| Тип объекта | Значение |
| Кабинеты и рабочие комнаты, офисы (на столах, Г-0.8) | 300 лк |
| Проектные залы и комнаты, конструкторские, чертёжные бюро (на столах, Г-0.8) | 500 лк |
| Помещения для посетителей, экспедиции (на столах, Г-0.8) | 300 лк |
| Читальные залы (на столах, Г-0.8) | 400 лк |
| Читательские каталоги (на фронте картотек, В-1.0) | 200 лк |
| Книгохранилища и архивы, помещения фонда открытого доступа (на стелажах. В-1.0) | 75 лк |
| Помещения для ксерокопирования (на столах, Г-0.8) | 300 лк |
| Переплётно-брошюровочные помещения (на столах, Г-0.8) | 300 лк |
| Макетные, столярные и ремонтные мастерские (на столах, Г-0.8) | 300 лк |
| Компьютерные залы (на столах, Г-0.8) | 400 лк |
| Конференц-залы, залы заседаний (на столах, Г-0.8) | 200 лк |
| Рекреации, кулуары, фойе (на полу, Г-0,0) | 150 лк |
| Лаборатории: органической и неорганической химии, термические, физические, спектрографические, стилометрические, фотометрические, микроскопные, ренгеноструктурного анализа, механические и радиоизмерительные, электронных устройств, препараторские (на столах, Г-0.8) | 400 лк |
| Нормы освещенности банковских и страховых учреждений | |
| Аналитические лаборатории (на столах, Г-0.8) | 500 лк |
| Операционный зал, кредитная группа, кассовый зал (на столах, Г-0.8) | 400 лк |
| Помещения отдела инкассации, инкассаторная (на столах, Г-0.8) | 300 лк |
| Депозитарий, предкладовая, кладовая ценностей (на столах, Г-0.8) | 200 лк |
| Серверная, помещения межбанковских электронных расчетов (на столах, Г-0.8) | 400 лк |
| Помещение изготовления, обработки идентификационных карт (на столах, Г-0.8) | 400 лк |
| Сейфовая (на столах, Г-0.8) | 150 лк |
| Помещения для обслуживания физических лиц (на столах, Г-0.8) | 300 лк |
| Нормы освещения учреждений общего образования, начального, среднего и высшего cпециального образования | |
| Классные комнаты, аудитории, учебные кабинеты, лаборатории общеобразовательных школ, школ-интернатов, среднеспециальных и профессионально-технических учреждений (на доске) | 500 лк |
| Классные комнаты, аудитории, учебные кабинеты, лаборатории общеобразовательных школ, школ-интернатов, среднеспециальных и профессионально-технических учреждений (на столах, Г-0.8) | 400 лк |
| Аудитории, учебные кабинеты, лаборатории техникумов и высших учебных заведений (на столах, Г-0.8) | 400 лк |
| Кабинеты информатики и вычислительной техники (на столах, Г-0.8) | 400 лк |
| Кабинеты технического черчения и рисования (на столах, Г-0.8) | 500 лк |
| Лаборатории при учебных кабинетах (на столах, Г-0.8) | 400 лк |
| Мастерские по обработке металлов и древесины (на столах, Г-0.8) | 300 лк |
| Кабинеты обслуживающих видов труда (на столах, Г-0.8) | 400 лк |
| Спортивные залы (на полу, Г-0,0) | 200 лк |
| Крытые бассейны (на поверхности воды) | 150 лк |
| Актовые залы, киноаудитории (на полу, Г-0,0) | 200 лк |
| Эстрады актовых залов (на полу, Г-0,0) | 300 лк |
| Кабинеты и комнаты преподавателей (на столах, Г-0.8) | 300 лк |
| Рекреации (на полу, Г-0,0) | 150 лк |
| Нормы освещения учреждений досугового назначения | |
| Залы многоцелевого назначения (Г-0.8) | 400 лк |
| Зрительные залы театров, концертные залы (Г-0.8) | 300 лк |
| Зрительные залы клубов, клуб-гостиная, помещение для досуговых занятий, собраний, фойе театров (Г-0.8) | 200 лк |
| Выставочные залы (Г-0.8) | 200 лк |
| Зрительные залы кинотеатров (Г-0.8) | 75 лк |
| Фойе кинотеатров, клубов (на полу, Г-0,0) | 150 лк |
| Комнаты кружков, музыкальные классы (Г-0.8) | 300 лк |
| Кино-, звуко- и светоаппаратные (Г-0.8) | 150 лк |
| Нормы освещения детских дошкольных учреждений | |
| Приёмные (на полу, Г-0,0) | 200 лк |
| Раздевальные (на полу, Г-0,0) | 300 лк |
| Групповые, игральные (на полу, Г-0,0) | 400 лк |
| Комнаты музыкальных и гимнастических занятий, столовые (на полу, Г-0,0) | 400 лк |
| Спальные (на полу, Г-0,0) | 100 лк |
| Изоляторы, комнаты для заболевших детей (на полу, Г-0,0) | 200 лк |
| Медицинский кабинет (Г-0.8) | 300 лк |
| Нормы освещения санаториев, домов отдыха, пансионатов | |
| Палаты, спальные комнаты (на полу, Г-0,0) | 100 лк |
| Классные комнаты детских санаториев (на полу, Г-0,0) | 500 лк |
| Нормы освещения физкультурно-оздоровительных учреждений | |
| Залы спортивных игр (на полу, Г-0,0) | 200 лк |
| Зал бассейна (на поверхности воды) | 150 лк |
| Залы аэробики, гимнастики, борьбы (на полу, Г-0,0) | 200 лк |
| Кегельбан (на полу, Г-0,0) | 200 лк |
| Нормы освещения предприятий общественного питания | |
| Обеденные залы ресторанов, столовых (Г-0.8) | 200 лк |
| Раздаточные (Г-0.8) | 200 лк |
| Горячие цеха, холодные цеха, доготовочные и заготовочные цехи (Г-0.8) | 200 лк |
| Моечные кухонной и столовой посуды, помещения для резки хлеба (Г-0.8) | 200 лк |
| Нормы освещения магазинов | |
| Торговые залы магазинов: книжных, готового платья, белья, обуви, тканей, меховых изделий, головных уборов, парфюмерных, галантерейных, ювелирных, электро-, радиотоваров, продовольствия без самообслуживания (Г-0.8) | 300 лк |
| Торговые залы продовольственных магазинов с самообслуживанием (Г-0.8) | 400 лк |
| Торговые залы магазинов: посудных, мебельных, спортивных товаров, стройматериалов, электробытовых машин, игрушек и канцелярских товаров (Г-0.8) | 200 лк |
| Примерочные кабины (В-1.5) | 300 лк |
| Помещения отделов заказов, бюро обслуживания (Г-0.8) | 200 лк |
| Помещения главных касс (Г-0.8) | 300 лк |
| Нормы освещения предприятий бытового обслуживания населения | |
| Бани – ожидальные-остывочные (Г-0.8) | 150 лк |
| Бани – раздевальные, моечные, душевые, парильные (на полу, Г-0,0) | 75 лк |
| Бани – бассейны (на полу, Г-0,0) | 100 лк |
| Парикмахерские (Г-0,8) | 400 лк |
| Фотографии: салоны приёма и выдачи заказов (Г-0,8) | 200 лк |
| Фотографии: съёмочный зал фотоателье (Г-0,8) | 100 лк |
| Фотолаборатории (Г-0,8) | 400 лк |
| Прачечные: отделения приёма и выдачи белья (Г-0,8) | 200 лк |
| Прачечные: стиральные отделения, стирка, приготовления растворов, хранение стиральных материалов (Г-0,8) | 200 лк |
| Прачечные: сушильно-гладильные отделения (механические) (Г-0,8) | 200 лк |
| Прачечные: сушильно-гладильные отделения (ручные) (Г-0,8) | 300 лк |
| Прачечные: отделения разборки и упаковки белья (Г-0,8) | 200 лк |
| Прачечные: починка белья (Г-0,8) | 750 лк |
| Прачечные с самообслуживанием (на полу, Г-0,0) | 200 лк |
| Ателье химической чистки одежды: салон приёма и выдачи одежды, помещения химической чистки (Г-0,8) | 200 лк |
| Ателье химической чистки одежды: отделения выведения пятен (Г-0,8) | 500 лк |
| Ателье химической чистки одежды: помещения для хранения химикатов (Г-0,8) | 50 лк |
| Ателье изготовления и ремонта одежды и трикотажных изделий: пошивочные цехи, закройные отделения, отделения ремонта одежды (на столах, Г-0,8) | 750 лк |
| Ателье изготовления и ремонта одежды и трикотажных изделий: отделения подготовки прикладных материалов (Г-0,8) | 300 лк |
| Ателье изготовления и ремонта одежды и трикотажных изделий: отделения ручной и машинной вязки (Г-0,8) | 500 лк |
| Ателье изготовления и ремонта одежды и трикотажных изделий: утюжные, декатировочные (Г-0,8) | 300 лк |
| Пункты проката: помещения для посетителей (Г-0,8) | 200 лк |
| Пункты проката: кладовые (Г-0,8) | 150 лк |
| Ремонтные мастерские: изготовление и ремонт головных уборов, скорняжные работы (Г-0,8) | 2000/750 лк |
| Ремонтные мастерские: ремонт обуви, галантереи, металлоизделий, изделий из пластмассы, бытовых электроприборов (Г-0,8) | 2000/300 лк |
| Ремонтные мастерские: ремонт часов, ювилирные и граверные работы (Г-0,8) | 3000/300 лк |
| Ремонтные мастерские: ремонт фото-, кино-, радио- и телеаппаратуры (Г-0,8) | 2000/200 лк |
| Студии звукозаписи: помещения для записи и прослушивания, фонотеки (Г-0,8) | 200 лк |
| Нормы освещения гостиницы | |
| Бюро обслуживания, помещения дежурного и обслуживающего персонала (Г-0,8) | 200 лк |
| Гостиные, номера (на полу, Г-0,0) | 150 лк |
| Нормы освещения жилых домов | |
| Жилые комнаты, кухни (на полу, Г-0,0) | 150 лк |
| Коридоры, ванные, уборные (на полу, Г-0,0) | 50 лк |
| Общедомовые помещения: помещения консьержа (на полу, Г-0,0) | 150 лк |
| Общедомовые помещения: вестибюли (на полу, Г-0,0) | 30 лк |
| Общедомовые помещения: поэтажные коридоры и лифтовые холлы, лестницы и лестничные площадки (на полу, Г-0,0) | 20 лк |
| Детские (на полу, Г-0,0) | 200 лк |
| Нормы освещения вспомогательных зданий и помещений | |
| Санитарно-бытовые помещения: умывальники, уборные, курительные (на полу, Г-0,0) | 75 лк |
| Санитарно-бытовые помещения: душевые, гардеробные, помещения для сушки одежды и обуви, помещения для обогревания работающих (на полу, Г-0,0) | 50 лк |
| Здравпункты: ожидальные, регистратура, комнаты дежурного персонала (Г-0,8) | 200 лк |
| Здравпункты: кабинеты врачей, перевязочные (Г-0,8) | 300 лк |
| Здравпункты: процедурные кабинеты (Г-0,8) | 500 лк |
| Нормы освещения аптек | |
| Ассистентская, асептическая, аналитическая, фасовочная, заготовочная концентратов и полуфабрикатов, контрольно-маркировочная (Г-0,8) | 500 лк |
| Рецептурный отдел, отделы ручной продажи, оптики, готовых лекарственных средств (Г-0,8) | 300 лк |
| Помещения хранения лекарственных и перевязочных средств, посуды (Г-0,8) | 150 лк |
| Помещение хранения кислот, дезинфекционных средств, горючих и легковоспламеняющихся жидкостей (Г-0,8) | 75 лк |
| Кладовая тары (Г-0,8) | 50 лк |
| Нормы освещения вокзалов | |
| Залы ожидания, операционные, кассовые залы, билетные багажные кассы, отделение связи, операторская, диспетчерская (Г-0,8) | 300 лк |
| Вычислительный центр (Г-0,8) | 400 лк |
| Распределительные залы, вестибюли (на полу, Г-0,0) | 150 лк |
| Комнаты матери и ребенка, длительного пребывания пассажиров (на полу, Г-0,0) | 200 лк |
| Нормы освещения территорий парков, стадионов и выставок | |
| Главные входы: общегородские парки (Г-0,0) | 6 лк |
| Главные входы: сады административных округов (Г-0,0) | 4 лк |
| Главные входы: стадионы и выставки (Г-0,0) | 10 лк |
| Вспомогательные входы: общегородские парки (Г-0,0) | 2 лк |
| Вспомогательные входы: сады административных округов (Г-0,0) | 1 лк |
| Вспомогательные входы: стадионы и выставки (Г-0,0) | 6 лк |
| Центральные аллеи: общегородские парки (Г-0,0) | 4 лк |
| Центральные аллеи: сады административных округов (Г-0,0) | 2 лк |
| Центральные аллеи: стадионы (Г-0,0) | 6 лк |
| Центральные аллеи: выставки (Г-0,0) | 10 лк |
| Боковые аллеи: общегородские парки (Г-0,0) | 2 лк |
| Боковые аллеи: сады административных округов (Г-0,0) | 1 лк |
| Боковые аллеи: стадионы (Г-0,0) | 4 лк |
| Боковые аллеи: выставки (Г-0,0) | 6 лк |
| Площадки массового отдыха, площадки перед входами в театры, кинотеатры, выставочные павильоны и на открытые эстрады; площадки для настольных игр: общегородские парки и сады административных округов (Г-0,0) | 10 лк |
| Площадки массового отдыха, площадки перед входами в театры, кинотеатры, выставочные павильоны и на открытые эстрады; площадки для настольных игр: выставки (Г-0,0) | 20 лк |
| Зоны отдыха на территориях выставок (Г-0,0) | 10 лк |
1000 лк = 15 мкмоль/с/м2 / Хабр
Статья «
Освещение растений белыми светодиодами» вызывала живое обсуждение практических задач, и стало ясно — методы нужно упрощать.
Как элементарно пересчитать освещенность в единицы фотосинтетической активной радиации: PPFD, YPFD и радиометрическую плотность мощности? И что из этого действительно нужно?
Измерение и запись параметров осветительной установки
На заглавной фотографии показана построенная детьми осветительная установка, для которой, в отличие от многих коммерческих решений, известен полный набор параметров: {0,3 м
2; 50 Вт; 11000 лк; 3000
К;
Ra= 98; 165 мкмоль/с/м
2; 24×7}. Параметры могут быть не оптимальны, но их запись позволяет решение обсуждать, перенимать опыт, предлагать и пробовать другие варианты. Не делать такие записи в образовательном проекте некорректно и непедагогично.
Для оценки величины освещенности растения небелым светом требуется спектрометр. Освещенность белым светом измеряется гораздо более доступным люксметром. А так как форма спектра белого света с достаточной для агротехнических целей точностью описывается обычно известными цветовой температурой и цветопередачей [1], измерение освещенности в люксах позволяет оценить фотосинтетически активную радиацию в любых других единицах.
Когда белый свет не только оправдан, но и желателен
Под белым светом растения эволюционировали всю историю жизни на Земле, хорошо растут под ним и в искусственной среде. Эффективность современных белых светодиодных светильников, выраженная в мкмоль/Дж в актуальном диапазоне 400…700 нм, примерно соответствует лучшим специализированным ДНаТ и незначительно уступает светодиодным фитосветильникам с обедненным спектром [1]. Что делает использование белого света энергетически оправданным.
Проект Фитекс
представил результаты экспериментапо выращиванию различных культур в одинаковых условиях, но под светом различного спектра. Эксперимент показал, что спектр на параметры урожая влияет. Чрезвычайно любопытно сравнить растения, выросшие под белым светом, под светом ДНаТ и узкополосным розовым (рис. 2).
Рис. 2 Салат, выращенный в одинаковых условиях, но под светом различного спектра. Изображения из видеозаписи, опубликованной проектом «Фитэкс» в материалах конференции «Технологии Агрофотоники» в марте 2018г.
По численным показателям первое место занял уникальный небелый спектр под коммерческим названием Rose, который по форме не сильно отличается от испытываемого теплого белого света высокой цветопередачи Ra=90. Сюрпризом оказалось, что еще меньше он отличается от спектра теплого белого света экстравысокой цветопередачи Ra=98 (того самого, что использован детьми в осветительной системе на заглавной фотографии). Основное различие в том, что у Rose небольшая доля энергии из центральной части удалена (перераспределена к краям):
Перераспределение энергии излучения из центра спектра к краям либо ни к чему не приводит, либо снижает эффективность фотосинтеза листьев нижнего яруса [2]. Зато свет становится розовым.
