Światłomierz

W odniesieniu do źródła światła można dokonać rozróżnienia między całkowitym emitowanym strumieniem świetlnym w lumenach a natężeniem światła w kandelach, które uwzględnia również kąt rozsyłu. Jedna kandela odpowiada jednemu lumenowi na steradian, czyli na jednostkę kąta bryłowego. Przy obecnie dostępnych światłach i lampach strumień świetlny prawie zawsze podawany jest w lumenach. Aby określić światłość w kandelach, liczbę lumenów należy podzielić przez 4 π dla źródła światła, które promieniuje równomiernie we wszystkich kierunkach, oraz przez 2 π dla źródła światła, które promieniuje tylko półkulą.

Termin kandela odnosi się do światła świec. Łatwo zapamiętać, że płomień świecy ma jasność jednej kandeli. Natomiast jasny świetlik ma tylko 0,004 kandeli, a światła do jazdy dziennej w pojazdach silnikowych mają co najmniej 400 kandeli. Światło drogowe wszystkich reflektorów pojazdu drogowego nie może świecić jaśniej niż 225 000 kandeli, a na przykład światła ostrzegawcze używane jako pomoc nawigacyjna w nawigacji mogą świecić 35 000 000 kandeli.

Strumień świetlny oraz natężenie światła lamp i elementów oświetleniowych są zwykle określane w trakcie opracowywania produktu oraz podczas kontroli jakości przez producentów za pomocą specjalnego urządzenia typu światłomierz.

Podczas gdy moc świetlną różnych źródeł światła można porównać ze strumieniem świetlnym i natężeniem światła, natężenie oświetlenia opisuje, ile światła pada na oświetloną powierzchnię. Natężenie oświetlenia jest określane jako wielkość związana z powierzchnią w luksach, przy czym jeden luks jest definiowany jako jeden lumen na metr kwadratowy. Luks to jednostka pomiarowa wyświetlana przez miernik jakim jest światłomierz. Oprócz słońca jako bardzo silnego źródła światła, łatwo zauważyć, nawet bez zastosowania urządzenia typu światłomierz, że jasność światła padającego na powierzchnię maleje wraz ze wzrostem odległości od źródła światła. Ale nie tylko odległość od źródła światła wpływa na ilość docierającego światła, ale także dodatkowe źródła światła, zacienienie, tłumienie i odbicia na otaczających powierzchniach. Natężenie światła elementów oświetlenia sztucznego może również ulec osłabieniu w wyniku starzenia lub zanieczyszczenia. Dlatego sensowne jest sprawdzanie natężenia oświetlenia w odpowiednich punktach nie tylko bezpośrednio po instalacji, ale także później w regularnych odstępach czasu za pomocą odpowiedniego urządzenia typu światłomierz.

W przypadku systemów technicznych wykorzystujących światło słoneczne, przed montażem zaleca się użycie światłomierza w celu sprawdzenia, który układ jest najkorzystniejszy. Po zainstalowaniu można sprawdzić, czy system osiąga obiecaną wydajność dla ilości padającego na niego światła.

Aby światłomierz mógł dostarczać wartości pomiarowych odpowiednich do zastosowania, należy posiadać następujące informacje dotyczące zamierzonego pomiaru:

Czy natężenie oświetlenia powinno być rejestrowane przez światłomierz zgodnie z ludzką percepcją wzrokową, czy też w innych celach?
Przy pomiarach natężenia oświetlenia na stanowiskach pracy, w pomieszczeniach rekreacyjnych, placach zabaw i obiektach sportowych oraz na ciągach komunikacyjnych ważne jest, aby pomiar natężenia światła przeprowadzony przez światłomierz był prowadzony zgodnie z czułością spektralną ludzkiego oka. Światłomierz powinien być w stanie rejestrować i oceniać widmo widzialne różnych źródeł światła zgodnie z tą czułością widmową. Ponadto musi istnieć możliwość wykrycia światła padającego ukośnie. W innych celach ważną rolę może odgrywać między innymi wrażliwość na światło ultrafioletowe i podczerwone, ocena światła spolaryzowanego i światła zmiennego.

