш = 4πr2, то Е0 = 4πJ/4πr2, т. е.
Е0 = J/r2 (33.9)
Это соотношение является математическим выражением первого закона освещенности: при перпендикулярном падении лучей 
Рассмотрим теперь, как зависит освещенность от угла падения лучей. Пусть на плоскую поверхность ABCD падают параллельные световые лучи под углом i (рис. 33.3). Освещенность Е на этой поверхности определяется формулой:
E = Ф/S = Ф/(AB*AD),
где Ф — световой поток, падающий на поверхность ABCD.
Если поверхность ABCD убрать, то световой поток попадет на поверхность MNCD. Пусть эта поверхность расположена так, что угол падения лучей на нее равен нулю. Тогда угол между поверхностями ABCD и MNCD будет равен i. Обозначим освещенность на поверхности MNCD через Е0; тогда E0 = Ф(MN*MD). Найдем отношение освещенностей Е и Е0:
Е/Е0 = Ф*MN*MD/(Ф *АВ * AD).
Поскольку AB = MN, то E/E0 = MD/AD = cos i. Таким образом,
E = E0cos i. (33.10)
Это соотношение является математическим выражением второго закона освещенности: освещенность поверхности, создаваемая параллельными лучами, прямо пропорциональна косинусу угла падения лучей на эту поверхность.
Из второго закона освещенности следует, что при увеличении угла падения освещенность поверхности должна уменьшаться. Смена времен года на Земле объясняется именно изменением угла падения солнечных лучей на ее поверхность. В северном полушарии наименьший угол падения лучей на поверхность Земли получается летом в конце июня, а наибольший угол — зимой в конце декабря. (Объясните, почему в южном полушарии Земли декабрь — летний месяц, а июнь — зимний.)
Для точечного источника света Е0 в формуле (33.10) можно заменить его значением из (33.9), тогда получим
E = (J/r2) cos i. (33.11)
По этой формуле можно вычислять освещенность различных участков поверхности (например, разных точек стола), создаваемую электрической лампой (рис; 33.4). При расчетах нужно помнить, что освещенность, создаваемая несколькими источниками света в какой-либо точке поверхности, равна сумме освещенностей, создаваемых каждым источником в отдельности.
Законы освещенности. Закон Ламберта.
Яркость источника может быть различной в разных направлениях. Однако встречаются источники света (Солнце, абсолютно черные тела, освещаемая посторонним источником матовая поверхность и т. д.), для которых величина B φ не зависит от направления наблюдения, т. е, Вφ = В — const. В этом случае, как следует из (1.10), мощность излучения, а следовательно, и сила света источника пропорциональны косинусу угла с нормалью. Подобная зависимость мощности излучения от φ носит название закона Ламберта. Источники, подчиняющиеся этому закону, называются ламбертовыми.
Следует указать на соответствие понятия яркости светящейся поверхности понятию интенсивности светового потока. Интенсивность светового потока измеряется величиной светового потока, проходящего через единицу видимого сечения по направлению, определяемому углом φ (углом между направлением потока и внешней нормалью к этому сечению), внутрь единичного телесного угла:
.
(1.11)
Как видно, формула (1.10) совпадает с формулой (1.11). По этой причине величину (1.11) называют также яркостью светового потока.
Светимость. В предыдущем пункте введением понятия яркости мы сумели охарактеризовать источники, размерами которых нельзя пренебречь в конкретных случаях. Часто приходится иметь дело с суммарным излучением источника, а не с излучением в данном направлении. В таких случаях источники характеризуются еще одной световой величиной, называемой светимостью.
Светимость измеряется величиной полного светового потока, излучаемого с единицы площади по всевозможным направлениям, т. е.
S = dΦ/dσ, (1.12)
где dΦ
есть световой поток, излучаемый с площади
dσ
внутри телесного угла 2π.
