Miernictwo techniki świetlnej - wykład

 

.: Wiadomości ogólne :.

 

Zakres miernictwa techniki świetlnej

 Zakres miernictwa techniki świetlnej

Produkcja sprzętu oświetleniowego jak i technika oświetlania wymagają dokonywania pomiarów.  Mierzy się m.in.: strumień świetlny, światłość, natężenie oświetlenia, współczynniki odbicia,  przepuszczania i pochłaniania. Ta część miernictwa techniki świetlnej, dot. pomiarów światła białego (pozornie achromatycznego) nazywa się fotometrią ogólną.

W fotometrii widmowej (nazywanej inaczej spektrofotometrią), uwzględnia się rozkład widmowy promieniowania. Do tego działu miernictwa techniki świetlnej należą pomiary: rozkładu widmowego promieniowania źródeł światła lub/i opraw oświetleniowych, monochromatycznych współczynników odbicia i przepuszczania.

Pomiary barwy powierzchni świecących, odbijających selektywnie czy przepuszczających światło (filtry) dotyczą zagadnień z zakresu kolorymetrii

Zakres miernictwa techniki świetlnej
     
Fotometria ogólna Spektrofotometria (fotometria widmowa) Kolorymetria
dotyczy pomiarów światła białego, nie uwzględniając rozkładu widmowego promieniowania dotyczy pomiarów gęstości monochromatycznej, a więc wartości danej wielkości przy danej długości fali dotyczy pomiarów barw

- pomiary strumienia świetlnego

- pomiary światłości

- pomiary luminancji

- pomiary natężenia oświetlenia

- pomiary współczynników odbicia, przepuszczania i pochłaniania 

 - pomiary rozkładu widmowego promieniowania emitowanego przez źródła światła/oprawy oświetleniowe

- pomiary monochromatycznych współczynników odbicia i przepuszczania

 

 

- wyznaczanie temperatury barwowej promieniowania emitowanego przez źródła światła/oprawy oświetleniowe

- wyznaczanie współrzędnych chromatycznych filtrów 

 

 

Zakres promieniowania istotny z punktu widzenia miernictwa techniki świetlnej

Zakres promieniowania istotny z punktu widzenia miernictwa techniki świetlnej

Miernictwo techniki świetlnej w głównej mierze koncentruje się na widzialnym dla oka ludzkiego zakresie promieniowania optycznego, które zawiera się w umownym przedziale od 380 nm do 780 nm. Promieniowanie to nazywane jest światłem.  Nie bez znaczenia jednak pozostają promieniowanie nadfioletowe i podczerwone - sąsiadujące z promieniowaniem widzialnym.

długość fali, [nm] Promieniowanie Symbol Odbierane przez oko wrażenia  
 < 280  daleki nadfiolet UVC     nie stanowi bodźca wrażenia wzrokowego (promieniowanie niewidzialne)  
280 - 315  średni nadfiolet UVB 
315 - 380  bliski nadfiolet UVA 
 380 - 780    

widzialne

(światło) 

VIS  380 nm - 436 nm: światło fioletowe   
 436 nm - 495 nm: światło niebieskie
 495 nm - 566 nm: światło zielone
 566 nm - 589 nm: światło żółte
 589 nm - 627 nm: światło pomarańczowe 
 627 nm - 780 nm: światło czerwone
 780 - 1400 bliska podczerwień  IRA  nie stanowi bodźca wrażenia wzrokowego (promieniowanie niewidzialne)   
1400 - 3000 średnia podczerwień IRB
 3000 nm - 1 mm daleka podczerwień  IRC

Zainteresowanie zakresami promieniowania optycznego przylegającymi do światła związane jest z zasadą działania poszczególnych elektrycznych źródeł światła. Niewidzialne promieniowanie nadfioletowe wytwarzane jest np. w świetlówkach czy lampach rtęciowych, które dzięki luminoforom transformowane są na dłuższe długości fali (ulokowane w zakresie promieniowania widzialnego). Z kolei w przypadku  lamp żarowych maksimum promieniowania przypada w podczerwieni.

