В чем измеряется сила света и что такое световой поток

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.

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.

Определяющие формулы

Если имеется монохроматическое излучение с длиной волны λ {\displaystyle \lambda } , поток излучения которого равен Φ e ( λ ) {\displaystyle \Phi _{e}(\lambda )} , то в соответствии с определением световой поток такого излучения Φ v ( λ ) {\displaystyle \Phi _{v}(\lambda )} выражается равенством:

Φ v ( λ ) = K m ⋅ V ( λ ) ⋅ Φ e ( λ ) . {\displaystyle \Phi _{v}(\lambda )=K_{m}\cdot V(\lambda )\cdot \Phi _{e}(\lambda ).}

где V ( λ ) {\displaystyle V(\lambda )} — относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения, имеющая смысл нормированной в максимуме на единицу чувствительности среднего человеческого глаза при дневном зрении, а K m {\displaystyle K_{m}} — коэффициент, величина которого определяется используемой системой единиц. В системе СИ этот коэффициент равен 683 лм/Вт.

Световой поток излучения с дискретным (линейчатым) спектром получается суммированием вкладов всех линий, составляющих спектр излучения:

Φ v ( λ ) = K m ∑ i = 1 N V ( λ i ) ⋅ Φ e ( λ i ) , {\displaystyle \Phi _{v}(\lambda )=K_{m}\sum _{i=1}^{N}V(\lambda _{i})\cdot \Phi _{e}(\lambda _{i}),}

где λ i {\displaystyle \lambda _{i}} — длина волны линии с номером «i

», аN — общее количество линий.

В случае немонохроматического излучения с непрерывным (сплошным) спектром малую часть всего излучения, занимающую узкий спектральный диапазон d ( λ ) {\displaystyle d(\lambda )} , можно рассматривать как монохроматическое с потоком излучения d Φ e ( λ ) {\displaystyle d\Phi _{e}(\lambda )} и световым потоком d Φ v ( λ ) {\displaystyle d\Phi _{v}(\lambda )} . Тогда для связи между ними будет выполняться

d Φ v ( λ ) = K m ⋅ V ( λ ) ⋅ d Φ e ( λ ) . {\displaystyle d\Phi _{v}(\lambda )=K_{m}\cdot V(\lambda )\cdot d\Phi _{e}(\lambda ).}

Интегрируя данное равенство в пределах видимого диапазона длин волн (то есть от 380 до 780 ), получаем выражение для светового потока всего рассматриваемого излучения:

Φ v = K m ⋅ ∫ 380 n m 780 n m V ( λ ) ⋅ d Φ e ( λ ) . {\displaystyle \Phi _{v}=K_{m}\cdot \int \limits _{380~nm}^{780~nm}V(\lambda )\cdot d\Phi _{e}(\lambda ).}

Если использовать спектральную плотность потока излучения Φ e , λ {\displaystyle \Phi _{e,\lambda }} , характеризующую распределение энергии излучения по спектру и определяемую как d Φ e ( λ ) d λ {\displaystyle {\frac {d\Phi _{e}(\lambda )}{d\lambda }}} , то выражение для светового потока приобретает вид:

Φ v = K m ⋅ ∫ 380 n m 780 n m V ( λ ) ⋅ Φ e , λ ⋅ d λ . {\displaystyle \Phi _{v}=K_{m}\cdot \int \limits _{380~nm}^{780~nm}V(\lambda )\cdot \Phi _{e,\lambda }\cdot d\lambda .}

Интегрирующий сферический фотометр (Шар Ульбрихта)

Ватт, киловатт и киловатт-час

Единица измерения ватт получила свое название в честь ученого Джеймса Ватта, который занимался изучением электричества в позапрошлом веке. Именно ему приписывают изобретение универсальной паровой машины.

В ваттах сегодня измеряется любая мощность, а не только электрическая. Например, для измерения мощности двигателя автомобиля наряду с лошадиными силами также применяется ватт. Однако чаще всего используется не сама единица «ватт», а производная от нее — киловатт (кВт). По аналогии с метром и километром, а также с граммом и килограммом один киловатт равен тысяче ватт.

