Светотехнические параметры и понятия. часть 1

world power. The units of intensity and luminous flux

Luminous flux F is always created some-or a light source. real light sources emit a luminous flux in different directions unevenly.

value, which describes the dependence of the light flux, emitted by the light source, the radiation direction, called light intensity J. The strength of the source of the small size of light is measured luminous flux, emitted by this source within the unit solid angle in a given direction:

J = Ф / Z (33.3)

For real light source in determining the luminous intensity in any direction of the light flux F is measured in small angle Ω, and then find the formula J (33.3). If the power of the light source is weakly dependent on the direction of, then the formula (33.3) It will be valid for large angles Oh. In the future, we will consider the light intensity of a point source in all directions equally.

The SI unit of luminous intensity candela (lat. «Candela» — candle) a sixth basic unit. Candela (cd) call 1/60 intensity, created 1 см2 the flat surface of the platinum at its solidification (2046 К) по the direction perpendicular to the surface.

For light sources, intensity of which depends on the direction of, sometimes use the mean spherical power beam J_ср. It is found from the relation:

J_ср = F_п/4Fr. (33.4)

where F_п — full luminous flux.

derive the unit of luminous flux in SI:

F = = JΩ 1 cd * 1 cp = 1 lm.

The SI unit of luminous flux received lumens (lm). Lumen is called luminous flux, emitted by a point light source 1 cd into the solid angle 1 ср.

Since the full solid angle 4π steradian comprises, the total flux, emitted by a point light source, expressed by the formula:

Ф_п = 4pJ (33.5)

Measurements have shown, что 1 lm monochromatic luminous flux having a wavelength 555 nm corresponds to the radiant flux in 0,00161 Вт, ie. 1 W such radiation is 621 lm.

Applied to Electric lamp luminous flux amount lumens Ф, which accounts for one watt of power P of the electric current in the tube, k is called luminous efficiency lamps:

k = F / R. (33.6)

Например, incandescent lamp 100 W has an average spherical luminous intensity around 100 cd. Full light output of such lamps, calculated from the formula (33.5), is Ф_п = 4*3,14*100 cd = 1256 lm, and the luminous efficiency is 12,6 lm / W. Luminous efficacy of fluorescent lamps is several times higher, than incandescent lamps.

Что такое освещенность и как ее связать со световым потоком

Согласно теории освещенность, которая измеряется в люксах (лк), – физическая световая величина, показывающая, какой силы равномерно распределенный световой поток падает на объект определенной площади.

Из вышесказанного очевидно, что от силы светового потока зависит освещенность объекта. Но освещенность – именно то, ради чего и создаются системы освещения. Как связать эти две величины? Ведь для практического применения той или иной лампы даже с известной величиной СП  нужно знать, насколько хорошо она сможет осветить конкретный объект. Если курс начальной школы забыт не окончательно, связать освещенность с СП несложно, поскольку освещенность объекта равна отношению светового потока к площади этого объекта:

Е= Ф/S,

где:

• Е – освещенность в люксах;
• Ф – световой поток в люменах, падающий на объект заданной площади;
• S – площадь объекта в метрах квадратных.

Планируя освещение, к примеру, в офисе  или квартире, обычно задаются нужной освещенностью на объекте известной площади и уже ее пересчитывают в требуемый для этого полный световой поток. Поэтому удобнее предыдущую формулу привести к виду:

Ф=Е*S.

Осталось решить два вопроса:

1. Какую освещенность можно считать оптимальной.
2. Как рассчитать площадь объекта.

Первая задача решается элементарно. Для этого достаточно заглянуть в нижеприведенную таблицу:

Таблица нормативов освещенности помещений различного назначения

Производственные и общественные помещения	Бытовые помещения
Тип	Рекомендуемая освещенности, лк	Тип	Рекомендуемая освещенности, лк
Офис	300	Гостиная, кухня	150
Помещения для письменных и чертежных работ	500	Детская	200
Зал для конференций и заседаний	200	Санузел, квартирный коридор	50
Служебная лестница	50-100	Гардеробная	75
Коридор	50-75	Библиотека, рабочий кабинет	300
Архивное помещение	75	Бытовая лестница	20
Подсобное помещение, кладовая, склад	50	Бассейн, сауна	100

Теперь по площади. Если светильник ненаправленный, а освещать нужно закрытое помещение, то достаточно в вышеприведенной формуле использовать дополнительную величину – поправочный коэффициент К, учитывающий высоту потолков:

Ф=Е*S*К,

где:

• К=1 при высоте потолка до 2.7 м;
• К=1.2 при высоте потолка 2.7-3 м;
• К=1.5 при высоте потолка 3-3.5 м;
• К=2 при высоте потолка выше 3.5 м.

