Что такое световой поток?

Содержание

Световой поток: что это такое?

Что такое световой поток?

Что такое световой поток светодиодных ламп? В чем измеряется, от чего зависит и на что влияет. Читайте подробнее в нашей новой статье.

В последних наших статьях мы уже рассматривали важные технические особенности, от которых зависит энергоэффективность устанавливаемого освещения. Но эти характеристики больше описывают потребление электричества электроприбором, а для параметров силы света применяется такой термин, как «световой поток».

Что такое световой поток? Физический смысл силы светопотока кроется в качественном выражении производимого света. С его помощью можно вычислить параметр излучения силы света на единицу площади.

Этот параметр используют при проектировании систем освещения, которая нормируется согласно стандарту в зависимости от сферы применения. Интерпретируя простыми словами, световой поток означает, что каждый тип светотехники выдает свет различного качества и свойств.

В чем измеряют световой поток? Данный параметр измеряют в люменах, который ответственные производители наносят непосредственно на упаковку товара. Непосвященному в физике человеку вряд ли эти термины и цифры скажут, что они обозначают и от чего зависит световой поток на самом деле.

Зная значение светопотока, можно произвести расчет освещенности любого помещения в зависимости от физиологических особенностей человека воспринимать палитру цветов. Параметр светопотока, например, для промышленных цехов и ученических классов будет отличаться.

Все параметры регламентируются соответствующим отечественным стандартом.

Знаете ли вы? Кроме величины потока света, немаловажной величиной для качества света является освещенность местности, которая показывает количество светопотока, приходящееся на единицу площади помещения.

Освещенность измеряется в люксах: 1 люкс=1люмен/1 м²

Из учебников физики известно, что энергия света переносится электромагнитными волнами. Поэтому значение светового потока осветительного прибора зависит в первую очередь от скорости производимого света.

Мерцание света воспринимается человеческим глазом по-разному в зависимости от длины излучения с учетом чувствительности человеческих глаз.

Из этого можно сделать вывод, что световой поток влияет в первую очередь на зрение человека, поэтому параметры света также нормируются санитарными нормами.

Что такое световой поток светодиодных ламп?

Светопоток светодиодов определяет качество излучаемого и видимого для зрения света, который выдает светильник. Он зависит от таких физических характеристик

  • светоотдачи;
  • мощности прибора;
  • химического состава;
  • особенностей линзы.

Отвечая на вопрос, что такое световой поток в люменах и какая взаимосвязь с мощностью светильника, можно наблюдать такую картину:

Мощность светильника, ВаттЗначение светового потока, Лм
От 2 до 3250
От 4до 6400
От 9 до 10700
От 10 до 11900
От 12 до 141200
От 18 до 201800
От 25 до 302500

Из представленных в табличных данных делаем вывод о том, что световой поток напрямую зависит от мощности осветительной техники. Соответственно, чем выше параметр мощности лампы, тем выше ее светопоток, но при этом также, увеличивается и потребление электричества.

Как рассчитать световой поток, зная величину освещенности?

Если вы захотите выполнить расчет данного параметра на практике и подтвердить или опровергнуть информацию производителя о технических параметрах лампы, для этого необходимо иметь под рукой люксометр – электроизмерительный прибор, использующийся для выполнения замеров освещенности. С помощью люксометра замеряем величину освещенности в помещении, где будет осуществляться установка светодиодных светильников, в каждой контрольной точке. Далее, используя формулу для расчета мощности светопотока, определяем искомый параметр мощности излучения источника света:

X=YZ,

Где, X — значение светопотока, Лм;

        Y – величина освещенности, Лк;

        Z – площадь исследуемого помещения, где планируется монтаж светодиодных ламп, м².

Например, если площадь освещаемой территории составляет 20 м², освещенность составляет 60 Лм, параметр светопотока будет составлять 1200 Лм, что соизмеримо со светодиодной лампой мощностью 12-14 Вт.

Пересчет  параметров светопотока наиболее популярных осветительных ламп на светодиодное освещение.

Тип лампыМощность, ВтСветопоток, ЛмМощность светодиода при том же значении светопотока
Лампа накаливания252502
404004
607009
7590010
100120012
150180018
200250025
Люминесцентная лампа62502
104004
137009
1590010
25120012
35180018
45250025
Галогенные5502
101503
252404
354005
454806
557007
Натриевые лампы, ДНАТ70450050
100720070
15010800100
25018700180
40034000350
Ртутные лампы, ДРЛ120600060
24013000120
40023000240
70038000460
100057000600

Экономический эффект от использования светодиодных ламп в отличие, например,  от обычных ламп накаливания очевиден. Для того чтобы выдать световой поток 900 Лм, нужна обычная лампа накаливания мощностью 75 Ватт или светодиодная лампа с мощностью 10 Вт, то есть, при установке светодиода вместо лампы накаливания с одинаковым качеством света даст нам экономию электроэнергии в 7,5 раз.