Розовый свет или желтый свет ДНаТ может быть использован в промышленных теплицах. Но когда люди делят общее с растениями помещение необходим белый свет. К примеру, в образовательных проектах растения должны быть наблюдаемы постоянно и нет альтернативы белому свету высокой цветопередачи, обеспечивающему зрительный комфорт человека и хорошие условия для развития растения [1].
Сравнение различных вариантов спектров для освещения растений
Прямое сравнение спектров источников света (рис. 3) показывает, что свет самых распространенных белых светодиодов 4000
К/
Ra=80 богаче спектра ДНаТ и несколько уступает по содержанию красной компоненты типичному спектру розового света для освещения растений с прижившимся, но явно некорректным коммерческим названием «
grow light full spectrum». Белый свет высокой цветопередачи по спектральному составу богаче остальных вариантов и ближе к сплошному спектру естественного света.
Рис. 3 Сравнение спектров белого светодиодного света и основных вариантов специализированного света для выращивания растений
По графикам видно, что рост цветопередачи белого света приводит к росту доли бесполезного для фотосинтеза света с длиной волны больше 700 нм. Но эта доля не превышает нескольких процентов и не выше, чем у « grow light full spectrum».
Спектральные составляющие, выполняющие только сигнальную функцию, и не входящие в спектр белого светодиодного света – прежде всего 400 нм и 730 нм, могут быть добавлены к белому свету с использованием отдельных светильников с узкополосными светодиодами. Проверка целесообразности такой добавки и определение ее оптимальной интенсивности для каждой выращиваемой культуры достаточно проста. Но первым делом должна быть удовлетворена основная потребность растения в свете – энергетическая.
LER: Luminaire Efficacy RatingПараметр
LER[лм/Вт] имеет ту же размерность, что и световая отдача η[лм/Вт], характеризующая светильник, но обозначает световой поток в люменах, соответствующий одному ватту радиометрической мощности излучения.
LER слабо зависит от цветовой температуры КЦТ, и имеет значимый разброс при фиксированной цветопередаче
Рис. 4 Зависимость LER белого светодиодного света от общего индекса цветопередачи
Зная величину LER, легко посчитать радиометрическую мощность по формуле W = F / LER и плотность радиометрической мощности W / S = E / LER, где W[Вт] — радиометрическая мощность, F [лм] — световой поток, S[м2] — площадь, на которую падает световой поток, E[лк] — освещенность.
Если необходимо максимизировать радиометрическую мощность при заданном энергопотреблении, светильник может быть выбран по критерию максимального энергетического КПД, который рассчитывается по формуле: КПД = 100% · η / LER, где η[лм/Вт] — световая отдача светильника.
Радиометрическая плотность светового потока редко используется в рекомендациях по освещению растений. Оценка LER полезна пониманием, что радиометрическая плотность потока пропорциональна освещенности в люксах, а спектральными параметрами белого света в первом приближении можно пренебречь. Также оценка LER позволяет оценить КПД осветительной установки в целом по формуле КПД = 100% · E ·S / LER / P, где E[лк] — фактическая измеренная освещенность, создаваемая на площади S[м2] осветительной установкой, потребляющей мощность P[Вт]. КПД — важный интегральный параметр контроля эффективности.
Энергетическая ценность единицы света
Энергетическая ценность света для растения определяется величиной
PPF(Photosynthetic Photon Flux) в микромолях в секунду в диапазоне 400…700 нм, или более точно величиной
YPF(Yield Photon Flux) с учетом поправки на кривую
McCree1972 [4]. Большинство приводимых в научной литературе данных, на которые приходится опираться при оценке осветительной системы оперируют значениями
, и это делает интересным анализ соотношения
PPFи
YPF.
Для белого света между PPF и YPF зависимость достаточно тесна, слабо зависит от цветопередачи и определяется цветовой температурой (рис. 5).
Рис. 5 Зависимость соотношения между PPF и YPF от цветовой температуры белого цвета
Для практических целей достаточно учесть, что зависимость почти линейна и PPF для 3000 К больше YPF примерно на 10%, а для 5000 К — на 15%. Что означает примерно на 5% большую энергетическую ценность для растения теплого света по сравнению с холодным при равной освещенности в люксах.
PPF и PPFDДля типовых значений спектральных параметров
PPFи
PPFDполучаются следующими:
Видно, что несколько большую энергетическую ценность для растения при равной освещенности имеет теплый свет и свет с высокой цветопередачей.
Величины в таблице отличаются от круглого значения 15 единиц не более чем на 7%, поэтому для практических целей можно использовать правило: поток 1000 лм соответствует PPF = 15 мкмоль/с, а освещенность 1000 лк соответствует PPFD = 15 мкмоль/с/м2.
По данным из работы [3], специализированные ДНаТ для освещения теплиц мощностью 600…1000 Вт имеют эффективность около 1,6 мкмоль/Дж, 1000 лм светового потока соответствуют около PPF = 12 мкмоль/с, а освещенность 1000 лк соответствует около PPFD = 12 мкмоль/с/м2. Таким образом белый свет для растения на четверть «калорийней» по сравнению со светом ДНаТ, и одинаковая освещенность в люксах означает больший PPF.
Также эти данные позволяют пересчитывать для ДНаТ люксы в мкмоль/с/м2 и пользоваться опытом освещения растений в промышленных теплицах.
Оценка коэффициента использования светового потока
Коэффициентом использования светового потока
kназывается доля светового потока от осветительной установки, падающая на листья растений. Это значение может быть использовано, например, для оценки
по формуле:
PPFD[мкмоль/с/м
2] =
k·15·
F[клм]/
S[м
2], где
F— световой поток в килолюменах,
S— освещаемая площадь в квадратных метрах.
Неопределенность величины k увеличивает ошибку оценки. Рассмотрим возможные значения k для основных типов осветительных систем:
1) Точечные и линейные источники
Освещенность, создаваемая точечным источником на локальном участке, падает обратно пропорционально квадрату расстояния между этим участком и источником. Освещенность, создаваемая линейными протяженными источниками над узкими грядками, падает обратно пропорционально расстоянию.
Падение освещенности происходит не из-за того, что свет «слабеет» с расстоянием, а из-за того, что с увеличением расстояния все большая доля света попадает не на листья. Это делает крайне невыгодным освещение одиночных растений или одиночных протяженных грядок высоко подвешенными светильниками. Сужающая световой поток оптика позволяет направить на растение большую долю светового потока, но в общем случае неизвестно какую.
Сильная зависимость освещенности от расстояния и неопределенность эффекта применения оптики не позволяют определить коэффициент использования k в общем случае.
2) Отражающие поверхности
При использовании закрытых объемов с идеально отражающими стенками весь световой поток попадает на растение. Однако реальный коэффициент отражения зеркальных или белых поверхностей меньше единицы. И это приводит к тому, что от отражательных свойств поверхностей и геометрии объема доля светового потока, падающего на растения, все же зависит. И определить k в общем случае невозможно.
3) Большие массивы источников над большими посадочными площадями
Большие массивы точечных или линейных светильников над большими площадями посадок энергетически выгодны. Квант, излученный в любом направлении, на какой-то лист да попадет, коэффициент k близок к единице.
К примеру, «детская» осветительная система на заглавной фотографии сочетает преимущества большого массива источников света (закрепленные на гладкой основе канцелярским скотчем светодиодные ленты) и отражающих поверхностей (покрашенные белой водно-дисперсионной краской стенки), фактическое значение коэффициента использования светового потока для него k>0,9.
Промежуточный вывод: для всех рассмотренных геометрий осветительной установки неопределенность доли света, идущего на растения, выше разницы между PPFD и YPFD, и выше погрешности, определяемой неизвестностью цветовой температуры и цветопередачи. Следовательно, для практической оценки интенсивности фотосинтетически активной радиации целесообразно выбирать достаточно грубую методику оценки освещенности, не учитывающую эти нюансы. И при возможности замерять фактическую освещенность люксметром.
Ошибка измерения освещенности
При прямых измерениях необходимо принять во внимание неравномерность освещенности, создаваемой осветительной установкой. Характерный пример: стандарт EN 12464-1 «The Lighting of Workplaces» требует отношение минимальной освещенности к средней не более 0,7. Что на практике означает разницу освещенностей различных участков до 30% и значимую ошибку средней величины при небольшом количестве измерений.
Кроме того, на несколько процентов от истинных значений могут отличаться показания люксметра в соответствии с его классом точности. Так ГОСТ 24940-2016 «Здания и сооружения. Методы измерения освещенности» требует использовать люксметры с погрешностью не более 10%, а наиболее распространенные в РФ модели люксметров «еЛайт02» и «ТКА-ПКМ» имеют погрешность 8%.
Влияние ошибки в значении
PPFD на результатВ соответствии с законом ограничивающего фактора («Бочка Либиха») дефицитный фактор, которым может быть свет, влияет на урожай линейно. Однако оптимальный уровень
PPFDобычно выбирается по критерию максимизации урожайности, а значит, на границе или за границей линейной зависимости. К примеру, в работе [5] определена оптимальная интенсивность освещения китайской капусты
PPFD= 340 мкмоль/с/м
2, и в качестве критерия использовался аргумент, что при больших уровнях освещенности урожайность с ростом освещенности растет настолько слабо, что увеличение освещенности экономически нецелесообразно. В частном сообщении авторы этой работы указали, что при усовершенствованной методике выращивания той же культуры линейный рост урожайности наблюдался при освещенностях вплоть до 500 мкмоль/с/м
2.
Таким образом, ситуация значимого влияния уровня PPFD на урожайность сама по себе является признаком недостаточности уровня освещенности. Достаточное количество света нивелирует значимость ошибки в определении уровня освещенности и делает неоправданным использование высокоточных оценок.
Заключение
Наиболее адекватная оценка фотосинтетически активного потока белого света достигается, если измерить освещенность E с помощью люксметра, пренебречь влиянием спектральных параметров на энергетическую ценность света для растения, и оценивать
PPFDбелого светодиодного света по формуле:
Благодарности
Автор выражает благодарность за помощь в подготовке статьи сотруднику ГНЦ РФ-ИМБП РАН к.б.н. Ирине О. Коноваловой; техническому директору Gorshkoff.ru Николаю Н. Слепцову; специалисту компании CREE Михаилу Червинскому; светотехнику Анне Г. Савицкой; старшему научному сотруднику ИРЭ РАН к.ф.-м.н. Александру А. Шаракшанэ, ведущему сотруднику ИРЭ РАН и профессору МГМУ им И.М. Сеченова д.ф.-м.н. Андрею А. Аносову.
ЛитератураЛитература[1] Sharakshane A., 2017, Whole high-quality light environment for humans and plants. Life Sci. Space Res.
doi.org/10.1016/j.lssr.2017.07.001[2] Avercheva, O.V., Berkovich, Yu.A., Konovalova, I.O., Radchenko, S.G., Lapach, S.N., Bassarskaya, E.M., Kochetova, G.V., Zhigalova, T.V., Yakovleva, O.S., Tarakanov, I.G., 2016. Optimizing LED lighting for space plant growth unit: joint effects of photon flux density, red to white ratios and intermittent light pulses. Life Sci. Space Res.
dx.doi.org/10.1016/j.lssr.2016.12.001[3] Sharakshane A., 2017, White LED Lighting for Plants. Biorxiv.org,
doi.org/10.1101/215095(в русском переводе опубликовано по адресу:
geektimes.ru/post/293045)
[4] McCree, K.J. (1972) Action Spectrum, Absorptance and Quantum Yield of Photosynthesis in Crop Plants. Agricultural Meteorology, 9, 191-216.
http://doi.org/10.1016/0002-1571(71)90022-7[5] Коновалова И.О., Беркович Ю.А., Смолянина С.О., Помелова М.А., Ерохин А.Н., Яковлева О.С., Тараканов И.Г. Влияние параметров светового режима на накопление нитратов в надземной биомассе капусты китайской (Brassica chinensis L.) при выращивании со светодиодными облучателями. Агрохимия. 2015. № 11. С. 63–70.
Этот пост является адаптированным авторским переводом статьи “An easy estimate of the PFDD for a plant illuminated with white LEDs: 1000 lx = 15 μmol/s/m2“. Методы и подробности вычислений на русский язык не переводились. Но язык проще, добавлены примеры и картинки.
Как преобразовать ватт в люкс (лк)
Как преобразовать электрическую мощность в ваттах (Вт) в освещенность в люксах (лк).
Вы можете рассчитать люкс по ваттам, световой отдаче и площади поверхности.
Единицы измерения ватт и люкс представляют собой разные величины, поэтому вы не можете преобразовать ватты в люкс.
Формула расчета ватт в люкс
Расчет ватт в люкс с площадью в квадратных футах
Световой поток Φ V в люменах (лм) равен мощности P в ваттах (Вт), умноженной на световую отдачу η в люменах на ватт (лм / Вт):
Φ V (лм) = P (Вт) × η (лм / Вт)
Освещенность E v в люксах (лк) равна 10,76391, умноженному на световой поток Φ V в люменах (лм), деленный на площадь поверхности A в квадратных футах (фут 2 ):
E v (лк) = 10,76391 × Φ V (лм) / A (фут 2 )
Таким образом, освещенность E v в люксах (лк) равна 10,76391 умноженной на мощность P в ваттах (Вт), умноженному на световую отдачу η в люменах на ватт (лм / Вт), деленную на площадь поверхности A в квадратных футах (фут 2. ):
E v (лк) = 10,76391 × P (Вт) × η (лм / Вт) / A (фут 2 )
Итак
люкс = 10,76391 × Вт × (люмен на ватт) / (квадратный фут)
или
дк = 10,76391 × Ш × (лм / Вт) / фут 2
пример
Какова освещенность при потребляемой мощности 60 Вт, световой отдаче 15 люмен на ватт и площади поверхности 200 квадратных футов?
Φ V = 10,76391 × 60 Вт × 15 лм / Вт / 200 футов 2 = 48,44 лк
Расчет ватт в люкс с площадью в квадратных метрах
Световой поток Φ V в люменах (лм) равен мощности P в ваттах (Вт), умноженной на световую отдачу η в люменах на ватт (лм / Вт):
Φ V (лм) = P (Вт) × η (лм / Вт)
Освещенность E v в люксах (лк) равна световому потоку Φ V в люменах (лм), деленному на площадь поверхности A в квадратных метрах (м 2 ):
E v (lx) = Φ V (lm) / A (м 2 )
Таким образом, освещенность E v в люксах (лк) равна мощности P в ваттах (Вт), умноженной на световую отдачу η в люменах на ватт (лм / Вт), деленную на площадь поверхности A в квадратных метрах (м 2 ):
E v (лк) = P (Вт) × η (лм / Вт) / A (м 2 )
Итак
люкс = Вт × (люмен на ватт) / (квадратные метры)
или
дк = Вт × (лм / Вт) / м 2
пример
Какая освещенность при потребляемой мощности 60 Вт, световой отдаче 15 люмен на ватт и площади поверхности 18 квадратных метров?
Φ V = 60 Вт × 15 лм / Вт / 18 м 2 = 50 лк
Таблица световой отдачи
| Тип света | Типичная световая отдача (люмен / ватт) |
|---|---|
| Лампа накаливания вольфрамовая | 12,5-17,5 лм / Вт |
| Галогеновая лампа | 16-24 лм / Вт |
| Флюоресцентная лампа | 45-75 лм / Вт |
| Светодиодная лампа | 80-100 лм / Вт |
| Металлогалогенная лампа | 75-100 лм / Вт |
| Натриевая лампа высокого давления | 85-150 лм / Вт |
| Натриевая лампа низкого давления | 100-200 лм / Вт |
| Лампа на парах ртути | 35-65 лм / Вт |
Энергосберегающие лампы обладают высокой светоотдачей (больше люмен на ватт).