Нередко также подсчет энергии ведется и в других единицах, кратных ватту. Например, для измерения большой мощности удобно применять мегаватт — единицу, которая соответствует миллиону ватт. Также можно использовать и другие префиксы международной системы единиц, в том числе и те, которые соответствуют десятым, сотым, тысячным долям.

Например:

• дециватт — это десятая часть ватта;
• сантиватт — его сотая часть;
• милливатт — это тысячная часть ватта.

Мощность электротока, которая потребляется обычными бытовыми приборами, такими как светильники, холодильник, телевизор лучше всего измеряется в кВт. Если ватт и производные единицы внесены в систему СИ, то киловатт-час там отсутствует. КВт·ч — это единица для измерения, которая внесистемная. Она была создана только для того, чтобы вести учет производящейся или, наоборот, использующейся электрической энергии.

Применение кВт·ч на территории РФ регламентирует ГОСТ, где однозначно указано название, обозначение и сфера, в которой она используется. Обозначаться киловатт-час может либо четырьмя русскими буквами, либо тремя английскими. Русское обозначение — «кВт·ч», а английское — «kW·h».

Как определить световой поток светодиодной и люминесцентной ламы

Существует простой метод определения светового потока для оценки общего освещения этих двух типов ламп.

Он состоят из двух этапов:

1. Расчёт сплошного светового потока. Он нужен для освещения помещения.
2. Определение количества светильников.

Формула расчёта: X*Y*Z.

X – показатель степени освещённости для помещения. Y – площадь помещения. Z – корректирующий коэффициент при учёте высоты потолка.

Показатель освещённости различных помещений измеряется в Люксах (Лк):

• Прихожая и коридор: 50-75 Лк.
• Стандартная жилая комната, гостиная: 150 Лк
• Кладовая: 50 Лк.
• Кузня: 150 Лк.
• Детская комната: 200 Лк.
• Кабинет: 300 Лк.
• Сауна: 100 Лк.
• Санузел (ванная и туалет): 50 Лк.

Затем нужно узнать, сколько светильников требуется. Как правило, световой поток каждой лампы указан на её упаковки или в инструкции. Например, у обычной LED-лампы с мощностью 8-10 Вт световой поток составляет примерно 900-1100 Лм.

У люминесцентной лампы 18 Вт световой поток составляет 1080 Лм. Классическим примером является PHILIPS TL-D 18Вт/54-765 G13 T8. У другой люминесцентной лампы 36 Вт световой поток уже составляет 2600 Лм. Пример – L 36ВТ/765 OSRAM BASIC T8.

Тем не менее светодиоды лидируют по качеству света и по мощности светового потока. По мере возрастания их популярности они подтверждают это, что световой поток 4000 Лм является одним из самых высоких показателей. Хорошим примером может служить LED Cree XLamp XHP70 с мощностью 32 Вт, где поток света достигает 4022 Лм.

Для расчёта нужно подставить числовые в формулу:

• Комната с площадью 30 кв. м.
• Высота потолков – 4 м.
• Мощность лампы – 10 Вт.

(Х)150*(Y)30*(Z)3.5 = 15750 Лм

Один люмен светового потока при 555 нм соответствует излучаемой мощности 1/680 Вт, а при 400 нм 3.5 Вт излучаемой мощности равны 1 люмену. Эта взаимосвязь между ваттом и просветом важна, поскольку можно рассчитать световой поток, который будет генерировать конкретная лампа, с учетом излучаемой мощности на каждой длине волны и соответствующей чувствительности глаза (как определено СИ) на этой длине волны. Это можно сделать математически или с помощью специально откорректированных фотоэлементов с реакцией, соответствующих СИ.

Например, натриевая лампа низкого давления излучает практически весь свет на длинах волн 589 и 589,6 нм. Поскольку это очень близко к пиковой светочувствительности глаза, оно очень эффективно с учётом количества люменов, производимых на каждый ватт мощности. Поэтому, если это возможно, то лучше всего использовать лампу, которая будет производить 160 люмен на каждый ватт мощности. Однако если лампа имеет монохромный тип света, результаты чаще всего будут неудовлетворительными.