В случае же с направленным светильником кроме СП придется учитывать и другие параметры, определяющие величину освещенности: телесный угол, в котором излучает лампа и расстояние от осветителя до объекта:

Предыдущая
Светильники, браКак установить точечные светильники в гипсокартон если вы делаете это впервые
Следующая
Светильники, браКакие светильники выбрать для подвесных потолков

Принцип работы

Чтобы понять, в чем удобство использования всех этих величин, надо рассмотреть направление излучения LED, и связанные с этим понятия.

Углы свечения светодиода с линзой

Конструкция светоизлучающего диода такова, что он не посылает свет равномерно во все стороны – нижняя полусфера закрывается подложкой, а конструкция линзы такова, что она не обеспечивает равномерное излучение в верхней полусфере. В итоге основной световой поток концентрируется в верхнем направлении и ослабевает к периферии светового конуса. При определенном угле зрения интенсивность свечения снижается наполовину, а при достижении еще большего угла свет становится невидимым. Первый угол (bac) называется углом половинной яркости, а второй – (fah) – полным углом свечения.

Углы свечения светодиода с люминофором

Эти же моменты применимы и к светодиоду с люминофором. Там угол излучения ограничен подложкой и углом наибольшей активности инициирующего излучения p-n перехода. Надо понимать, что на глаз точно определить эти углы невозможно – нужны специальные приборы. Но можно визуально сравнить два светодиода — у какого угол раскрыва больше.

Мощность светового потока

Световой поток характеризуется большой колючестью видимого света, который образуется при работе LED источника света. Складывается он из следующих показателей:

• светоотдача;
• мощность;
• используемые химические составы;
• качество линзы.

Основные формулы для вычисления светового потока

Яркость лампы диодного типа уменьшается в течение срока эксплуатации. Также он может теряться по мере прохождения через линзу или накладку, защищающую источник света. При этом потери остаются в пределах 5%.

Как определить порядок измерения

Световой поток представляет собой световое излучение, распространяющееся во всех направлениях, длину волн которого может воспринимать человеческий глаз. Единица измерения потока света лампы накаливания – люмен (Лм).

Светодиодный источник света излучает электромагнитные волны разной длины. Световой поток измеряется суммарным значением видимых глазом световых волн, а также волн инфракрасного и ультрафиолетового излучения, с учетом усредненной кривой чувствительности человеческого глаза к восприятию световых волн. По его значению определяется поток света светодиодных светильников.

Узнать больше можно просмотрев видео от всемирноизвестного производителя Philips. В видеоролике подробно рассказано о том, что такое люмен и как он поможет выбрать наиболее подходящий осветительный элемент.

Хозяйкам важно знать, что светодиодные лампы не так эффективны для выращивания цветов, как люминесцентные светильники для растений

Светоотдача светодиода

Сила света определяет интенсивность освещения источником света во множественных точках пространства. Единицей ее измерения является кандела (кд), зависящая от эталонного источника освещения. Световой поток светодиодной лампы рассчитывается как отношение потока света, равномерно распределенного в его пределах, к телесному углу.

Рекомендуем Вам также более подробно прочитать о том, как рассчитать освещенность помещения.

Подробнее о технических характеристиках светодиодных ламп читайте здесь.

Среди множества светодиодных светильников выделяют следующие виды:

• для домашнего освещения (например длинные светодиодные лампы);
• промышленные (светодиодные лампы используются для производственных площадей);
• офисные (для общественных и торговых мест);
• уличные.

Таблица яркости света

В таблице приведены соотношение мощности и уровня светоотдачи некоторых моделей диодных светильников.

