Parametry źródeł światła

Spis treści

 

      Do podstawowych parametrów charakteryzujących źródła światła zalicza się:
      1. Strumień świetlny
          Strumień świetlny (Φ) jest mocą promieniowania widzialnego emitowanego przez źródło światła, ocenioną według zdolności wywoływania wrażeń wzrokowych o czułości widmowej określonej krzywą Vλ.

          przy czym:
          - Km - fotometryczny równoważnik promieniowania (683 lm/W);
          - Vλ - względna skuteczność świetlna promieniowania monochromatycznego;
          - P = gęstość widmowa mocy promienistej.

          Jednostką strumienia świetlnego jest lumen, (1 Im). [lm] = [cd ∙ sr].

▲ do góry

      2. Światłość
          Światłość (I) jest to iloraz elementarnego strumienia świetlnego (dΦ) wypromieniowanego przez źródło w danym kierunku, w stożku o nieskończenie małym kącie rozwarcia obejmującego ten kierunek oraz kąta bryłowego dω tego stożka.
          Światłość (I) jest przestrzenną gęstością kątową strumienia świetlnego. Ponieważ światłość jest wielkością wektorową, to ten sam punkt świecącej powierzchni może mieć różną światłość w różnych kierunkach:

          przy czym ω jest kątem bryłowym (sr - steradian), który na powierzchni kuli o promieniu r, zakreślanej z wierzchołka tego kąta, ogranicza pole S = r2.
          Jednostką światłości jest kandela (1 cd) czyli lumen na steradian - (Im/sr),
          Steradian (sr) jest jednostką kąta bryłowego.


Rys. 1. Graficzne przedstawienie światłości

      2.1. Bryła fotometryczna światłości (inaczej powierzchnia rozsyłu światłości) jest to miejsce geometryczne końców wektorów światłości wychodzących ze wspólnego bieguna, z optycznego źródła światła. Za pomocą bryły fotometrycznej światłości można opisać dowolnie złożony rozsył światłości oprawy oświetleniowej (Rys. 1).
      2.2. Skuteczność świetlna promieniowania (K) jest to stosunek strumienia świetlnego (Φ) do odpowiadającego mu strumienia świetlnego Φe (mocy promienistej). A zatem jest to parametr, który informuje o sprawności przetwarzania mocy promieniowania na strumień świetlny.
      Skutecznością świetlną źródła światła, np. oprawy oświetleniowej η nazywa się iloraz całkowitego strumienia świetlnego, wysyłanego przez oprawę oświetleniową, do całkowitej mocy pobieranej przez tę oprawę (dla źródeł wyładowczych - moc pobierana przez źródło i osprzęt elektryczny), czyli η = Φ /P (lm/W).
      2.3. Krzywa rozsyłu światłości
      Krzywą rozsyłu światłości nazywamy krzywą odzwierciedlającą rozkład światłości oprawy przedstawiony dla charakterystycznej płaszczyzny lub płaszczyzn przekroju danej oprawy, którymi są płaszczyzny przechodzące przez wzdłużny (C90) i poprzeczny (C0) przekrój osiowy oprawy - dla opraw wydłużonych (Rysunek 2) lub jedna krzywa dla opraw obrotowo symetrycznych.
     Na rysunku 2. przedstawiono położenie charakterystyczne płaszczyzn fotometrowania opraw oświetleniowych oraz zakres kąta ochrony. Kąt ochrony (δ) jest to kąt płaski wyznaczony w pionowej płaszczyźnie przechodzącej przez środek świetlny oprawy, określający strefę, w której przedziałach oko obserwatora jest chronione przed bezpośrednim promieniowaniem źródła światła.