Измерение светового потока

Для измерения светового луча используются 2 вида приборов: сферические фотометры и фотометрические гониометры. Основная проблема заключается в необходимости определить параметры светового луча, движущегося сразу в нескольких  направлениях.

Сферический фотометр – это сфера с коэффициентом отражения 1. Лампочкаа помещается в центр, рассеянный световой луч измеряет фотоэлемент, вставленный в стену. Результат сравнивается с показателями эталонного источника.

Фотометрический гониометр оснащен люксметром, который во время светового излучения перемещается по всем позициям сферы. Данные освещенности интегрируются, получается значение в люменах.

Определяющие формулы

При желании определить световой поток самостоятельно в доме должен быть люксметр. Измерение люксов проводится в нескольких точках одного помещения, потом используется формула:

П=О*Пл, где:

П – световой луч (лм);

О – освещенность (лк);

Пл – площадь помещения.

Значение П обозначается на упаковке лампы.

Узнать примерное значение светового потока возможно без приборов и формул из таблиц, размещенных в сети интернет.

Что такое кандела

Кандела (кд) – единица измерения силы света, равная световому излучению восковой свечи или 1/683 Вт/ср при частоте 540-1012 герц (соответствует зеленому цвету). При изменении частоты меняется объем потрeбляемой электроэнергии.

Силой света называется показатель, позволяющий определить часть светового потока, который источник излучает в одном направлении. Если световой луч определить как объем, то силу света можно назвать его прострaнcтвенной плотностью.

Уравнение 1 кд = 1 лм верное только при условии, что световой луч распространяется под углом 65о в конусе.

Производная формула:

1 лм = 1 кд *1 ср.

Люмены и люксы

Случается, что в процессе планирования системы освещения путаются два понятия: люмен и люк. Люмен – полный объем излучаемого светового потока, люкс – показатель уровня освещенности. Люкс – часть люмена, достигшая освещаемой площади и распределенная по ней. Так как до освещаемого объекта весь световой поток не доходит, прямой связи между этими двумя показателями нет. Отношение 1 лк = 1 лм/м2 можно считать верным только при распределении по одному метру квадратному всего люмена.

Если проводится расчет освещенности для конкретного помещения, используется формула:

Клк = Клм/Км2, где:

Клк – цифра, указывающая на количество лк;

Клм – цифра, указывающая на количество лм;

Км2 – площадь (цифра, указывающая количество м2).

Чтобы перевести лк и лм, используется формула:

Клм = Клк * Км²

Люмен и ватт

Совсем недавно лампы выбирались по мощности (количеству ватт). Чем больше ватт, тем выше интенсивность освещения. Сейчас даже отечественные производители на заводских упаковках обозначают люмены. Чем их больше, тем качественнее освещение.

По этой причине можно подумать, что Вт и лм свободно переводятся друг в друга. Это не совсем верно, так как Вт определяет мощность, лм – объем светового луча источника.

Пример: лампа накаливания излучает световой поток 1340 лм, если потрeбляет 100 Вт, а светодиод способен излучать 1000 лм, если потрeбляет 13 Вт.

То есть, сила света напрямую не зависит от мощности. Но эти параметры все же связаны между собой. Светоотдача, являющаяся показателем эффективности светового источника – это лм/Вт. Расчет светоотдачи требуется для определения экономичности.

Чтобы перевести люмены в ваты, необходимо учесть дополнительные параметры:

• вид лампы;
• светоотдачу (соотношение Вт/лм);
• эффективность светоотражателя светильника;
• потери из-за рассеивателя;
• объем светового потока, прошедший мимо.

Облегчить себе жизнь можно, если найти в сети интернет калькулятор и скачать на компьютер. Имеются так же стандартизированные показатели для разных видов лампочек, позволяющие определить, чем заменить, например, лампочку накаливания, не теряя в уровне освещенности.