Вычисление люкс в ватт ►
Смотрите также
| Освещаемые объекты | Высота плоскости над полом (Г – горизонтальная, В – вертикальная), м | При комби нированном освещении | При общем освещении |
| Административные здания (министерства, ведомства, комитеты, префектуры, муниципалитеты, управления, конструкторские и проектные организации, научно-исследовательские учреждения и т.п.) | |||
| 1. Кабинеты и рабочие комнаты, офисы | Г-0,8 | 400/200 | 300 |
| 2. Проектные залы и комнаты, конструкторские, чертежные бюро | Г-0,8 | 600/400 | 500 |
| 3. Помещения для посетителей, экспедиции | Г-0,8 | 400/200 | 300 |
| 4. Читальные залы | Г-0,8 | 500/300 | 400 |
| 5. Читательские каталоги | В-1,0, на фронте карточек: | — | 200 |
| 6. Книгохранилища и архивы, помещения фонда открытого доступа | В-1,0 (на стеллажах) | — | 75 |
| 7. Помещения для ксерокопирования | Г-0,8 | — | 300 |
| 8. Переплетно-брошюровочные помещения | Г-0,8 | — | 300 |
| 9. Макетные, столярные и ремонтные мастерские | Г-0,8, на верстаках и рабочих столах | 750/200 | 300 |
| 10. Компьютерные залы | В-1,2 (на экране дисплея)/Г-0,8 на рабочих столах | — 500/300 | 200 400 |
| 11. Конференц-залы, залы заседаний | Г-0,8 | — | 200 |
| 12. Рекреации, кулуары , фойе | Г-0,0 — на полу | — | 150 |
| 13. Лаборатории: органической и неорганической химии, термические, физические, спектрографические, стлометрические, фотометрические, микроскопные, рентгеноструктурного анализа, механические и радиоизмерительные, электронных устройств, препараторские | Г-0,8 | 500/300 | 400 |
| 14. Аналитические лаборатории | Г-0,8 | 600/400 | 500 |
| Банковские и страховые учреждения | |||
| 15. Операционный зал, кредитная группа, кассовый зал | Г-0,8 на рабочих столах | 500/300 | 400 |
| 16. Помещения отдела инкассации, инкассаторная | Г-0,8 | — | 300 |
| 17. Депозитарий, предкладовая, кладовая ценностей | Г-0,8 | — | 200 |
| 18. Серверная, помещения межбанковских электронных расчетов | Г-0,8 | — | 400 |
| 19. Помещение изготовления, обработки идентификационных крат | Г-0,8 | — | 400 |
| 20. Сейфовая | Г-0,8 | — | 150 |
| Учреждения общего образования, начального, среднего и высшего специального образования | |||
| 21. Классные комнаты, аудитории, учебные кабинеты, лаборатории общеобразовательных школ, школ-интернатов, среднеспециальных и профессионально-технических учреждений | В – на середине доски/Г-0,8 на рабочих столах и партах | — | 500/400 |
| 22. Аудитории, учебные кабинеты, лаборатории в техникумов и высших учебных заведениях | Г-0,8 | — | 400 |
| 23. Кабинеты информатики и вычислительной техники | В- на экране дисплея Г-0,8 — на рабочих столах и партах | — 500/300 | 200 400 |
| 24. Кабинеты технического черчения и рисования | В-на доске Г-0,8 — на рабочих столах и партах | — — | 500 500 |
| 25. Лаборантские при учебных кабинетах | Г-0,8 | — | 400 |
| 26. Мастерские по обработке металлов и древесины | Г-0,8 — на верстаках и рабочих столах | 1000/200 | 300 |
| 27. Кабинеты обслуживающих видов труда | Г-0,8 — на рабочих столах | — | 400 |
| 28. Спортивные залы | Г-0,0 – на полу В – на уровне 2,0 м от пола с обеих сторон на продольной оси помещения | — — | 200 75 |
| 29. Крытые бассейны | Г – на поверхности воды | — | 150 |
| 30. Актовые залы, киноаудитории | Г-0,0 – на полу | — | 200 |
| 31. Эстрады актовых залов | Г-0,0 – на полу | — | 300 |
| 32. Кабинеты и комнаты преподавателей | Г-0,8 | — | 300 |
| 33. Рекреации | Г-0,0 – на полу | — | 150 |
| Учреждения досугового назначения | |||
| 34. Залы многоцелевого назначения | Г-0,8 | — | 400 |
| 35. Зрительные залы театров, концертные залы | Г-0,8 | — | 300 |
| 36. Зрительные залы клубов, клуб-гостиная, помещение для досуговых занятий, собраний, фойе театров | Г-0,8 | — | 200 |
| 37. Выставочные залы | Г-0,8 | — | 200 |
| 38. Зрительные залы кинотеатров | Г-0,8 | — | 75 |
| 39. Фойе кинотеатров, клубов | Г-0,0 – на полу | — | 150 |
| 40. Комнаты кружков, музыкальные классы | Г-0,8 | — | 300 |
| 41. Кино-, звуко- и светоаппаратные | Г-0,8 | — | 150 |
| Детские дошкольные учреждения | |||
| 42. Приёмные | Г-0,0 – на полу | — | 200 |
| 43. Раздевальные | Г-0,0 – на полу | — | 300 |
| 44. Групповые, игральные | Г-0,0 – на полу | — | 400 |
| 45. Комнаты музыкальных и гимнастических занятий, столовые | Г-0,0 – на полу | — | 400 |
| 46. Спальные | Г-0,0 – на полу | — | 100 |
| 47. Изоляторы, комнаты для заболевших детей | Г-0,0 – на полу | — | 200 |
| 48. Медицинский кабинет | Г-0,8 | — | 300 |
| Санатории, дома отдыха, пансионаты | |||
| 49. Палаты, спальные комнаты | Г-0,0 – на полу | — | 100 |
| 50. Классные комнаты детских санаториев | Г-0,0 – на полу | — | 500 |
| Физкультурно-оздоровительные учреждения | |||
| 51. Залы спортивных игр | Г-0,0 – на полу/В-2,0 с обеих сторон на продольной оси помещения | — | 200/75 |
| 52. Зал бассейна | Г-поверхность воды | — | 150 |
| 53. Залы аэробики, гимнастики, борьбы | Г-0,0 – на полу | — | 200 |
| 54. Кегельбан | Г-0,0 – на полу | — | 200 |
| Предприятия общественного питания | |||
| 55. Обеденные залы ресторанов, столовых | Г-0,8 | — | 200 |
| 56. Раздаточные | Г-0,8 | — | 200 |
| 57. Горячие цехи, холодные цехи, доготовочные и заготовительные цехи | Г-0,8 | — | 200 |
| 58. Моечные кухонной и столовой посуды, помещения для резки хлеба | Г-0,8 | — | 200 |
| Магазины | |||
| 59. Торговые залы магазинов: книжных, готового платья, белья, обуви, тканей, меховых изделий, головных уборов, парфюмерных, галантерейных ювелирных, электро-, радиотоваров, продовольствия без самообслуживания | Г-0,8 | — | 300 |
| 60. Торговые залы продовольственных магазинов с самообслуживанием | Г-0,8 | — | 400 |
| 61. Торговые залы магазинов: посудных, мебельных, спортивных товаров, стройматериалов, электробытовых, машин, игрушек и канцелярских товаров | Г-0,8 | — | 200 |
| 62. Примерочные кабины | В-1,5 | — | 300 |
| 63. Помещения отделов заказов, бюро обслуживания | Г-0,8 | — | 200 |
| 64. Помещения главных касс | Г-0,8 | — | 300 |
| Предприятия бытового обслуживания населения | |||
| 65. Бани: | |||
| а) ожидальные-остывочные б) раздевальные, моечные, душевые, парильные в) бассейны | Г-0,8 | — | 150 |
| Г-0,0 – на полу | — | 75 | |
| Г-0,0 – на полу | — | 100 | |
| 66. Парикмахерские | Г-0,8 | 500/300 | 400 |
| 67. Фотографии: | |||
| а) салоны приёма и выдачи заказов | Г-0,8 | — | 200 |
| б) съёмочный зал фотоателье | Г-0,8 | — | 100 |
| 68. Фотолаборатория | Г-0,8/В-1,2 (на экране дисплея) | — | 400/200 |
| 69. Прачечные: | |||
| а) отделения приёма и выдачи белья | Г-0,8/В-1,0 | — | 200/75 |
| б) стиральные отделения: стирка, приготовление растворов, хранение стиральных материалов | Г-0,0 – на полу Г-0,8 | — — | 200 50 |
| в) сушильно-гладильные отделения: механические, ручные | Г-0,8 Г-0,8 | — — | 200 300 |
| г) отделения разборки и упаковки белья | Г-0,8 | — | 200 |
| д) починка белья | Г-0,8 | 2000/750 | 750 |
| 70. Прачечные с самообслуживанием | Г-0,0 – на полу | — | 200 |
| 71. Ателье химической чистки одежды: | |||
| а) салон приёма и выдачи одежды | Г-0,8 | — | 200 |
| б) помещения химической чистки | Г-0,8 | — | 200 |
| в) отделения выведения пятен | Г-0,8 | 2000/200 | 500 |
| г) помещения для хранения химикатов | Г-0,8 | — | 50 |
| 72. Ателье изготовления и ремонта одежды и трикотажных изделий: | |||
| а) пошивочные цехи | Г-0,8, на рабочих столах | 2000/750 | 750 |
| б) закройные отделения | Г-0,8, на рабочих столах | — | 750 |
| в) отделения ремонта одежды | Г-0,8 | 2000/750 | 750 |
| г) отделения подготовки прикладных материалов | Г-0,8 | — | 300 |
| д) отделения ручной и машинной вязки | Г-0,8 | — | 500 |
| е) утюжные, декатировочные | Г-0,8 | — | 300 |
| 73. Пункты проката: | |||
| а) помещения для посетителей | Г-0,8 | — | 200 |
| б) кладовые | Г-0,8 | — | 150 |
| 74. Ремонтные мастерские: | |||
| а) изготовление и ремонт головных уборов, скорняжные работы | Г-0,8 | 2000/750 | 750 |
| б) ремонт обуви, галантереи, металлоизделий, изделий из пластмассы, бытовых электроприборов | Г-0,8 | 2000/300 | — |
| в) ремонт часов, ювелирные и граверные работы | Г-0,8 | 3000/300 | — |
| г) ремонт фото-, кино-, радио- и телеаппаратуры | Г-0,8 | 2000/200 | — |
| 75. Студия звукозаписи: | |||
| а) помещения для записи и прослушивания | Г-0,8 | — | 200 |
| б) фонотеки | Г-0,8 | — | 200 |
Гостиницы | |||
| 76. Бюро обслуживания | Г-0,8 | — | 200 |
| 77. Помещения дежурного и обслуживающего персонала | Г-0,8 | — | 200 |
| 78. Гостинные, номера | Г-0,0 | — | 150 |
Жилые дома | |||
| 79. Жилые комнаты | Г-0,0 – на полу | — | 150 |
| 80. Кухни | Г-0,0 – на полу | — | 150 |
| 81. Коридоры, ванные, уборные | Г-0,0 – на полу | — | 50 |
| 82. Общедомовые помещения: | |||
| а) помещение консьержа | Г-0,0 – на полу | — | 150 |
| б) вестибюли | Г-0,0 – на полу | — | 30 |
| в) поэтажные коридоры и лифтовые холлы | Г-0,0 – на полу | — | 20 |
| г) лестницы и лестничные площадки | Г-0,0 — пол, площадки, ступени | — | 20 |
| Вспомогательные здания и помещения | |||
| 83. Санитарно-бытовые помещения: | |||
| а) умывальные, уборные, курительные | Г-0,0 – на полу | — | 75 |
| б) душевые, гардеробные, помещения для сушки, одежды и обуви, помещения для обогревания работающих | Г-0,0 – на полу | — | 50 |
| 84. Здравпункты: | |||
| а) ожидальные | Г-0,8 | — | 200 |
| б) регистратура, комнаты дежурного персонала | Г-0,8 | — | 200 |
| в) кабинеты врачей, перевязочные | Г-0,8 | — | 300 |
| г) процедурные кабинеты | Г-0,8 | — | 500 |
Прочие помещения производственных, вспомогательных и общественных зданий | |||
| 85. Вестибюли и гардеробные уличной одежды: | |||
| а) в вузах, школах, общежитиях, гостиницах и главных театрах, клубах, входах в крупные промышленные предприятия и общественные здания | Г-0,0 – на полу | — | 150 |
| б) в прочих промышленных, вспомогательных и общественных зданиях | Г-0,0 – на полу | — | 75 |
| в) вестибюли в жилых зданиях | Г-0,0 – на полу | — | 30 |
| 86. Лестницы: | |||
| а) главные лестничные клетки общественных, производственных и вспомогательных зданий | Г-0,0 — пол, площадки, ступени | — | 100 |
| б) лестничные клетки жилых зданий | Г-0,0 – на полу | — | 20 |
| в) остальные лестничные клетки | Г-0,0 – на полу | — | 50 |
| 87. Лифтовые холлы: | |||
| а) в общественных, производственных и вспомогательных зданиях | Г-0,0 – на полу | — | 75 |
| б) в жилых зданиях | Г-0,0 – на полу | — | 20 |
| 88. Коридоры и проходы: | |||
| а) главные коридоры и проходы | Г-0,0 – на полу | — | 75 |
| б) поэтажные коридоры жилых зданий | Г-0,0 – на полу | — | 20 |
| в) остальные коридоры | Г-0,0 – на полу | — | 50 |
| 89. Машинные отделения лифтов и помещения для фреоновых установок | Г-0,8 | — | 30 |
| 90. Чердаки | Г-0,0 – на полу | — | 20 |
Понимание и использование люксметра
В архитектурном освещении интенсивность света или светоотдача измеряются, чтобы понять, обеспечивает ли конкретный источник света достаточно света для предполагаемого применения. В светотехнической отрасли есть хорошо зарекомендовавшие себя рекомендации по уровню освещенности для широкого спектра применений и типов помещений. Особенно полезно понимать интенсивность света, чтобы правильно оценить, есть ли в помещении адекватные условия освещения. В этой статье будут рассмотрены несколько основных принципов, связанных с интенсивностью света – как измерить интенсивность света, разница между люменами и освещенностью (и что они означают), а также мы обсудим, как искусственный свет стал настолько важным для нашей повседневной жизни. жизнь и благополучие.
Какой лучший показатель для измерения силы света?
Освещенность – это показатель, который используется для измерения интенсивности света в помещении. Он измеряется в фут-канделах или люксах – это количество света (люмен), падающего на поверхность (на любой квадратный фут или квадратный метр). Следовательно, интенсивность света измеряется в люменах на квадратный фут (фут-канделах) или люменах на квадратный метр (люкс). Измерение количества света, падающего на поверхность, позволяет нам оценить, достаточно ли у нас света для выполнения различных визуальных задач.
Теперь давайте глубже посмотрим, как мы измеряем освещенность. Начнем с рассмотрения двух основных единиц измерения освещения: люмен и освещенность (фут-кандела / люкс) . Часто эти два понятия путают по определению или просто используют один неточно вместо другого, так что давайте разберемся с этим.
Что такое люмен?
Люмен (лм) – это единица измерения, которую мы используем для количественной оценки количества видимого света, который может видеть человеческий глаз.Световой поток конкретного источника света измеряется в люменах. Вы многие замечали, покупая лампочки для дома, что они показывают световой поток. Чем выше световой поток, тем «ярче» или выше интенсивность источника света; чем меньше световой поток, тем меньше яркость или меньшая интенсивность источника света.
Когда вы покупаете лампочки на основе их интенсивности или яркости, вам нужны люмены, а не ватты – просто ватты определяют энергопотребление лампочки.Понимая люмены, мы можем исследовать другие показатели освещения, такие как освещенность (фут-канделы / люкс), и то, как это играет ключевую роль в оценке интенсивности источника света.
Источник света, такой как, например, лампа накаливания, излучает свет во всех направлениях, из которых общее измерение отображается как световой поток (о чем мы скоро поговорим). Люмены – это просто единица света, но когда их помещают в контекст для данной площади поверхности, они становятся особенно полезной метрикой.Что переводит нас на освещенность (фут-кандел / люкс) .
Что такое Люкс?
люкс – это просто единица измерения, используемая для описания количества люменов, приходящихся на квадратный фут (фут-кандела) или квадратный метр (люкс) поверхности. Допустим, у вас есть источник света с яркостью 1000 люмен. Если все эти 1000 люмен распределены на площади в 1 квадратный метр, у вас будет освещенность 1000 люкс, то есть яркость пасмурного дня.Но что, если мы разложим это на 10-кратную площадь, то есть на 10 квадратных метров? Ну, освещенность или люкс уменьшится до менее интенсивного и более тусклого 100 люкс. Мы используем тот же подход для фут-свечей, только наши единицы измерения – люмен на квадратный фут.
