Сила света и световой поток в светильниках

Понятие и способы измерения светового потока

Что это такое

Согласно научному определению световой поток (СП) – световая величина, которая характеризует количество энергии, переносимой световым излучением за определенный промежуток времени. Иными словами, эта величина показывает, насколько много света производит тот или иной источник. В повседневной жизни термин «световой поток» нередко подменяется понятием яркость или сила света. Хотя такую замену нельзя считать корректной, но  суть определения, пусть и не всегда,  она отражает – чем выше световой поток от источника, тем чаще всего он кажется ярче.

Почему световой поток и яркость – не одно и то же

Предположим, перед человеком размещены обычная  лампочка накаливания и прожектор с малым углом рассеивания, в котором в качестве источника света использована точно такая же лампочка. Какой источник света будет казаться ярче?  Конечно, прожектор. И дело тут не в СП (он одинаков для обеих лампочек), а в том, какая его часть попадает в глаза наблюдателя или на объект, яркость которого оценивается.

Таким образом, понятие светового потока определяет всю световую энергию, излучаемую источником, а сила света (в быту просто яркость, что тоже не сосем точно) – лишь ту часть, которая воздействует непосредственно на объект и глаз. Именно поэтому понятия “СП” и “яркость” совсем не одно и то же.

Как и в чем измеряется

СП – световая величина, которая измеряется в  люменах (кириллическое обозначение единицы – лм, международное – lm). Одному люмену соответствует величина СП изотропного (излучающего во все стороны) источника с силой света в 1 канделу (кд), излучаемую в телесный угол в 1 стерадиан (ср). Таким образом, полный световой поток изотропного источника с силой света в 1 кд будет равняться 4π.

Поскольку для измерения полного СП необходимо учитывать световую энергию, распространяющуюся во всех направлениях, сделать это в бытовых условиях без специального оборудования достаточно сложно (да и не нужно).

На производстве для этих целей используются сферические фотометры и гониометры. Камера фотометра представляет собой сферу, внутренняя поверхность которой имеет коэффициент отражения, близкий к 1. Источник помещается в эту сферу, а измерения проводятся в переотраженном от стенок камеры свете при помощи  фотодатчика, оснащенного заслонками от прямой засветки и специальными светофильтрами.

Гонеометр действует по принципу последовательного сканирования. При этом люксометр (измеритель освещенности) передвигается вокруг исследуемого объекта и измеряет освещенность всех точек воображаемой сферы. Затем полученные данные обрабатываются и на их основании вычисляется величина полного светового потока источника в люменах.

Единицы физических величин в освещении  (ГОСТ 8.417-81)

  • сила света – в Канделах или кд;
  • яркость – количество света, излучаемого единицей площади тела, измеряют в кд/м2 или Канделах на квадратный метр;
  • световой поток – в люменах или Лм;
  • мощность света, как потока электромагнитного излучения – в ваттах (Вт);
  • освещенность – количество света, попавшего на единицу площади – в люксах (или Лк);
  • светимость – количество света, излучаемого с единицы площади – в люменах на кв. м или Лм/м2.

9bf3a70227c51dad7766a9b9eb432100.png

Типовое значение светового потока для источников света

При приобретении осветительных устройств стоит обращать внимание на СП, который будет излучаться. На самих приборах и на упаковке не всегда проставлены значения этой величины. Всё зависит от фирмы изготовителя и достоверности информации. Лампочки накаливания продаются в картонном поясе и с численным обозначением напряжения и мощности на колбе. Сколько люмен выдаёт лампа, не написано. Однако присутствует связь между Р (Вт) и Ф (Лм).

Стандартные значения Ф для осветительных элементов

Лампа накаливания, мощность, ВтСветодиоднаялампа, мощность, ВтЛюминесцентнаялампа, мощность, ВтСветовой поток,Лм

202-35-7≈ 250
404-510-13≈ 400
608-1015-16≈ 700
7610-1218-20≈ 900
10012-1520-30≈ 1200

Распространённые источники света

К сведению. Получившие популярность светодиодные лампы, как показывает таблица, устанавливать выгодно. При низком, по сравнению с другими источниками, энергопотреблении они отдают света больше.