Известны данные лампочек накаливания с различной мощностью:

• 200 Вт – 2500 лм;
• 150 Вт – 1800 лм;
• 100 Вт – 1100 лм;
• 75 Вт – 750 лм;
• 60 Вт – 550 лм;
• 40 Вт – 400 лм;
• 20 Вт – 250 лм.

При желании сэкономить лампу накаливания на 100 Вт можно заменить люминесцентным источником на 25-30 Вт или светодиодом на 12-15 Вт

Важно помнить, что энергосберегающей лампочке для создания определенного светового луча требуется в 3-4 раза меньше ватт, светодиодной – в 8-10 раз. Этого вполне достаточно, чтобы выбрать лампы в магазине при условии, что они качественные

Особенности использования светодиодных ламп

Лидирующее место занимают LED-лампы, применяемые в современном освещении. В конструкцию входят от одного до нескольких светодиодов сразу. На первый взгляд это обычная лампа, но наличие электрической схемы и светоизлучающих элементов в сочетании с оптической системой обеспечивает иное качества излучения света. Изменяя количество светодиодов, можно менять мощность, применение разных оптических решений линзы позволяет фокусировать или рассеивать поток.

LED-лампы обладают рядом достоинств:

• отсутствие ультрафиолетовой части спектра;
• пульсация некоторых моделей менее 1%;
• экономичность;
• низкая теплоотдача;
• срок службы 100 000 ч.;
• минимальные размеры;
• мгновенное включение в полноценный режим.

К недостаткам можно отнести следующие пункты:

• стоимость;
• спектр излучения требует тщательного подбора;
• деградация кристалла;
• нейтральный и холодный оттенки в некоторых случаях влияют на регуляцию сна.

Параметры дешёвых китайских изделий нарушают все допустимые нормы качества освещения. При выборе ЛЭД-ламп следует тщательно изучить характеристики и приобретать изделия проверенных производителей.

Светодиодные лампы

Определение нормированного значения освещенности на рабочем месте

Даже за последние годы нормы освещенности рабочего места сильно изменились. Это связано с появлением и улучшением новых видов светильников и регулирования освещения, а также с новейшими исследованиями в сфере здоровья. Подробнее о нормах освещенности тут.

Показатели, которые нужно учитывать:

• яркость светового потока;
• освещенность;
• сила света;
• коэффициент отражения поверхности;
• теплота цвета.

Первый показатель определяется световым ощущением человека из-за воздействия на глаза лучистой энергии

Чтобы подобрать подходящую яркость светового потока, необходимо обратить внимание на число люменов, на которые рассчитана лампа

Освещение рабочего места напрямую влияет на работоспособность

Освещенность определяется как рассеянная плотность светового потока. Она измеряется в люксах и высчитывается как отношение светового потока к площади, на которую падает освещение. В рамках гигиенических норм выделяют 8 типов помещений:

• для чертежных работ;
• большие по площади;
• общего назначения (в них используются компьютеры);
• для конференций;
• лестницы, эскалаторы;
• архивы, библиотеки;
• кладовые хранилища.

Обычно осветительные приборы обладают неравномерным распределением света. Поэтому для определения освещенности нужно знать силу светового потока, направленного на освещаемую плоскость. В процессе определения освещенности важным показателем становится и коэффициент отражения, который показывает степень яркости конкретной поверхности. Он характеризуется тем, насколько светлым оказывается материал или покрытие освещаемых плоскостей, выражается в нитах и является отношением количества отраженного светового потока к общему количеству света от ламп. Стоит дополнительно учитывать освещенность от компьютера и окон.

Кроме показателей осветительных приборов, внимание уделяют самому характеру работы

В первую очередь важно определить степень травматичности и уровень точности труда. Основным фактором является минимальный размер обрабатываемых объектов. Например:

Например:

Основным фактором является минимальный размер обрабатываемых объектов. Например:

• точки для бухгалтеров, писателей, копирайтеров и т.д.;
• толщина самой тонкой линии для чертежников и художников;
• наименьшие детали (транзисторы, гайки и пр.) для инженеров и других конструкторских профессий.