Причина, по которой мы измеряем интенсивность света, состоит в том, чтобы обеспечить соблюдение определенного «стандарта» освещения. это имеет большое значение для фотографа (чья работа сосредоточена на освещении), как в хирургическом театре или в других помещениях, например, в офисах.
Что такое свеча?
Фут-свеча – это мера силы света – это количество люмен на квадратный фут. Теперь вы можете подумать, что мы уже рассмотрели люкс, так зачем добавлять этот показатель? Разные люди используют разные метрики и по разным причинам. Проще говоря, где 1 люкс равен 1 люмену на квадратный метр, 1 фут-кандела равен одному люмену на квадратный фут.
Что такое световой поток?
Световой поток – это способ измерения воспринимаемой мощности или общего количества светового потока от источника света.Когда количество люменов – единица количества видимого света, который может видеть человеческий глаз, используется для измерения интенсивности источника света. Для определения светового потока требуется квадратный метр площади (люкс).
Общие измерения освещенности
В светотехнике используется несколько типов показателей и измерений освещения. До сих пор мы рассматривали измерения, связанные с интенсивностью света – люменами, фут-канделами и люксами.
Хотя они полезны для специалистов по освещению, как эти термины соотносятся с реальным миром? Нам нужен небольшой контекст.Например, в типичной классной комнате рекомендуется иметь уровень освещенности около 30-50 фут-кандел или 300-500 люкс. Сравните это с профессиональной лабораторией, в которой стандарты освещения рекомендуют уровень освещенности 75-120 фут-кандел или 750-1200 люкс. Различия в рекомендуемых уровнях освещенности опубликованы IESNA (Общество инженеров по освещению Северной Америки). Рекомендации основаны на многолетнем визуальном тестировании, чтобы определить, сколько света нужно человеческому глазу, чтобы правильно видеть различные задачи с разным уровнем детализации.Из этого примера видно, как в конкретных средах требования к уровню освещенности сильно различаются.
Чтобы объяснить это дальше, вы можете подумать о самом большом источнике естественного света, который у нас есть – солнце. Примеры стандартных уровней освещенности:
- Яркий летний день: 100 000 люкс (~ 10 000 фут-кандел)
- Полный дневной свет: 10000 люкс (~ 1000 фут-кандел)
- Пасмурные дни: 1000 люкс (~ 100 фут-кандел)
- Традиционное офисное освещение: 300-500 люкс (30-50 фут-кандел)
- Общая лестница: 50-100 люкс (5-10 фут-кандел)
- Сумерки: 10 люкс (1 фут-кандела)
- Полнолуние: <1 люкс (<0.1 фут-кандела)
Какой измеритель мне использовать для измерения силы света?
Специалисты по освещению используют люксметр (также называемый измерителем освещенности или люксметром) для измерения количества света в пространстве / на определенной рабочей поверхности. В экспонометре есть датчик, который измеряет падающий на него свет и предоставляет пользователю измеряемое значение освещенности.
Эти портативные устройства обычно используются фотографами для расчета надлежащей освещенности.Однако они также являются важным инструментом, который используется для измерения и проверки уровня освещенности в застроенной среде. Экспонометры – особенно полезный инструмент, если вы измеряете свет в целях безопасности или чрезмерного освещения, которое вызывает напряжение глаз и приводит к потере энергии.
Дополнительным преимуществом использования люксметра является возможность их калибровки. Почему это важно? Подумайте, как зрение одного человека будет определять одну длину волны света иначе, чем другого. Это означает, что один человек может определить источник света как на или на менее интенсивный, поскольку он по-разному воспринимает или «видит» определенные длины волн.Добавьте к этому, что разные длины волн излучают свет разной интенсивности.
Вот почему люксметры настроены на использование стандартного источника света CIE A . Стандартный люксметр необходим для измерения освещенности лампами накаливания, но как насчет светодиодного освещения? Чтобы измерить интенсивность света от светодиодного освещения, вы должны использовать светодиодный люксметр .
Светодиодное освещениестановится все более распространенным в коммерческой среде из-за энергоэффективности, долговечности, настройки цветовой температуры, безопасности и низких эксплуатационных расходов.Но светодиоды излучают белый свет иначе, чем лампы накаливания или люминесцентные лампы, поэтому важно использовать правильный измеритель.
Как измерить силу света с помощью экспонометра
Использование светомера (люкс) – лучший способ измерить интенсивность света – он дает нам возможность выбрать оптимальную интенсивность света для окружающей среды.
1. Измерьте окружающий свет в комнате
Для начала выключите все освещение в комнате, которую вы собираетесь измерять.Включите люксметр, чтобы определить так называемое базовое измерение , – окружающий свет.
Это означает, что вы можете увидеть, насколько существующее освещение добавляет комнате после его включения.
2. Включите свет, снимите мерки
Находясь в центре помещения, убедитесь, что экспонометр настроен на запись вашего нового показания. Не торопитесь – подождите несколько секунд, пока освещение достигнет полной яркости (особенно, если вы измеряете свет от КЛЛ).
3. Обратите внимание на разницу в показаниях
Просто вычтите уровень окружающего освещения из уровня освещенности – это известное как дифференциальное (или дельта) измерение. Это количество света, производимого существующими светильниками. С помощью этого блока измерения освещенности вы можете оценить, насколько он соответствует оптимальному требуемому уровню освещения.
4. Проверьте другие части комнаты
Для освещения открытого офиса или коридора показания экспонометра теоретически должны быть постоянными.Однако, возможно, стоит проверить любые потенциальные «слепые» пятна, просто чтобы убедиться, что у вас есть последовательность.
Как сила света влияет на работу
Интенсивность света влияет на то, как люди живут, работают и взаимодействуют. Совсем недавно исследователи обнаружили, как свет влияет на наше здоровье и благополучие. Исследования показали, что, хотя стандартный искусственный свет отвечает нашим визуальным потребностям, его недостаточно для обеспечения надлежащих биологических сигналов, которые необходимы нашему телу и мозгу, и даже может оказать негативное влияние на наше здоровье в долгосрочной перспективе.Причина в том, что люди теперь проводят большую часть своей жизни в помещении – мы потеряли связь с солнцем и солнечным днем и больше не получаем критические световые сигналы, необходимые нашему телу и мозгу для улучшения сна и дневной активности. Мы живем в помещениях, которые слишком тусклые, чтобы наш мозг мог идентифицировать их как дневное время, и слишком ярких ночью, чтобы наш мозг мог распознать ночное время. Мы потеряли связь с нашим естественным циркадным циклом. Например, подумайте о ярко освещенном продуктовом магазине, в который вы ходите поздно вечером, или о тусклом лекционном зале или конференц-зале, в котором вы можете провести середину дня – это полная противоположность световым сигналам, вокруг которых развивалось наше тело.
Наш современный образ жизни достиг точки, когда большинство из нас проводит около 87% своего времени в помещении. Это означает, что большая часть нашего «дневного света» почти полностью обеспечивается искусственным освещением.
Без надлежащего дневного освещения и из-за того, что мы остаемся более активными в более яркой окружающей среде ночью, наши циклы сна и бодрствования, которые напрямую связаны с нашими циркадными ритмами и выработкой мелатонина (ключевого гормона сна) – , перестают регулироваться. Чтобы получить полноценный и спокойный сон, который способствует дневному бодрствованию и повышению уровня энергии, настроения и продуктивности; нам нужен хорошо функционирующий циркадный ритм.Когда это происходит, мы улучшаем качество сна, позволяя нашим циркадным системам восстанавливать как наше тело, так и наш разум.
Исследования также показали, что правильные дневные световые сигналы также влияют на серотонин (1), предшественник мелатонина. Серотонин помогает нам чувствовать себя позитивно, спокойно и продуктивно – это то, что мы получаем при достаточном дневном освещении, и именно поэтому сезонное аффективное расстройство (САР) является такой проблемой во время продолжительной темноты наших зимних месяцев!
В том же исследовании «Преимущества солнечного света» объясняется:
«Свет, который мы получаем на улице в летний день, может быть в тысячу раз ярче, чем мы когда-либо могли бы увидеть в помещении», – говорит , исследователь мелатонина Рассел Дж.Рейтер – Центр медицинских наук Техасского университета.
«По этой причине важно, чтобы люди, работающие в помещении, периодически выходили на улицу, и, кроме того, все мы стараемся спать в полной темноте. Это может иметь большое влияние на ритмы мелатонина и может привести к улучшению настроения, энергии и качества сна ».
Когда у нас есть доступ к солнечному свету каждый день, мы становимся здоровее, что означает лучшие результаты для людей и предприятий – сотрудники компании, которые хорошо отдохнули ночью, становятся более здоровыми, счастливыми и, следовательно, более продуктивными.Подумайте о времени, когда вы отправились в поход, походы или просто провели весь день на улице – много раз мы обнаруживаем, что после этого мы можем спать лучше и крепче.
Что такое циркадное освещение или освещение, ориентированное на человека?
Циркадное освещение, также известное как Human Centric Lighting (HCL), фокусируется на освещении для здоровья и благополучия человека и на том, как мы можем использовать искусственный свет, чтобы обеспечить преимущества естественного дневного света.До недавнего времени искусственное освещение фокусировалось на зрительной системе человека, циркадное освещение отвечает потребностям человеческой биологии и циркадной системы человека – цель состоит в том, чтобы обеспечить свет, который помогает людям чувствовать себя более бдительными, счастливыми и продуктивными в течение дня и улучшает сон. ночью, вечером. При проектировании рабочей среды преимущества циркадного освещения или HCL могут способствовать благополучию и сплоченности среди сотрудников.
Как выбрать идеальную интенсивность света
Для разных помещений требуются разные уровни и интенсивность света.Установление надлежащих уровней освещения не только позволяет нам видеть и выполнять задачи, но и интенсивность света также обеспечивает подсознательные визуальные подсказки, которые помогают в поиске пути и визуальной иерархии в пространстве. Вы можете этого не осознавать, но даже освещение в корпоративной среде часто используется для создания ощущения «корпоративной культуры». Итак, как выбрать идеальную интенсивность света?
Наиболее целостный подход заключается в рассмотрении различных вариантов использования пространства, возраста людей, которые могут использовать это пространство, и того, как долго они могут занимать каждое пространство.
Возьмем типичную офисную среду , рекомендуемый уровень освещенности для открытого офиса составляет около 30 фут-кандел (в среднем) или 300 люкс (в среднем). Однако не имеет смысла и неудобно иметь везде одинаковый уровень интенсивности света.
Давайте, например, подумаем о конференц-залах или переговорных комнатах. Для презентаций или встреч с большим количеством участников потребуется другая интенсивность света по сравнению с неформальным командным проектом.
Конференц-залы могут нуждаться в 30 фут-канделах (300 люкс) для личных встреч, но у вас также могут быть видеопрезентации, где вам нужно уменьшить интенсивность света, чтобы вы могли более четко видеть проекционный экран или изображения.В большинстве пространств важно иметь слои света и решение освещения, которое было бы универсальным и ориентированным на человека, отвечающим потребностям жителей. Некоторые конференц-залы предназначены для быстрого наверстывания, а другие используются для тренировок в течение всего дня. Если в этих помещениях нет доступа к дневному свету, чрезвычайно важно подумать о том, как можно использовать циркадное освещение, чтобы улучшить состояние этих пространств.
Еще одна среда, для которой интенсивность внутреннего освещения является важным фактором, – это классы .Обучение – это очень наглядный опыт, поэтому соответствующие световые решения должны работать в соответствии с физической средой. Мы должны учитывать горизонтальные задачи (количество света, необходимое для столов) и вертикальные задачи (количество света, необходимое для того, чтобы видеть надписи на белых досках). Как правило, для типичного класса рекомендуется 30 фут-кандел (300 люкс) в горизонтальной плоскости.
В школьной среде мы также хотим рассмотреть методы уменьшения бликов при поддержании постоянного уровня освещенности, чтобы все ученики могли видеть.Кроме того, исследования показали, что дети и подростки, которые получают правильные утренние световые сигналы, улучшают работоспособность, бдительность и снижают гиперактивность.
Наконец, давайте посмотрим на больницы и медицинские центры. Больницы – это сложное для освещения пространство, есть множество людей, у которых есть противоречивые потребности в освещении – пациенты могут нуждаться в слабом освещении, в то время как медсестрам нужен свет, чтобы видеть, что они делают. Потребность в освещении дневных медсестер по сравнению с медсестрами ночной смены также является проблемой.
Помещения для ухода за пациентами нуждаются в высококачественном освещении, чтобы медицинские работники могли правильно видеть вены и тон кожи, чтобы оценить любые потенциальные проблемы, связанные с цианозом или сепсисом.
Кроме того, мы знаем, что дневной свет так важен для здоровья человека, но когда вы болеете и находитесь в неподвижности, вы не можете выйти на улицу, чтобы получить столь необходимые для здоровья преимущества дневного света. Это делает обеспечение циркадного освещения в зонах ухода за пациентами еще более важным. Кроме того, медицинский персонал также получает большую пользу от освещения циркадного ритма, чтобы способствовать формированию сильных дневных циркадных сигналов.
Если мы сосредоточимся на палатах для пациентов , создание здоровой, спокойной обстановки важно для выздоровления пациента. Как правило, 10 фут-кандел (100 люкс) – это комфортный и более низкий уровень освещенности для отдыха.
Но что, если пациент хочет читать – пациенту может потребоваться немного более высокий уровень освещенности – около 20 фут-кандел (200 люкс). Однако мы также должны учитывать потребности медицинских специалистов – в палатах пациентов также есть отдельная лампа для осмотра, которую можно включать и выключать по мере необходимости для проведения обследований у постели больного и обеспечивать более высокий уровень освещения – до 50-75 фут-кандел или 500-750 люкс.Кроме того, когда пациент спит, медицинскому персоналу может потребоваться зайти в палату для измерения жизненно важных функций, и им понадобится рабочий свет, который может обеспечить 10 фут-свечей (100 люкс), в идеале, не беспокоя пациента.
Важность выбора интенсивности света, использования слоев света для визуального комфорта, а также реализации технологии циркадного освещения очевидна – она лежит в основе технологии циркадного освещения. BIOS человеческого освещения потратил годы на разработку с использованием научных исследований данных для создавать решения, ориентированные на биологию.
(1) М. Натаниэль Мид, (апрель 2008 г.), «Преимущества солнечного света: яркое пятно для здоровья человека», Environ Health Perspect.
Освещенность (люкс) – Продажа осветительного оборудования
Освещенность или освещенность – это общее количество света на единицу площади поверхности. Единица освещенности – люкс (сокращенно lx).
Аббревиатура используется после числового выражения, точно так же, как в люменах и канделах.Например; 100 лк, 1.000 лк, 10.000 лк.
1 люкс равен 1 люмену на квадратный метр. Интенсивность света 1 кандела обеспечивает уровень освещенности 1 люкс на расстоянии 1 метра.
Освещенность окружающей среды выражается значением люкс. Более высокое значение люкс означает более высокую освещенность. Однако не следует забывать, что лишнее освещение не означает хорошего освещения. Чрезмерное освещение также имеет негативный эффект, например, недостаточное освещение.
Если говорить о правильной общей освещенности; в солнечный день 10.000 люкс, в пасмурный день 1.000 люкс, закат 10 люкс, при лунном свете видна освещенность 0,1 люкс.
Значениелюкс связано с люменом, который выражает общую светоотдачу источника света. По мере удаления от источника света значение люкс уменьшалось.
Если свет сконцентрирован на небольшой площади, эта область воспринимается как более яркая и достигает высокого значения люкс. Тем не менее, такое же количество света сконцентрировано на более широкой площади, получено более мягкое освещение и меньшее измеренное значение в люксе.Хотя оба источника света излучают одинаковое количество света, в концентрированном источнике света он воспринимается более ярким, потому что свет более интенсивный.
В общем, люкс – это мера интенсивности света, попадающего на территорию.
Если в помещении используется осветительное оборудование с высокой светоотдачей, другими словами, с высоким значением светового потока, достигается высокий уровень освещения. Это означает, что достигается высокий уровень освещенности.
Уровень освещенности или значение люкс в окружающей среде измеряется устройствами, называемыми люксметром.Эти устройства измеряют только освещенность, и они разработаны как портативные. К тому же эти устройства не такие уж и дорогие.