Rys. 2. Położenie charakterystyczne płaszczyzn fotometrowania
opraw oświetleniowych oraz zakres kąta ochrony

(Źródło: Opracowania Centralnego Instytutu Ochrony Pracy)

      Źródła światła rozsyłają strumień świetlny w poszczególnych kierunkach w różny sposób, co wynika z budowy źródła lub kształtu oprawy. W katalogach lamp i opraw przestrzenny rozsył światła jest przedstawiany w formie tzw. krzywych rozsyłu światłości, będących przekrojami bryły fotometrycznej strumienia świetlnego wysyłanego przez daną lampę. Rozsył światłości żarówek jest symetryczny we wszystkich płaszczyznach. Na rysunku 3. przedstawiono krzywą światłości żarówki I w funkcji kąta α.
      Krzywe rozsyłu światłości mogą być też przedstawiane we współrzędnych prostokątnych. Jest to typowe dla opraw o ukierunkowanym strumieniu światła.


Rys. 3. Krzywa światłości żarówek
(Źródło: Opracowania Centralnego Instytutu Ochrony Pracy)

      Na rys. 4. przedstawiono krzywe światłości dla konwencjonalnej świetlówki liniowej w płaszczyznach wzajemnie prostopadłych β = 0o oraz β = 90o.


Rys. 4. Krzywa światłości oprawy świetlówkowej
(Źródło: Opracowania Centralnego Instytutu Ochrony Pracy)

      Producenci opraw podają krzywe światłości w formie wykreślnej w przeliczeniu na znamionowy strumień świetlny Φo = 1 000 lm źródła światła  lub w formie tabelarycznej.

▲ do góry

      3. Luminancja
          Luminancja (Lα) danego punktu P powierzchni, w określonym kierunku, jest to iloraz światłości (Iα) elementarnego pola powierzchni w tym kierunku do pola powierzchni pozornej tego elementu (dS,) - rysunek 5.

          Jednostką luminancji jest kandela na metr kwadratowy (cd/m2) lub nit (nt).


Rys. 5. Ilustracja pojęcia luminancji określonej powierzchni

      Wartość luminancji określonego pola powierzchni zależy od kierunku obserwacji, natężenia oświetlenia na obserwowanym obiekcie, właściwości odbiciowych powierzchni obiektu (barwa, stopień chropowatości) oraz od jego pola pozornej powierzchni świecącej. Pozorna powierzchnia świecąca jest to wielkość postrzeganej przez obserwatora powierzchni płaszczyzny świecącej, uzależniona od kierunku jej obserwacji. Luminancja (L) jest fizyczną miarą jaskrawości postrzeganych obiektów.
      Pozorna powierzchnia świecąca jest to zarówno płaszczyzna świecąca w sposób bezpośredni - oprawa oświetleniowa, jak i płaszczyzna świecąca w sposób pośredni, np. ściana, przez odbicie światła. Wówczas gdy kąt pomiędzy prostopadłą do powierzchni świecącej a kierunkiem obserwacji wynosi 0°, pole pozornej powierzchni świecącej równe jest polu powierzchni świecącej. W miarę wzrostu kąta pole pozornej powierzchni świecącej zmniejsza się zgodnie z cosinusem tego kąta, aż do kąta 90°, kiedy wynosi zero.

      Kontrast luminancji
      Kontrast luminancji (K) oznacza subiektywne oszacowanie różnicy luminancji przedmiotu zadania wzrokowego L2 oraz luminancji pola widzenia L1, oglądanych równocześnie lub kolejno. W znaczeniu obiektywnym kontrast oświetlenia jest najczęściej określany wzorem:

k = L1 / L2 ,

      przy czym L 1 > L2 .

▲ do góry

      4. Natężenie oświetlenia
          Natężenie oświetlenia (E) w danym punkcie powierzchni jest to iloraz strumienia świetlnego dΦ, padającego na na pole powierzchni dS, stanowiącą otoczenie danego punktu P, do wartości tego pola. Natężenie oświetlenia charakteryzuje gęstość powierzchniową strumienia świetlnego padającego na oświetlaną płaszczyznę wyznacza się ze wzoru.

      Jednostką natężenia oświetlenia jest luks (lx), gdzie: lx = Im/m2 (Rys. 6).


Rys. 6. Graficzne przedstawienie jednostki natężenia oświetlenia

▲ do góry

Menu serwisu