Светимость и яркость являются взаимно связанными фотометрическими величинами. Не представляет труда установить связь между ними. С этой целью, исходя из формулы (1.9), найдем световой поток, излучаемый с площади dσ по всевозможным направлениям. Для этого необходимо проинтегрировать (1.9) по φ от нуля до π/2 и по θ от нуля до 2π:
. (1.13)
С другой стороны, этот же световой поток с площади dσ можно определить и через светимость:
dΦ = Sdσ. (1.14)
Сравнение (1.13) и (1.14) дает
(1.15)
Для ламбертовых источников Bφ = В, следовательно,
. (1.16)
Следует
отметить, что освещенные поверхности,
не являющиеся самостоятельными световыми
источниками, можно формально
характеризовать с помощью выше
введенных величин яркости и светимости.
Освещенность. Освещенность Е измеряется отношением светового потока dФ, падающего на данную поверхность, к величине площади dσ рассматриваемой поверхности, т. е,
E = dΦ/dσ. (1.17)
Исходя из формулы (1.17) определим освещенность, создаваемую точечным источником. Будем полагать поток, исходящий от точечного источника, равномерным по всем направлениям. Так как dФ = IdΩ и , то
E = dΦ/dσ = Icosφ/r2, (1.18)
где
φ — угол между внешней нормалью к
поверхности и направлением светового
потока (осью конуса, в пределах которого
распространяется световая энергия).
Как следует из формулы (1.18), освещенность поверхности обратно пропорциональна квадрату расстояния от точечного источника, прямо пропорциональна силе света и косинусу угла падения φ. Освещенность является фотометрической величиной, относящейся только к освещаемой поверхности.
Единицы измерения. В качестве основной фотометрической величины принята сила света, которая измеряется в свечах (cв).
Свеча — 1/60 силы света одного квадратного сантиметра полного излучателя (абсолютно черного тела, полностью поглощающего всю падающую на него энергию излучения) при температуре затвердевания платины (2046,6° К) по направлению нормали к излучающей поверхности.
Световой
эталон, с помощью которого поддерживается
единство световых мер, хранится в
Российском научно-исследовательском
институте им. Д.И.Менделеева в
Санкт-Петербурге. Несколько ламп
накаливания, изготовленных по
государственному эталону единицы силы
света, также хранятся в том же институте.
Все остальные фотометрические величины являются производными. Исходя из единицы силы света, можно определить единицы измерения остальных величин. В формуле dΦ = IdΩ, подставляя I = 1 cв, dΩ = 1 стерадиан (ср), получим единицу измерения светового потока, называемую люменом (лм):
1 лм = 1 св *1 ср.
Люмен — световой поток, излучаемый точечным изотропным источником силой света в 1 cв внутрь телесного угла в 1 ср.
Единицы светового потока можно определить также согласно Р формуле Ф = W/t. В этом случае единицей светового потока является единица мощности — ватт (Вт).
В качестве единицы освещенности принимается освещенность, создаваемая световым потоком в 1 лм при равномерном распределении его на площади в 1 м2 и называемая люксом (лк), т. е.
1 лк = 1 лм/м2.
Как следует из
определения, светимость тоже измеряется
в люксах.
Яркость измеряется в нитах (нт):
1 нт = 1 св/м2.
Часто возникает необходимость измерять фотометрические величины в энергетических единицах. Для этого достаточно перейти от светового потока к энергетическому. Пользуясь известными соотношениями между фотометрическими величинами, легко установить энергетическую единицу измерения для каждой из них. В этом случае (в системе СГС) световой поток, сила света, освещенность (а также светимость) и яркость будут измеряться соответственно в
; и .
Законы освещения
Сила света — это выражение количества световой мощности, исходящей от точечного источника в пределах телесного угла в один стерадиан.
Люмен
Люмен (обозначается лм) — международная единица светового потока. Он определяется в терминах стерадиан кандела (cd, умноженный на sr). Один люмен — это количество света, излучаемого под телесным углом в 1 ср от источника, излучающего в равной степени во всех направлениях и интенсивность которого равна 1 кд.