Таблица – Характеристика яркости для LED-светильников

Тип (цоколь, назначение)	Мощность, Вт	Световой поток, Лм
Е27/14 (домашний)	5	430 – 440
Е27/14 (домашний)	10	910
GX70 (домашний)	10	760 – 800
СПДК18 (производственный)	18	1836
СДГ 120 / СДГ 150 / СДГ 180 (производственные)	120 – 180	12000 – 18000
СДП128 (производственные)	128	14900 – 17135
СДО30 (офисные)	30	3000
СДО44 (офисные)	44	4400
СДОТ10 (офисные)	10	340
СДУУ64 (уличные)	64	4500
СДУ 80 (уличные)	80	7850

Сравнение дальности и яркости свечения ламп галогенного и LED типов

Сравнение светодиодных и люминесцентных ламп

ЛЕД лампы превосходят по техническим характеристикам энергосберегающие лампы, в том числе и по яркости. Убедиться в этом поможет следующая таблица.

Таблица – Сравнение яркости люминесцентной и ЛЕД лампочек

Cветодиодная лампа	Люминесцентная лампа
Мощность Вт	Световой поток Лм	Мощность Вт	Световой поток Лм
5	450	15	450
9	700	20	700
12	900	25	1000
15	1200	30	1200
20	1800	50	1800
30	2500	80	2500

По приведенным выше сравнительным данным, можно сделать вывод, что светодиодные светильники более экономичны в потреблении электроэнергии. Световой поток таких источников света наиболее эффективен в применении в различных областях освещения.

См. также[править | править код]

• Излучение
• Свет
• Сила света

Википедия Световой поток адрес Викисловарь — адрес Викицитатник — адрес Викиучебник — адрес Викитека — адрес Викиновости — адрес Викиверситет — адрес Викигид — адрес

Выделить Световой поток и найти в: Вокруг света поток адрес Академик поток/ru/ru/ адрес Астронет адрес Элементы поток+&search адрес Научная Россия поток&mode=2&sort=2 адрес Кругосвет поток&results_per_page=10 адрес Научная Сеть Традиция — адрес Циклопедия — адрес Викизнание — поток адрес

Bing Yahoo Яндекс Mail.ru Рамблер Нигма.РФ Спутник Google Scholar Апорт Архив Интернета Научно-популярные фильмы на Яндексе Документальные фильмы

Список ru-вики Вики-сайты на русском языке Список крупных русскоязычных википроектов Каталог wiki-сайтов Русскоязычные wiki-проекты Викизнание:Каталог wiki-сайтов Научно-популярные сайты в Интернете Лучшие научные сайты на нашем портале Лучшие научно-популярные сайты Каталог научно-познавательных сайтов НАУКА В РУНЕТЕ: каталог научных и научно-популярных сайтов

• Страница — краткая статья
• Страница — энциклопедическая статья
• Разное — на страницах: , , ,

Что такое «световой поток»

Физики световым потоком обозначают мощность видимого глазами светового излучения (его электромагнитную энергию), которая проходит через тело или поверхность за определенное время. Человеку, не имеющему определенного уровня знаний в физике, это понятие ни о чем не говорит. В быту световой луч определяет свойства и качество освещения в зависимости от вида лампы. Для промышленных, общественных и офисных зданий значения регламентированы, в частном доме показатели можно использовать при расчете системы освещения.

Физики знают, что световая энергия – это электромагнитные волны, глаза человека их видят только в определенном диапазоне длины.

Качество светового луча зависит от:

• мощности источника;
• химического состава лампы;
• особенностей колбы (линзы);
• уровня светоотдачи.

В быту важно знать, что световой поток прямо пропорционален мощности лампы. Еще одно определение понятия «световой поток» – общий объем света, не зависящий от установленной вокруг лампы оптической системы

Например, лампа с нитью накаливания излучает 415 люмен независимо от конструкции и материала абажура

Еще одно определение понятия «световой поток» – общий объем света, не зависящий от установленной вокруг лампы оптической системы. Например, лампа с нитью накаливания излучает 415 люмен независимо от конструкции и материала абажура.

Как перевести люксы в люмены

также: Оценка максимума эффективности белого света

Лю́мен (обозначение: лм, lm) — единица измерения светового потока в СИ.