Например, в офисе требуется освещение 500 люкс, а в гостиной достаточно освещения 100 люкс. В таких помещениях, как чертежные кабинеты, текстильные фабрики и лаборатории, требуется высокий уровень освещенности, например, 1.000 люкс. На этом этапе обновленные требования к освещению должны быть пересмотрены в соответствии с типом приложения.
Что такое люмен. Что такое Люкс? Единицы измерения освещения
Чтобы понять освещение, необходимо знать основные параметры освещения.Для простоты мы будем говорить только о двух единицах: люмен и люкс.
Люмен
Люмен – это единица светового потока в системе СИ (Международная система единиц измерения). Это измерение световой энергии, излучаемой источником света. Это зависит от типа источника света.
Лампа накаливания мощностью 40 Вт дает около 500 люмен. Люминесцентная лампа мощностью 32 Вт дает около 1000 люмен. Светодиодная лампа мощностью 3 Вт дает 500 люмен.
Стоимость и срок службы источника – это две вещи, которые определяют, что использовать.
Экономия энергии в освещении – это результат создания более энергоэффективного источника света.
Люкс
Люкс – это единица освещенности, которая показывает, сколько света падает на поверхность. Один люкс определяется как освещенность, создаваемая, когда один люмен падает на площадь одного квадратного метра, поэтому один люкс равен одному люмену на квадратный метр площади.
Освещенность в ясный день 100 000 люкс. Для телевизионного футбольного матча требуется освещенность около 16 000 люкс.На кухню требуется около 500 люкс. Дорога общего пользования в ночное время требует около 30 люкс.
Освещенность
Требуемая освещенность поверхности зависит в первую очередь от типа или характера работы или деятельности человека на освещенной поверхности.
Следовательно, шаг 1 – определить, сколько требуется освещенности. Тип задачи, продолжительность использования, возраст и количество людей, работающих в этой области, уровень точности работы, доступное естественное освещение – все это некоторые факторы, которые определяют требования к освещенности.
Шаг 2 – определить, сколько и какого типа требуется источников света для получения требуемой яркости. Необходимо учитывать три основных фактора.
Тип источника: стоимость, цвет и срок службы источника являются основными решающими факторами при выборе типа источника света.
Энергия падающего света подчиняется квадрату. Освещенность на поверхности косвенно пропорциональна квадрату расстояния, поэтому расстояние от источника является важным фактором.
Коэффициент использования также является фактором, определяющим, какая часть светового потока от источника фактически доступна на требуемой поверхности. Отражатели, абажуры и светильники могут увеличивать или уменьшать коэффициент использования. Хорошие промышленные приспособления могут иметь коэффициент использования до 90%.
Понимание и интерпретация значений люкс – приложения Win32
- 2 минуты на чтение
Оцените свой опыт
да Нет
Любой дополнительный отзыв?
Отзыв будет отправлен в Microsoft: при нажатии кнопки отправки ваш отзыв будет использован для улучшения продуктов и услуг Microsoft.Политика конфиденциальности.
Представлять на рассмотрение
Спасибо.
В этой статье
Основным типом данных датчика для датчиков внешней освещенности является освещенность в люксах (люмен на квадратный метр). Принципы, изложенные в этом разделе, основаны на принятии значений люкс в качестве входных данных и реагировании на эти данные в программе.
Показаниялюкс прямо пропорциональны энергии, потребляемой на квадратный метр в секунду.Человеческое восприятие уровней освещенности не так однозначно. Человеческое восприятие света затруднено, потому что наши глаза постоянно приспосабливаются, а другие биологические процессы влияют на наше восприятие. Однако мы можем рассматривать это восприятие с упрощенной точки зрения, создав несколько диапазонов интересов с известными верхними и нижними порогами.
В следующем примере набора данных представлены приблизительные пороговые значения для обычных условий освещения и соответствующий шаг освещения. Здесь каждый этап освещения представляет собой изменение условий освещения.
Примечание
Этот набор данных предназначен для иллюстрации и может не быть полностью точным для всех пользователей или ситуаций.
| Состояние освещения | От (люкс) | К (люкс) | Среднее значение (люкс) | Подсветка ступени |
|---|---|---|---|---|
| Черный как смоль | 0 | 10 | 5 | 1 |
| Очень темный | 11 | 50 | 30 | 2 |
| В помещении в темноте | 51 | 200 | 125 | 3 |
| Тусклый интерьер | 201 | 400 | 300 | 4 |
| Нормальное закрытие | 401 | 1000 | 700 | 5 |
| Яркий интерьер | 1001 | 5000 | 3000 | 6 |
| Тускло на открытом воздухе | 5001 | 10 000 | 7500 | 7 |
| Облачно на улице | 10 001 | 30 000 | 20 000 | 8 |
| Прямой солнечный свет | 30 001 | 100 000 | 65 000 | 9 |
Если мы визуализируем эти данные, используя средние значения из этой таблицы, мы увидим, что отношение люкс к световому шагу не является линейным, как показано на следующем графике.
Однако, если мы рассмотрим эти данные, используя логарифмическую шкалу по оси x, мы увидим, что возникает примерно линейная зависимость.
Пример преобразования
На основе набора данных для датчиков внешней освещенности, предоставленного ранее, вы можете прийти к следующему уравнению для сопоставления значений люкс с человеческим восприятием. В этом примере ожидаемые значения находятся в диапазоне от 0 до 1 000 000 люкс.
Это уравнение приводит к значениям, которые варьируются примерно линейно от 0.0 и 1.0. Этот результат показывает, как изменилось освещение, воспринимаемое человеком, на основе примера набора данных, который был показан ранее.
A Руководство по преобразованию: солнечное излучение и освещенность в люксах
1. Введение
Сбор электроэнергии с использованием фотоэлектрических систем является важной частью развития возобновляемой энергетики. Ключевой проблемой в работе фотоэлектрической системы является возможность эффективного измерения производительности.Беспокойство вызывает то, как эффективно измерить производительность фотоэлементов и модулей в условиях низкой солнечной освещенности. Это исследование может поддержать простой и экономичный метод измерения низкой солнечной радиации. Солнечное излучение измеряется в ваттах на метр 2 (Вт / м 2 ) [1], а световая освещенность – в люксах (лк) [2]. Обычные портативные измерители освещенности имеют ограничения на низкие измерения. Seaward 100 / 200B ограничен мощностью 100 Вт / м 2 , HT HT304N до 50 Вт / м 2 , а TES 1333 ≈ 50 Вт / м 2 .Для источников, моделирующих солнечную энергию, также ограничена минимальная низкая мощность. Солнечный симулятор Oriel KSH-7320 MiniSol – это 0,1 Солнца, Solar Light LS1000 – 0,15 Солнца, а SpectroSun X-25B – 0,9 Солнца. Условно 1000 Вт / м 2 равно 1,0 Солнца. Экспонометры подходят для измерения величин до 1 лк – примерно на четыре порядка меньше. Благодаря своей невысокой стоимости, люксметры представляют собой простой и экономичный метод оценки производительности фотоэлектрической системы при низкой или слабой интенсивности солнечного света.Этот метод предлагает коммерчески доступную альтернативу датчику солнечной освещенности, предложенному в [3].
И солнечная освещенность, и освещенность измеряют вход падающих фотонов, но с уважением используют единицы Вт / м 2 и люкс. Эта статья напрямую коррелирует солнечное излучение солнечного света в Вт / м 2 со световой освещенностью в люксах и позволяет использовать недорогие люксметры для измерения характеристик фотоэлектрической системы, особенно при низких уровнях освещенности. Примеры измерений производительности фотоэлектрических установок включены [5], где результаты этой рукописи позволяют заменить измерители солнечной радиации, показанные на рисунке 1, на люксметры.На блок-схеме на рис. 1 показано типичное приложение, в котором производительность солнечной фотоэлектрической системы сравнивается с потребляемой солнечным светом и выходной электрической мощностью. Эта диаграмма соответствует стандартной конфигурации измерения, найденной во многих источниках, таких как рис. 7 в [6].
Рис. 1. Условное измерение производительности фотоэлектрических модулей: эффективность преобразования энергии в системе сравнивается на входе солнечной энергии (слева) с выходной электрической мощностью (справа)
2. Материалы и методы
2.1. Измерение энергетической освещенности
Для измерения энергетической освещенности используются различные технологии, включая пиранометры (рис. 2 (a)) и различные типы кремниевых сенсоров (рис. 2 (b)). В исследованиях солнечной энергии обычно используются пиранометры и портативные портативные измерители для измерения характеристик фотоэлектрических полей. При калибровке измерителя освещенности используются такие источники, как Мировой радиометрический эталон (WRR) [7], и такие методы, как передовой опыт Национальной лаборатории по возобновляемым источникам энергии (NREL) [8]. Типичная калибровка портативного измерителя освещенности прослеживается до WRR и посредством переноса, согласованная со стандартным пиранометром класса II с использованием воздушной массы 1.5 глобальных наклонных данных о Солнце [9].
Многочисленные исследования исследовали спектральную освещенность Солнца для создания стандартной модели солнечного излучения [10] и [11]. Американское общество испытаний материалов (ASTM) устанавливает стандарт для солнечного излучения на основе данных глобального наклона G173 воздушной массы (AM1.5) как «1 солнце», что соответствует 1000 Вт / м 2 [12]. Коэффициенты калибровки чувствительности радиометра обеспечивают коэффициент преобразования входной солнечной освещенности в выходные значения энергетической освещенности в Вт / м 2 .
Солнечные имитаторы, такие как Oriel LSH-7320 MiniSol, обеспечивают искусственный источник солнечного света. В этих симуляторах используются различные источники света, такие как светодиоды, чтобы соответствовать солнечному спектру, используя такие методы калибровки, как IEC 60904-9: 2007 [13]. Солнечные симуляторы позволяют проводить испытания солнечных элементов в стабильных лабораторных условиях.
Рис. 2. Приборы для измерения солнечной освещенности: а) пиранометры и б) кремниевые приборы.
а)
б)
2.2. Измерение освещенности
С помощью единицы измерения люкс, люксметры измеряют освещенность в видимом свете. Люксметры откалиброваны в соответствии с функцией фотопической светимости Международной комиссии по освещению (CIE) [14]. Спектральный отклик этих измерителей относится к человеческому глазу [15]. На рис. 3 показано несколько примеров люксметров. Измерители освещенности обычно стоят от 1/4 до 1/10 стоимости измерителей освещенности и могут иметь динамический диапазон от 100000 до 1. (Типичные измерители освещенности имеют динамический диапазон только от 10 до 1).Фотопическая кривая CIE [16] обеспечивает измерение, откалиброванное для человеческого восприятия.
Рис. 3. Приборы для измерения освещенности
2.3. Расчет энергетической освещенности
Для измерения солнечной освещенности используется единица измерения Вт / м 2 , при этом потребляемая мощность обеспечивается фотонами, исходящими от Солнца. ASTM AM1.5 G17 установил стандарт с данными, содержащимися в таблице «astmg173.xls», доступной в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии [16].Эти данные могут быть использованы для построения графика спектральной освещенности солнечного излучения, который показывает глобальную горизонтальную освещенность с неоднородностью, вызванной в основном атмосферными эффектами с некоторыми отклонениями от солнечного излучения (рис. 4). Концепция спектрального распределения мощности, описанная Престоном [4], используется для определения плотности мощности.
Данные по оси абсцисс – длина волны фотона в единицах нм (10 -9 м) от 280 до 4000 нм. Данные по оси Y представляют собой спектральную энергетическую освещенность в единицах Вт / (м 2 нм).Правило трапеции, примененное к этим данным, обеспечивает удельную мощность площади и, таким образом, преобразует спектральную энергетическую освещенность в энергетическую. Выполнение этого расчета на данных AM1.5 дает хорошо известную солнечную освещенность 1000,4 Вт / м 2 [17]. С учетом оборудования и ограничений измерения условный стандарт устанавливает 1000 Вт / м 2 .
Различные сенсорные технологии имеют разную полосу чувствительности. При ограниченной пропускной способности количество энергии ниже. Например, типичный датчик на термоэлементах имеет полосу обнаружения от 285 до 2800 нм [18], а для кремниевого датчика от 350 до 1200 нм [19].Если фотоны AM1.5 вводятся в термоэлементный пиранометр, длины волн фотонов от 280 до 285 нм и от 2800 до 4000 нм усекаются и не измеряются. Это усечение фотона приводит к потере 7 Вт / м 2 .
Рис. 4. Данные по глобальной солнечной радиации ASTM AM1.5
Таблица 1 показывает начальную и конечную длину волны для различных типов датчиков: термобатареи, кремния, пиранометра ISO 9060, видимого света CIE Photopic Luminosity и света фотосинтетически активного излучения растений.С этими ограничивающими полосами пропускания общая плотность энергии рассчитывается путем усечения данных из спектра AM1.5 для каждого типа датчика. Этот метод следует прямому фоновому анализу, выполненному Престоном [4].
Эта таблица не содержит калибровки или других поправок; фактические датчики откалиброваны для обеспечения точных стандартизованных измерений. Включая как ограничения полосы пропускания датчика, так и кривые отклика датчика, измерители освещенности отображают 1000 Вт / м 2 для AM1.5 солнечных входов.
Таблица 1. Ограниченная полоса пропускания, яркость AM1,5G
Тип данных | Начальная длина волны λ (нм) | Конечная длина волны λ (нм) | Энергия излучения (Вт / м 2 ) |
AM1.5 глобальных данных наклона | 280 | 4000 | 1000 |
Пиранометр с термобатареей | 285 | 2800 | 993 |
Кремниевое излучение | 300 | 1200 | 836 |
Пиранометр ISO 9060 | 350 | 1100 | 791 |
Видимый свет широкий | 380 | 780 | 535 |
Видимый свет для растений | 400 | 700 | 432 |
2.4. Расчет освещенности
Как обобщено в [20], полоса пропускания света, которую могут видеть люди, включает широкий диапазон от 380 нм до 780 нм до узкого диапазона от 400 нм до 700 нм. Люксметры измеряют свет, воспринимаемый людьми, и откалиброваны по кривой CIE. Кривые фотопической яркости для 1924 г. (сплошной синий) и 2008 г. (оранжевые точки) показаны на рис. 5.
Кривые CIE изначально были созданы путем измерения восприятия человеком различных длин волн видимого света.Поскольку данные включают реакцию человека, это оказалось проблематичным. Например, данные за 1924 г. [21] имеют слишком низкие значения в синем диапазоне длин волн и были скорректированы с помощью новой кривой CIE в 1988 г. Кривая была снова изменена в 2008 г. [22]. Следует отметить, что по определению нет света вне видимого спектра [2].
Один люкс – это один люмен на квадратный метр, причем люмен (лм) определяется как одна кандела (кд), умноженная на один стерадиан (ср). Стерадиан – это единица телесного угла, а кандела – это основная единица Международной системы единиц (СИ) для силы света.Кандела определяется как монохроматическое излучение с частотой 540 × 10 12 Гц с интенсивностью излучения 1/683 Вт на стерадиан [23]. Это значение близко к освещенности одной свечи, старому стандарту светоотдачи [4]. Частота 540 × 10 12 Гц при скорости света в вакууме 2,998 × 10 8 метра в секунду, имеет длину волны около 555 нм. Эта длина волны близка к той, где люди видят лучше всего [24]. Полная сфера состоит всего из 4π стерадианов. Одна кандела, проецируемая на полную сферу, имеет размер 1 кд × 4π ср, что составляет около 12.57 люмен. При проецировании этой силы света на площадь в 1 квадратный метр будет получено около 12,57 лк.
Рис. 5. Кривые фотопической яркости CIE: сплошной синий 1924 г., оранжевый пунктирный 2008 г.
2,5. Нужен стандартный
В настоящее время не существует простого и легко доступного стандарта для преобразования солнечной освещенности в световую. Основная цель этой статьи – дать надежный и научно обоснованный показатель конверсии.Это преобразование затем предоставит легко найденное число, которое будет похоже на запрос в Интернете для преобразования из метров в футы или из акров в гектары.
Был проведен обширный поиск ценности конверсии, в результате которого было обнаружено множество противоречивых и сильно различающихся значений. В таблице 2 показаны значения для 1 Sun (1000 Вт / м 2 ) и заявленное преобразование лк на Вт / м 2 из открытых Интернет-источников.