Светящая интенсивность является выражением количества световой мощности, исходящей из точечного источника в пределах твердого угла одного стерияна.
Законы освещения:
Первоначальным эталоном света была восковая свеча, которая крайне ненадежна. . Его заменила лампа с испаренным пентаном. Это равно 10 оригинальным свечам. В 19 году09, Лампа накаливания была принята за стандарт по сравнению с лампой на пентане. Следует иметь в виду, что первичный эталон должен быть воспроизводимым. Это было в 1948 году, сила света; на основе яркости (объективной яркости) небольшой апертуры из-за света от радиатора, поддерживаемого на уровне 1773°C, т.е. температура затвердевания платины была принята в качестве стандарта. Он состоит из:
1. Радиатор – плавленый торий – оксид тория. Длина 45 мм, внутренний диаметр 2,5 мм.
Упакован с плавленым порошком тория на дне.
2. Вертикально чистая платина в тигле из плавленого тория с небольшим отверстием 1,5 мм в большом огнеупорном контейнере.
3. Платина, расплавленная высокочастотным вихревым током. Яркость = 589000 Кд/м2 ≈600 000 единиц.
Прозрачный (Закон обратных квадратов):
Общепринятой единицей силы света является кандела. Это сила света в перпендикулярном направлении поверхности, равная 1/600 000 черного тела при температуре затвердевания или замерзания платины при стандартном атмосферном давлении. Обозначается аббревиатурой Cd. Это показатель светоизлучающей способности источника лампы.
Рассмотрим прозрачную сферу радиусом 1 м, показанную на рис.
Таким образом Сила Света свыше 1 Str. на 1, Cd, мы называем это 1 люмен ≈ 1 лм. Базовая единица светового потока.
∴ Общий поток = 4 π люмен, вне сферы на рис.
Если телесный угол равен dω, а сила света I Cd в центре, то световой поток в dω = dφ = I dω лм.
Еще одна важная единица — MSLI. Это означает среднюю сферическую силу света. Среднее значение силы света во всех направлениях. Следовательно, для случая на рис. Он известен как Освещение. Это световой поток на единицу площади или люмен на квадратный метр. = люмен/м2 = лм/м2 = люкс (лк).
Вебер в 1830 году обнаружил, что I – Стимул (интенсивность) производит dI – Наименее ощутимое приращение, воздействующее на органы чувств. Тогда отношение
dI/i= Постоянное При фиксированном
Усталость
1) Внимание и
2) Ожидание.
Таким образом, мы имеем чувствительность, определяемую уравнением
Здесь I0 — пороговая интенсивность. Это известно как закон Фрехнера. То же процентное изменение стимула Рассчитывается от наименьшего воспринимаемого количества.
Дает такое же изменение ощущений. Ощущения, создаваемые зрительными нервами, имеют логарифмическую зависимость или отношение к световому излучению, вызывающему ощущение. Интенсивность освещения, создаваемого точечным источником, изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния от источника. Это дается уравнением и, как показано на рис.
E = I / D
Косинусный закон падения Ламберта
E = I co s / D2
Это говорит нам об изменении освещенности на произвольной поверхности, наклоненной под углом а. Как показано на рис.
На рис. выше показана лампа, расположенная в точке А, на высоте бм над полом. Для этой схемы ниже на рис показано Общеизвестно, что освещенность максимальна под лампой при изменении освещенности на полу. Хорошо известно, что освещенность максимальна под лампой в точке «В».
Далее следует измерить мощность свечи лампы. Типичное измерение можно выполнить с помощью фотометрического стенда, показанного на рис.
7, где IS представляет стандартную лампу. IX представляет собой контрольную лампу. В центре находится экран, называемый фотометрической головкой, с одинаковой яркостью с обеих сторон. Применяя обратный закон, можно получить значение IX.
На этом занятии были представлены первичный эталон и другая терминология, связанная с измерением светового потока.