Количество люмен указывает, сколько света испускает лампа во всех направлениях.

Чем больше число люмен, тем больше света.

Один люмен равен световому потоку, испускаемому точечным изотропным источником, c силой света, равной одной канделе, в телесный угол величиной в один стерадиан (1 лм = 1 кд × ср). Полный световой поток, создаваемый изотропным источником, с силой света одна кандела, равен 4π люменам.

Канде́ла (обозначение: кд, cd) — единица измерения силы света в СИ (от латинского candela, свеча).

Количество кандел указывает, сколько света испускает лампа в одном направлении, в котором она светит наиболее интенсивно.

Одна кандела — сила света в данном направлении от источника монохроматического излучения с частотой 540*1012 Гц, (555 нм, зеленый цвет) имеющего интенсивность излучения в этом направлении равную 1 / 683 Вт в телесном угле равном одному стерадиану.

Калькулятор для перевода люмен в канделы

Пересчет ведется по формуле: Fv=I*2π(1-cos(α)), где Fv — световой поток Iv — сила света α — угол половинной яркости

Для расчета введите угол и силу света (световой поток).

Учтите, результаты расчета зависят от оптических параметров светодиода и дают ориентировочный результат!

Световой поток типовых источников света

Приведены сравнительные параметры некоторых источников света, значения приблизительные, только для сравнительной оценки.

Тип источника света	Световой поток (люмен)	Сила света (кандел)	лм/ватт
Лампа накаливания 40 Вт	415	35	10
Лампа накаливания 100 Вт	1550	1300	15
Люминесцентная лампа 40 Вт	2500	2200	60
Газоразрядная лампа 35 Вт (ксенон с учетом оптики фары)	3000	15000	90
Светодиод Cree XLamp XP-L 6 Вт	1226	550	200

Мощность излучения, взаимосвязь энергии света (Ватты) и светового потока (люмен)

Важным параметром для оценки энергоэффективности светодиодного излучателя считается соотношение между излучаемой мощностью и мощностью, выделяемой в виде тепла.

Излучаемый светодиодом свет, как известно, обладает определенной энергией и энергия света зависит от длины волны.

Однако сила света не пропорциональна энергии светового излучения, а зависит от чувствительности человеческого глаза. Иначе говоря, сила света — это мощность светового излучения, которое доступно для восприятия человеческим глазом. Чтобы пересчитать излучаемую энергию (Ватты) в световой поток (люмены), нужно знать длину волны излучения и кривую чувствительности человеческого глаза.

Нетрудно догадаться, что для монохромного излучения эта задача решается легко, а для светодиода белого цвета, необходимо еще знать спектр его излучения и выполнить довольно сложное интегрирование.

Цвет излучения	Формула пересчета светового потока в энергию излучения	Опт. мощность при Fv = 100 люмен, Вт	Сила света при P = 1 Вт, лм
зеленый 555 нм	Р = Fv/683 Вт/лм	0.15	683
красный 650 нм	Р= Fv/68,3 Вт/лм	1.46	68.3
красный 625 нм	Р= Fv/222 Вт/лм	0.45	222
синий 465 нм	Р= Fv/68,3 Вт/лм	1.46	68.3
белый	Р= Fv/243 Вт/лм	0.41	243

Можно оценить, что белый светодиод мощностью 1 Вт с эффективностью 100 лм/Вт излучает в виде света 0,4 Вт и 0,6 Вт рассеивает в виде тепла, а лампа накаливания из потребляемых 100 Вт излучает в видимой области спектра только 6 Вт (0,06 Вт на 1 Вт).

Энергия, потребляемая источником света от сети питания, не полностью преобразуется в излучение.

Особенно это актуально для светодиодных ламп. Кроме потерь энергии в самом светодиоде, мощность теряется в преобразователе питания, часть света задерживается оптикой — отражателями, рассеивателями, линзами.

При использовании светодиода с эффективностью 100 lm/Вт, эффективность лампы редко достигает 80 lm/Вт, а для наиболее распространённых изделий бывает 60-70 lm/Вт. В итоге, современные лампы массового производства примерно в 10 раз эффективнее лампы накаливания.