Освещенность и световой поток

Освещённость – это показатель силы светового потока, ложащегося на объект заранее известной площади. Связь между этими физическими величинами прослеживается при рассмотрении формулы:

Е=Ф/S, где:

  • Е – освещённость, Лк;
  • Ф – поток света, Лм;
  • S – площадь поверхности, м².

Из формулы видно, что освещённость зависит от силы светового потока.

Приступая к проектированию освещения в служебном помещении или квартире, сначала определяется необходимое значение освещённости рассматриваемой площади поверхности, потом выполняется расчёт необходимого светового потока:

Ф=Е*S.

Освещенность и требования стандартов

Там, где в дневное время недостаточно солнечного света, а также в вечерние и ночные часы, пользуются искусственными источниками. На предприятиях каждое рабочее место проходит аттестацию на соответствие допустимым санитарным нормам. В эти нормы укладывают и уровень освещённости. Неправильное освещение или его недостаток влияет на здоровье работников.

Основным нормативным документом, регламентирующим стандарты этого параметра, выступает СНИП 23-05-95 – это нормы, принятые к исполнению в 1995 году. Откорректированный его вариант в виде СП 52.13330.2011 от 20.05.2011 г. действует и поныне.

В перечне отражены границы степени освещённости для помещений:

  • производственных и складских;
  • рабочих площадок вне зданий;
  • жилых и общественных помещений;
  • уличного освещения населённых пунктов;
  • архитектурных подсветок;
  • витринной и рекламной иллюминации;
  • специального освещения.

Важно! Вреден как недостаток, так и избыток света. Яркие пятна люминесцентных реклам и витринных окон, выполненных с превышением требований, загрязняют световой фон улиц.

Законы освещенности

Как было сказано, освещенность поверхности прямо пропорциональна силе света. Однако освещенность зависит не только от силы света, но и от расстояния до источника и освещаемой площади. Пусть источник света расположен в центре сферы (рис. 4.31).

Фотометрия и световой поток в физике - определение с примерами
Площадь поверхности сферы равна Фотометрия и световой поток в физике - определение с примерами

Тогда полный поток света будет равенФотометрия и световой поток в физике - определение с примерами
Согласно этому:

Будет интересно➡  Как использовать крепление кабеля к стене?

Фотометрия и световой поток в физике - определение с примерами

Освещенность поверхности прямо пропорциональна силе света источника, обратно пропорциональна квадрату расстояния.

В большинстве случаев световой поток падает на поверхность под углом. Пусть световой поток падает на поверхность Фотометрия и световой поток в физике - определение с примерами
под углом ср.

Площадь Фотометрия и световой поток в физике - определение с примерами
связана с площадью Фотометрия и световой поток в физике - определение с примерами
следующим образом: Фотометрия и световой поток в физике - определение с примерами
Тогда телесный угол определяется какФотометрия и световой поток в физике - определение с примерами
освещенность данной поверхности определяется

Фотометрия и световой поток в физике - определение с примерами
Освещенность поверхности прямо пропорциональна силе света источника и косинусу угла между перпендикуляром, проведенным на поверхности, куда падает луч света, и световым потоком, и обратно пропорциональна квадрату расстояния.

Если поверхность освещена несколькими источниками, общая освещенность равна сумме освещенности от каждого источника.

Яркость – еще одна из фотометрических величин.

Яркостью называется сила света, приходящаяся на единичную площадь, которая испускает свет: Фотометрия и световой поток в физике - определение с примерами

Единица яркости – Фотометрия и световой поток в физике - определение с примерами
. Отсюда видно, что источник света излучает свет по всем направлениям одинаково.