Таблица 2. Эквивалент освещенности для одного солнца: интернет-источники
Заявленная конверсионная ценность (люкс на 1 солнце) | Расчетное преобразование (лк на Вт / м 2 ) | Источник |
668449 | 668 | [29] Онлайн-конвертация |
683000 | 683 | [30] Быстрый преобразователь |
249000 | 249 | [31] EGC |
126234 | 126 | [32] Смит |
120000–111000 | 120–111 | [33] Википедия дневной свет |
107527 | 107 | [34] Волоконно-оптическая технология |
100000–32000 | 100-32 | [35] Википедия люкс |
71429 | 71 | [36] Футура |
Не было найдено рецензируемых журналов с конкретным преобразованием солнечной освещенности (Вт / м 2 ) в световую освещенность (лк).Таблица 3 содержит значения из рецензируемых журналов, обобщенные Littlefair [25] и использующие световую отдачу (люмен на ватт) в качестве стандарта. Преобразование единиц обеспечивает прямую корреляцию световой отдачи, как резюмировал Littlefair, с желаемой единицей люкс на ватт на квадратный метр и, таким образом, позволяет использовать эти данные для сравнений. Во всех этих рецензируемых статьях использовался естественный солнечный свет и предшествовали текущие стандартные уровни солнечного излучения. Итоговый документ Литтлфилда датирован 1985 годом, а прямой и общий угол наклона 37 градусов: ASTM G-173 датирован 2002 годом, а ISO 9845-1 – 1992 годом [26].Другие исследования световой отдачи не включают единицы измерения люкс или стандарты преобразования, такие как Li в [27], и не включают сложные и сложные в использовании модели, не применимые к прямому преобразованию [28].
Таблица 3. Световая отдача: рецензируемые журналы, обобщенные [25]
Заявленная световая отдача (люмен / ватт) | Источник |
52-97 | [37] Dogniaux |
94-103 | [38] Кун |
59-93 | [39] Евневич и Никольская |
109.2 ± 10,4 | [40] Либельт |
62-122 | [41] Шукуя и Кимура |
103 | [42] Петерсон |
21-116 | [43] Навваб и все |
58-109 | [44] МакКлуни |
103 ± 28 | [45] Gillette and Treado |
3.Теория и расчеты
Этот раздел содержит три метода определения коэффициента преобразования. В подразделе 3.1 используются опубликованные данные и математический анализ. В подразделе 3.2 используются измерения с помощью симулятора солнечного излучения, а в подразделе 3.3 – измерения внешнего солнечного света.
3.1. Расчет данных
Данные доступны для многих конкретных длин волн фотонов. Например, данные AM1.5 ASTM G173 предоставляются каждые 0,5 нм от 280 до 400 нм, каждые 1 нм от 400 до 1700 нм, 1702 нм, а затем каждые 5 нм от 1705 до 4000 нм.Данные CIE 1924 представлены с интервалами 1 нм от 360 до 830 нм, данные 1998 года от 380 до 780 нм через каждые 1 нм, а данные 2008 доступны через каждые 0,1 нм от 390 до 830 нм [21].
Для расчетов в этой статье за основу были взяты данные ASTM AM1.5 G173 для солнечного излучения. Другие данные были либо линейно интерполированы для получения недостающих данных, либо усечены для соответствия конкретным длинам волн, указанным в G173. Двоичное усечение использовалось для вычисления чисел плотности мощности, используемых в таблице 1 выше, а взвешенные данные использовались ниже.
Электронная таблица была создана с использованием данных для кривых фотопической яркости CIE за 1924, 1988 и 2008 годы. Эти взвешенные кривые генерировали числа плотности мощности для каждого набора данных. Например, каждая из кривых CIE имеет весовой коэффициент 1,0 при 555 нм, меньшие значения как для более длинных, так и для более коротких длин волн и ноль для длин волн, выходящих за пределы диапазона каждой кривой. Данные, содержащиеся в таблице 4, были рассчитаны с использованием метода, описанного Престоном [4]. В таблице показаны предельная длина волны и результаты взвешивания расчетной плотности мощности.Как можно заметить, кривая CIE значительно ограничивает плотность мощности солнечного излучения AM1.5.
Таблица 4. Освещенность для взвешенных данных CIE
Источник данных | Начало λ (нм) | Конец λ (нм) | Расчетная удельная мощность (Вт / м 2 ) |
CIE 1924 | 360 | 830 | 160 |
CIE 1988 | 380 | 780 | 161 |
CIE 2008 | 390 | 830 | 169 |
3.2. Внутреннее измерение
Люксметр Sekonic C-700 был помещен в световой луч имитатора солнечной энергии Newport Oriel MiniSol LSH-7320 (MiniSol). Вся эта измерительная система помещена в светонепроницаемый корпус, чтобы внешний свет не влиял на измерения. Регулировка мощности MiniSol обеспечивает различные уровни солнечного излучения, при этом были записаны показания освещенности MiniSol и значения освещенности экспонометра Sekonic. Перед каждым сеансом измерения выполнялась процедура калибровки Sekonic в темном свете.Оба устройства имеют заводскую калибровку – IEC ABA для MiniSol и CIE 2008, что отражено в японском стандарте JIS C 1609-1: 2006 [46] для Sekonic.
Источник MiniSol ограничен низким значением выходной мощности 0,1 Солнца (100 Вт / м 2 ), поэтому фильтры нейтральной плотности (ND) используются для измерения более низких значений солнечной освещенности. Фильтры ND оцениваются по номеру, где ND2 = 50%, ND4 = 25%, ND8 = 12,5% и ND16 = 6,25% светопропускания.
Фильтры ND вставляются между источником MiniSol и экспонометром Sekonic для получения данных для значений менее 0.1 вс. Изготовленная на заказ подставка для фильтров, напечатанная на 3D-принтере, удерживает фильтры на месте для получения стабильных результатов. На рис. 6 показаны MiniSol, фильтр ND, подставка для фильтра и измеритель Sekonic.
Рис. 6. Имитатор солнечной энергии MiniSol, нейтральный фильтр, подставка. и люксметр
Рис. 7. Настройка сбора данных солнечной освещенности и освещенности
3.3. Наружное измерение
Наружные измерения заключались в размещении откалиброванного в темноте измерителя Sekonic параллельно и рядом с термобатарейным пиранометром Kipp & Zonen CMP11.Этот тест был проведен в мае 2019 года в Форт-Майерсе, Флорида, США. Портативный компьютер с Wi-Fi-подключением к измерительной системе собирал данные об освещенности, в то время как совпадающие значения освещенности регистрировались. На рис. 7 показана условная установка для сбора данных об освещенности и освещенности с помощью люксметра Sekonic рядом с пиранометром.
4. Результаты и обсуждение
4.1. Расчетное значение
Используя три набора данных CIE, преобразование плотности мощности в люкс было выполнено для каждой длины волны данных ASTM G173.С 683 люменами на ватт, назначенными на 555 нм, были применены соответствующие весовые значения для каждой кривой CIE (1924, 1988 и 2008) вместе с энергией фотонов по длине волны. Этот анализ аналогичен анализу, выполненному Понсом [45] и другими. При таком взвешивании правило трапеций применялось к соответствующему спектру, чтобы найти световые потоки. Эта эффективность рассчитывается по формуле. (1), который представляет собой адаптацию расчета, используемого в многочисленных источниках, например, [47]. Уравнение. (1) пример для данных CIE 1988, где k – константа преобразования, Vλ – солнечное излучение AM1.5 данных, а E (λ) – данные освещенности CIE:
(1)
Освещенность = k∫380780VλEλdλ.Таблица 5 показывает результаты с 1 Солнцем, равным 1000 Вт / м 2 . В зависимости от кривой CIE, 1000 Вт / м 2 рассчитывается как от 109 клк до 116 клк.
Таблица 5. Расчетная освещенность по данным CIE
Источник данных | Начало λ (нм) | Конец λ (нм) | Освещенность 1 Солнца (лк) | 1 Вт / м 2 Эквивалент (лк) |
CIE 1924 | 360 | 830 | 109495 | 109 |
CIE 1988 | 380 | 780 | 110030 | 110 |
CIE 2008 | 390 | 830 | 115645 | 116 |
4.2. Внутренние лабораторные измерения
Данные напрямую с выхода MiniSol на счетчик Sekonic были собраны с входными значениями солнечной освещенности, настроенными с помощью шкалы мощности MiniSol. Имитатор MiniSol Solar имеет различные спектральные характеристики по сравнению с естественным солнечным светом, как определено в калибровке симулятора в соответствии с IEC 60904-9, что можно увидеть из таблицы данных или путем измерения индекса цветопередачи (CRI). Например, CRI для солнечного света составляет 100, а для MiniSol – 87.5. Таблица 6 показывает результаты испытаний этого прямого освещения. Стандартные неопределенности, выраженные как одно стандартное отклонение от нормального распределения этих измерений, не перечислены в таблице 6, но включены в рисунок 8.
Рис. 8. Симулятор солнечной энергии: сравнение освещенности люксметра и яркости симулятора солнечной энергии
Таблица 6. Энергия солнечного симулятора MiniSol до освещенности Sekonic
Облучение (Солнце) | Энергия излучения (Вт / м 2 ) | Освещенность (лк) | Расчетное (лк / Вт / м 2 ) |
0.0 | 0 | 0 | н / д |
0,1 | 100 | 10800 | 108 |
0.2 | 200 | 21800 | 109 |
0,3 | 300 | 33100 | 110 |
0.4 | 400 | 46100 | 115 |
0,5 | 500 | 59300 | 119 |
0.6 | 600 | 72500 | 121 |
0,7 | 700 | 84000 | 120 |
0.8 | 800 | 95100 | 119 |
0,9 | 900 | 106000 | 118 |
1.0 | 1000 | 118000 | 118 |
Неопределенность включает изменение интенсивности и спектральной характеристики MiniSol и точность калибровки экспонометра Sekonic. Для этих тестов и MiniSol, и Sekonic находились в пределах заводских ограничений по времени калибровки.MiniSol имеет точность вывода ABA и смещение ± 5%. Экспонометр Sekonic имеет точность JIS C1609, заявленную как ± 5% + 1 цифра для показаний освещенности. Обратите внимание, что существует возможность систематического смещения, несмотря на то, что экспонометр дает показание ноль люкс при отсутствии света. Поэтому в качестве параметров, которые необходимо определить с помощью анализа линейной регрессии, мы используем как наклон, так и константу (смещение). Эти результаты в пределах допуска соответствуют значениям, рассчитанным в таблице 5 для данных CIE 2008, которые представляют собой калибровочную шкалу, которую использует расходомер Sekonic.
Тестирование фильтров ND показало, что фильтры не обеспечивают указанные уровни светопропускания. MiniSol, настроенный на различные уровни, использовался для создания шкалы пропускания для фильтров нейтральной плотности. Хотя измеренное затухание фильтров ND отличалось от их указанных значений, к счастью, фильтры показали постоянное затухание в зависимости от уровня освещенности, где, например, фильтр ND2 обеспечивал пропускание 41% для уровней MiniSol от 0,1 до 1 Солнца. В таблице 7 показаны результаты зависимости указанного уровня передачи от фактического и неопределенности.Анализ включал ослабление пропускания фильтра и неопределенность.
Таблица 7. Калибровка нейтрального фильтра
Тип фильтра | ND2 (%) | ND4 (%) | ND8 (%) | ND16 (%) |
Трансмиссия заданная | 50 | 25 | 12.5 | 6,25 |
Фактическая передача | 41 ± 1 | 23,0 ± 0,5 | 8,8 ± 0,2 | 0,28 ± 0,01 |
Данные были собраны для заполнения таблицы преобразования, показанной в таблице 8.Более низкие значения освещенности были добавлены к данным из Таблицы 6, где, например, настройка регулировки 0,1 Солнца на симуляторе MiniSol с фильтром ND2 обеспечивала 0,041 Солнца или 41 Вт / м 2 . В этих измерениях использовалась Вт / м 2 , результаты показаны на рис. 9. Анализ данных с помощью линейной регрессии, включая ошибку пропускания фильтра нейтральной плотности, используется для определения формулы преобразования и неопределенности. Интересно, что даже с добавлением ошибки от фильтров ND общее стандартное отклонение ниже из-за добавления большего количества и менее изменяющихся точек данных.
Рис. 9. Полнодиапазонный симулятор солнечной энергии: сравнение освещенности люксметра и яркости симулятора солнечной энергии
Таблица 8. Имитационная освещенность в полном диапазоне (Вт / м 2 ) и совпадающая освещенность (лк) с использованием нейтральных фильтров
(Вт / м 2 ) | (лк) | (Вт / м 2 ) | (лк) | (Вт / м 2 ) | (лк) | (Вт / м 2 ) | (лк) |
0.0 | 0,0 | 23,0 | 2430 | 92,2 | 10600 | 287 | 34400 |
0.3 | 29 | 26,4 | 2910 | 100 | 10800 | 300 | 33900 |
0.6 | 59 | 35,2 | 4060 | 115 | 13700 | 328 | 38800 |
0.8 | 93 | 41,0 | 4340 | 123 | 14600 | 369 | 43700 |
1.1 | 130 | 44,0 | 5220 | 138 | 16700 | 400 | 46000 |
1.4 | 167 | 46,0 | 4850 | 161 | 19300 | 410 | 48500 |
1.7 | 203 | 52,8 | 6360 | 164 | 18900 | 500 | 59000 |
2.0 | 234 | 61,6 | 7380 | 184 | 21800 | 600 | 72200 |
2.2 | 264 | 69,0 | 7650 | 200 | 22800 | 700 | 83800 |
2.5 | 296 | 70,4 | 8340 | 205 | 24300 | 800 | 94700 |
2.8 | 326 | 79,2 | 9390 | 207 | 24500 | 900 | 106000 |
8.8 | 920 | 82,0 | 9660 | 230 | 27100 | 1000 | 118000 |
17.6 | 1850 | 88,0 | 10400 | 246 | 29600 |
4.3. Наружное измерение
Тестирование на естественном солнечном свете на открытом воздухе проводилось с использованием системы сбора данных Sofie Kipp & Zonen CMP11 Thermopile Pyranometer и экспонометра Sekonic.В таблице 9 представлены совпадающие значения естественной солнечной радиации и освещенности, собранные и сведенные в таблицу. Используя погрешность измерения Sekonic (5% + 1 цифра) и Zipp & Zonen (фиксированное смещение 2 Вт / м 2 + 3,2% измерения), линейная регрессия используется для определения наклона и стандартного отклонения наклон формулы и графика на рис. 10. В отличие от данных внутри помещения, точка пересечения не равна нулю из-за ненулевого смещения Kipp & Zonen.
4.4. Сводка данных
В таблице 10 представлены результаты расчетов, лабораторного моделирования солнечного света, естественного солнечного света и их соответствующие стандартные погрешности. Систематические смещения, определяемые постоянным линейным членом модели, составили самое большее 87 ± 50 лк, наибольшее смещение, обнаруженное на открытом воздухе, и –3,4 ± 2,5 лк в помещении. Эти смещения составляют менее 1% от измеренного уровня освещенности свыше 1000 лк на открытом воздухе и 300 лк в помещении и составляют примерно 1,7 и 1,4 стандартных отклонения от нуля, соответственно.Результаты лабораторных исследований в помещении могут отличаться от результатов измерения солнечного света на открытом воздухе из-за разницы в спектрах падающего света. Светодиодный источник солнечного симулятора, хотя и класс ABA, не идеально сочетается с естественным солнечным светом. Изменение спектрального распределения мощности влияет на результаты преобразования. Эта разница также показана в результатах расчета lx на различных кривых CIE, показанных в таблице 4.