Что касается ламп ДРЛ и ДНаТ, то они имеют достаточно мощный светопоток, но за счет длительного срока эксплуатации, старения и безопасности, светодиодные светильники являются лучшим решением для освещения.

Цена светодиодов зависит от мощности прибора и производителя. При покупке светодиодов, нужно обращать внимание на технических параметрах светильника, чтобы не попасть впросак.

Если вы установите лампы с недостаточным световым потоком, это может вызвать проблемы со зрением. Поэтому, выбирать нужно проверенных производителей, которые не спекулируют на технических параметрах и предлагают качественную продукцию.

Всем известно, что китайские лампы зачастую не соответствуют заявленным параметрам, которые в среднем завышены на 30-40 %.

Источник: https://itw-systems.com/ru/svetovoj-potok-chto-eto-takoe/

Что представляет собой световой поток и в чем он измеряется?

Что такое световой поток?

Вопрос, в чем измеряется световой поток, стал иметь значение для пользователей осветительных приборов только тогда, когда появились виды ламп, яркость которых не равнялась потребляемой мощности, измеряемой в ваттах.

Разберемся, как связано понятие яркости с понятием освещенности, а также как можно представить распределение потока света по помещению и правильно выбрать подходящий осветительный прибор.

Что такое световой поток?

Поток света – это мощность светового излучения, видимого глазом человека; световая энергия, излучаемая поверхностью (светящейся или отражающей лучи).

Энергия светового потока измеряется в люмен-секундах и соответствует потоку 1 люмен, излучаемому или воспринимаемому за 1 секунду. Этот показатель описывает полный поток, не учитывая сосредоточивающую эффективность всего прибора.

Такая оценка включает также рассеянный, бесполезный свет, поэтому одно и то же количество люменов может оказаться у разных по конструкции источников.

Следует различать световую величину и энергетическую – последняя характеризует свет независимо от его свойства вызывать зрительные ощущения. Каждая фотометрическая световая величина имеет аналог, который можно выразить количественно в единицах энергии или мощности. Для световой энергии таким аналогом является энергия излучения (лучистая энергия), измеряемая в джоулях.

Единица измерения светового потока

1 люмен – это свет, излучаемый источником с силой света в 1 канделу в пределах телесного угла в 1 стерадиан. 100-ваттная лампа накаливания создает поток света, примерно равный 1000 люменов. Чем ярче источник света, тем больше люменов он излучает.

Кроме люменов есть другие единицы измерения, позволяющие охарактеризовать свет. Можно измерить пространственную и поверхностную плотность потока – так мы узнаем силу света и освещенность. Сила света измеряется в канделах, освещенность – в люксах.

Но для потребителя важнее разобраться, в каких единицах указывают яркость лампочек и прочих осветительных приборов при продаже. Некоторые производители сообщают количество люменов, деленных на ватт.

Так измеряется световая эффективность (светоотдача): сколько света лампа выдает, затратив 1 ватт.

Определяющие формулы

Поскольку любой источник света излучает его неравномерно, число люменов не дает полной характеристики осветительного прибора.

Вычислить силу света в канделах можно, разделив его поток, выраженный в люменах, на телесный угол, измеряемый в стерадианах.

Используя эту формулу, удастся учесть совокупность лучей, идущих от источника, когда они пересекают поверхность воображаемой сферы, образуя на ней круг.

Но возникает вопрос, что дает на практике число кандел, которое мы найдем; найти подходящий светодиод или фонарь только по параметру силы света невозможно, нужно учитывать еще соотношение угла рассеивания, зависящего от конструкции прибора. Выбирая лампы, равномерно светящие во все стороны, важно понять, подходят ли они для целей покупателя.

Если раньше лампочки в разные помещения подбирали, ориентируясь на количество ватт, то перед покупкой светодиодных ламп придется посчитать их суммарную яркость в люменах, а потом разделить эту цифру на площадь комнаты. Так вычисляется освещенность, которая измеряется в люксах: 1 люкс – это 1 люмен на 1 м². Существуют нормы освещенности для помещений разного назначения.

Измерение светового потока

Перед тем как выпустить продукцию на рынок, производитель делает в лабораторных условиях определение и измерение характеристик осветительного прибора. В домашних условиях, не имея специальных приборов, это сделать нереально. Но проверить цифры, указанные производителем, можно с помощью вышеприведенных формул, воспользовавшись компактным люксметром.

Сложность точного измерения параметров света заключается в том, что он исходит во всех возможных направлениях распространения. Поэтому лаборатории используют сферы с внутренней поверхностью, которая имеет высокий коэффициент отражения – сферические фотометры; применяют их и для измерения динамического диапазона фотоаппаратов, т.е. светочувствительности их матриц.