В местах с работой наивысшей точности освещенность может достигать 1250 Лк и зависит от того, производится ли на месте постоянная работа или она имеет периодических характер либо же только выражается в общем наблюдении за процессами.

При работе с мелкими деталями требует повышенная освещенность

Расчет освещения производственного помещения калькулятор производит по специальным таблицам с указанием необходимых коэффициентов (использования, отражения, рекомендуемого уровня освещенности) следующим образом:

• нужно знать длину, ширину и высоту помещения;
• учесть коэффициент отражения пола, потолка и стен;
• отметить нормы соответствия размерам комнаты, цеха и выполняемой в них работе;
• знать мощность, яркость светового потока лампы и ее тип (при этом учитывается безопасность использования конкретного светильника в необходимых условиях.

Параметры яркости свечения светодиодов

Потребителей нередко интересует, в чем измеряется яркость светодиодной лампы и по каким цифрам и обозначениям на ее упаковочной коробке определяется данный параметр. На ней указываются:

• канделы (cd);
• люмены (лм или lm);
• две цифры потребляемой мощности (W и Watt);
• угол освещения;
• цветовая температура.

Именно по этим характеристикам можно узнать яркость светодиодов в лампе. В канделах обозначают силу света, или поверхностную плотность потока. За единицу здесь принято считать его интенсивность в процессе горения одной свечи.

Параметр мощности света в люменах принимает во внимание и силу, и длину воспринимаемой человеческим глазом волны, и угол освещения

От последнего, не менее важного показателя зависит площадь зоны освещения, схема расположения и количество требуемых ламп. Если сравнивать изделия с углами освещения в 60 и 30 градусов, то при одинаковых характеристиках можно наверняка сказать, что первое окажется раза в 3-4 эффективнее второго

Если сравнивать изделия с углами освещения в 60 и 30 градусов, то при одинаковых характеристиках можно наверняка сказать, что первое окажется раза в 3-4 эффективнее второго.

Яркость светодиода зависит от вида установленной в лампу линзы. Матовая даст более мягкий и рассеянный свет. При этом, угол освещения наверняка будет шире, а световые потоки слабее.

И, наконец, классификация по мощности. На самом деле, для уровня яркости светодиодных лампочек этот показатель определяющим не является. Его указывают для облегчения расчетов потребления электроэнергии и для понимания данного параметра большинством среднестатистических потребителей. Две цифры, к примеру измерение в ваттах 5,5W и 35 Watt, означают, что потребляемая мощность лампы составляет 5,5Вт, а светит она как обычная 35Вт-ная лампочка накаливания. Все достаточно просто, но следует понимать, что данное соотношение является довольно-таки приблизительным, и светодиоды повышенной яркости исключением не являются.

Светодиодные электроприборы относятся к энергосберегающим изделиям, а управление яркостью излучения помогает потребителю еще больше экономить на электричестве в бытовых и промышленных условиях.

Цветовая температура влияет на цветовой диапазон светодиода. Он может смещаться:

• по мере возрастного старения элементов;
• при изменении показателей подводимого тока.

Холодное сине-зеленое свечение присуще источникам света, имеющим высокую цветотемпературу. А теплый свет красно-желтых оттенков – низкую. Часто на этикетках указывают длину световой волны в доминирующих значениях. Ее смещение происходит в зависимости от цветовой температуры.

Диапазон измерения освещенности

Специальный прибор для измерения освещенности, люксметр, выбирают с учетом предполагаемой рабочей области. Нет смысла в избыточной трате энергетических ресурсов без действительной необходимости. Профессиональные расчеты выполняют с учетом особенностей отдельных операций: от общего наблюдения до действий с мелкими деталями высшей точности.