Czy światłomierz powinien określać temperaturę barwową światła?
Światłomierz posiadający dodatkowe funkcje może również służyć do pomiaru barw światła. Rozkład długości fal lub częstotliwości promieniowania jest charakterystyczny dla postrzeganej barwy światła. Barwa światła nie tylko wpływa na postrzeganie oświetlanych powierzchni, ale także wpływa na wiele czynności komórek żywych istot. Współrzędne barwne światła można określić jako barwy podstawowe w trzyczęściowych addytywnych modelach barw, np. jako wartości czerwieni, zieleni i błękitu według przestrzeni barw CIE-RGB lub jako wartości X, Y i Z według przestrzeń barw CIE-XYZ. Wiele modeli mierzących barwę światła nie tylko podaje wartości liczbowe dla barw podstawowych, ale także pokazuje graficznie rozkład barw mierzonego światła na kolorowym wyświetlaczu urządzenia.

Czy pomiar wykonywany urządzeniem typu światłomierz będzie wykonywany w sposób ciągły – stacjonarnie czy też będzie to pomiar mobilny – punktowy?
Wymagania różnią się w zależności od tego, czy światłomierz jest używany do ciągłego monitorowania warunków oświetleniowych w określonej lokalizacji, czy też do pomiarów w różnych lokalizacjach lub w jednej lokalizacji ale różnych punktach. W przypadku urządzenia typu światłomierz, który będzie używany stacjonarnie w światłoczułym procesie produkcyjnym, sensowne jest przesyłanie mierzonych wartości bezpośrednio przez interfejsy do innych urządzeń w celu oceny danych lub sterowania urządzeniami oświetleniowymi lub zaciemniającymi. W przypadku urządzeń, które są używane mobilnie w wielu różnych punktach pomiarowych, należy zwrócić uwagę na możliwości przechowywania mierzonych wartości. Dla pewnych warunków pomiarowych korzystne jest również, aby światłomierz posiadał czujnik zewnętrzny. Wtedy wynik pomiaru wykonany urządzeniem typu światłomierz można łatwiej odczytać, a sam światłomierz obsługiwać bez ryzyka zafałszowania pomiaru.

Jaki zakres pomiarowy i jaką dokładność powinien mieć światłomierz?
Zakres pomiarowy jest określony przez aplikację. W przypadku wielu pomiarów światła wykonywanych przez światłomierz w pomieszczeniach mieszkalnych wystarczający jest zakres pomiarowy do 2000 luksów, a nawet 10 000 luksów. W przypadku obszarów roboczych, w których wymagane jest dużo światła i gdzie wysoki poziom oświetlenia światła dziennego musi być mierzony na zewnątrz, światłomierz powinien posiadać zakres pomiarowy 100 000 luksów lub więcej.Światłomierz można zaklasyfikować do jednej z klas dokładności. Klasy te upraszczają wybór modeli urządzenia typu światłomierz.Światłomierz o klasie dokładności C powinien być używany wyłącznie do pomiarów orientacyjnych. Pomiary oświetlenia w firmach i miejscach publicznych można wykonywać światłomierzem typu B i A. Do szczególnie precyzyjnych pomiarów należy natomiast zastosować światłomierz o najwyższej klasie dokładności L.

Czy w razie potrzeby można skalibrować i wyregulować światłomierz?
W obszarach, w których zbyt wysoki lub zbyt niski poziom światła będzie miał poważny wpływ, ważne jest, aby upewnić się, że światłomierz używany do pomiaru działa poprawnie. W tym celu sprawdzana jest dokładność pomiarów w określonych warunkach. Niektóre modele urządzeń typu światłomierz mogą być również dostosowywane do potrzeb użytkownika oraz certyfikowane.