В быту больше смысла имеет измерять такие важные параметры света, как освещенность помещений и коэффициент пульсации. Высокий коэффициент пульсации и тусклое освещение заставляют людей чрезмерно напрягать глаза, что быстрее вызывает усталость.

Коэффициент пульсации потока света – это показатель, характеризующий степень его неравномерности. Допустимые уровни этих коэффициентов регулируются СанПиН.

Не всегда можно заметить невооруженным глазом, что лампочка мерцает.

Тем не менее даже незначительное превышение коэффициента пульсации влияет на центральную нервную систему человека негативно, а также уменьшает работоспособность.

Свет, который может неравномерно пульсировать, излучают все экраны: мониторы компьютеров и ноутбуков, дисплеи планшетов и мобильных телефонов, экран телевизора. Пульсацию измеряют люксметром-пульсметром.

Что такое кандела?

Еще одной важной характеристикой источника света является кандела, входящая в 7 величин Международной системы единиц (СИ), принятых Генеральной конференцией по мерам и весам. Изначально 1 кандела равнялась излучению 1 свечи, принятой за эталон. Отсюда и возникло название этой единицы измерения. Сейчас ее определяют по специальной формуле.

Кандела – это сила света, измеряемая исключительно в заданном направлении. Распространение лучей на часть сферы, очерченную телесным углом, позволяет вычислить величину, равную отношению светового потока к этому углу. В отличие от люменов эта величина используется для определения интенсивности лучей. При этом не учитывается бесполезный, рассеянный свет.

У карманного фонаря и потолочного светильника световой конус будет разным, так как лучи падают под разным углом. Канделы (точнее, милликанделы) используют для обозначения силы света источников с направленным свечением: индикаторных светодиодов, карманных фонариков.

Люмены и люксы

В люменах измеряется величина потока света, это характеристика его источника. То количество лучей, которое добралось до какой-либо поверхности (отражающей или поглощающей), уже будет зависеть от расстояния между источником и этой поверхностью.

Уровень освещенности измеряется в люксах (лк) специальным прибором – люксметром. Самый простой люксметр состоит из селенового фотоэлемента, преобразующего свет в энергию электрического тока, и стрелочного микроамперметра, измеряющего этот ток.

Спектральная чувствительность селенового фотоэлемента отличается от чувствительности человеческого глаза, поэтому в разных условиях приходится использовать поправочные коэффициенты. Самые простые люксметры предназначены для измерения какого-то одного типа освещенности, например, дневного света. Без использования коэффициентов погрешность может составлять более 10%.

Люксметры высокого класса оснащаются светофильтрами, специальными насадками сферической или цилиндрической формы (для измерения пространственной освещенности), приспособлениями для измерения яркости и контрольной проверки чувствительности прибора. Их уровень погрешности – около 1%.

Плохая освещенность помещений способствует развитию близорукости, плохо сказывается на работоспособности, вызывает усталость, снижение настроения.

Минимальная освещенность поверхности компьютерного стола по СанПиН – 400 люкс. Школьные парты должны иметь освещенность не менее 500 люкс.

Люмен и ватт

Энергосберегающие лампы при той же светоотдаче потребляют в 5-6 раз меньше электрической энергии, чем лампы накаливания. Светодиодные – в 10-12 раз меньше.

Мощность светового потока уже не зависит от количества ватт.

Но производители всегда указывают ватты, так как использование слишком мощных лампочек в не предназначенных для такой нагрузки патронах приводит к порче электроприборов или короткому замыканию.

Если расположить самые распространенные виды лампочек в порядке возрастания светоотдачи, можно получить такой список:

  1. Лампа накаливания – 10 люмен/ватт.
  2. Галогенная – 20 люмен/ватт.
  3. Ртутная – 60 люмен/ватт.
  4. Энергосберегающая – 65 люмен/ватт.
  5. Компактная люминесцентная лампа – 80 люмен/ватт.
  6. Металлогалогенная – 90 люмен/ватт.
  7. Светодиодная (LED) – 120 люмен/ватт.

Но большинство людей привыкли при покупке лампочек смотреть на количество ватт, указанное производителем. Чтобы подсчитать, сколько нужно ватт на квадратный метр, сначала стоит определиться, насколько ярким должен быть свет в помещении.

20 ватт лампы накаливания на 1 м² – такое освещение подойдет для рабочего места или гостиной; для спальни будет достаточно 10-12 ватт на 1 м². При покупке энергосберегающих ламп эти цифры делят на 5.

Важно учесть и высоту потолка: если он выше 3 м, общее количество ватт следует умножить на 1,5.



Источник: https://simplelight.info/raznoe/v-chem-izmeryaetsya-svetovoy-potok.html

Световой поток

Что такое световой поток?