Нормативная освещенность объектов

Объект	Нормативная освещенность в люксах (лк)
Кухня	150
Детская комната	200
Гостиная, столовая	150
Входная группа, коридоры между комнатами	50
Библиотека, кабинет	300
Межэтажные лестничные пролеты	20
Площадка перед лифтом	30
Тепловой пункт	20
Фойе, приемные	150
Проектные организации	500
Ремонтные и сервисные мастерские	300
Серверная комната, операционный зал в банке	400
Помещение для сейфа	150
Аудитории высших учебных заведений	400
Спортивные залы	200
Бильярдные комнаты	300
Бассейн	150
Торговый зал в магазине	500
Склад в прачечной	50
Муниципальная автомобильная дорога с проходимостью 500-1000 транспортных средств за час	15
Центральные аллеи на выставках	10

Существенное значение имеет чувствительность человеческого глаза к определенным участкам спектра. Современные приборы для измерения света создают с учетом соответствующих особенностей. Обычно проверяют видимый диапазон. Однако надо помнить о том, что незаметное ультрафиолетовое излучение при большой интенсивности оказывает негативное влияние на сетчатку.

Также проверяют пульсации с частотой до 300 Гц. Они заметны для человеческого зрения. Подобные изменения амплитуды излучения вызывают дискомфорт, вплоть до болезненных ощущений. Необходимо помнить о вреде избыточной освещенности. В подобных условиях значительно возрастают общие нагрузки, так как активизируются обменные процессы в организме.

Интересно. Отдельно следует упомянуть уход за растениями. Освещенность для роз и пальм устанавливают выше 14 000-16 000 люкс. Неприхотливым фикусам достаточно 8 000-11 000 люкс.

Советуем изучить Выключатель с регулятором яркости

Контроль освещения позволяет при разумных затратах энергии получать хорошие показатели урожайности в круглогодичном режиме

Как и в чем измеряется

С появлением ламп, у которых используемая мощность в ваттах стала отличаться от яркости, возник вопрос, как измерить потоки света.

Люмен — единица измерения светового потока

Единицы измерений светового потока 1 люмен – это свет, отдаваемый излучателем с силой в 1 кд в рамках телесного угла в 1 стерадиан. Обозначается буквой Ф.

Для информации. Лампа с нитью накаливания в 100 Вт выдаст поток света, равный 1000 лм. Чем ярче светильник, тем он больше люмен выдаст.

Небольшой перечень приборов, которые применяются для измерения:

• портативный люксметр;
• сферический фотометр;
• люксметр-пульсметр.

Самостоятельно проверить соответствие параметров приобретённого осветительного прибора можно люксметром CEM DT-1300. При помощи этого прибора определяют уровень освещения поверхности или помещения. В комплекте – выносной сенсор, который регистрирует интенсивность потока. Дисплей отображает показания в единицах – Lux или FC. На выполнение измерения необходимо 1,5 секунды.

Что касается точности измерения световых параметров, то сложность заключается в том, что световое излучение – это поток, движущийся во всех направлениях. В лабораторных условиях используют сферические фотометры. Источник помещают в сферу, имеющую высокое оптическое использование измерения.

Интересно. Любая лампочка при излучении имеет пульсацию. Завышенный коэффициент пульсации при тусклом освещении вызывает усталость глаз и со временем снижает зрение. Измерить пульсацию осветительных приборов можно с помощью люксметра – пульсметра.

Освещённость

Illuminance – lux, lx – lm/m2Единицы освещенности применяется для освещенных поверхностей (светящихся отраженным светом), но не для поверхностей, излучающих свет: например, люминофора люминисцентных ламп, мониторов, матовых плафонов осветительных приборов (светильников).Освещенность – это световой поток, деленный на площадь: люмены на квадратные метры.Например, освещенность Луны 135000 люкс.

Мощный 5-ваттный светодиод освещает (световой поток мощного светодиода 100 люменов) кубическую комнату 3Х3Х3 м без окна: площадь пола – 9 м2, но светодиод освещает ВСЮ площадь поверхности комнаты – стен, потолка, пола – 54 квадратных метра. В среднем, стены комнаты ПОЛУЧАЮТ освещенность 100 люменов/54 кв. м = 1,85 люкса.

Но если линзочка – оптическая система светодиода имеет остронаправленную характеристику и будет освещать круг на стене диаметром 1 м (0,78 кв.м), то освещенность в круге света будет равна 128 люкс.