Что такое световой поток

В старые добрые времена, основным параметром по которому выбирали лампочку в прихожую, на кухню, в зал, была ее мощность. Никто никогда и не задумывался спрашивать в магазине про какие-то люмены или канделы.

Говоря простыми словами, световой поток – это количество света, которое дает светильник.

Однако не путайте световой поток светодиодов по отдельности, со световым потоком светильников в сборе. Они могут существенно отличаться.

Надо понимать, что световой поток это всего лишь одна из множества характеристик источника света. Причем его величина зависит:

от мощности источника

Вот таблица этой зависимости для светодиодных светильников: 

А это таблицы их сравнения с другими видами ламп накаливания, люминесцентных, ДРЛ, ДНаТ: 

Однако есть здесь и нюансы. Светодиодные технологии до сих пор еще развиваются и вполне возможен вариант, когда светодиодные лампочки одинаковой мощности, но разных производителей, будут иметь абсолютно разные световые потоки.

Просто некоторые из них ушли более вперед, и научились снимать с одного ватта больше люмен, чем другие.

Кто-то спросит, для чего нужны все эти таблицы? Для того, чтобы вас тупо не обманывали продавцы и производители.

На коробочке красиво напишут:

мощность 9Вт

светопоток 1000Лм

аналог лампы накаливания 100Вт

Но с такой мощностью вам и близко не будет хватать прежнего света. Начнете ругаться на светодиоды и технологии их несовершенства. А дело то оказывается в недобросовестном производителе и его товаре.

от эффективности

То есть, насколько эффективно тот или иной источник преобразует электрическую энергию в световую. Например, обычная лампа накаливания имеет отдачу 15 Лм/Вт, а натриевая лампа высокого давления уже 150 Лм/Вт. 

Получается, что это в 10 раз более эффективный источник, чем простая лампочка. При одной и той же мощности, вы имеете в 10 раз больше света!

Измеряется световой поток в Люменах – Лм.

Что такое 1 Люмен? Днем при нормальном свете, наши глаза больше всего чувствительны к зеленному цвету. К примеру, если взять два светильника с одинаковой мощностью синего и зеленого цвета, то для всех нас более ярким покажется именно зеленый.

Длина волны зеленого цвета равна 555 Нм. Такое излучение называется монохроматическим, потому что содержит в себе очень узкий диапазон.

Конечно, в реалии зеленый дополняется и другими цветами, чтобы в итоге можно было получить белый.

Но так как чувствительность человеческого глаза максимальна именно к зелени, то и люмены привязали к нему.

Так вот, световой поток в один люмен, как раз таки и соответствует источнику, который излучает свет с длиной волны 555 Нм. При этом мощность такого источника равняется 1/683 Вт.

Почему именно 1/683, а не 1 Вт для ровного счета? Величина 1/683 Вт возникла исторически. Изначально, основным источником света была обычная свечка, и излучение всех новых ламп и светильников как раз таки и сравнивались со светом от свечи.

В настоящее время эта величина 1/683 узаконена многими международными соглашениями и принята повсеместно.

Это напрямую влияет на зрение человека.

Что такое световой поток светодиодных и люминесцентных ламп

Световой поток (также сила света) – это мера, которая характеризует количество световой мощности в излучаемом потоке. У него есть отличие от электромагнитного излучения (включая инфракрасный, ультрафиолетовый и видимый свет). От светового электромагнитный поток отличается тем, что световой регулируется для отражения в соответствии с чувствительностью человеческого глаза к различным длинам волн света.

Сила света (или поток света) – частый параметр измерения светодиодов с малым уровнем мощности. Сила света должна измеряться на расстоянии, на котором модель (устройство) можно рассматривать как точечный источник света. Расстояние детектора от испытуемого образца, необходимое для соответствия этому критерию, носит название фотометрического расстояния. Оно зависит от габаритов тестируемого источника света. Минимальный коэффициент, который определяется отношением расстояния до детектора и максимальной протяженности светоизлучающей поверхности, может быть от 5 до 15.

Многие светодиоды имеют довольно большую площадь излучения. Линзы, если таковые имеются, могут очень быстро показать видимое положение излучающего центра. Излучение, измеренное на детекторе, сложно связано с интенсивностью источника.

