Люксметр — прибор для измерения освещённости¶
Люксметр — это измерительный прибор (фотометр), предназначенный для определения освещённости (светового потока, падающего на единицу площади) в люксах (лк). Люксметр находит применение в светодиодном и светотехническом проектировании, охране труда, сельском хозяйстве, кинематографии и фотографии, а также в метеорологии.
¶Принцип действия
Основой люксметра является фотоэлектрический преобразователь — фотоприёмник, чувствительный к видимому диапазону электромагнитного излучения (примерно 380–780 нм). В роли фотоприёмника обычно выступают:
- Фотодиод — полупроводниковый прибор, генерирующий электрический ток пропорционально интенсивности падающего света.
- Фотоэлемент (фотоэмиссионный) — вакуумный или газонаполненный прибор, применяющийся в старых моделях.
- Фоторезистор — полупроводниковый резистор, сопротивление которого меняется под действием света.
Световой поток, попадающий на фотоприёмник, преобразуется в электрический сигнал, который затем усиливается и отображается на индикаторе в люксах. Для приведения показаний к стандартной спектральной характеристике человеческого глаза (функции яркостной светимости V(λ)) применяются светофильтры-корректоры.
¶Устройство и характеристики
Типовой цифровой люксметр состоит из:
- Светоприёмной головки с фотодиодом и корректирующим светофильтром, часто выполненной в виде отдельного съёмного блока на кабеле.
- Измерительного блока с усилителем, аналого-цифровым преобразователем и микроконтроллером.
- Индикатора — цифрового ЖК- или светодиодного дисплея.
- Источника питания — батарейки или аккумуляторы.
Основные характеристики люксметров:
| Параметр | Типичные значения |
|---|---|
| Диапазон измерений | от 0 до 200 000 лк (модельно-зависимо) |
| Погрешность | ±3–5 % (лабораторные модели — до ±1 %) |
| Спектральная чувствительность | корректирована по V(λ) |
| Разрешение | 0,1–1 лк |
| Рабочая температура | −10…+50 °C |
¶Классификация
По назначению люксметры подразделяются на:
- Бытовые (универсальные) — простые приборы для оценки освещённости в помещениях, теплицах, аквариумах. Как правило, недорогие, с погрешностью 5–10 %.
- Профессиональные — применяются в светодиодной промышленности, при сертификации светильников, в охране труда. Отличаются большей точностью и возможностью калибровки.
- Лабораторные (эталонные) — высокоточные приборы, используемые в метрологии для поверки и калибровки других средств измерений.
- Специализированные — например, ультрафиолетовые (измеряют УФ-излучение), инфракрасные, или комбинированные мультиметры-люксметры.
По конструкции различают переносные (ручные) и стационарные (устанавливаемые в измерительных стендах и климатических камерах) приборы.
¶Применение
¶Охрана труда и строительство
Согласно нормам СанПиН и строительным нормам (СНиП), освещённость рабочих мест, классroomных кабинетов, больничных палат и общественных помещений должна соответствовать установленным нормативам. Люксметр применяется для контроля соответствия фактической освещённости нормам: например, для учебных классов нормируется значение 300–500 лк на уровне стола, для административных помещений — 300 лк, для цехов — от 150 до 750 лк в зависимости от характера работы.
¶Светодиодная промышленность
При разработке и производстве светодиодов, LED-лент и светильников люксметры используются для измерения светового потока, равномерности распределения света и соответствия заявленным характеристикам.
¶Фотография и кинематография
Операторы и фотографы применяют люксметры для оценки освещённости съёмочной площадки, подбора экспозиции и балансировки источников света.
¶Сельское хозяйство
При выращивании растений в закрытом грунте (теплицах, фермах вертикального земледелия) люксметр помогает контролировать уровень освещённости, необходимый для фотосинтеза конкретных культур.
¶Метеорология
Метеорологические станции используют актинометры — разновидность люксметров, предназначенных для измерения прямой солнечной и рассеянной солнечной радиации.
¶История
Измерение освещённости в люксах ведётся с 1948 года, когда люкс был введён в систему СИ. Первые люксметры были фотоэлектрическими, применяли селеновые фотоэлементы и аналоговые стрелочные индикаторы. С развитием полупроводниковой техники в 1970–1980-х годах появились приборы на основе кремниевых фотодиодов, а в 1990-х — цифровые модели с ЖК-дисплеями.
¶Ограничения
Показания люксметра зависят от спектрального состава источника света: при свете со спектром, отличающимся от эталонного (дневного света), возможны систематические ошибки, связанные с несовпадением спектральной чувствительности фотоприёмника с кривой V(λ). Кроме того, люксметр измеряет освещённость (падающий на поверхность свет), а не яркость (свет, отражённый от поверхности и воспринимаемый глазом) — для измерения яркости используются яркомеры.
Источники:
- ГОСТ 26148-2021 «Фотометрия. Термины и определения»
- СНиП 23-05-2003 «Естественное и искусственное освещение»
- Справочник по светотехнике, под ред. Б. И. Стеблова
- Физический энциклопедический словарь