Примеры значений освещенности

Открытый космос, около орбиты Земли, на Луне (экватор, полдень) – 135000 люкс.Освещенность в яркий солнечный день примерно 100000 lux (прямые солнечные лучи, радиально через чистую атмосферу).Ясный солнечный день в тени – 10000-25000 люкс.На открытом месте в пасмурный день освещенность 1000 люксаСвет в средней полосе (широта около 50°) на улице в полдень в декабре-январе – 4000-5000 люксаОсвещенность в светлой комнате вблизи окна – 100 люкс.Освещенность, необходимая для чтения – 30-50 люксов.Освещенность от полной луны – 0,2 люкса.К слову, для многих растений достаточно освещенности 500 люкс, достаточность очень зависит от спектра света – см. PAR фотосинтез.Про восприятие цвета человеком – см. Википедию – цвета и восприятие яркости.Также – см. спектр “глазом” в статье про PAR.

Как измерить яркость освещения

Измерить яркость можно с помощью специализированного прибора. В качественном яркометре устанавливают:

• объектив с высокой светосилой;
• чувствительную матрицу;
• микропроцессорный блок обработки/ вывода информации.

Если хорошо настроить такой прибор, он сможет измерять силу света на большом расстоянии от источника (отражающей поверхности).

Люксометр

Приборы этой категории создают со встроенным или выносным датчиком. Простейшие стрелочные приборы стоят недорого. Однако пользоваться ими неудобно в труднодоступных местах и при высоком уровне вибраций. Повышенную точность обеспечивают цифровые модели. Фоточувствительный датчик устанавливают на поверхности. После обработки результат измерений отображается на дисплее и записывается в памяти.

Понятие освещенности

Световой поток измеряется в специальных лабораторных условиях и самопроизвольно его определить невозможно. Поэтому СНиП учитывает величину освещенности, которую, в отличие от светового потока, каждый может измерить самостоятельно. Она представляет собой показатель отношения светового потока, измеряемого в люменах, к площади поверхности, на которую попадают фотоны. Угол падения при этом должен равняться 90°. Единица измерения освещенности — люкс (lux).

Советуем изучить Знакомство с понятием гарантирующего поставщика электроэнергии

Единица освещенности поверхности

Давно уже установлена зависимость психологического и физического состояний человека от света. Если при слабом освещении происходит угнетение мозговых процессов, то при ярком свете они возбуждаются. Но в любом случае сетчатка глаза и ресурсы организма изнашиваются. При проектировании осветительных приборов определяют коэффициент запаса (КЗ), который должен учитывать вероятный спад освещенности установки. Для искусственного света в показателе предусматривается уменьшение яркости по причине износа оптических компонентов устройства и их естественного загрязнения. Коэффициент естественной освещенности снижается вследствие изменения отражающих свойств окружающих предметов.

Измерение освещенности проводится на рабочих местах вместе с определением уровня загрязненности, звуковых колебаний, электромагнитного излучения, а на некоторых производствах и гамма излучения

Важность знания этих параметров трудно переоценить при создании оптимальных условий труда, и все они соответствуют санитарным правилам и нормам. Например, освещенность должна быть:

• в рабочем кабинете — 300 лк;
• в офисе для постоянной работы с компьютером — 500 лк;
• для технических и конструкторских бюро — 750 лк.

Диаграмма фотометрического параметра

Iv представляет собой наиболее важный фотометрический параметр. Кроме этой величины к важнейшим фотометрическим параметрам относится яркость, а также освещенность. Все эти четыре величины активно используются при создании системы освещения в самых разнообразных помещениях. Без них невозможно оценить требуемый уровень освещённости для каждой отдельной ситуации.

Четыре важнейших световых характеристики

Для простоты понимания данного физического явления необходимо рассмотреть диаграмму, которая изображает плоскость, отражающую распространение света.

