Какая Световая Характеристика Света Измеряется в Канделах Освещение на складах

Общие сведения

Освещенность — это световая величина, которая определяет количество света, попадающего на определенную площадь поверхности тела. Она зависит от длины волны света, так как человеческий глаз воспринимает яркость световых волн разной длины, то есть разного цвета, по-разному. Освещенность вычисляют отдельно для волн разной длины, так как люди воспринимают свет с длиной волны в 550 нанометров (зеленый), и цвета, находящиеся рядом в спектре (желтый и оранжевый), как самые яркие. Свет, образуемый более длинными или короткими волнами (фиолетовый, синий, красный) воспринимается, как более темный. Часто освещенность связывают с понятием яркости.

Освещенность обратно пропорциональна площади, на которую падает свет. То есть, при освещении поверхности одной и той же лампой, освещенность большей площади будет меньше, чем освещенность меньшей площади.

Разница между яркостью и освещенностью

ЯркостьОсвещенность

В русском языке слово «яркость» имеет два значения. Яркость может означать физическую величину, то есть характеристику светящихся тел, равную отношению силы света в определенном направлении к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению. Также она может определять более субъективное понятие об общей яркости, которое зависит от многих факторов, например особенностей глаз того, кто смотрит на этот свет, или количества света в окружающей среде. Чем меньше света вокруг, тем ярче кажется источник света. Чтобы не путать эти два понятия с освещенностью стоит запомнить, что:

яркость

характеризует свет,
отраженный
от поверхности светящегося тела или посылаемый этой поверхностью;

освещенность

характеризует
падающий
на освещаемую поверхность свет.

В астрономии яркость характеризует как излучающую (звезды), так и отражающую (планеты) способность поверхности небесных тел и измеряется по фотометрической шкале звездных яркостей. Причем, чем ярче звезда, тем меньше величина ее фотометрической яркости. Самые яркие звезды имеют отрицательную величину звездной яркости.

Единицы измерения

Освещенность чаще всего измеряют в единицах СИ люксах

. Один люкс равен одному люмену на квадратный метр. Те, кто предпочитают метрическим единицам имперские, используют для измерения освещенности
фут-канделу
. Часто ее применяют в фотографии и кино, а также в некоторых других областях. Фут в названии используется потому, что одна фут-кандела обозначает освещенность одной канделой поверхности в один квадратный фут, которую измеряют на расстоянии одного фута (чуть больше 30 см).

Экспонометр «Сверловск-4», сделанный в СССР в 80-x

Фотометр

Фотометр — это устройство, которое измеряет освещенность. Обычно свет поступает на фотодетектор, преобразуется в электрический сигнал и измеряется. Иногда встречаются фотометры, которые работают по другому принципу. Большая часть фотометров показывают информацию об освещенности в люксах, хотя иногда используются и другие единицы. Фотометры, называемые экспонометрами, помогают фотографам и операторам определить выдержку и диафрагму. Кроме этого фотометры используют для определения безопасной освещенности на рабочем месте, в растениеводстве, в музеях, и во многих других отраслях, где необходимо знать и поддерживать определенную освещенность.

Люмен, люк, кандела, палочка, световой поток. Как это понимать?

Другими словами, сила света — это сила света, доступная человеческому глазу. Чтобы преобразовать излучаемую энергию (Watts) в световой поток (люмены), вам необходимо знать длину волны излучения и кривую чувствительности человека.

Из этого следует, что монохроматическое излучение как компьютерная проблема решается совершенно нерелевантно, но для светодиодного светло-белого цвета вам также необходимо знать более подробный спектр технологий выбросов и производства, и только на основе этих данных уже разработаны методы расчета.

Таким образом, мы можем видеть, что белые светодиоды 1 Вт до 100 лм / эффективность W излучают 0,4 Вт и 0,6 Вт света в виде тепла, а лампа мощностью 100 Вт потребляет широковещательную передачу в видимой части спектра только 6 Вт (0,06 Вт 1 Вт).

Энергия, потребляемая источником света от источника питания, не полностью преобразуется в излучение.

Это особенно актуально для светодиодных ламп. В дополнение к потерям энергии в самом светодиоде, силовой преобразователь теряет свою мощность, а часть света задерживается оптикой — отражателями, диспенсерами, линзами. При использовании светодиода со скоростью 100 лм / Вт эффективность светильника редко достигает 80 лм / Вт, а для наиболее распространенных источников света он может составлять 60-70 лм / Вт. Из-за этого современные светодиодные источники света примерно в 10 раз эффективнее, чем сейчас архаичные лампы накаливания.