Таблица 9. Освещенность естественным светом (Вт / м 2 ) и совпадающая освещенность (лк)
(Вт / м 2 ) | (лк) | (Вт / м 2 ) | (лк) | (Вт / м 2 ) | (лк) | (Вт / м 2 ) | (лк) | (Вт / м 2 ) | (лк) | (Вт / м 2 ) | (лк) |
0.3 | 36 | 47,7 | 6190 | 169,4 | 21000 | 246 | 31900 | 394.1 | 46900 | 554,2 | 66400 |
1,1 | 117 | 49,2 | 6270 | 173.4 | 22000 | 250,6 | 32600 | 409,9 | 48900 | 563,2 | 67500 |
1.8 | 257 | 50,7 | 6470 | 173,9 | 21200 | 256,6 | 33100 | 414.4 | 49300 | 564,7 | 67700 |
2,6 | 300 | 63,4 | 8210 | 175.4 | 23000 | 261 | 29900 | 417,5 | 49700 | 570,8 | 68100 |
2.6 | 331 | 67,2 | 8390 | 179,9 | 24100 | 269,4 | 32800 | 420.5 | 50100 | 576,8 | 68800 |
3,3 | 442 | 80,7 | 10100 | 182.9 | 22600 | 273,9 | 33600 | 424,9 | 50500 | 584,0 | 69800 |
4.1 | 498 | 83,7 | 10500 | 184,4 | 24000 | 280 | 34300 | 430.2 | 51200 | 588,3 | 70100 |
4,1 | 541 | 85,2 | 10600 | 185.6 | 25900 | 284,4 | 34900 | 435,5 | 51 800 | 593,3 | 71000 |
4.8 | 644 | 86,7 | 10800 | 187,5 | 23300 | 289,7 | 35400 | 440 | 52100 | 597.8 | 71800 |
5,6 | 687 | 89,7 | 11 100 | 190,5 | 24200 | 296.5 | 36300 | 444,5 | 52800 | 600,8 | 71900 |
6,3 | 826 | 96.5 | 11500 | 190,5 | 23700 | 300,2 | 36800 | 449 | 53300 | 615.8 | 73800 |
7,1 | 892 | 97,3 | 11600 | 196 | 24400 | 307.2 | 37700 | 453,5 | 53900 | 620,4 | 74300 |
7,8 | 988 | 98.7 | 11800 | 196,5 | 25100 | 312,2 | 38200 | 458 | 54600 | 629.4 | 75200 |
8,6 | 1060 | 101,8 | 12100 | 199,5 | 24600 | 318.2 | 38700 | 468 | 55700 | 635,4 | 75800 |
10,1 | 1260 | 106.3 | 12700 | 200,2 | 26200 | 322,7 | 39500 | 470,8 | 56600 | 641.4 | 76600 |
11,6 | 1460 | 107,8 | 12800 | 200,9 | 26800 | 328.8 | 40000 | 473,1 | 56700 | 648,9 | 77400 |
13,1 | 1,680 | 110.8 | 13000 | 205,5 | 26500 | 331,8 | 40400 | 473,1 | 56900 | 654.2 | 78000 |
14,6 | 1,800 | 121,3 | 16000 | 208,5 | 25700 | 337.8 | 41900 | 480,6 | 57300 | 665,0 | 79300 |
16,1 | 2,010 | 124.3 | 16300 | 210 | 26700 | 342,3 | 41900 | 482 | 57600 | 671.4 | 79900 |
17,6 | 2,230 | 127,1 | 16200 | 213,1 | 26200 | 345.3 | 41900 | 488,1 | 57800 | 673,0 | 80200 |
19,0 | 2,280 | 132.6 | 16700 | 214,5 | 27300 | 349,8 | 42200 | 491,1 | 58200 | 684.2 | 81700 |
20,6 | 2,480 | 136,3 | 17100 | 216,1 | 27100 | 353.6 | 42900 | 502,4 | 59800 | 688,0 | 81700 |
22,9 | 2 880 | 142.4 | 17700 | 220,5 | 27400 | 360,3 | 43900 | 511,4 | 60700 | 692.4 | 82200 |
19,1 | 2,410 | 144,8 | 18100 | 225 | 29500 | 363.3 | 43900 | 516,7 | 61700 | 703,0 | 83900 |
26,6 | 3 270 | 151.3 | 18700 | 225 | 27800 | 367,8 | 44400 | 519,7 | 61300 | 742.0 | 87800 |
28,1 | 3,650 | 151,4 | 18800 | 229,5 | 30500 | 370.8 | 45400 | 524,2 | 61900 | 767,6 | |
31,2 | 4 270 | 166.4 | 20600 | 234,8 | 28500 | 373,1 | 45600 | 528,9 | 62900 | 785.5 | |
35,6 | 4,750 | 169,4 | 20800 | 236,3 | 30100 | 384.4 | 45900 | 533,2 | 63300 | 787,1 | |
43,1 | 5 500 | 169.4 | 21000 | 240,1 | 31000 | 390,4 | 46300 | 539,2 | 63700 | 801.1 | 94600 |
Рис. 10. Зависимость освещенности люксметра от солнечной освещенности пиранометра
Таблица 10. Результаты конверсии
Источник | Результаты |
Расчет данных CIE 2008 | 1 Вт / м 2 = 116 лк |
Моделирование в закрытой лаборатории | 1 Вт / м 2 = 116 ± 3 лк |
Измерение солнечной энергии вне помещений | 1 Вт / м 2 = 122 ± 1 лк |
5.Выводы
ASTM AM1.5 G173 Данные солнечной освещенности вместе с функцией фотопической светимости CIE были проанализированы и сопоставлены с результатами моделирования солнечного излучения, фактической солнечной освещенностью и измерениями освещенности. Этот анализ предоставил данные для установления стандарта преобразования Вт / м 2 в люкс для солнечного излучения и аналогичных спектральных источников света. Входная неопределенность полевых измерений, точность калибровки оборудования и кривые CIE учитывались при разработке разумного коэффициента преобразования.Анализ и измерения показывают, что коэффициент преобразования энергетической освещенности составляет 1 Вт / м. 2 равен 116 ± 3 лк для внутренних светодиодных симуляторов солнечной энергии и 122 ± 1 лк для наружного естественного солнечного света. Техническое эмпирическое правило: 120 люкс равно 1 Вт / м 2 , или 1 Солнце равно 120000 люкс.
Это руководство обеспечивает основу для использования люксметра для измерения солнечного света для оценки фотоэлементов при низких уровнях освещенности. Коэффициент преобразования обратимый: из Вт / м 2 в лк или из лк в Вт / м 2 .Это преобразование работает, потому что данные солнечного излучения хорошо изучены, стандартизированы и включают заданные уровни на каждой длине волны
.Полезным преобразованием было бы преобразование значений освещенности искусственного света в лк в Вт / м 2 . Это преобразование непросто, потому что кривые CIE сильно зависят от длины волны, а широко варьирующийся состав спектров искусственного света означает, что использование одного фактора, использующего измерение освещенности, невозможно. Метод использования освещенности и распределения спектральной мощности источника света позволит оценить характеристики фотоэлектрических элементов при низкоуровневом искусственном и других типах несолнечного спектрального освещения.
Красный свет с интенсивностью выше 10 лк изменяет поведение мышей во сне и бодрствовании.
Острый белый и красный свет с интенсивностью 100, 30 или 20 лк индуцируют выраженный медленный сон и быстрый сон в темной фазе. острый белый и красный свет с интенсивностью 100, 30 или 20 люкс во время сна в темной фазе, мы исследовали профили сон-бодрствование мышей, подвергшихся 1 часу / 1 часу циклам L / D от ZT12–22. Экспозиция в темноте в течение всей темной фазы служила контролем.Неожиданно, острый красный свет при 100 лк вызвал заметные колебания медленного и быстрого сна, как и белый свет (рис. 1с). Было рассчитано общее время, проведенное в NREM-сне и REM-сне в течение 5-часового периода включения света в каждой группе. И белый, и красный свет с интенсивностью 100, 30 или 20 лк значительно увеличивали NREM-сон и REM-сон по сравнению с темнотой (рис. 1d). Таким образом, как и в случае с белым светом, острый красный свет с интенсивностью 20 лк или выше индуцировал крепкий сон в темной фазе.
Острый белый и красный свет с интенсивностью 100, 30 или 20 лк нарушил архитектуру сна-бодрствования и плотность мощности ЭЭГ во время темной фазы.
Чтобы лучше понять профиль сна-бодрствования в результате воздействия острого белого и красного света при интенсивности 100, 30 или 20 лк мы определили количество и среднюю продолжительность эпизодов, а также число переходов между стадиями медленного сна, быстрого сна и бодрствования. И острый белый свет, и красный свет при 100 люкс, по сравнению с темнотой, увеличивали количество эпизодов быстрого сна и стадии переходов от медленного сна к быстрому сну и уменьшали среднюю продолжительность бодрствования, в то время как острое воздействие красного света, но не белого света увеличили переходы стадий от быстрого сна к бодрствованию (рис. 2a и 2d).Острый белый и красный свет при 30 лк уменьшили среднюю продолжительность бодрствования, тогда как красный свет увеличил переход стадий от бодрствования к медленному сну (рис. 2b и 2e). И острый белый свет, и красный свет при 20 лк увеличивают количество эпизодов быстрого сна и переходов стадий (от медленного сна к быстрому сну, от быстрого сна к бодрствованию) и уменьшают среднюю продолжительность бодрствования, не влияя на другие параметры сна и бодрствования. (Рис. 2c и 2f). Однако не было никакой разницы между группами белого и красного света в отношении архитектуры сна.Более того, резкое воздействие белого, но не красного света продолжительностью 1 час / 1 час с интенсивностью 100 лк значительно снижает плотность мощности ЭЭГ медленного сна в диапазоне частот 5,75–7,5 Гц по сравнению с непрерывной темнотой (рис. 2g), в то время как ни острый белый свет, ни красный свет при 100 лк не изменяли дельта-активность NREM-сна, как сообщалось ранее 8 . Когда интенсивность света снижалась до 30 или 20 лк, только острый красный свет при 20 лк уменьшал мощность в диапазоне частот 0–1.25 Гц, с увеличением частот на 12,5–24,75 Гц во время медленного сна, по сравнению с непрерывной темнотой (рис. 2h и 2i). Таким образом, как острый белый свет, так и красный свет с интенсивностью 20 лк или выше значительно изменили архитектуру сна и бодрствования и плотность мощности ЭЭГ во время темной фазы, тем самым указывая на то, что воздействие красного света при 20 лк или выше нарушает поведение сна и бодрствования в период темноты. ночью и что для ночных экспериментов следует использовать красный свет низкой интенсивности.
Рисунок 2Номер эпизода, средняя продолжительность ( a – c ), переход стадии ( d – f ) и плотность мощности ЭЭГ NREM-сна ( g, – i ) в течение 5 -h фаза включения.Черные, белые и красные полосы показывают профили непрерывной темноты, белого и красного света соответственно. Значения представляют собой средние значения ± SEM (100 люкс, n = 9; 30 люкс, n = 5–7; 20 люкс, n = 5, 6). * P <0,05, ** P <0,01 по сравнению с постоянной темнотой, оцениваемой с помощью однофакторного дисперсионного анализа с последующим тестом Бонферрони. Синие и красные горизонтальные полосы указывают местоположение статистически значимой разницы ( P <0,05, двусторонний непарный t -тест) между белым или красным светом и непрерывной темнотой, соответственно.R – быстрый сон; S – медленный сон; W, проснись.
Острый красный свет с интенсивностью 10 лк не влиял на продолжительность медленного или быстрого сна в темной фазе
Чтобы исследовать интенсивность красного света, не нарушая поведения сна и бодрствования в темной фазе, мы снизили интенсивность света до 10 лк и исследовали профили сна мышей, подвергнутых 1 час / 1 час L / D циклам от ZT12–22. Экспозиция в темноте в течение всей темной фазы служила контролем. Острый белый свет при 10 лк, по сравнению с темнотой, значительно увеличивал продолжительность медленного сна, но не быстрого сна, что позволяет предположить, что быстрый сон может быть менее чувствительным, чем медленный сон, к импульсам острого белого света.Однако острый красный свет при 10 лк по сравнению с темнотой не влиял на медленный или быстрый сон (рис. 3а и 3b).
Рис. 3Влияние импульсов белого или красного света 10 лк на медленный и быстрый сон во время темной фазы. (a ) Изменения во времени NREM-сна и REM-сна у мышей, подвергшихся воздействию белого света 100 лк днем и цикла 1 ч / 1 ч (белый или красный свет 10 лк) / D или непрерывной темноты ночью. Каждый цикл представляет собой среднечасовое значение ± SEM для NREM-сна и REM-сна.Черные, белые и красные кружки обозначают профили обработки непрерывной темноты, белого и красного света соответственно. Горизонтальные закрашенные и открытые полосы на оси x указывают на то, что лечение выключено и включено, соответственно, в ночное время. * P <0,05, ** P <0,01 указывают на значительные различия между белым светом и непрерывной темнотой. ## P <0,01 указывает на значительные различия между белым и красным светом. п.с. указывает на отсутствие существенной разницы между красным светом и непрерывной темнотой. Показанные данные оцениваются с помощью двухфакторного дисперсионного анализа с последующим тестом Бонферрони. (b ) Общее время, проведенное в NREM-сне и REM-сне для групп из 10 люкс белого или красного света, а также в непрерывной темноте в течение 5-часовой фазы включения света. Черные, белые и красные полосы показывают профили непрерывной темноты, белого и красного света соответственно. Значения представляют собой средние значения ± SEM (постоянная темнота n = 7; 10 лк, n = 6, 7).* P <0,05 по сравнению с постоянной темнотой, оцененной с помощью однофакторного дисперсионного анализа с последующим тестом Бонферрони.
Острый белый свет, но не красный свет с интенсивностью 10 лк нарушил архитектуру сна и бодрствования и плотность мощности ЭЭГ во время темной фазы.
Затем мы определили номер эпизода, среднюю продолжительность и число переходов медленного сна, быстрого сна и бодрствование у мышей, подвергшихся воздействию белого или красного света с интенсивностью 10 лк или темноты. Острый белый свет при 10 лк по сравнению с темнотой / красным светом при 10 лк уменьшил среднюю продолжительность бодрствования и, по сравнению с красным светом при 10 лк, увеличил количество переходов между стадиями (от медленного сна к бодрствованию, от бодрствования к медленному сну. сна) и номер эпизода бодрствования и медленного сна (рис. 4а и 4b).Более того, резкое воздействие белого света в течение 1 ч / 1 ч L / D при 10 лк уменьшало силовую активность медленного сна в диапазоне частот 0–1,5 Гц с увеличением частот на 8,75–24,75 Гц по сравнению с сплошная темнота (рис. 4c). Однако не было никаких различий в архитектуре сна и бодрствования и плотности мощности между красным светом при 10 лк и темнотой. Эти результаты показывают, что острый красный свет при 10 люкс не влияет на поведение сна и бодрствования во время темной фазы.
Рисунок 4Номер эпизода, средняя продолжительность ( a ), переход стадии ( b ) и плотность мощности ЭЭГ медленного сна ( c ) в течение 5-часовой фазы включения.Черные, белые и красные полосы показывают профили непрерывной темноты, белого и красного света (10 лк) соответственно. Значения представляют собой средние значения ± SEM ( n = 6, 7). ** P <0,01 указывает на значительные различия между двумя группами. Данные оценивались с помощью однофакторного дисперсионного анализа с последующим тестом Бонферрони. Голубые горизонтальные полосы указывают местоположение статистически значимой разницы ( P <0,05, двусторонний непарный t -тест) между белым светом и непрерывной темнотой.R – быстрый сон; S – медленный сон; W, проснись.
Острый белый свет, но не красный свет с интенсивностью 10 лк нарушил профили сна и бодрствования на следующий день
Чтобы оценить последствия острого белого и красного света при 10 лк, мы исследовали профиль сна и бодрствования на второй день после воздействия 1 ч / 1 ч L / D. Мы обнаружили, что белый свет при 10 лк вызывал увеличение как NREM, так и REM-сна в течение 2 часов, когда мышей переводили в темную фазу после прекращения воздействия L / D 1 ч / 1 ч (рис. 5a и 5b).Однако красный свет при 10 люкс не повлиял на профили сон-бодрствование на второй день по сравнению с контрольной группой (рис. 5c и 5d). Эти данные показали, что воздействие белого света в течение 1 ч / 1 ч L / D, но не красного света при 10 люксах, нарушало профили сна и бодрствования на второй день.