Фотометрия:
Первичный эталон был определен в предыдущей лекции на основе яркости тела (т.е. черного тела), поддерживаемого при температуре замерзания платины. Единица силы света, сокращенно обозначаемая как кандела кд (z). Следовательно, световой поток, исходящий от точечного источника во всех направлениях, равен освещенности — ¼ π люменов и называется msli. Это световой поток, падающий на рабочую поверхность в люменах на единицу площади, который называется люкс. Сравнение с эталоном. Обычно первичные стандарты хранятся в лабораториях стандартов.
Обычно лампа накаливания по сравнению с первичным эталоном используется в качестве лабораторного эталона. Испытываемый источник/лампа сравнивается с лабораторным эталоном. Тем не менее, лампа накаливания не пригодна для использования более 50–100 часов. Стандартизация лампы осуществляется по номинальному напряжению, номинальному току и мощности.
Эти измерения включают фотометрию. Они используют фотометрическую скамью с фотометрической головкой, которая представляет собой непрозрачный экран. Эти измерения включают компас контрольной лампы со стандартной лампой
a. Изменяя положение контрольной лампы (стандартной лампы) Is b. Изменяя положение контрольной лампы IT
c. Меняя положение экрана
Измерение завершено, когда скамья сбалансирована. Он сбалансирован, когда две стороны экрана одинаково яркие [в темной комнате], как показано на рис. 1. х метр также при этом вместо экрана настраивайте измеритель, чтобы получить те же показания на фотометрическом стенде.
Рис.2. показывает метод, в котором расстояние варьируется, чтобы получить одно и то же показание на счетчике.
В качестве альтернативы можно оставить постоянное расстояние на скамейке и записать показания счетчика.
На рис. 4 показан типичный фотометр. Он имеет стандартный точечный источник света «L» в центре непрозрачной сферы. Он имеет отверстие W, в котором размещен фотоэлемент, принимающий рассеянный свет от источника. Окно «W» защищено рассеивающим экраном «C» от прямого света. Показания микрометра сначала снимают с помощью стандартной лампы, а затем с помощью контрольной лампы.
На рис. 5 показан фотоэлемент, используемый в фотометре. В фотоэлементе чувствительный элемент «S» покрыт тонким слоем селена на стальной пластине P. Она, в свою очередь, покрыта тонким слоем металла «M», на котором находится собирающее кольцо R.
Чувствительный элемент представляет собой полупроводник, высвобождающий электроны при воздействии света.
Селен и оксид меди являются наиболее подходящими полупроводниковыми материалами. Стальная пластина «P», покрытая тонким слоем селена при 200 ° C и отожженная при 80 ° C. Образуется кристаллическая форма. Он, в свою очередь, покрыт тонкой прозрачной пленкой металла «М» с собирающим кольцом «R» из металла.
B — барьерный слой. При воздействии света — свет проникает через букву «M» и высвобождает электроны из металлического селена. Они пересекают барьер «B» в «M» и собираются через «R» и P. Ток, обозначенный (A), пропорционален освещенности. Часто (А) представляет собой микроамперметр, калиброванный в лм.
Следующим аспектом фотометрии является рассмотрение кривых яркости Лампы. А вот и роль Светил. Светильники в первую очередь обеспечивают физическую поддержку Лампам. Они могут быть направляющими, глобусами, отражающими или преломляющими. Их можно было поддерживать на стенах с помощью настенных ответвлений. В случае уличного освещения это могут быть переносные устройства на столбах.
Во всех заботах нам нужны кривые светораспределения. Кривые распределения света представляют собой кривые, показывающие изменение силы света в зависимости от угла излучения в горизонтальной плоскости, т. е. в полярном углу, азимуте или вертикальной плоскости, проходящей через центр.
На рис. 7 показана типичная кривая распределения полярной яркости точечного источника света. По полярной кривой для получения msli лампы строится диаграмма Руссо. На рис. 8 показана такая конструкция.