В этом случае не забудьте главное правило для разработки источника питания для светодиода: для питания светодиода используйте стабилизатор тока, не смешивайте его с регулятором напряжения. В случае с малыми токами чип LM317T оказался очень полезным, и для крупных потоков особенно важны специализированные микрочипы драйверов, которые выполняют оптимальный режим работы тока, особенно критичные для высокой мощности.

Чтобы узнать, сколько люменов в свече, вам нужно использовать простой веб-калькулятор.

Освещенность в фото- и видеосъемке

В большинстве современных камер имеются встроенные экспонометры, упрощающие работу фотографа или оператора. Экспонометр необходим для того, чтобы фотограф или оператор могли определить, сколько света нужно пропустить на пленку или фотоматрицу в зависимости от освещенности снимаемого объекта. Освещенность в люксах преобразуется экспонометром в возможные комбинации выдержки и диафрагмы, которые потом выбираются вручную или автоматически, в зависимости от того, как настроена камера. Обычно предлагаемые комбинации зависят от настроек в камере, а также от того, что фотограф или оператор хочет изобразить. В студии и на съемочной площадке часто используют внешний или встроенный в камеру экспонометр, чтобы определить, достаточно ли освещения обеспечивают используемые источники света.

Для получения хороших фотографий или видеоматериала в условиях плохого освещения на пленку или фотоматрицу должно попасть достаточное количество света. Этого не трудно добиться с помощью фотоаппарата — нужно только установить правильную экспозицию. С видеокамерами дело обстоит сложнее. Для видеосъемки высокого качества обычно нужно устанавливать дополнительное освещение, иначе видео будет слишком темным или с сильным цифровым шумом. Это не всегда возможно. Некоторые видеокамеры специально разрабатывают для съемки в условиях слабой освещенности.

Камеры, предназначенные для съемки в условиях слабой освещенности

Камера и объектив для сотового телефона

Есть два вида камер для съемок в условиях слабой освещенности: в одних используется оптика более высокого уровня, а в других — более совершенная электроника. Оптика пропускает больше света в объектив, а электроника лучше обрабатывает даже тот малый свет, что попадает в камеру. Обычно именно с электроникой связаны проблемы и побочные эффекты, описанные ниже. Светосильная оптика позволяет снять видео более высокого качества, но ее недостатки — дополнительный вес из-за большого количества стекла и значительно более высокая цена.

Объектив и фотоматрица типа ПЗС 1/1,7 дюймов (7,60 x 5,70 мм) для компактной камеры

Кроме этого, на качество съемки влияет установленная в видео- и фотокамерах одноматричная или трехматричная фотоматрица. В трехматричной матрице весь поступающий свет делится с помощью призмы на три цвета — красный, зеленый и синий. Качество изображения в темных условиях лучше в трехматричных камерах, чем в одноматричных, так как при прохождении через призму рассеивается меньше света, чем при его обработке фильтром в одноматричной камере.

Существует два основных вида фотоматриц — на приборах с зарядовой связью (ПЗС) и выполненные на основе КМОП-технологии (комплементарный металлооксидный полупроводник). В первом обычно установлен датчик, на который поступает свет, и процессор, который обрабатывает изображение. В КМОП-матрицах датчик и процессор обычно объединены. В условиях недостаточного освещения камеры с ПЗС-матрицами обычно дают изображение лучшего качества, а достоинства КМОП-матриц в том, что они дешевле и потребляют меньше энергии.

Полноформатная фотоматрица типа КМОП размером 24 x 36 мм для профессиональной цифровой зеркальной камеры Canon 5D Mark II

Размер фотоматрицы также влияет на качество изображения. Если съемка происходит с малым количеством света, то чем больше матрица — тем лучше качество изображения, а чем меньше матрица — тем больше проблем с изображением — на нем появляется цифровой шум. Большие матрицы устанавливают в более дорогих камерах, и для них необходима более мощная (и, как следствие — тяжелая) оптика. Фотокамеры с такими матрицами позволяют снимать профессиональное видео. Например, в последнее время появился ряд фильмов полностью снятых на такие камеры как Canon 5D Mark II или Mark III, у которых размер матрицы — 24 x 36 мм.