Световой поток – физический термин, позволяющий оценить мощность, переносимую излучением в заданном направлении. Величина используется для расчетов освещенности, последняя задается государственными стандартами для объектов, обеспечивающих жизнедеятельность человека.

Положение светового потока в иерархии физических величин оптики

Человеку непосвященному мало говорят надписи приведенных фото этикеток. Даны характеристики светового потока в люменах. Зная световой поток, можно посчитать освещенность поверхности.

Требования даны ГОСТ, точнее говоря, ВСН-1-73 для спортивных сооружений. Условия берутся не с потолка, определены физиологией человека.

Если речь идет о школьном классе, вниманию подвергается здоровье глаз учеников, преподавателей, о спортклубе — учитываются интересы занимающихся.

Этикетка лампы накаливания

При отступлении от норм возможны негативные, неприятные последствия. Каждому случаю придуман документ. Санитарные нормы, строительные правила. Вот каково положение светового потока в иерархии оптических величин…

Сила света

Первичной характеристикой излучателя оптического диапазона (лампочки) является сила света. Показывает, сколько мощности переносится в заданном направлении, ограниченном телесным углом.

Следовательно, сила света на графике не является прямой линией. Максимум мощности диодной матрицы переносится в направлении перпендикулярном раскрыву окуляра (маленькая линза, встроенная конструктивно для улучшения фокусировки излучения).

Что касается лампы накаливания, близка параметрами изотропному источнику.

Для полного понимания вопроса составим представление о стерадианах. Единица измерения телесного угла с вершиной в центре сферы. Формально стерадиан равен отношению площади воображаемого шара и квадрата радиуса.

Следовательно, величина – безразмерная, как угол. Поэтому во избежание путаницы физики ввели стерадиан. Понятно, величина тесно связана с параметрами сферы.

Из определения следует: на площади сферы укладывается 12,56 (4 Пи) стерадиана.

Телесный угол объемный, выглядит конусом с вершиной при центре воображаемого шара. Основание трехмерной фигуры не являются плоскостью. Некорректно сравнивать телесный угол и конус. Основанием является часть сферы, отсекаемая образующей (боковой) поверхностью.

Единицей силы света является свеча, как называют на западный манер, кандела (название появилось в 1948 году, до этого единицу именовали новой свечой). Оба термина являются переводом, оригинальным звучанием латинского слова, от которого название произошло.

Кандела является одной из шести основных плит интернациональной системы СИ, через которые выражены прочие единицы.

Согласно мировым соглашениям, большинство стран приняло за основу метр, секунду, килограмм в 1960 году. Список образован шестью параметрами. Следует дополнить канделой, ампером и градусом Кельвина. Свече давались разные определения. Приводим некоторые:

  • одна шестидесятая доля излучения расплава платины площадью один квадратный сантиметр при застывании металла (2046 К) по направлению перпендикуляра к поверхности (CIPM 1946 год);
  • мощность, излучаемая перпендикулярно участком абсолютно черного тела температурой 2046 К, площадью одну шестисот тысячную долю квадратного метра при нормальном давлении 101325 ньютонов на квадратный метр (CGPM 1967 год);
  • сила света частотой 540 ГГц, мощность в одну шестисот восемьдесят третью долю ватта (определение дано CGPM в 1979 году с учетом физиологических особенностей зрения).

До 1946 года сила света имела другие определения. Фактически для каждой страны уникальное. В практических расчетах величина используется мало. Инженеры посчитали, достаточно интегрального параметра. Им стал световой поток, присутствующий на этикетках.

Касаемо кандел, тесно связаны с телесным углом, направлением, не дают полного представления об источнике. Понятно, оперировать с величинами трехэтажной сложности человеку, даже опытному физику, неудобно. Понадобилась бы таблица значений, зависящих от направления.

Проще говоря, сила света не позволит решить задач, поставленных на практике, например, вычислить параметры иллюминации с точки зрения требования государственного стандарта.

Световой поток показывает, сколько мощности падает на поверхность. Не зависит от телесных углов. Достаточно просто убедиться: световой поток указан этикеткой любой лампочки. Величина позволит говорить о том, что светодиоды, потребляя 9 Вт дают больше, нежели нити накала, забирая 60.

Этикетке демонстрирует ошибку: приведен полный световой поток источника света без установки должного акцента факта. Может возникнуть путаница.

В физике принято следующее определение единиц измерения светового потока, люменов: мощность, испускаемая изотропным источником света, заключенная в пределах телесного угла, равного одному стерадиану.

Из очевидных фактов, доступных повсеместно, сети интернет, ясно: при мощности нити накала 60 Вт световой поток, заключенный внутри одного стерадиана, не может быть равен 710 люменов. Слишком большая цифра. В учебнике Курс физики для средних специальных учебных заведений авторства Жданова Л.С., Маранджяна В.А.

