Измерване на осветеност

Измерването на светлина се е превърнало в често срещана практика в различни професионални сфери - от това дали служителите в дадено предприятие работят в безопасни работни условия до проверка на нивата на осветеност във фотографията и сценичния дизайн например. Най-лесно измерването на осветеност може да се обясни, като се разгледа една обикновена крушка с нажежаема жичка, която се загрява, произвеждайки светлина. Общото количество енергия на цялата произведена от нажежаемата жичка светлина е известно като светлинен поток.

При измерването на светлина се определя колко лумена падат на единица площ (в лукса). Пример за това е светлинен източник, който произвежда общ светлинен поток от 1000 лумена. Ако потокът се насочи към площ от 1 кв. м, осветеността ще бъде 1000 лукса. В случай че светлинният поток е фокусиран върху 10 кв. метра, то осветеността ще е само 100 лукса.

Договорните условия, свързани с проектирането на системи за изкуствено осветление, поставят акцент върху оценката на тяхната ефективност. Често проектантите, техните клиенти или потенциални наематели на пространство искат да проверят точността на изчисленото ниво осветеност спрямо това, което действително е налично в пространството.

Освен това задължението за полагане на грижи за служителите, наложени на работодателите, означава, че условията на осветеност на работното място трябва да отговарят на минималните стандарти. Неспазването на минималния стандарт може да доведе до сериозни последици за работодателя.

Проектирането на осветлението се осъществява с помощта на метода за изчисляване на нивото на поддържана осветеност, който има за цел да осигури не по-малко от необходимото количество работна осветеност в най-лошата точка от цикъла на поддръжката и подмяна на лампите, почистването на осветителните тела и на помещенията.

Това означава, че средната измерена осветеност на работната повърхност ще бъде по-голяма от поддържаната осветеност, определена от проектанта. Измерването на осветеността на работната повърхност може да се използва, за да се прецени дали характеристиките на инсталацията отговарят на спецификациите. Средната измерена осветеност никога не трябва да бъде по-ниска от средната поддържана осветеност.

Тъй като светлинният поток на лампите варира в зависимост от работната им температура, е важно осветителните тела да са работили при нормални топлинни условия, преди да започнат измерванията. Това може да наложи например осветлението и климатикът да бъдат включени достатъчно дълго, за да се постигнат стабилни работни условия.

Измервателни уреди
Съществува широка гама от оборудване за измерване на осветеност, което може да се използва при изследвания на осветлението. Оборудването може да бъде закупено от реномиран производител или да бъде наето за периода на замерването. Апаратурата за измерване на осветеност трябва да се калибрира редовно, обикновено веднъж годишно.

Когато измервателният уред се използва често или последствията от резултатите са с висока степен на важност, се препоръчва 6-месечно калибриране. Когато инструментът е изпуснат или е подложен на екстремно високи или ниски температури, е препоръчително той да се прекалибрира. Цялото оборудване трябва да се почиства регулярно и да се проверява състоянието на батериите. За периода на измерване на осветеността трябва винаги да се предвидят резервни батерии.
Измервателните уреди измерват интензитета на фотоните върху повърхността на фотоклетката.

Клетката е в състояние да използва тази енергия, за да осигури малък ток, който ще варира пропорционално на интензитета на фотоните. Филтрите пред фотоклетката коригират отговора за спектралната чувствителност на окото (V(l) корекция). Електрическата схема на измервателния уред усилва този сигнал. След това произведената осветеност може да се изобрази като стойност в Lux, обикновено на цифров дисплей, но понякога и върху измервателен уред с подвижен показалец (стрелка).

В повечето случаи измервателните уреди разполагат с функции за измервания на пълен диапазон. Скалата може да бъде изменяна с помощта на командни бутони или ключове.
Измервателните уреди обикновено са преносими (ръчни), като фотоклетката е прикрепена към усилвателя чрез гъвкав кабел. Това позволява на фотоклетката да бъде на известно разстояние от лицето, което извършва замерванията, избягвайки риска от засенчване.

Фотоклетката трябва да бъде с косинус корекция. Това е необходимо, защото когато светлината пада под по-малък от 90° наклон спрямо повърхността на фотоклетката, реакцията й трябва да бъде променена спрямо косинуса на ъгъла на падане. Това се постига чрез поставяне на купол или диск от дифузиращ материал над действителната измервателна клетка. Лицето, извършващо замерванията, трябва да бъде добре запознато с работните характеристики на оборудването и всички инструкции за използването му.

Светлочувствителна клетка
Тази клетка измерва т. нар. инцидентна/падаща светлина (измерва се цялата светлина във видимия спектър) и я оценява спрямо кривата на чувствителността на дневната светлина. Получената стойност е резултатът от измерването в луксове.

Много луксметри работят на този принцип, използвайки една светлочувствителна клетка. Чувствителността за видимата светлина за тази клетка със сигурност е различна от тази на човешкото око. В резултат на това отчитането на светлинната клетка не дава стойност в луксове. Има няколко начина за решаване на този проблем.

Най-евтиният вид луксметри имат един корекционен фактор, който коригира измерената стойност на клетката в стойността, съответстваща на чувствителността на човешкото око. Този принцип е добър, но изисква различен корекционен фактор за всеки светлинен спектър. Недостатък на тези луксметри обаче е ниската точност при измерване на осветеност със съществено различаващ се спектър.

Значително по-скъпите луксметри с една клетка са оптимизирани и настроени с оптични филтри и лещи, така че чувствителността на този комплект лещи и самата клетка директно съответства на кривата на светлинната чувствителност на очите (така само една корекционна стойност е необходима за светлината във всеки спектър). Най-скъпите луксметри могат да достигнат до 1,5% несигурност за кривата на чувствителност на човешкото око (клас L), където този 1,5% е достоверен като средна стойност за цялата крива.

Трябва да се има предвид обаче, че може да се очаква (много) по-голяма грешка, когато се изследва тясна спектрална лента.Цената на тези измервателни уреди варира значително, като започва от много ниска до относително висока в зависимост от опции като USB свързаност и понякога предварително зададени стойности за различни видове ел. крушки.

В още по-високия диапазон цената се определя от опционалните функции като температурно оптимизирана измервателна глава, компютърна свързаност и т. н. Тези измервателни уреди дават резултата от измерването много бързо (

Спектрорадиометри
Друг тип уред за измерване на осветеността е спектрорадиометърът, който измерва пълния спектър на видимата светлина. Това става чрез прихващане на светлината и извличане на различните спектрални светлинни компоненти в участъци с дължина на вълната от например 5 nm и измерване на всяка малка площ чрез отделен светлочувствителен сензор.

Така за площ с дължина на вълната 380-780 nm има 81 светлочувствителни клетки и всяка измерва тясна ивица от 5 nm инцидентна/падаща светлина. Светлината се разделя върху 81 светлочувствителни клетки и измерването отнема много повече време (често над 10 секунди).

Тези измервателни уреди обаче са скъпи. Калибрирането се извършва с крушка, излъчваща светлина с определен спектър, като за всяка малка област на дължина на вълната е добре известно количеството енергия и това се използва за корекция на показанията на всяка клетка в уреда. В резултат на това всяка клетка правилно измерва енергийното съдържание (във W/m2/nm) на светлина от тясна ивица дължини на вълните (5 nm ширина).

Тъй като чувствителността на окото е известна и добре документирана, отчитанията на всяка клетка могат да бъдат умножени по относителната чувствителност начовешкото око за тази област на вълната, за да се преобразуват показанията на мощността в луксове (адаптирани към човешкото око).