Освещённость: измерение в люксах¶

Освещённость — физическая величина, численно равная отношению светового потока, падающего на малый участок поверхности, к площади этого участка. В Международной системе единиц (СИ) освещённость измеряется в люксах (лк, lx). Один люкс соответствует освещённости поверхности площадью 1 м² при падающем на неё световом потоке в 1 люмен (лм). Величина характеризует количество видимого света, достигающего конкретной точки, и является ключевой фотометрической характеристикой при проектировании освещения, в гигиене труда и в сельском хозяйстве.

¶Физическая сущность и формула

Освещённость определяется по формуле:

E = Φ / S,

где E — освещённость в люксах, Φ — световой поток в люменах, S — площадь поверхности в квадратных метрах.

В отличие от светового потока (характеристики источника света) и яркости (характеристики отражённого или излучаемого света в определённом направлении), освещённость описывает результат взаимодействия света с конкретной поверхностью. Она зависит от силы света источника, расстояния до него и угла падения лучей. Согласно закону обратных квадратов, при увеличении расстояния от точечного источника в два раза освещённость уменьшается в четыре раза.

¶Единицы измерения

Основной единицей измерения в СИ является люкс. В системе СГС применяется фот (ф): 1 фот = 10 000 лк. В англоязычных странах до сих пор встречается единица фут-кандела (fc): 1 fc ≈ 10,76 лк. Для практических целей используются производные единицы: килолюкс (1 клк = 1000 лк), миллилюкс (1 млк = 0,001 лк).

Измерение освещённости осуществляется специальными приборами — люксметрами. Принцип их работы основан на фотоэлектрическом эффекте: свет, попадая на селеновый или кремниевый фотоэлемент, вызывает в цепи электрический ток, сила которого пропорциональна освещённости. Современные люксметры снабжены корректирующими светофильтрами, приближающими спектральную чувствительность прибора к чувствительности человеческого глаза, и могут иметь встроенную память и интерфейсы для передачи данных.

¶Нормы освещённости

Для различных видов деятельности установлены гигиенические нормативы освещённости. В России они регламентируются СП 52.13330.2016 и СанПиН 1.2.3685-21. Нормируются как минимальные значения рабочей освещённости (для поверхностей, на которых выполняется зрительная работа), так и освещённость проходов, лестниц и территорий.

Примерные нормы для помещений:

• Кабинеты, офисы (работа с документами) — 300–500 лк.
• Учебные классы, аудитории — 300–400 лк.
• Торговые залы — 300–500 лк.
• Жилые комнаты (общее освещение) — 150 лк.
• Кухни — 200 лк.
• Коридоры, лестницы — 50–100 лк.
• Улицы, дороги — 4–20 лк.

Для точных работ (часовое производство, микроэлектроника) требуются освещённости до 1500–3000 лк. Недостаточная освещённость приводит к зрительному утомлению, снижению производительности труда и росту травматизма, а чрезмерно яркий свет вызывает дискомфорт и блики.

¶Естественная освещённость

В природных условиях освещённость варьируется в огромных пределах. В ясный полдень на открытом воздухе в средних широтах она достигает 100 000 лк, в пасмурный день — около 10 000 лк. В полнолуние освещённость составляет примерно 0,2 лк, а в безлунную ночь — менее 0,001 лк. Для оценки естественного освещения в помещениях используется коэффициент естественной освещённости (КЕО) — отношение освещённости внутри помещения к одновременной освещённости на открытом воздухе, выраженное в процентах.

¶Практическое значение

Знание и контроль освещённости необходимы в следующих областях:

• Светотехника и архитектура — расчёт систем искусственного освещения, выбор количества и мощности светильников.
• Охрана труда — аттестация рабочих мест, контроль соблюдения санитарных норм.
• Фотография и видеосъёмка — определение экспозиции, настройка света.
• Сельское хозяйство — регулирование светового режима в теплицах и на животноводческих фермах для повышения продуктивности.
• Музейное дело — обеспечение щадящего светового режима для экспонатов (обычно 50–150 лк для чувствительных материалов).