(том II) говорится: потребляющая 100 Вт лампочка накала обладает силой света 100 свечей (современным аналогом единицы является кандела). Следовательно, полный световой поток в люменах составляет 1256. Очевидно, цифра одного порядка с 710, никогда не имело места быть, если бы нужна была поправка на 12,56 (4 Пи).

Можно допустить, с 1971 года технология производства претерпела изменения, но не качественные.

Этикетка светодиодной лампы

В случае светодиодной лампы нельзя считать изделие изотропным излучателем. Косвенно говорит этикетка, где указан угол рассеивания 240 градусов. Подразумевается конус, ограничивающий часть сферы. Отрезанную часть найдем, пользуясь простой аналогией. Очевидно, угол рассеивания 180 градусов аналогичен 6,28 стерадианам. Ровно половина сферы.

Перевод иных значений в телесные углы затруднителен. Однако для расчетов параметр, указанный на этикетке, удобен. Наглядно дает понять, в каком направлении распространяется свет, что помогает инженерам решить практические задачи. Удовлетворить требованиям стандартов (см. выше).

Подробнее говорится ниже, сейчас нужно окончательно расставить точки над i со световым потоком.

Рисунок схематично изображает лампочку с характеристиками, взятыми с этикетки. Угол рассеяния показывает: излучение распространяется выше плоскости расположения прибора. Ограничения накладывает люстра. Излучение распространяется без изменений раствором плафона. В прочих направлениях приближенно равномерно излучается остаточная часть угла рассеяния (с этикетки) с учетом ослабления стекла.

Схематическое изображение угла рассеивания

Помимо сказанного световой поток служит для оценки отражающих свойств. Черные буквы хорошо заметны на светлой бумаге. Световой поток, отраженный объектами белого цвета, больше. Поэтому в светлые тона окрашиваются корпусы холодильников.

Освещенность и требования стандартов

Световой поток в нынешнем толковании характеризует полную мощность, излучаемую источником оптического диапазона. Разбивается по поверхностям помещения неравномерно.

В стандартах различных требованиях, нормах указывается освещенность объекта. Величина измеряется люксами (лат. произношение слова «свет»), численно равно отношению светового потока в люменах к площади, на которую падает.

Само толкование не вызывает сложности, применение на практике сопровождается рядом проблем.

При расчетах световой поток в люменах неудобно применять совместно с углом рассеивания. Отсеченная от сферы площадь нелинейно зависит от градусов. Хорошо сочетается со стерадианами. Для конкретных расчетов лучше применять формулу связи, приведенную рисунком. Позволит перевести градусы в стерадианы.

На рисунке в точке I центр сферы. Охваченный телесный угол отсекает часть поверхности, результирующая фигура напоминает конус. Для нахождения освещенности проводится параллель между стерадианами и градусами по указанной формуле.

Первая единица позволит простым способом вычислить мощность (световой поток) из пропорции, вторая – измерить в помещении взаимное расположение объектов. Следует обратить внимание: указанная формула применима для углов раскрыва менее 90 градусов.

Поэтому в случае с нашей светодиодной лампочкой придется найти параметры конуса, дополняющего 240 градусов до сферы.

Формула, график освещенности

Полная апертура составит 120 градусов (360–240). В формуле фигурирует половина, 60 градусов. Подставляя это значение и учитывая, что синус 30 равен 0,5, получаем 3,14 стерадиана. Следовательно, прочая часть сферы составит 3 Пи стерадиана. Применим к конкретно взятому помещению:

Допустим, лампочка располагается над столом площадью 0,5 квадратного метра. Расстояние до плоскости составляет 2 метра.

Решение:

Находим общую площадь шара, величина равна 4 х Пи х 2 х 2 =  16 Пи кв. м. Цифра через стерадианы выражается 4 х Пи. Лампа освещает 3 х Пи стерадиан (см. выше), что выражается квадратными метрами, как 12 Пи.

Делим площадь на габариты столешницы, получаем 24 Пи. Следовательно, на область приходится освещенность порядка 75 лк. Согласно СНиП, Санитарным правилам, величины едва хватает помещению архива.

В рабочий кабинет нужно более одного источника света, либо изменить тип приборов. Взять помощнее.

Ограничения, накладываемые на расчеты освещенности

Указанные расчеты проводились в сильно упрощенной форме. Был взят случай полной темноты. В течение большей части рабочего дня в окно светит солнце, следовательно, часть освещенности обеспечивается естественным источником.

Логично иллюминацию разбить несколькими частями, каждая предназначена для своего времени. Многое определяется конструкцией осветительного прибора. Например, если плафон однозначно вносит потери, рефлектор фонарика значительно усиливает поток в заданном направлении.

Характеристики источника приводятся отдельно от лампы. Очевидный, часто упускаемый факт.