Приведем некоторые сведения о яркости. В полдень яркость Солнца Фотометрия и световой поток в физике - определение с примерами
когда Солнце дойдет до горизонта –Фотометрия и световой поток в физике - определение с примерами
диск полной Луны –Фотометрия и световой поток в физике - определение с примерами
безоблачное дневное небо – 1500 – 4000 Фотометрия и световой поток в физике - определение с примерами

Пример решения задачи:

Сила света точечного источника равна 100 кд. Найдите полный световой поток, выходящий из источника.

Дано:Фотометрия и световой поток в физике - определение с примерами
Найти:Фотометрия и световой поток в физике - определение с примерами

Формула:Фотометрия и световой поток в физике - определение с примерами

Решение:Фотометрия и световой поток в физике - определение с примерами

Итоги:

  • Гипотеза Максвелла :Любые изменения электрического поля создают в пространстве вокруг него вихревое магнитное поле.
  • Вибратор Герца:    Состоит из двух шариков или цилиндра диаметром 10-30 см, разделенных тонким слоем воздуха, используют для получения электромагнитной волны.
  • Открытый  колебательный  контур: Колебательный контур, в котором электромагнитные колебания полностью ‘: распространяются в пространстве.Фотометрия и световой поток в физике - определение с примерами
  • Отражение электромагнитных волн: Электромагнитные волны отражаются от металлических поверхностей. При этом выполняется закон отражения.
  • Преломление электромагнитных волн: Электромагнитные волны при переходе границы двух сред преломляются. При этом выполняются законы  преломления, Фотометрия и световой поток в физике - определение с примерами
    -диэлектрическая  проницаемость первой и второй среды соответственно.
  • Длина электромагнитной волны: Расстояние между двумя близко лежащими точками с  с  одинаковой фазой колебания. Фотометрия и световой поток в физике - определение с примерами
    .
  • Плотность потока излучения электромагнитной волны или интенсивность волны : Отношение электромагнитной энергии Щ проходящей через поверхность площадью S, расположенную перпендикулярно к направлению распространения  W  волны, за времяФотометрия и световой поток в физике - определение с примерами
  • Радиосвязь:  Обмен информацией с помощью электромагнитных волн.
  • Радиопередатчик: Передача информации с помощью электромагнитных волн.
  • Радиоприемник: Устройство для приема информации, поступающей с помощью электромагнитных волн.
  • Микрофон: Прибор для превращения звуковых колебаний в электрические колебания.
  • Модуляция: Передача с наложением на высокочастотные электрические колебания низкочастотных электрических колебаний.
  • Входной контур: Колебательный контур, с помощью которого нужный сигнал выделяется среди множества радиостанций.
  • Детектирование: Выделение из модулированных колебаний низкочастотных сигналов.
  • Видеокамера: Устройство для превращения световых сигналов (изображения) в электрические сигналы.
  • Когерентные волны: Волны с одинаковой частотой и постоянной разностью фаз.
  • Интерференция волн: Явление увеличения или уменьшения амплитуды  Я  результирующего колебания. При Фотометрия и световой поток в физике - определение с примерами
    условие шах, при Фотометрия и световой поток в физике - определение с примерами
    условие min.
  • Дифракция волн: Огибание волнами препятствий. При этом размеры препятствий должны быть меньше длины падающей волны. Дифракционная решетка    Набор многочисленных преград и щелей, где наблюдается дифракция света.
  • Явление дифракции в дифракционной решетке : Фотометрия и световой поток в физике - определение с примерами
    Фотометрия и световой поток в физике - определение с примерами
    -постоянная решетки; Фотометрия и световой поток в физике - определение с примерами
    -угол дифрагированной волны; Фотометрия и световой поток в физике - определение с примерами
    – порядок спектра; Фотометрия и световой поток в физике - определение с примерами
    – длина волны.
  • Дисперсия света : Разложение белого цвета на семь цветов при прохождении через призму: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый. Зависимость показателя преломления света от длины волны света (частоты света).
  • Спектр: Набор цветных полос, который появляется при прохождении света через преломляющую среду.
  • Спектры испускания: Спектр, который излучает нагретые тела. Бывают непрерывные, полосатые и линейные спектры.
  • Спектр поглощения: Спектр, получаемый только при поглощении света, соответствующего свойству вещества.
  • Спектральный анализ: Определение состава вещества по спектрам поглощения или излучения.
  • Поляризация света: Упорядочение векторов напряженности электрических и магнитных полей при прохождении света через турмалиновую пластину.
  • Закон Малиуса :Фотометрия и световой поток в физике - определение с примерами
    . Интенсивность поляризованного света при прохождении анализатора.
  • Анализатор:  Прибор для определения поляризованности света.
  • Поляризатор:  Прибор для поляризации естественного света.
  • Инфракрасные лучи: Электромагнитные волны с длиной волны в вакууме в промежутке 700 нм – 1 мм.
  • Ультрафиолетовые лучи:  Электромагнитные волны с длиной волны в вакууме в промежутке 122 нм – 400 нм.
  • Рентгеновские лучи: Электромагнитные волны с длиной волны в вакууме в промежутке 0,005 нм – 100 нм.
  • Световой поток  (Поток  излучения) : Количество энергии, падающей за единицу времени  на определенную поверхность: Фотометрия и световой поток в физике - определение с примерами
  • Интенсивность излучения:  Отношение светового потока на площадь, на которую  падает светФотометрия и световой поток в физике - определение с примерами
    Единица измерения-Фотометрия и световой поток в физике - определение с примерами
  • Сила света:  Отношение светового потока Ф на телесный угол Фотометрия и световой поток в физике - определение с примерами
    , откуда происходит это излучение. Единица измерения силы света – кандела (кд). Является основной единицей системы СИ. 1 кд – эта сила света, испускаемого с площади 1/600000 Фотометрия и световой поток в физике - определение с примерами
    сечения полного излучателя в перпендикулярном к этому сечению направлении при температуре излучателя, равной температуре затвердевания платины, и давлении 101 325 Па.
  • Освещенность:  Световой поток, падающий на единицу площади.  /  Единица — люксФотометрия и световой поток в физике - определение с примерами
    — закон освещенности.
  • Яркость:  Сила света, приходящаяся на единичную площадь, которая излучает светФотометрия и световой поток в физике - определение с примерами
    Единица Фотометрия и световой поток в физике - определение с примерами