Promieniowanie elektromagnetyczne - określenia‚ nieporozumienia

 Promieniowanie elektromagnetyczne - określenia‚ nieporozumienia

W odniesieniu do promieniowania optycznego z zakresu widzialnego i niewidzialnego dla oka ludzkiego,  można spotkać następujące sformułowania: "światło widzialne", "światło niewidzialne". Posługują się nim niektóry studenci, fizycy, a nawet autorzy książek. Warto jednak podkreślić, że w terminologii techniki świetlnej pojęcia te nie występują. Światłem nazywamy promieniowanie zdolne do pobudzenia narządu wzroku. A zatem promieniowanie na które oko ludzkie nie reaguje nie jest światłem. Tak więc określenie "światło niewidzialne" jest swego rodzaju sprzecznością. 

Określenia promieniowania elektromagnetycznego
nieprawidłowe z punktu widzenia terminologii techniki świetlnej prawidłowe z punktu widzenia terminologii techniki świetlnej
światło widzialne światło lub promieniowanie widzialne
światło niewidzialne   promieniowanie niewidzialne

 

 

 

Specyfika pomiarów fotometrycznych

 Specyfika pomiarów fotometrycznych

 

Pomiary fotometryczne zwykle przebiegają w specyficznych warunkach – w zupełnej ciemności lub przy silnie ograniczonym oświetleniu pomieszczenia.

 

 

 

W zależności od tego z jakim światłem mamy do czynienia:

- światłem barwnym (achromatycznym),

- światłem jednobarwnym (monochromatycznym). 

Metody pomiarowe w fotometrii

Metody pomiarowe w fotometrii

 Metoda wizualna  

W metodzie tej oko służyło jako detektor* promieniowania; oko posiada zdolność zaobserwowania jedynie różnicy jaskrawości dwóch powierzchni znajdujących się w polu widzenia, a zatem pomiary w tym przypadku polegają na porównaniu, tak więc fotometria wizualna jest metodą subiektywną.

*Detektor - urządzenie służące do wykrywania (detekcji) i ewentualnie rejestracji.

 

 
 Metoda fizyczna
 

W metodzie tej odbiornikiem (detektorem) promieniowania jest odbiornik fizyczny; w tym przypadku można mówić o pomiarach obiektywnych; bardzo często detektory fizyczne są tak dobrane aby ich zakres widmowej czułości leżał w przedziale pasma widzialnego promieniowania.

 

 

 

 

 Metoda fotograficzna  
W metodzie tej odbiornikiem (detektorem) promieniowania była warstwa światłoczuła.  
 ​

Wyposażenie pracowni fotometrycznych

Wyposażenie pracowni fotometrycznych

 Okna w pracowni fotometrycznej  

Mówiąc o pracy w laboratorium fotometrycznym, wielu specjalistów sugeruje, że konieczne są w pracowni okna. Okna dają możliwość korzystania z oświetlenia dziennego, co jest korzystne ze względów fizjologicznych. Oszczędza się również energię elektryczną. W praktyce jednak, z faktu istnienia w laboratorium fotometrycznym okien wynika więcej kłopotów niż korzyści. Przy jednoczesnej pracy na wielu stanowiskach laboratoryjnych, rzadko się zdarza aby była możliwość otwarcia okna. Okna muszą być szczelnie zasłaniane nawet przy pomiarach przeprowadzanych w nocy (aby wyeliminować odbicie od szyb). 

 

 
 Duże, przestronne pomieszczenie
 

Duże, przestronne pomieszczenia zapewniania swobodę poruszania się w ciemnościach. Wskazanym jest aby poszczególne stanowiska były umieszczone w osobnych pomieszczeniach, albo oddzielone ruchomą kotarą (dotyczy stanowisk na których pomiary odbywają się równocześnie). w przypadku pomiarów fotometrycznych (fotometrowanie opraw) pomieszczenia powinny być odpowiednio długie – kilka a nawet (w przypadku projektorów) kilkadziesiąt metrów. 

 

 

 Oświetlenie sztuczne  
Pracownia fotometryczna powinna być wyposażona w sztuczne oświetlenie. Zaleca się oświetlenie klasy I (wynika to z faktu, że nie można liczyć na strumień świetlny odbity od sufitu, ścian). Ze względu na częstą konieczność adaptacji do nowych warunków obserwacji – należy zastosować regulator natężenia oświetlenia (ściemniacz). Załączanie i wyłączanie oświetlenia powinno odbywać się za pośrednictwem przycisków rozmieszczonych przy najczęściej używanych stanowiskach pracy. Powierzchnia świecąca opraw powinna być możliwie mała – z uwagi ze jest to powierzchnia o dużym współczynniku odbicia. Stanowiska z przyrządami analogowymi powinny być wyposażone w oświetlenie miejscowe.
 ​