На практике параметр освещенности измеряют люксметром. Известно: инженерный расчет содержит погрешность. В любой отрасли величина известна. В радиотехнике достигает 30%.

Расчеты освещения выполняются приблизительно, удовлетворить требования существующих норм нужно точно. Поэтому результат должен проверяться. Используется люксметр, показывающий истинную освещенность участка помещения.

Показания прибора сопоставляются табличным значениям, взятым из стандартов.

Приведенный этикеткой световой поток не является постоянным по площади сферы. Не всегда на практике встречается упрощенный случай, когда лампа находится над объектом. Следует брать проекции исследуемой поверхности на шар, работать в выбранном ключе.

Источник: https://VashTehnik.ru/enciklopediya/svetovoj-potok.html

Световой поток: в чем измеряется и как правильно вычислить

Что такое световой поток?

Постепенно уходят в прошлое времена, когда в квартирах и других помещениях все освещение состояло из ламп накаливания. На смену им пришли сначала энергосберегающие лампы, а после и более высокотехнологичные светильники на светодиодах.

И если раньше основным критерием яркости свечения лампы была ее мощность, которая измеряется в ваттах, то в чем измеряется она сейчас, если этот показатель востребован при монтаже освещения на кристаллах лишь для правильного подбора стабилизирующего напряжение оборудования – драйвера.

Световой поток светодиодных ламп, которые более высокотехнологичны, гораздо сильнее, нежели у ламп накаливания, потребляющих большую мощность, основная часть которой уходит на вырабатывание тепла.

И для простого обывателя встает вопрос, так как же выбрать по яркости светодиод, на какие параметры обратить внимание? Световой поток измеряется в люменах на 1 W.

Эта единица измерения полностью отражает его силу, в отличие от мощности.

Определение

У каждого источника света имеется свой показатель того, что подразумевается под понятием световой поток в люменах, и эти данные должны быть зафиксированы на коробке с осветительным прибором.

При выборе лампы нужно не только обращать внимание на мощность потребителя, но и учитывать светоотдачу – эти два параметра важны в смысле энергопотребления.

Преобразование электрической энергии в световую рождает потери, препятствующие более высоким показателям яркости.

К примеру, сравнивая лампы накаливания с энергосберегающими, мы увидим, что при одинаковых уровнях мощности световой поток у обычных элементов будет равен 12 люмен/ватт, а у КЛЛ – уже 60 люмен/ватт. Ну а самый высокий показатель по этому параметру у светодиодных ламп – он равен 70–90 lm.

Сравниваем лампу накаливания и светодиод по силе светового потока

Для более точного определения того, сколько люмен содержит световой поток различных типов осветительных приборов, можно воспользоваться списком, где Н – лампа накаливания, Э – энергосберегающая и С – светодиод:

  1. Н 20Вт = Э 5–7Вт = С 2–3ВТ = 250 Лм/Вт;
  2. Н 40Вт = Э 10–13Вт = С 4–5Вт = 400 Лм/Вт;
  3. Н 60Вт = Э 15–16Вт = С 8–10Вт = 700 Лм/Вт;
  4. Н 75Вт = Э 18–20Вт = С 10–12Вт = 900 Лм/Вт;
  5. Н 100Вт = Э 25–30Вт = С 12–15Вт = 1200 Лм/Вт;
  6. Н 150Вт = Э 40–50Вт = С 18–20Вт = 1800 Лм/Вт;
  7. Н 200Вт = Э 60–80Вт = С 25–30Вт = 2500 Лм/Вт.

Но при расчетах нужно помнить о том, что при длительной работе светового прибора его показатель светопотока падает. Есть и другие причины ухудшения этого параметра. Одним из них является отражатель светильника. Потери, которые будут в результате этого фактора, могут составить 20–80% светового потока.

Световой поток диодов

Пример того, как выглядит люксметр

Световой поток у ламп накаливания слабее еще и потому, что кажущейся со стороны вроде бы яркой лампочке не хватает концентрации света в одном месте, она просто рассеивает его по сторонам.

А вот у светодиодных светильников светодиоды сами по себе светят более «кучно», к тому же диодные лампы имеют свой встроенный отражатель и не зависят от светильника, в который они установлены.

Ведь в любой комнате, независимо от ее назначения, никакого смысла в освещении потолка нет.

Основной свет должен поступать вниз от потолочных осветительных приборов. Как раз таким решением будет замена люминесцентных ламп на светодиодные трубки Т5 или Т8. При работе, к примеру, светильников типа «Армстронг» половина лампы светит вверх. Конечно, есть отражатель, но расположен он близко, и отражение затеняет сама лампа. А в результате – светопотери в 20–40%.

Если же заменить лампы на светодиодные трубки – эта проблема решается, т. к. они светят точно вниз, вверху элементы, выделяющие свет, отсутствуют. Как измерить световой поток? Сделать это можно одним из специальных измеряющих приборов – люксметром.