Данная концепция потеряла свою актуальность относительно физически точного определения силы света. Однако в большей степени, относится к измерению освещенности на фиксированном расстоянии и габаритах самого детектора. Сверхъяркий диод расположен таким образом, что его механическая ось находится прямо на линии с центральной точкой круглого детектора с активной площадью, равной 1 см квадратный, а поверхность детектора должна быть перпендикулярна этой оси.

Бывает, что ни сила света, ни световой поток не дают так называемого «полезного» света для конкретного применения. В этой связи, необходимо нечто компромиссное. Количество частичного светодиодного потока было впервые введено МКО. Сила света включает в себя поток и телесный угол и является отношением этих двух значений. Это означает, что его единицей является кандела. Она составляет произведение люмена на стерадиан. Канделы указывают, насколько яркий свет в данном направлении.

Термин «световой поток» также используется для измерения мощности видимого света ламп, когда свет не направлен. Он относится к видимому свету, который излучается во всех направлениях в данный момент. В свою очередь поток излучения – это общее излучение (ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное), распространяемое от света во всех направлениях.

Частичный световой поток светодиодов также включает в себя как поток, так и угол, но выражается как поток в пределах угла, а не как отношение. Таким образом, его единица измерения – люмен с указанным углом (Лм). Как и усредненная сила света светодиодов, она представляет собой меру ближнего поля и аналогичным образом определяется в терминах физической геометрии, а не является фундаментальной единицей. Вот почему термин «светодиод» включен в количество. Это отличает его от фрагментарного потока, который можно рассчитать по гониометрическим измерениям в дальней зоне.

Характеристика распределения силы света светодиодов и источников светодиодного освещения является чисто фотометрической задачей измерения. Она осуществляется при помощи гониометра, который используется вместе со спектрорадиометром или фотометром. Фотометр позволяет проводить очень быстрые измерения, буквально «на лету». Его рекомендуется использовать для сугубо фотометрических измерений. Спектрорадиометры дают явное преимущество в том, что все характеристики (радиометрические, колориметрические и фотометрические) могут определяться с максимальной точностью. Однако, гониоспектрорадиометры имеют более длительное время для измерения. Данные способы измерения потока света также характерны и для люминесцентных.

Когда лампа новая, ее световая мощность максимальна. По мере её использования её производительность и светоотдача снижается. Определение, которое используется для описания снижения светоотдачи, называется стабильностью светового потока.

Амортизация люменов газоразрядных ламп (люминесцентных и газосветных) и светодиодов значительно выше, чем у ламп накаливания или вольфрамовых ламп.

Основные выводы

Знать точные определения понятий, используемых при расчетах систем освещения, рядовому потребителю не обязательно. Если необходимо просто заменить выгоревшую лампочку, достаточно помнить, что ватт – это совсем не люмен. Первый определяет мощность, второй – освещенность. При переходе на другой вид источников света вполне можно обойтись без расчетов, если найти таблицу в интернете.

Сейчас при покупке ламп необходимо ориентироваться не на ватты, а на люмены, и помнить, что этот показатель во многом зависит от конструкции источника. Например, люминесцентная лампа вполне способна обеспечивать 2500-2500 лм, причем показатель зависит от особенностей колбы. Чаще всего проблемы создают светодиодные источники, если покупаются некачественные изделия.

При выборе необходимо учитывать так же снижение яркости свечения в процессе эксплуатации. Показатели у разных источников отличаются. Лампа накаливания может терять до 15% потока, люминесцентная – до 30%, светодиодная – до 5-10%. При покупке обязательно учитывается необходимый запас.

Если проводится самостоятельный ремонт с изменением системы освещения, лучше заказать светорасчет. Любая ошибка может обернуться дополнительными затратами. Самостоятельно учесть все нюансы без специального программного обеспечения невозможно. При верном выборе специалиста он поможет выбрать вид ламп, позволяющий сэкономить на электроэнергии. После установки не будет неприятного сюрприза в виде недостаточного уровня освещенности.

Предыдущая
Освещение в квартиреКак правильно рассчитать освещение по площади помещения
Следующая
Освещение в квартиреКак правильно измерить уровень освещенности в помещении и каким он должен быть