Lux
Odvodená jednotka SI · veličina: osvetlenosť
01 · Definícia
Osvetlenosť je tok delený plochou; jas rozptyľujúcej plochy je činiteľ odrazu krát osvetlenosť, delený pí; jedna stopová sviečka je 10,764 luxu
Merania v sieti dávajú mapu osvetlenosti a činiteľ rovnomernosti: jediná hodnota pod lampou nehovorí nič o tom, čo sa deje v rohu. Bez takej mapy osvetlenie kolaudáciou neprejde.
Odtiaľ hlavná vlastnosť jednotky: jedna a tá istá lampa dáva celkom rôzne osvetlenosti podľa toho, ako vysoko visí a kam mieri. Tok klesá s druhou mocninou vzdialenosti, a lampa zdvihnutá z metra na dva osvetľuje stôl štyrikrát slabšie. Druhým činiteľom je uhol dopadu: svetlo dopadajúce šikmo sa rozprestrie na väčšiu plochu, a kosínus toho uhla vstupuje do výpočtu priamo. Práve preto sa v návrhu osvetlenia nepočítajú lampy, ale luxy na pracovnej ploche, a normy udávajú hodnotu vo výške osemdesiatich centimetrov nad podlahou.
Normy osvetlenosti nie sú odporúčanie, ale záväzná požiadavka: tristo luxov pre kanceláriu, päťsto pre rysovacie práce, dvadsaťtisíc v operačnom poli. Meria sa luxmetrom vo výške pracovnej plochy, nie pod stropom.
Za zamračeného dňa pod otvoreným nebom býva päťtisíc luxov, tesne pri okne dvetisíc a štyri metre od neho už len päťdesiat: rozdiel štyridsaťnásobný na dĺžku miestnosti. Oko si to takmer nevšimne, lebo sa prispôsobuje logaritmicky, a subjektívne sa miestnosť javí rovnomerne osvetlená. Stavebné predpisy preto nepracujú s luxmi priamo, ale s činiteľom dennej osvetlenosti — pomerom svetla v bode ku svetlu pod otvoreným nebom, vyjadreným v percentách.
02 · Prevod
Zadajte osvetlenosť — list ju rozloží na jednotky
Lux je jediná svetelná jednotka regulovaná zákonom: koľko svetla má dopadať na pracovný stôl, operačný stôl a školskú tabuľu, je zapísané v hygienických predpisoch.
Posledný riadok zoznamu nie je prevod, ale odhad: ak svetlo dopadá na matnú bielu plochu, ktorá odráža takmer všetko, jas tejto plochy v kandelách na meter štvorcový je asi trikrát menší než osvetlenosť v luxoch. Presný činiteľ je činiteľ odrazu delený pí, takže pre sivú stenu je štyrikrát menší a pre čierny zamat klesá takmer k nule. Luxmeter meria dopadajúce svetlo, oko vidí odrazené — odtiaľ rozdiel v dojme z rovnako osvetlených miestností.
Stopová sviečka je tá istá veličina vzťiahnutá na štvorcovú stopu: činiteľ takmer jedenásť. Fot a nox sú jednotky sústavy CGS, s ktorými sa možno stretnúť v staršej svetelnotechnickej literatúre.
| Jednotka | Názov | Hodnota | Kde sa vyskytuje |
|---|---|---|---|
| lx | lux, jednotka SI | 500 | normy osvetlenia, svetelná technika |
| klx | kilolux | 0,5 | denné svetlo, slnko |
| mlx | mililux | 500000 | astronómia, súmrak |
| lm/m² | lumen na meter štvorcový | 500 | výpočet z toku svietidiel |
| fc | stopová sviečka | 46,45 | USA, Kanada, normy osvetlenia |
| cd/m² | jas bielej plochy | 159,15 | odhad toho, čo vidí oko |
| ph | fot, sústava CGS | 0,05 | svetelná technika do šesťdesiatych rokov |
| nx | nox, tisícina luxu | 500000 | nočná osvetlenosť, zatemnenie |
| metrosviečka | starý názov luxu | 500 | literatúra do roku 1948 |
| stopová sviečka | ruský preklad foot-candle | 46,45 | literatúra do šesťdesiatych rokov |
| lm/ft² | lumen na štvorcovú stopu | 46,45 | zápis stopovej sviečky cez tok |
| lx | lux | 500 | dnešná jednotka |
Biely list má pri piatich stovkách luxov jas asi stošesťdesiat kandel na meter štvorcový — zhruba ako displej notebooku v miestnosti.
03 · Rády veličín
od hviezdnej oblohy k operačnej sálePreviesť na stopové sviečky a foty
04 · Meracie prístroje
Čím sa meria osvetlenosť
Kremíková fotodióda s korekčným filtrom: bez neho by prístroj videl infračervené žiarenie, ktoré si oko nevšimne. Filter prispôsobuje citlivosť krivke citlivosti oka, a od presnosti tohto prispôsobenia závisí celá trieda prístroja.
Komisia pre osvetlenie spriemerovala citlivosť ľudského oka cez spektrum a získala krivku s maximom na 555 nanometroch. Od tej chvíle prestali byť svetelné veličiny čisto fyzikálne: je do nich zabudovaný spriemerovaný pozorovateľ.
Fotografický príbuzný luxmetra: meria to isté svetlo, ale nedáva luxy, ale dvojicu «expozičný čas — clona». Stupnica expozičných čísel je logaritmická a každý stupeň znamená zdvojnásobenie osvetlenosti — zvyk, ktorý prešiel zo svetelnej techniky do fotografie.