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

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.

Будет интересно➡  Как правильно штробить стены под электропроводку?

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

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

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

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 и график освещённости

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.

Будет интересно➡  Что такое селективность автоматических выключателей + принципы расчета селективности

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.

Ватты и люмены

До недавнего времени при выборе лампочек ориентировались на мощность, или количество ватт. Чем оно больше, тем выше лучше было освещение. Сейчас обозначение качества освещения производится в люменах.

Но Ватт нельзя просто перевести в Люмен, поскольку первое обозначение – мощность, а второй – объем световых лучей источников. Для трансформации требуется знать светоотдачу (лм/Вт), а также тип лампы, эффективность светоотражателя, потери при наличии рассеивателя, процент утечки светового потока.

Вместо длительных расчетов стоит ориентироваться на сводную таблицу.

Мощность, ВтСветовой поток, Лм
Лампы накаливания
20250
40400
60700
75900
1001200
1501800
Люминесцентные светильники
5-7250
10-12400
15-16700
18-20900
25-301200
40-501800
Светодиодные источники
3-4250-300
4-6300-450
6-8450-600
8-10600-900
10-12900-1100
12-141100-1250
14-161250-1400

Если хотите сэкономить, замените лампочку накаливания 1000 Вт на люминесцентный (25-30 Вт) или светодиодный (12-15 Вт) прибор.

Как и в чем измеряется световой поток

Световая величина – СП измеряется в люменах. Один люмен аналогичен СП изотропного источника света с силой 1 канделу и углом 1 стерадиан.