Производители обычно указывают, в каких минимальных условиях может работать камера, например при освещенности от 2 люкс. Эта информация не стандартизирована, то есть производитель решает сам, какое видео считать качественным. Иногда две камеры с одним и тем же показателем минимальной освещенности дают разное качество съемки. Альянс отраслей электронной промышленности EIA (от английского Electronic Industries Association) в США предложил стандартизированную систему определения светочувствительности камер, но пока он используется только некоторыми производителями и не принят повсеместно. Поэтому часто, чтобы сравнить две камеры с одинаковыми световыми характеристиками, нужно испробовать их в действии.

На данный момент любая камера, даже рассчитанная на работу в условиях низкой освещенности, может давать картинку низкого качества, с высокой зернистостью и послесвечением. Чтобы решить некоторые из этих проблем возможно предпринять следующие шаги:

• Снимать на штативе;
• Работать в ручном режиме;
• Не использовать режим переменного фокусного расстояния, а вместо этого перенести камеру как можно ближе к объекту съемки;
• Не использовать автоматическую фокусировку и автоматический выбор ISO — при большей величине ISO увеличивается шум;
• Снимать с выдержкой в 1/30;
• Использовать рассеянный свет;
• Если нет возможности установить дополнительное освещение, то использовать весь возможный свет вокруг, например уличные фонари и лунный свет.

Несмотря на отсутствие стандартизации о чувствительности камер к освещенности, для ночной съемки все равно лучше выбрать камеру, на которой указано, что она работает при 2 люкс или ниже. Также следует помнить, что даже если камера действительно хорошо снимает в темных условиях, ее чувствительность к освещенности, указанная в люксах — чувствительность к свету, направленному на объект, но камера на самом деле получает свет, отраженный от объекта. При отражении часть света рассеивается, и чем дальше камера от объекта — тем меньше света попадает в объектив, что ухудшает качество съемки.

Как правильно выбирать лампы в зависимости от количества люменов

Рассчитать освещенность в люменах несложно, если использовать рекомендации из СНиП и помнить несколько советов:

1. Для каждого помещения установлены санитарные нормы освещенности. Для ванных, санузлов, подсобных помещений, коридоров и прихожих показатель составляет 50 Лк. Для жилых комнат и кухонь он равен 150 Лк. В детских комнатах и игровых зонах нужно не менее 200 Лк. Рабочие кабинеты, домашние офисы и библиотеки освещаются по норме в 300 люксов.
2. Выбранную норму надо умножить на площадь помещения. Результат покажет суммарную освещенность, которая нужна для той или иной комнаты. На этот показатель и стоит ориентироваться.
3. Продумывается количество лампочек и их расположение. Для небольших помещений хватит люстры посередине, равномерно распределяющей свет. А если комната большая или вытянутая, лучше использовать больше ламп с меньшей яркостью и расположить их равномерно или поставить 2-3 люстры.

Рассчитать оптимальный световой поток в люменах несложно, если знать соотношение этого показателя к мощности у основных видов ламп. При выборе оборудования надо помнить, что нельзя сильно превышать рекомендованные нормы.

Экспозиционное число

Экспозиционное число

(англ. Exposure Value, EV) — целое число, характеризующее возможные комбинации
выдержки
и
диафрагмы
в фото, кино- или видеокамере. Все сочетания выдержки и диафрагмы, при которых на пленку или светочувствительную матрицу попадает одинаковое количество света, имеют одинаковое экспозиционное число.

Несколько комбинаций выдержки и диафрагмы в камере при одном и том же экспозиционном числе позволяют получить примерно одинаковое по плотности изображение. Однако изображения при этом будут различными. Это связано с тем, что при разных значениях диафрагмы глубина резко изображаемого пространства будет различной; при разных значениях выдержки изображение на пленке или матрице будет находиться разное время, в результате чего оно будет в разной степени смазано или совсем не смазано. Например, сочетания f/22 — 1/30 и f/2.8 — 1/2000 характеризуются одним и тем же экспозиционным числом, но первое изображение будет иметь большую глубину резкости и может оказаться смазанным, а второе будет иметь малую глубину резкости и, вполне возможно, совсем не будет смазанным.

Бóльшие значения EV используются, если объект съемки лучше освещен. Например, экспозиционное число (при светочувствительности ISO 100) EV100 = 13 можно использовать при съемке ландшафта, если на небе имеется облачность, а EV100 = –4 годится для съемки яркого полярного сияния.