Рис. 5NREM-сон и REM-сон у мышей после прекращения воздействия белого света (WL) или красного света (RL) в течение 1 ч / 1 ч при 10 лк / д. (a ) Изменения во времени NREM-сна и REM-сна у мышей после прекращения воздействия 1 ч / 1 ч WL при 10 лк / сут.Каждый цикл представляет собой среднечасовое значение ± SEM для NREM-сна и REM-сна. Белые и синие кружки обозначают профили исходного дня и дня после прекращения воздействия 1 ч / 1 ч WL при 10 лк / день, соответственно. Горизонтальные пустые и закрашенные полосы на оси x указывают 12-часовой темный и 12-часовой световой периоды, соответственно. * P <0,05, ** P <0,01 по сравнению с исходным уровнем, оцененным с помощью двухфакторного дисперсионного анализа с последующим тестом Бонферрони. (b ) Общее время, проведенное в NREM-сне и REM-сне в течение первых 2 часов темной фазы после прекращения 1 ч / 1 ч WL при 10 лк / сут.( c ) Изменения во времени NREM-сна и REM-сна у мышей после прекращения воздействия 1 ч / 1 ч RL при 10 лк / сут. Каждый цикл представляет собой среднечасовое значение ± SEM для NREM-сна и REM-сна. Белые и красные кружки обозначают профили исходного дня и дня после окончания воздействия 1 ч / 1 ч RL при 10 лк / день, соответственно. Горизонтальные пустые и закрашенные полосы на оси x указывают 12-часовой темный и 12-часовой световой периоды, соответственно. Показанные данные оцениваются с помощью двухфакторного дисперсионного анализа с последующим тестом Бонферрони.( d ) Общее время, проведенное в NREM-сне и REM-сне в течение всего дня, 12-часовой световой фазы и 12-часовой темной фазы исходного дня и дня после прекращения воздействия на 1 час / 1 час RL в 10 lx / D соответственно. Значения представляют собой средние значения ± SEM ( n = 4). Нет существенной разницы по сравнению с исходным уровнем, оцененной с помощью двустороннего парного теста t .
Воздействие красного света с интенсивностью 10 лк в течение всей темной фазы не повлияло на количество медленного или быстрого сна или архитектуру сна и бодрствования, но изменило плотность мощности ЭЭГ.
Исследовать эффекты белого и красного света при 10 lx в течение всего темного периода во время сна и бодрствования, мы исследовали профили сна и бодрствования мышей, подвергшихся 12-часовому воздействию белого и красного света с интенсивностью 10 люкс.Экспозиция в темноте в течение всей темной фазы служила контролем. Мы обнаружили, что воздействие белого света 10 лк в течение всего темного периода значительно увеличивало NREM и REM-сон на 2 часа и что наблюдалась повышенная тенденция ко сну в последующий час, но этот эффект не был статистически значимым по сравнению со всей темной группой. (Рисунок 6а). Когда было рассчитано количество сна в течение 3 часов после воздействия света, общее количество NREM и REM-сна также увеличилось (Рисунок 6b).Более того, белый свет с яркостью 10 лк нарушил архитектуру сна и бодрствования. Белый свет при 10 люкс увеличивал количество переходов стадий (от медленного сна к бодрствованию, от бодрствования к медленному сну, от медленного сна к быстрому сну и от быстрого сна к бодрствованию), количество эпизодов для всех стадий и среднюю продолжительность быстрого сна. по сравнению с темнотой / красным светом при 10 лк (рис. 6c и 6d). Однако мыши, подвергшиеся воздействию красного света при 10 люкс, демонстрировали те же профили сна-бодрствования, что и мыши, оставшиеся в темноте (рис. 6a и 6b).Эти результаты ясно показали, что тусклый красный свет не влияет на количество сна, тогда как тусклый белый свет влияет. Кроме того, не было различий между группами 10 лк красного света и темноты с точки зрения количества эпизодов и средней продолжительности, а также количества переходов между стадиями медленного сна, быстрого сна и бодрствования (рис. 6c и 6d). Эти результаты показали, что воздействие красного света 10 люкс в течение всего темного периода не влияло на количество или структуру сна и бодрствования.Кроме того, 12-часовая экспозиция белого и красного света при 10 лк уменьшала дельта-активность NREM-сна в частотном диапазоне 0,75–2,75 и 1,0–1,25 Гц в течение первых 3 часов, а также на 0,5–2,25 и 0,5–0,5 Гц. 1,0 Гц в течение всех 12 ч во время темной фазы, соответственно, по сравнению с темнотой. Однако белый свет при 10 люкс увеличивал мощность в частотных диапазонах 4,25–6 и 7,75–24,75 Гц в течение первых 3 часов и 4–5,25 и 7,5–24,75 Гц в течение всех 12 часов во время темной фазы по сравнению с с тьмой.Напротив, 12-часовая экспозиция красным светом при 10 люкс увеличивала мощность в диапазоне частот 4,25–5,5 Гц в течение первых 3 часов и 4–5,25 Гц в течение всех 12 часов в темноте по сравнению с темнотой ( Рисунки 6e и 6f). Эти результаты показали, что 12-часовая экспозиция при 10 люксах белого и красного света в течение всего темного периода влияет на плотность мощности ЭЭГ.
Рисунок 6Влияние воздействия белого или красного света 10 лк в течение 12 часов на сон во время всей темной фазы. (a ) Изменения во времени NREM-сна и REM-сна у мышей, подвергшихся воздействию белого света (WL) 100 люкс в течение дня и темноты, 10 люкс WL и красного света (RL) ночью.Каждый цикл представляет собой среднечасовое значение ± SEM медленного и быстрого сна. Черные, белые и красные кружки обозначают профили обработки темного, белого и красного света соответственно. Горизонтальные черные, белые и красные полосы по осям x показывают обработку темным, белым и красным светом соответственно. * P <0,05, ** P <0,01 указывают на значительные различия между белым светом и темнотой. # P <0,05, ## P <0.01 указывают на существенные различия между белым и красным светом. Показанные данные оцениваются с помощью двухфакторного дисперсионного анализа с последующим тестом Бонферрони. ( b ) Общее время, проведенное в медленном и быстром сне в течение 3 ч после обработки 10 лк белым или красным светом. Черные, белые и красные полосы показывают профили обработки темноты, белого и красного света соответственно. ** P <0,01 или ## P <0,01 указывает на значительные различия по сравнению с темнотой или красным светом, соответственно.Данные оценивались с помощью однофакторного дисперсионного анализа с последующим тестом Бонферрони. ( c , d ) Переход стадии ( c ), номер эпизода и средняя продолжительность ( d ) в течение 3-часового периода после обработки 10 лк белым или красным светом. Черные, белые и красные полосы показывают профили обработки темноты, белого и красного света соответственно. * P <0,05, ** P <0,01 указывают на значительные различия между двумя группами. Данные оценивались с помощью однофакторного дисперсионного анализа с последующим тестом Бонферрони.R - быстрый сон; S - медленный сон; W, Wake. ( e, f ), плотность мощности ЭЭГ NREM-сна в течение первых 3 часов ( e ) и всех 12 часов ( f ) во время темной фазы. Значения представляют собой средние значения ± SEM ( n = 5–8). Синие и красные горизонтальные полосы указывают местоположение статистически значимой разницы ( P <0,05, двусторонний непарный t -тест) между белым или красным светом и непрерывной темнотой, соответственно.
Наши результаты показали, что белый или красный свет с интенсивностью ≥20 лк оказывает сильное сонливое действие на мышей.Продолжительность легкого сна зависит как от длины волны, так и от интенсивности света. Мы предоставили первые доказательства влияния красного и белого света различной интенсивности на количество и архитектуру медленного и быстрого сна у мышей и сравнили различные эффекты красного и белого света на поведение сна и бодрствования. Результаты показали, что и белый, и красный свет с яркостью выше 10 лк индуцировали мощный NREM-сон и REM-сон в темное время суток, хотя часто сообщалось, что ipRGC не чувствительны к красному свету с длиной волны 14, 15, 16 .
Исследования показали, что ipRGCs необходимы для прямой световой регуляции сна и что ipRGCs-зависимый эффект фотосонны связан с активацией вентролатеральной преоптической области и верхнего бугорка 12 . Здесь мы показали, что красный свет с интенсивностью только 10 лк или ниже не влиял на NREM-сон или REM-сон, таким образом предполагая, что красный свет с интенсивностью выше 10 лк достаточно силен, чтобы активировать путь от ipRGC к способствующему сну. ядра.Напротив, белый свет имел сильное влияние на сон, хотя его интенсивность составляла всего 10 лк. Эти результаты согласуются с предыдущими выводами о том, что острая световая индукция сна опосредуется ipRGC, которые минимально чувствительны к красному свету 14, 15, 16 .
Снотворные лекарственные препараты-кандидаты обычно вводят экспериментальным ночным животным, таким как мыши 27 и крысы 28 , во время активной фазы животных, и большую часть времени исследуемые препараты вводят в темное время суток.Для проведения манипуляций экспериментаторам необходим четкий обзор окружающей обстановки. Следовательно, воздействие света неизбежно в большинстве ночных поведенческих экспериментов. Однако воздействие света может иметь различные эффекты на животных и приводить к рассинхронизации между циркадными ритмами и внешней средой 29 , что может привести к ухудшению здоровья или эмоциональным изменениям 30 . Более того, свет оказывает глубокое влияние на сон за счет эффектов увлечения и фотосонами 31, 32 .Таким образом, избегание влияния света имеет решающее значение при проведении ночных экспериментов для обеспечения воспроизводимости и надежности данных. Согласно нашим результатам, красный свет с яркостью 10 лк представляется наиболее подходящим световым условием для проведения ночных поведенческих экспериментов.
Диазепам, одно из самых известных седативных и снотворных средств, часто тестируется в качестве положительного контрольного препарата для скрининговых тестов в лабораториях. Очень важно поддерживать воспроизводимость эффекта положительного контроля, который напрямую влияет на надежность препаратов-кандидатов.Однако латентный период сна и продолжительность сна, индуцированные диазепамом для идентичных дозировок в пределах одного и того же вида, варьируются в разных лабораториях 33, 34, 35 . На наш взгляд, разница может быть связана с разной интенсивностью красного света; рекомендуется интенсивность красного света не более 10 лк.
Мелатонин оказывает критическое регулирующее воздействие как на центральную, так и на периферическую системы, такие как циркадные ритмы, сон, настроение, метаболизм, сердечно-сосудистую и иммунную системы, пролиферацию клеток и боль.Ночное воздействие света может резко подавить секрецию мелатонина шишковидной железой и может нарушить циркадные ритмы и другие физиологические функции у животных с повышенным уровнем мелатонина. Однако мышей C57BL / 6, используемых для всех экспериментальных процедур в настоящем исследовании, называют «дефицитными по мелатонину», что указывает на то, что они продуцируют очень низкие уровни мелатонина в шишковидной железе 36, 37 . Следовательно, мелатонин не может опосредовать индуцированный светом сон у мышей C57BL / 6.
Ночное освещение становится все более распространенным явлением в современном обществе, и существует множество причин, по которым так много людей подвергаются воздействию света в ночное время, включая сменную работу и просмотр телевизора.Кроме того, многие люди спят с включенным ночником, чтобы было удобно ухаживать за детьми или пожилыми членами семьи. Таким образом, важно разработать такой источник ночного света, который не влияет на сон.
Сменная работа также может повышать риск развития расстройств настроения 38 , депрессии и нарушений обучения и памяти 39 . Для человека воздействие света менее вредно, если большинство синих длин волн отфильтрованы. 40 , потому что ipRGC максимально чувствительны к синему свету 41 .Это открытие согласуется с точкой зрения, что влияние ночного освещения на физиологию и поведение опосредуется ipRGC 4 . Наши результаты показывают, что красный свет при 10 люксах не может влиять на количество или структуру сна и бдительность в темное время суток, потому что красный свет 10 люкс может быть слишком тусклым для активации ipRGC. Таким образом, красный свет с интенсивностью 10 лк может быть принят в качестве здорового уровня ночного освещения для использования в таких местах, как дома и больницы.
Кривые светораспределения, диаграммы освещенности и изолюкс · BEGA
Для решения световых задач требуется тщательное планирование. Необходимая информация о свойствах светильников представлена в виде кривых светораспределения, освещенности и диаграмм изолюксов.
Кривые светораспределения
Кривые светораспределения указывают, в каком направлении и с какой интенсивностью светильник излучает свет. Значение силы света в канделах (кд) для данного светильника получается путем умножения значения, считанного на диаграмме в кд / клм, на общий световой поток в килолюменах (клм) ламп, используемых в светильнике.
Значения силы света указаны по вертикальной оси, а углы луча – по горизонтальной оси. В полярном представлении диаграмма указывает, к каким сечениям светильника (С-уровни) относятся кривые.
Углы полулуча = (сплошная линия, C 180 – C 0 β = 28 °) и (пунктирная линия, C 270 – C 90 β = 92 °).
Кривые распределения света обычно представляют в полярной системе координат.
С прожекторами мы указываем распределение света с помощью декартовых координат.
Диаграммы освещенности
Диаграммы освещенности для прожекторов (рисунок слева) указывают размеры области, ограниченной двумя углами половинного луча (рисунок справа), и среднюю степень освещенности этой области в зависимости от расстояния. Используя параметры «прожекторы – площадь – горизонтальная ось» можно отсчитать:
- высоту (сплошная линия, C 0 – C 180 β = 27 °) и ширину (пунктирная линия, C 270 – C 90 β = 76 °) ограниченной области по вертикальной оси справа
- средняя степень освещенности (парабола) в люксах по вертикальной оси слева
Пример: на расстоянии 12 м углы полулуча прожектора 84 503 ограничивают площадь 5 м высотой и 15 м шириной.Средняя степень освещенности на этой площади составляет 240 лк. Равномерное освещение может быть получено, если расстояния между прожекторами соответствуют ширине области, ограниченной углами половинного луча. Когда фасад освещается с земли, достигается лишь около 1∕3 указанной освещенности.
Диаграммы Isolux
Диаграммы Isolux (рис. 5) определяют распределение освещенности на видимой поверхности. Точки с одинаковой освещенностью соединяются друг с другом с помощью кривых (линий изолюкс).Светильник располагается вертикально над слоем чертежа на монтажной высоте (h) над началом координат. В зависимости от типа светильника указывается монтажная высота (h) или соответствующая высота опоры (H). Интервал световых точек примерно в два раза больше расстояния, на котором проходит линия изолюкс, которая принадлежит половине значения желаемой минимальной освещенности. Пример: На представленной здесь диаграмме изолюкс линия 0,5 лк проходит сбоку на расстоянии 15 м от начало координат.Если путь должен быть освещен – E мин. ≥1 лк – то расстояние между световыми точками прибл. Необходимо выбрать 30 м. В случае светильников с осесимметричным распределением света результирующие линии изолюкса представляют собой концентрические окружности.
Освещаемый фасад имеет высоту 8 м (синяя линия) и ширину 18 м (красная линия).Высокопроизводительный прожектор 84503 с плоским светораспределением имеет угол половинного луча 27 ° и 76 °. На расстоянии 16 м углы половинной балки точно перекрывают габариты фасада.
Парабола определяет среднюю степень освещенности в люксах. Эти значения можно прочитать на оси Y кривой распределения света слева. Таким образом, средняя степень освещенности этой эталонной поверхности составляет 150 лк. Изменения расстояния до прожектора влияют не только на среднюю степень освещенности, но и на размер освещаемой поверхности.Следует отметить, что рассеянный свет освещает больше, чем рассчитанная ранее поверхность. Фасад все равно будет хорошо освещен размером 10 х 22 м.
Столбы выравнивают путь и излучают свой свет асимметрично земля. Линия 1 люкс и 0.Линия 5 люкс используется как основа для планирования.
На расстоянии 3,5 м степень освещенности 0,5 лк в сумме дает 1 лк на противоположной стороне пути. Светильники следует размещать так, чтобы расстояние между световыми точками составляло не более 6,5 м. Указанная максимальная степень освещенности может использоваться в качестве ориентира при планировании для обеспечения однородности.
Средняя степень освещенности получается из среднего арифметического всех степеней освещенности на поверхности, рассчитанного из количества точек измерения по оси x и оси y.
Определение расстояния между светильниками «a» для квадратного освещения строительным элементом BEGA Light 88157 на основе диаграммы изолюкса
Для светильников с осесимметричным распределением света диаграмма изолюкс показывает четверть общей силы света. Средняя степень освещенности для квадратного помещения должна составлять 10 лк. Около 20 люкс достигается непосредственно на светильнике.Чтобы получить в среднем 10 лк, минимальная освещенность между двумя светильниками должна составлять от 2 до 3 лк. На схеме эти значения обозначены красными кружками. Следовательно, расстояние между светильниками составляет 19 м.
Тот же принцип применяется для асимметричного распределения света.В этом случае положение светильников меняется.