Вычисление светопотока

Световой поток, хотя и примерно, можно вычислить, используя среднее значение отдачи света:

  • светодиоды – необходимо умножение мощности на 80–90 люмен;
  • светодиодные филаментные – умножение на 100 люмен;
  • КЛЛ – на 60 люмен, хотя если лампы дорогие и качественные, их показатель может быть выше;
  • ДНАТ (дуговая натриевая трубчатая) – на 66 люмен при 70 Вт; на 74 люмен при 100, 150, 250 Вт; и на 88 люмен при 400 Вт;
  • ДРЛ (дуговая ртутная люминесцентная) – на 58 люмен, при сроке службы 12–18 тыс. часов.

Конечно, китайский вариант лампы, скорее всего, будет иметь меньшие показатели.

Помещение с «теплым» и «холодным» световым потоком

Цветовая температура светового потока

Многие привыкли к желтоватому, «теплому» свету, но нравится он не поэтому. Просто такой цвет более близок к солнечному по ощущениям, создается впечатление, что в помещении действительно теплее.

А вот согласно многочисленным исследованиям в этой области, при переходе на белые, «холодные» тона, человек чувствует дискомфорт только в первые пару дней, а после, привыкнув, уже не хочет переходить к теплому свету.

Все дело в том, что холодные оттенки имеют более сильный световой поток, такое освещение более яркое.

Равномерное освещение

В электротехнике существует такое понятие, как коэффициент распределения светового потока.

Применяется этот параметр для расчета расположения и типа световых приборов с целью того, чтобы равномерно распределить освещение внутри комнаты.

Основываются при этом на возможность светоотражения различных отделочных материалов. В основном светопоток отражается от стен, потолка и пола, но также нужно не забывать и о мебели.

Для правильного расчета этого коэффициента используют специальную таблицу с указанием в процентах возможности материалов к отражению светового потока. Необходимо помнить, что более темная поверхность имеет меньше способности к отражению, а значит и показатели данного коэффициента будут ниже.

Таблица коэффициентов отражения материалами светового потока

В любом случае, если задаться целью освещения помещений в полном соответствии с правилами такой работы и своими предпочтениями, необходимо потратить много времени и сил. Процесс этот очень трудоемок, но все же когда все необходимые расчеты будут выполнены, а работа сделана в полном с ними соответствии, можно будет увидеть, как преобразилась комната, квартира или любое другое помещение.

К тому же при правильном освещении, направленности и силе светового потока глаза не будут подвергаться разрушительному воздействию неправильно подобранных ламп. В конечном итоге здоровье важнее, чем время и усилия, которые будут потрачены.

Источник: https://LampaGid.ru/elektrika/teoriya/svetovoj-potok

Люмен – единица измерения светового потока: что это такое, понятие яркости и освещенности, применение фотометра

Что такое световой поток?

Световой поток – это световая энергия, излучаемая точечным источником. Так как зависит от расстояния, то выражается в пространственных углах.

Люмен — единица измерения мощности светового излучения, которая оценивается по световому ощущению на глаз человека.

Единицу измерения светового потока люмен можно рассматривать как общее количество света. К примеру, лампа накаливания в 40 Вт создаст световой поток, соответствующий 415 люмена, люминесцентная — поток в 3200 люмена.

Поставьте любую оптическую систему вокруг источника света, количество света (люменов) будет прежним.

Таким образом, если на источнике света ненаправленного действия не написано число люменов, то непонятно как он будет освещать.

Освещенность и яркость

Освещенность – это величина света, она определяет свет в количестве, который падает на ту или иную площадь поверхности тела. Она зависит от длины световой волны, ведь человеческий глаз по-разному воспринимает яркость разной длины световых волн, другими словами, разного цвета.

Освещенность вычисляется для разной длины волн отдельно. Люди воспринимают, как самые яркие цвета:

  • зеленый — свет с длиною волны в 550 нанометров;
  • желтый, оранжевый. Находятся рядом с ним в спектре.

Свет, исходящий от красного, синего и фиолетового цветов, имеет короткую или длинную волну, поэтому они воспринимаются как более темные. Понятие освещенности часто соотносят с понятием яркости.

При освещении площади одной и той же лампой, большая площадь будет менее освещена, чем маленькая.

Разница между понятиями яркости и освещенности

Русский язык дает два ответа на вопрос, что такое яркость. Яркость означает характеристику светящихся тел, то есть физическую величину. Также она определяет субъективное понятие, зависящее от многих факторов, например:

  • особенностей строения глаз человека;
  • количества света в помещении.

Чем меньше света в окружающей среде, тем ярче кажется нам источник света. Следует различать яркость с освещенностью и запомнить следующее:

  • яркость – это свет, который отражается от поверхности светящегося предмета;
  • освещенность – это свет, который падает на освещаемую поверхность.