По определению,

EV = log2 (N

2/
t
)

или

2EV = N

2/
t
, (1)

где
• N
  — диафрагменное число (например: 2; 2,8; 4; 5,6, и т. д.)
• t
  — выдержка в секундах (например: 30, 4, 2, 1, 1/2, 1/4, 1/30, 1/100, и т. д.)

Например, для комбинации f/2 и 1/30, экспозиционное число

EV = log2(22/(1/30)) = log2(22 × 30) = 6.9 ≈ 7.

Это число может быть использовано для съемки ночных сцен и освещенных витрин. Комбинация f/5.6 с выдержкой 1/250 дает экспозиционное число

EV = log2 (5.62/(1/250)) = log2 (5.62 × 250) = log2 (7840) = 12.93 ≈ 13,

которое можно использовать для съемки пейзажа с облачным небом и без теней.

Следует отметить, что аргумент логарифмической функции должен быть безразмерным. В определении экспозиционного числа EV игнорируется размерность знаменателя в формуле (1) и используется только численное значение выдержки в секундах.

Типовая освещённость, примеры

Расшифровка единицы освещенности 1 лк выглядит так: 1 люкс (обозначение этой величины в системе СИ) соответствует порядку освещённости 1 м2 поверхности падающим световым потоком величиной 1 люмен (Лм).

Когда речь идёт о яркости света, то здесь можно рассматривать две позиции:

• сила света, излучаемого каким-либо источником;
• количество падающего на поверхность света.

Вторая позиция есть освещённость, о которой идёт речь.

Примеры типовых значений освещенности, в соответствии с внешним восприятием

Внимание! Визуальным восприятием определение освещённости объектов не ограничивается. Для этой цели применяют аппарат, который называется «люксметр». Это простой прибор, в основу которого входит фотоэлемент, преобразующий энергию света в электрическую энергию и отображающий показания на дисплее

Он позволяет измерить освещённость

Это простой прибор, в основу которого входит фотоэлемент, преобразующий энергию света в электрическую энергию и отображающий показания на дисплее. Он позволяет измерить освещённость.

Взаимосвязь экспозиционного числа с яркостью и освещенностью объекта съемки

Определение экспозиции по яркости света, отраженного от объекта съемки

При использовании экспонометров или люксметров, измеряющих отраженный от объекта съемки свет, выдержка и диафрагма связаны с яркостью объекта съемки следующим соотношением:

N

2/
t
=
LS
/
K
(2)

Здесь

• N
  — диафрагменное число;
• t
  — выдержка в секундах;
• L
  — усредненная яркость сцены в канделах на квадратный метр (кд/м²);
• S
  — арифметическое значение светочувствительности (100, 200, 400, и т. д.);
• K
  — калибровочный коэффициент экспонометра или люксметра для отраженного света; Canon и Nikon используют K = 12.5.

Из уравнений (1) и (2) получаем экспозиционное число

EV = log2 (LS

/
K
)

или

2EV = LS

/
K
При K

= 12,5 и ISO 100, имеем следующее уравнение для яркости:

2EV = 100L

/12.5 = 8
L
L

= 2EV/8 = 2EV/23 = 2EV–3.

Эта формула используется в конвертере для преобразования экспозиционного числа в кд/м² и наоборот.

Определение экспозиции по освещенности объекта съемки (падающий свет)

При использовании экспонометров или люксметров, измеряющих падающий на объект съемки свет, выдержка и диафрагма связаны с освещенностью объекта съемки следующим соотношением:

N

2/
t
=
ES
/
C
,

где

• N
  — диафрагменное число;
• t
  — выдержка в секундах;
• E
  — усредненная освещенность сцены, измеренная в люксах;
• S
  — арифметическое значение светочувствительности (100, 200, 400, и т. д.);
• C
  — калибровочный коэффициент экспонометра или люксметра для отраженного света; обычно используется C = 250.

При C = 250 and ISO 100, получаем следующую зависимость экспозиционного числа от освещенности объекта съемки:

2EV = ES

/
C
= 100/250
E
= 0.4 ×
E
E

= 2.5 × 2EV.

Эта формула используется в конвертере освещенности для преобразования экспозиционного числа в люксы и наоборот.

