Расчет освещенности: формула и практические примеры
Привет! Сегодня мы погрузимся в мир света и тени, чтобы разобраться с расчетом освещенности. Не волнуйся, это не так сложно, как кажется на первый взгляд. Вооружись калькулятором и нашими формулами, и ты сможешь справиться с любыми задачами по освещенности.
Начнем с основ. Освещенность — это количество света, которое падает на единицу площади. Измеряется она в люксах (лк). Формула для расчета освещенности проста: E = Φ / S, где E — освещенность, Φ — световой поток лампы, а S — площадь освещаемой поверхности.
Теперь давай рассмотрим несколько практических примеров. Допустим, у тебя есть лампа с световым потоком 500 люмен (лм). Хочешь осветить комнату площадью 10 квадратных метров. Какой должна быть освещенность, чтобы комната была достаточно светлой? Воспользуемся нашей формулой: E = 500 лм / 10 м² = 50 лк. Для комфортной работы за столом или чтения книги достаточно освещенности 300-500 лк, а для просмотра телевизора или отдыха — 200-300 лк.
А что если у тебя есть лампа с известной освещенностью, и ты хочешь узнать, какой световой поток она имеет? Тогда используй обратную формулу: Φ = E * S. Например, если у тебя есть лампа с освещенностью 100 лк, и ты хочешь осветить площадь 4 квадратных метра, то световой поток лампы будет: Φ = 100 лк * 4 м² = 400 лм.
Не забывай, что освещенность зависит не только от лампы, но и от расстояния до освещаемой поверхности, а также от других факторов, таких как отражающая способность поверхности и наличие препятствий. Но с нашими формулами ты уже сможешь справиться с большинством задач по расчету освещенности.
Формула расчета освещенности
Для расчета освещенности на поверхности используйте следующую формулу:
E = I * (τ * ρ * cos(φ)) / d^2
Где:
- E — освещенность на поверхности, люкс (lx);
- I — световой поток источника света, люмен (lm);
- τ — коэффициент отражения поверхности, безразмерный;
- ρ — площадь проекции источника света на поверхность, м²;
- φ — угол между лучом света и нормалью к поверхности, радианы (rad);
- d — расстояние от источника света до поверхности, метры (m).
Чтобы рассчитать освещенность, следуйте этим шагам:
- Измерьте или найдите значение светового потока I источника света.
- Измерьте или найдите значение коэффициента отражения τ поверхности.
- Измерьте или найдите значение площади проекции ρ источника света на поверхность.
- Измерьте или найдите значение угла φ между лучом света и нормалью к поверхности.
- Измерьте или найдите значение расстояния d от источника света до поверхности.
- Подставьте найденные значения в формулу и рассчитайте освещенность E.
Практические примеры расчета освещенности
Давайте рассмотрим два примера расчета освещенности, чтобы лучше понять процесс.
Пример 1: Рассчитайте освещенность на рабочем столе, который находится на высоте 0,8 м от пола и на расстоянии 2 м от окна. Ширина окна составляет 1,5 м, а высота — 1 м. Яркость солнечного света вне помещения составляет 100000 лк.
Во-первых, нам нужно найти коэффициент ослабления света (К), который учитывает потери света при прохождении через окно. Для этого используйте формулу:
К = (Ширина окна × Высота окна) / (Расстояние до окна × Высота рабочего стола)
Подставьте значения:
К = (1,5 м × 1 м) / (2 м × 0,8 м) = 0,9375
Теперь, чтобы найти освещенность на рабочем столе (E), используйте формулу:
E = Яркость вне помещения × Коэффициент ослабления
E = 100000 лк × 0,9375 = 93750 лк
Пример 2: Рассчитайте освещенность в коридоре, освещенном одной лампой накаливания мощностью 60 Вт. Лампа находится на высоте 2 м от пола, а высота потолка составляет 2,5 м. Ширина коридора — 1,2 м, а длина — 5 м.
Во-первых, нам нужно найти освещенность на полу (E пола) от одной лампы накаливания. Для этого используйте формулу:
E пола = (Площадной световой поток лампы) / (Площадь пола)
Площадной световой поток лампы можно найти в технических характеристиках лампы. Для лампы накаливания мощностью 60 Вт он составляет около 450 лм. Площадь пола в коридоре — 1,2 м × 5 м = 6 м².
E пола = 450 лм / 6 м² = 75 лк
Теперь, чтобы найти освещенность на высоте 1,5 м от пола (E 1,5 м), используйте коэффициент ослабления света (К), который учитывает потери света при прохождении через воздух. Для этого используйте формулу:
К = (Высота измерения освещенности) / (Высота лампы)
К = 1,5 м / 2 м = 0,75
E 1,5 м = E пола × Коэффициент ослабления
E 1,5 м = 75 лк × 0,75 = 56,25 лк
Таким образом, освещенность на высоте 1,5 м от пола в коридоре составляет 56,25 лк.