В астрономии яркость включает два понятия, где звезды излучают, а планеты отражают. В этой науке звездная яркость измеряется по фотометрической шкале, причем большую яркость звезды соотносят с меньшей величиной. Отрицательную величину имеют самые яркие звезды.

Единицы измерения люкс и кандела

Единица измерения яркости (кандела на один квадратный метр) применяется для прикладных или физиологических целей.

Единица измерения люкс применяется для вычисления уровня освещенности. Один люкс приравнивается к одному люмену на квадратный метр. Также для измерения освещенности применяют фут-канделу.

К ней обращаются в области кино и фотографии и некоторых других.

Фут присутствует в названии оттого, что фут-кандела означает освещенность канделой поверхности квадратного фута, измеряющую в интервале одного фута.

Фотометр

Фотометр – это прибор-измеритель освещенности. Свет поступает на фотодетектор, затем преобразуется в электрический сигнал и измеряется. Встречаются фотометры, работающие по другому принципу. В основном фотометры показывают уровень света в люксах, но есть и такие, которые используют другие единицы.

Те фотометры, которые также называют экспонометрами, участвуют в определении выдержки и диафрагмы, тем самым помогая фотографам и операторам.

Помимо того, фотометры применяют для определения уровня безопасной освещенности в других областях, например, в растениеводстве, в музеях, там, где необходимо поддерживать нужную освещенность.

Безопасный поток света на работе

Работая в темном или слабоосвещенном помещении, могут возникнуть различные проблемы со здоровьем, будь это ухудшение зрения, депрессия или другие физиологические и психологические нарушения.

По этой причине на рабочем месте, в рамках правил охраны труда, включаются требования о минимальной безопасной освещенности. В конечный результат измерения, который выдает фотометр, входит площадь распространения света.

Эти показатели обеспечивают достаточную освещенность всего помещения.

Световой поток и экспонаты музея

От освещенности и силы потока от источника света зависит скорость, с которой будут ветшать и выцветать экспонаты музея. Работники музеев проводят работу по определению освещенности экспонатов.

Это делается для того, чтобы убедиться в безопасном количестве светового потока на музейные единицы, а также для обеспечения достаточного уровня освещенности посетителям во время рассматривания экспоната.

Уровень освещенности можно измерить фотометром, что осуществить нелегко, так как его нужно устанавливать как можно ближе к экспонату, а это требует извлечения защитного стекла, выключения сигнализации и получения разрешения.

Эту задачу облегчают другим способом, который часто используют сотрудники музея.

Вместо фотометра применяют фотоаппарат, который не является заменой фотометра в ситуациях, где требуются более точные измерения найденной проблемы с освещением, но чтобы выявить отклонение от нормы вполне достаточно.

Определить экспозицию фотоаппаратом можно на основе показаний об уровне освещенности. Уровень освещенности экспозиции легко определить посредством нехитрых вычислений.

Сотрудники музеев прибегают к формуле или пользуются таблицей, где экспозиция представлена в единицах освещенности.

Производя вычисления, не нужно забывать о том, что камера поглощает некоторое количество света, поэтому следует это учитывать.

Световой поток в садоводстве и растениеводстве

Прежде чем обеспечить растение светом, который необходим для фотосинтеза, нужно знать, сколько требуется его каждой культуре. Садоводам и растениеводам это известно. Они измеряют уровень освещенности, чтобы удостовериться в том, что каждое растение получает необходимое ему количество света. Часто для таких процедур применяются фотометры.

Фотометры также широко применяются в лабораторной практике. Например, определяется спектр образцов, с помощью которых устанавливается химический состав. К особому классу таких приборов относится пламенный фотометр.

Он выявляет в образцах щелочные металлы, такие как натрий, литий, калий. Чтобы их обнаружить, нужно сжечь образец при высокой температуре и с помощью фотометра проанализировать спектр пламени.

Данная задача другими способами решается гораздо труднее.

Современные фотометры преобразуют световое излучение в электрические импульсы, они регистрируются по принципу амперметра и вольтметра, а после конвертируются в компьютерный формат.

Фотометр — это прибор, охватывающий многие области знаний, такие как химия, молекулярная биология, физика, материаловедение и другие. Фотометр широко применяется в промышленности, в лазерной и оптической продукции. Помимо химической лаборатории, фотометр находит применение в лабораториях судебно-медицинской экспертизы.

Таким образом, из вышеизложенного вы узнали о единицах измерения света, что лампы лучше покупать с указанным числом люменов, что понятия освещенности и яркости разнятся, а количество света можно измерить специальным прибором.

  • Пётр Викторочич Кузнецов
  • Распечатать

Источник: https://elektro.guru/osnovy-elektrotehniki/edinica-izmereniya-svetovogo-potoka-lyumen.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.