Bodka vedľa prednej kamery je tá istá fotodióda, ktorá riadi jas displeja. Aplikácie luxmetra používajú práve ju, ale snímač nemá kosínusovú korekciu, sklo displeja skresľuje spektrum a chyba ľahko dosiahne tridsať percent.
Pre rastliny sú luxy nanič: krivka citlivosti opisuje ľudské oko, a nie fotosyntézu. Počíta sa tok fotónov v mikromoloch na meter štvorcový za sekundu, a meria ho osobitný snímač.
Lux je osvetlenosť plochy, na ktorej každý meter štvorcový dopadá svetelný tok jedného lumenu. Veličina opisuje nie zdroj, ale miesto: koľko svetla sa dostalo stolu, strane, podlahe.
05 · Pravidlá zápisu
Obe písmená malé
Sviečkový etalón bol napokon nahradený definíciou cez vyžiarený výkon: monochromatický zdroj na frekvencii 540 terahertzov dáva 683 lumenov na watt. Lux ako jednotka odvodená od kandely dostal to isté presné ukotvenie.
Značkou veličiny osvetlenosti je kurzívne E. Najčastejšou chybou katalógov je prisúdiť luxy lampe: lampa má svetelný tok v lumenoch, a luxy vznikajú až na ploche a závisia od vzdialenosti. Naopak pri reflektoroch a svietidlách sa udáva svietivosť v kandelách, niekedy osvetlenosť v uvedenej vzdialenosti — a vtedy tá vzdialenosť musí stáť vedľa čísla. Predpony sa používajú voľne: mililux sa objavuje v astronómii, kilolux v opisoch denného svetla.
06 · Susedné jednotky
Značkou jednotky sú dve malé latinské písmená lx, stojatým písmom. Jednotka nie je pomenovaná po človeku, ale podľa latinského slova «svetlo», preto v nej nie sú veľké písmená. Po slovensky sa slovo skloňuje: päťsto luxov.
Z listov Simetria susedia s luxom lumen a kandela z definície, stopová sviečka ako anglo-americký náprotivok, steradián z priestorového uhla a watt, ku ktorému je svetelný tok pripútaný krivkou citlivosti.
07 · Historický oddiel
Svetlo, ktoré sa naučili normovať
Sedem základných jednotiek SI, dvadsaťdva odvodených s vlastnými názvami a jednotky mimo sústavy, bez ktorých sa nezaobíde ani technika, ani každodennosť. Každá má svoj list: definícia, prevod, prístroje, pravidlá zápisu. V 18 jazykoch.
Medzinárodný kongres elektrotechnikov prijal metrické svetelné jednotky: lux, lumen a fot. Názov je vzatý z latinského lux — svetlo: jedna z mála v sústave, ktoré pochádzajú priamo zo slova, a nie z priezviska, ako lumen, radián a katal.
Mliečna kupola nad prijímačom spôsobí, že prístroj reaguje na svetlo z ľubovoľného smeru presne tak, ako by reagovala rovná plocha. Bez tejto korekcie luxmeter podceňuje príspevok bočného svetla a v miestnosti s oknom sa mýli dvojnásobne.
Etalónom bola sviečka zo spermacetu určitej hrúbky, horiaca určitou rýchlosťou, a osvetlenosť sa vyjadrovala v stopových sviečkach. Reprodukovateľnosť bola mizerná: plameň závisel od vzduchu, od knôtu a od počasia v laboratóriu.
Jednotka s človekom vnútri
Lux je vzácny prípad fyzikálnej jednotky, ktorej definícia obsahuje biológiu. Svetelný tok sa získa vážením výkonového spektra krivkou citlivosti oka, a tá krivka bola odvodená v dvadsiatych rokoch z pokusov na niekoľkých desiatkach pozorovateľov, ktorí porovnávali jas blikania rôznych farieb. Krivka bola spriemerovaná, normalizovaná a odvtedy sa takmer nezmenila, hoci sa vie, že u skutočných ľudí maximum citlivosti putuje a že s vekom šošovka žltne a modrú časť spektra prepúšťa čoraz horšie. Odtiaľ praktický dôsledok: dva zdroje s rovnakou osvetlenosťou v luxoch môžu vyzerať rôzne, ak sa líšia spektrálne — dióda s prepadom v azúrovej oblasti a žiarovka dajú rovnaké číslo na prístroji a iný dojem v miestnosti. Preto normy k osvetlenosti vždy pridávajú požiadavky na teplotu chromatickosti a index podania farieb: samotné luxy svetlo neopíšu.
Oko klame: medzi súmrakom a poludním je rozdiel miliónkrát
Človek číta rovnako isto pri päťdesiatich luxoch aj pri piatich tisícoch, bez toho aby si všimol stonásobný rozdiel: zrenica sa zúži a mozog doladí vnímanie. Práve preto sa normy osvetlenia musia zadávať číslom, a nie od oka — luxmeter vidí to, čo človek pociťuje len ako «je svetlo». Odtiaľ aj obvyklá chyba pri výbere lámp do domácnosti: miestnosť pôsobí osvetlene, zatiaľ čo na pracovnom stole nie je ani polovica požadovaných troch sto luxov.
Katalóg · meracie jednotky
List pre každú veličinu
Sedem základných jednotiek SI, dvadsaťdva odvodených s vlastnými názvami a jednotky mimo sústavy, bez ktorých sa nezaobíde technika ani bežný život. Každá má svoj list: definícia, prevod, prístroje, pravidlá zápisu. V 18 jazykoch.