Следует отметить, что если посмотреть на таблицу соответствия экспозиционных чисел и яркости (для ISO 100 и K = 12.5) и освещенности (для ISO 100 и C = 250) объекта съемки, можно подумать, что она допускает прямое преобразование кд/м² в люксы и наоборот. Однако это не так, поскольку в люксах измеряется освещенность, то есть, количество света, падающее на поверхность, в то время как канделы на кв. метр используются для измерения яркости объекта, то есть, отраженного от поверхности объекта света. Количество отраженного света, то есть, яркость объекта, определяется свойствами поверхности объекта и ее текстурой. Например, поверхность, покрытая черным бархатом, может быть освещена очень ярким источником света, но при этом иметь очень низкую яркость. В то же время, белый автомобиль с глянцевой поверхностью может иметь большую, чем черный бархат, яркость при более слабом освещении. Фотографы знают, как трудно снять модель в черном бархатном платье на фоне белого автомобиля и наоборот, модель в белом свадебном платье на фоне черного автомобиля.

Пример условий освещения, при которых это экспозиционное число можно использовать

Подробнее об экспозиционном числе.

Определение коэффициента использования светового потока η

Это значение не нужно рассчитывать, его можно найти в готовом виде в таблицах, что существенно упрощает процесс. Но чтобы пользоваться информацией, нужен еще один коэффициент – i, который вычисляется по формуле:

i = Sп / ((a + b) × h)

Тут все просто:

• Sп – площадь помещения в квадратных метрах;
• а – длина комнаты;
• b – ширина комнаты;
• h – расстояние от пола до светильника.

После определения коэффициента помещения можно выбирать данные из таблиц. Ниже представлены варианты для разных источников света.

Рассчитать освещенность в помещении несложно, для этого нужны простые данные, главное – заранее найти лампы или светильники, чтобы знать их характеристики. Тут не потребуются сложные формулы, все делается вручную или с использованием таблиц.

Освещенность и музейные экспонаты

Скорость, с которой ветшают, выцветают и иным образом портятся музейные экспонаты, зависит от их освещенности и от силы источников света. Сотрудники музеев измеряют освещенность экспонатов, чтобы убедиться, что на экспонаты попадает безопасное количество света, а также и для того, чтобы обеспечить достаточно света для посетителей, чтобы они могли хорошо рассмотреть экспонат. Освещенность можно измерить фотометром, но во многих случаях это бывает нелегко, так как он должен находиться как можно ближе к экспонату, а для этого часто необходимо убрать защитное стекло и выключить сигнализацию, а также получить на это разрешение. Чтобы облегчить задачу, работники музея часто пользуются фотоаппаратами как фотометрами. Конечно, это не замена точным измерениям в ситуации, где найдена проблема с количеством света, который попадает на экспонат. Но для того, чтобы проверить, нужна ли более серьезная проверка с фотометром, фотоаппарата вполне достаточно.

Экспозиция определяется фотоаппаратом на основе показаний об освещенности, и, зная экспозицию, можно найти освещенность, проделав ряд несложных вычислений. В этом случае сотрудники музеев пользуются либо формулой, либо таблицей с переводом экспозиции в единицы освещенности. Во время вычислений не стоит забывать, что камера поглощает часть света, и учитывать это в конечном результате.

Садоводы знают, что разные растения требуют разное количество света; для оценки освещенности растений можно использовать люксметры

Сила света

Безусловно, свет от разных источников распространяется не равномерно. Один светильник бьет очень узким пучком света, а другой наоборот максимально широким.

Но если сравнить их паспортные данные, оба они могут иметь одновременно одинаковое количество люмен.

Именно поэтому ориентироваться только на люмены, в корне не правильно.

Например, при покупке светильника через интернет, можно получить вовсе не то освещение, на которое изначально рассчитывали.

Еще раз запомните, световой поток показывает только КОЛИЧЕСТВО света, без учета направления его распространения.

Поэтому здесь еще нужно учитывать и другую характеристику – силу света. Что это такое?

Это величина светового потока разделенного на телесный угол, внутри которого он распространяется.

Проще говоря, если световой поток это количество света, то сила света – это его ”плотность”.

Измеряется сила света в канделах – Кд.

1 кандела – это 1 люмен распространяющийся в пределах конуса с углом в 65 градусов.

Чтобы визуально представить себе силу в 1 канделу, посмотрите опять же на обыкновенную свечу. Именно поэтому определение кандела произошло от латинского слова ”candela” – что в переводе означает свеча.

Кстати, теоретически человеческий глаз может увидеть свет от такого источника на расстоянии почти 50км!

Однако из-за кривизны поверхности земли, данное расстояние фактически сокращается до 5км.