На производстве для замеров используют специальные приборы. Этот метод позволяет точно определить СП:

  • Фотометр – устройство со сферой-камерой. Коэффициент отражения внутренней части равен 1. Измерение проводится по принципу размещения лампочки в центре камеры и установления рассеянного светового луча.
  • Гониометр – фотометрический прибор со встроенным люксметром, способным перемещаться по сфере. В процессе интеграции освещенностей выводится величина в люменах.

Калибровка люксметра осуществляется в абсолютных показателях: 1 лм/м2 равняется 1 лк.

Обычному человеку, выбирая светильник или лампу, не обязательно углубляться в точную систему измерений. Заменяя прибор накаливания на галогенный, стоит помнить, что ватты – это не люмены. Первые используются для определения мощности, вторые – от освещенности, а при эксплуатации стандартная лампа теряет 15 % яркости, люминесцентная – 30 %, светодиодная – от 5 до 10 %.

Измерение светового потока

Существует измеритель светового потока, называемый люксметром. Польза прибора для измерения светового потока неоценима в тех случаях, когда существуют заданные параметры освещенности в помещении. Например, освещенность детской комнаты должна быть 200 лк (люкс), а для спален, гостиных и кухонь комфортной считается освещенность в 150 лк.

Ориентироваться на характеристики, указываемые на упаковке лампочек, можно, допуская большую долю погрешности. Особенно указанием неточных данных светоотдачи грешат китайские производители, склонные завышать характеристики своей продукции.

Большинство смартфонов оснащены встроенными датчиками, автоматически изменяющими яркость свечения экрана, в зависимости от уровня освещенности. Достаточно установить на смартфон программу «Люксметр», чтобы иметь возможность измерить освещенность в помещении.

Определяющие формулы

Многообразие величин, характеризующих источники света, невозможно уяснить, не вникнув в суть того, как одни физические характеристики переходят в другие, и какие зависимости существуют между ними. Для этого используют несколько определяющих формул:

  • Световой поток:

Понятие и способы измерения светового потока

  • Сила света:

Понятие и способы измерения светового потока

  • Освещенность общая:

Понятие и способы измерения светового потока

  • Освещенность в конкретной точке поверхности, не перпендикулярной источнику света:

Понятие и способы измерения светового потока

  • Освещенность горизонтальной поверхности:

Понятие и способы измерения светового потока

  • Освещенность вертикальной поверхности:

Понятие и способы измерения светового потока

  • Светимость (для определения количества света, излучаемого плафонами люстр):

Понятие и способы измерения светового потока

Редкий потребитель будет досконально вникать в эти формулы, рассчитывая величины, перед тем, как купить лампочку.

Цветовая температура светового потока

Комфортность нахождения в помещении определяется не только уровнем его освещенности, но и оттенком света, который излучают источники света. Эта характеристика лампочек называется цветовой температурой.

Человеческий глаз более адаптирован к восприятию длинноволнового светового излучения, в котором расположены красные и оранжевые цвета. Гораздо хуже он воспринимает коротковолновое излучение, располагающееся в синем и фиолетовом участках спектра.  Свет с голубоватым оттенком воспринимается глазом как резкий, надоедливый. Вызывает быстрое утомление.

Учитывая эти особенности, производители маркируют все источники света понятными потребителю наименованиями:

  • теплый;
  • дневной;
  • холодный.

По существу, речь идет о коммерческом обозначении температуры цветового потока. Чем цветовая температура ниже – тем более «теплый», приятный для зрения свет излучает лампочка.

Наглядно представлено восприятие человеком одного и того же интерьера (пейзажа) при различной цветовой температуре на рисунке:

РИСУНОК 1

Различие восприятия картинки в зависимости от цветовой температуры

Сила света

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
РазноеЭлектролизсолей, щелочей, кислот
Следующая
РазноеСхемы подключения трехфазного счетчика. Установка трёхфазного счетчика
Ссылка на основную публикацию
Мы используем cookie-файлы для наилучшего представления нашего сайта. Продолжая использовать этот сайт, вы соглашаетесь с использованием cookie-файлов.
Принять