Диаграмма для силы света

Благодаря диаграмме видно, что Iv зависит от направления к источнику излучения. Это означает, что для светодиодной лампочки, для которой направление максимального излучения будет принято за 0°, тогда при измерении нужной нам величины в направлении 180° получится меньшее значение, чем для направления 0°.
Как видно, на диаграмме излучение, которое распространяется двумя источниками (желтый и красный), будет охватывать равную площадь. При этом желтое излучение будет рассеянным, по аналогии со светом свечи. Его мощность примерно будет равняться 100 кд. Причем значение этой величины будет одинаковой во всех направлениях. В тоже время красный будет направленным. В положении 0° он будет иметь максимальное значение в 225 кд. При этом данное значение будет уменьшаться в случае отклонения от 0°.

Чем измеряют степень освещенности

Как мы уже выяснили, единица измерения освещенности — Люкс. Несложно догадаться, как называется прибор, которым измеряют уровень света. «Люкс» плюс «метр» (с древнегреческого переводится как «мера», «измеритель») равно люксметр. Принцип работы этого портативного устройства схож с работой фотометра.

Попадающий на элемент световой поток выпускает электроны в теле полупроводника, из-за чего электроток начинает проводиться фотоэлементом. Величина электрического тока прямо пропорциональна степени освещения фотоэлемента, который и отображается на шкале или на электронном дисплее, если это современная модель люксметра. Аналоговые аппараты снабжены специальной шкалой с градусами. По движению стрелки определяются окончательные результаты замеров.

Цифровые устройства.

На смену аналоговым люксметрам пришли цифровые — маленькие компьютеры. Параметры можно увидеть на небольшом жидкокристаллическом экране. Часть, с помощью которой измеряют свет, часто содержится во внешнем корпусе и соединяется с основным устройством гибким проводом. Из-за такой конструкции можно измерять освещение в любых местах, даже труднодоступных. Согласно ГОСТ, погрешность аппарата не должна превышать 10 процентов.

Важные моменты.

При расчете сравнительной световой интенсивности можете сделать замер интенсивности освещения аналоговым или цифровым устройством. Современные измерители отображают параметры в люксах, а устаревшие аналоговые — те, которые со стрелочкой, — в фут-канделах. 1 фут-кандела равняется 10.76 люкс.

Диаграмма фотометрического параметра

Iv представляет собой наиболее важный фотометрический параметр. Кроме этой величины к важнейшим фотометрическим параметрам относится яркость, а также освещенность. Все эти четыре величины активно используются при создании системы освещения в самых разнообразных помещениях. Без них невозможно оценить требуемый уровень освещённости для каждой отдельной ситуации.

Четыре важнейших световых характеристики

Для простоты понимания данного физического явления необходимо рассмотреть диаграмму, которая изображает плоскость, отражающую распространение света.

Диаграмма для силы света

Благодаря диаграмме видно, что Iv зависит от направления к источнику излучения. Это означает, что для светодиодной лампочки, для которой направление максимального излучения будет принято за 0°, тогда при измерении нужной нам величины в направлении 180° получится меньшее значение, чем для направления 0°.Как видно, на диаграмме излучение, которое распространяется двумя источниками (желтый и красный), будет охватывать равную площадь. При этом желтое излучение будет рассеянным, по аналогии со светом свечи. Его мощность примерно будет равняться 100 кд. Причем значение этой величины будет одинаковой во всех направлениях. В тоже время красный будет направленным. В положении 0° он будет иметь максимальное значение в 225 кд. При этом данное значение будет уменьшаться в случае отклонения от 0°.

Итоги: как сделать выбор

Выбор электрической лампочки для бытовых нужд не представляет сложности, если покупатель представляет себе, в каком осветительном приборе она будет использоваться, и какой уровень светоотдачи должна обеспечивать. Высокая светоотдача светодиодных ламп позволяют заменить любой из ранее существовавших источников света, значительно экономя при этом на потреблении электроэнергии.

Исключения составляют дизайнерские «лампы Эдисона», которые невозможно имитировать с использованием светодиодов, хотя, некоторые попытки к этому предпринимаются. Тонкую вольфрамовую нить заменяют филаментными светящимися стержнями.