Люкс как единица освещённости¶

Люкс (русское обозначение: лк; международное: lx) — единица измерения освещённости в Международной системе единиц (СИ). Один люкс равен освещённости поверхности площадью один квадратный метр, на которую равномерно падает световой поток в один люмен. Величина названа в честь латинского слова «lux», означающего «свет».

¶Определение и соотношение с другими единицами

Люкс является производной единицей СИ. Строгое определение: 1 лк = 1 лм/м². Через основные единицы СИ люкс выражается как кд·ср·м⁻² (кандела на стерадиан на квадратный метр), поскольку люмен определяется как кандела, умноженная на стерадиан.

Соотношение с другими единицами освещённости:

• 1 люкс = 10⁻⁴ фота (устаревшая единица СГС);
• 1 люкс ≈ 0,0929 фут-канделы (единица, используемая в США и Великобритании);
• 1 фут-кандела = 10,764 люкс.

Для наглядного восприятия: освещённость в 1 люкс создаётся на расстоянии одного метра от источника света силой в одну канделу, если свет падает перпендикулярно поверхности.

¶Физический смысл и отличие от люмена

Люкс измеряет не мощность светового потока (которая выражается в люменах), а то, как этот поток распределяется по площади. Один и тот же люмен, сфокусированный на малую площадь, даёт большую освещённость в люксах, чем при рассеивании на большую поверхность. Например, карманный фонарик со световым потоком 100 люмен, освещающий пятно площадью 0,1 м², создаёт освещённость 1000 лк, а тот же фонарик с рассеивателем, освещающий 10 м², — лишь 10 лк.

Физиологически люкс приближен к восприятию света человеческим глазом, поскольку люмен, от которого он образован, учитывает спектральную чувствительность глаза (так называемую кривую видности). Однако для оценки зрительного комфорта одного значения люкс недостаточно — важны также равномерность освещения, цветовая температура и индекс цветопередачи.

¶Типичные значения освещённости

Для ориентации в величинах люкс полезны следующие ориентировочные значения:

• 0,0001 лк — безлунное ночное небо;
• 0,25–0,3 лк — полная луна в ясную ночь;
• 3–5 лк — сумерки на границе гражданских сумерек;
• 50 лк — свет в коридоре или на лестнице;
• 150–300 лк — освещённость, рекомендуемая для офисной работы;
• 300–500 лк — комфортное освещение для чтения;
• 1000 лк — освещённость в пасмурный день у окна;
• 10 000–25 000 лк — освещённость в тени в солнечный день;
• 100 000 лк — прямая солнечная радиация в полдень.

¶Нормативные требования к освещённости

В России требования к освещённости помещений регулируются сводом правил СП 52.13330.2016 «Естественное и искусственное освещение» (актуализированная версия СНиП 23-05-95). Нормы устанавливаются в люксах для горизонтальной рабочей поверхности и зависят от типа помещения и характера зрительной работы.

Примеры нормативных значений (для люминесцентных и светодиодных ламп при общем освещении):

• учебные классы, аудитории — 300–400 лк;
• офисные помещения для работы с документами — 300 лк;
• конструкторские и чертёжные бюро — 500 лк;
• операционные (на операционном столе) — от 1000 лк;
• жилые комнаты — 150 лк;
• кухни — 200 лк;
• лестничные клетки жилых домов — 20 лк.

Для улиц и дорог нормирование ведётся в средних значениях освещённости: магистральные улицы — 15–20 лк, второстепенные — 4–6 лк, пешеходные переходы — не менее 10 лк.

¶Приборы для измерения

Для измерения освещённости в люксах применяются люксметры. Принцип действия большинства современных приборов основан на фотоэлементе (кремниевом фотодиоде), который преобразует световой поток в электрический сигнал, пропорциональный освещённости. Для коррекции спектральной чувствительности под кривую видности человеческого глаза используются светофильтры.

Люксметры бывают:

• аналоговые (со стрелочным индикатором) — устаревающий тип;
• цифровые — наиболее распространены, дают показания на жидкокристаллическом дисплее;
• с выносным датчиком — позволяют измерять освещённость в труднодоступных местах;
• комбинированные (люксметр-яркомер) — измеряют и освещённость, и яркость.

Профессиональные люксметры подлежат периодической поверке, поскольку точность измерений имеет значение при контроле условий труда и аттестации рабочих мест. Погрешность бытовых приборов обычно составляет 5–10 %, профессиональных — 3–5 %.

¶Применение в фотографии и видеосъёмке

В фотографии люкс используется для расчёта экспозиции, хотя более привычной величиной является экспозиционное число (EV). При чувствительности ISO 100 соотношение между освещённостью и экспозицией выражается формулой: EV = log₂(L·100 / 2,5), где L — освещённость в люксах. Практически это означает, что для съёмки при освещённости 100 лк (типичная офисная) требуется выдержка 1/60 секунды при диафрагме f/2,8 и ISO 100.

В кинопроизводстве и на телевидении нормативы освещённости съёмочной площадки устанавливаются в люксах: для студийных съёмок обычно требуется 1000–2000 лк на объект, для хромакейных студий — до 3000 лк.

¶Историческая справка

Единица «люкс» была введена на заре фотометрии в конце XIX века. В 1889 году на Международном конгрессе электриков в Париже были определены основные фотометрические единицы, среди которых появился люкс как единица освещённости. В 1948 году люкс был официально включён в Международную систему единиц (СИ) на IX Генеральной конференции по мерам и весам.

До введения люкса в разных странах использовались иные единицы: в России — свеча на аршин², в Германии — метр-керце, в Великобритании — фут-свеча. Унификация произошла лишь в середине XX века с принятием СИ.

¶Интересные факты

• Светочувствительность человеческого глаза варьируется в огромном диапазоне: от 0,000001 лк (адаптированный к темноте глаз) до 100 000 лк (яркий солнечный день), что составляет диапазон в 10¹¹ раз.
• В живой природе существуют организмы, способные ощущать освещённость в десятые доли люкса: например, некоторые ночные насекомые ориентируются по свету Луны (около 0,3 лк).
• Современные камеры смартфонов способны снимать при освещённости до 1–2 лк благодаря длинным выдержкам и шумоподавлению, однако качество изображения при этом значительно снижается.