Рассмотрим полярную кривую A для типичной лампы с центром O в лампе. Нарисуйте полукруг подходящего радиуса OB = OC. радиусов. От вершины отходят радиальные сегменты. От кончиков радиальных сегментов проведите горизонтальные линии, удлиненные, чтобы обрезать вертикальные линии в масштабе, зависящем от длины радика. Тогда средняя ширина кривой DP «Q» R «S» F равна msli.
Учебный материал, Лекционные заметки, Задание, Справочник, Вики-описание, краткая информация
Производство, использование и сохранение электроэнергии : Освещение : Законы освещения |
Свод правил Калифорнии, раздел 8, раздел 3317.
Освещение.Перейти к основному содержанию
Эта информация предоставляется бесплатно Департаментом производственных отношений. со своего веб-сайта www.dir.ca.gov. Эти правила предназначены для удобства пользователя, и не делается никаких заявлений или гарантий, что информация является текущим или точным. Полный отказ от ответственности см. на странице https://www.dir.ca.gov/od_pub/disclaimer.html.
Подраздел 7. Общие приказы по промышленной безопасности
Группа 2. Техника безопасности и личная защита
Статья 7. Прочие правила техники безопасности
| Вернуться к индексу Новый запрос |
(a) Рабочие зоны, лестницы, проходы, проходы, рабочие столы и машины должны быть обеспечены либо естественным, либо искусственным освещением, достаточным и подходящим для обеспечения достаточно безопасного рабочего места.
Минимальные уровни освещенности только для обеспечения безопасности перечислены для различных типовых зон в Таблице IL-1. (Раздел 24, Часть 2, Раздел 512, Таблица 5-C.)
ТАБЛИЦА ИЛ-1
МИНИМАЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ ОСВЕЩЕНИЯ ДЛЯ БЕЗОПАСНОСТИ
Опасности, требующие
Визуальное обнаружение Небольшой Высокий
-------------------------------------------------- -------------------------------------------------- ------
Нормальная активность
Уровень Низкий Высокий Низкий Высокий
-------------------------------------------------- -------------------------------------------------- ------
Помещения Складские площадки Разгрузочные площадки Лифты Машинные отделения
Офисы Склады Лестничные марши Зона обработки
Раздевалки Коридоры Сборочные цеха Механический цех
Санузлы Области планировки Листовой металл
Покрасочные камеры Деревообрабатывающие цеха
осмотр
Фут-свечи 0,5 1,0 2,0 5,0
-------------------------------------------------- -------------------------------------------------- -------
ПРИМЕЧАНИЕ: (1) Чтобы всегда обеспечивать эти уровни, необходимо предусмотреть более высокие начальные уровни, чтобы компенсировать их снижение из-за снижения светоотдачи ламп с возрастом и накопления грязи на лампах и поверхностях помещения.
(2) Для областей или операций, не указанных выше, и для рекомендуемых уровней освещенности для эффективного визуального восприятия в различных задачах и зонах см. , ANSI/IES RP-7-1991, Практика промышленного освещения и ANSI/IES RP-1- 1993 г., Практика офисного освещения (Название 24, Часть 2, Раздел 512, Таблица 5-C).
(b) Если адекватное естественное освещение или постоянное искусственное освещение не могут быть обеспечены для обеспечения безопасности работников, должны быть предусмотрены подходящие переносные светильники.
(c) Мансардные окна, боковые окна, лампы и другие осветительные приборы, обеспечивающие необходимое освещение, должны содержаться в достаточной чистоте, регулироваться и ремонтироваться таким образом, чтобы не нарушать освещение, необходимое для безопасности работников.
ПРИМЕЧАНИЕ: Цитируемый орган: Раздел 142.3 Трудового кодекса. Ссылка: статья 142.3 Трудового кодекса; и Раздел 18943(c), Кодекс здоровья и безопасности.
ИСТОРИЯ
1.
