Световой поток - мощность светового излучения, т. е. видимого излучения, оцениваемого по световому ощущению, которое оно производит на глаз человека. Световой поток измеряется в люменах.
Например лампа накаливания (100 Вт) излучает световой поток, равный 1350 лм, а люминесцентная лампа ЛБ40 - 3200.
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.
Существует и другое определение: единицей светового потока является люмен (лм), равный потоку, излучаемому абсолютно черным телом с площади 0,5305 мм 2 при температуре затвердевания платины (1773° С), или 1 свеча·1 стерадиан.
Сила света - пространственная плотность светового потока, равная отношению светового потока к величине телесного угла, в котором равномерно распределено излучение. Единицей силы света является кандела.
Освещенность - поверхностная плотность светового потока, падающего на поверхность, равная отношению светового потока к величине освещаемой поверхности, по которой он равномерно распределен.
Единицей освещенности является люкс (лк) , равный освещенности, создаваемой световым потоком в 1 лм, равномерно распределенным на площади в 1 м 2 , т. е. равный 1 лм/1 м 2 .
Яркость - поверхностная плотность силы света в заданном направлении, равная отношению силы света к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную тому же направлению.
Единица яркости - кандела на квадратный метр (кд/м 2).
Светимость (светность) - поверхностная плотность светового потока, испускаемого поверхностью, равная отношению светового потока к площади светящейся поверхности.
Единицей светимости является 1 лм/м 2 .
Единицы световых величин в международной системе единиц СИ (SI)
| Наименование величины | Наименование единицы | Выражение через единицы СИ (SI) |
Обозначение единицы | |
|---|---|---|---|---|
| русское | между- народное |
|||
| Сила света | кандела | кд | кд | cd |
| Световой поток | люмен | кд·ср | лм | lm |
| Световая энергия | люмен-секунда | кд·ср·с | лм·с | lm·s |
| Освещенность | люкс | кд·ср/м 2 | лк | lx |
| Светимость | люмен на квадратный метр | кд·ср/м 2 | лм·м 2 | lm/m 2 |
| Яркость | кандела на квадратный метр | кд/м 2 | кд/м 2 | cd/m 2 |
| Световая экспозиция | люкс-секунда | кд·ср·с/м 2 | лк·с | lx·s |
| Энергия излучения | джоуль | кг·м 2 /с 2 | Дж | J |
| Поток излучения, мощность излучения | ватт | кг·м 2 /с 3 | Вт | W |
| Световой эквивалент потока излучения | люмен на ватт | лм/Вт | lm/W | |
| Поверхностная плотность потока излучения | ватт на квадратный метр | кг/с 3 | Вт/м 2 | W/m 2 |
| Энергетическая сила света (сила излучения) | ватт на стерадиан | кг·м2/(с 3 ·ср) | Вт/ср | W/sr |
| Энергетическая яркость | ватт на стерадиан-квадратный метр | кг/(с 3 ·ср) | Вт/(ср·м 2) | W/(sr·m 2) |
| Энергетическая освещенность (облученность) | ватт на квадратный метр | кг/с 3 | Вт/м 2 | W/m 2 |
| Энергетическая светимость (излучаемость) | ватт на квадратный метр | кг/с 3 | Вт/м 2 | W/m 2 |
Примеры:
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК"
Под общей ред. профессоров МЭИ В.Г. Герасимова и др.
М.: Издательство МЭИ, 1998
Сколько люмен в лампе накаливания?
Для рядового потребителя всегда сложно разобраться в технических новинках и их характеристиках. Так и для светодиодных ламп, очень часто задают следующие вопросы:
- какой аналог лампы накаливания 100 Вт?
- как определить световой поток лампы?
- сколько люмен в лампочке?
- какие светодиодные аналоги ламп накаливания?
- сколько люмен в 1 Вт светодиодной лампочки?
Ниже приведена таблица соотношения Лм (Люмен) к Вт (Ватт), для лампы накаливания по отношению к светодиодной лампе.
Сколько люмен в 1 Вт, в светодиодной лампочке?
В зависимости от качества, производителя и напряжения - световой поток в светодиодах варьируется от 80 до 150 Лм с 1 Вт. Повышая напряжение светодиода, повышается и световой поток, но повышается так же и температура выделяемая им. Для снижения температуры используется охлаждение в виде различных радиаторов и систем охлаждения.
Что такое люмен?
Люмен это величина измерения светового потока источника света.
Как определить "сколько же люмен" в вашей лампочке?
В первую очередь световой поток указывается на коробке либо в спецификации к товару. Можно так же найти аналогичную лампу от известных производителей и сравнить характеристики с ними.
Если мы хотим определить сами, то нужно воспользоваться люксметром и определить освещенность в каждой точке помещения. Люкс - это отношение количества люмен на освещаемую площадь (1 люкс - 1 люмен на квадратный метр). Необходимо знать какую освещенность заявил производитель для отдельной светодиодной лампы.
На практике основное значение имеет показатель освещенности на рабочей поверхности измеряемый в Лк (Люкс). Более того освещенность рабочих поверхностей и помещений для различных сфер деятельности должна соответствовать государственным нормативам указанным в СНиП 23.05.2010
Сколько люмен в светодиодах по отношению к другим источникам света?
Расшифровка сокращений:
ЛН - лампа накаливания
ГЛН - галогенная лампа
ЛЛ - люминесцентная лампа
КЛЛ - компактная люминесцентная лампа
МГЛ - металлогалогенная лампа
Мощность видимого светового излучения, которое оценивается по ощущению человеческого глаза и измеряется в люменах, - световой поток. Это та энергия, которую даёт любой источник света.
Длина волны
Энергию источник света передаёт посредством излучаемых электромагнитных волн. Световой поток - это скорость их, которая и даёт информацию о силе свечения того или иного источника. Энергию световых волн человеческий глаз воспринимает по-разному. Длина волны 0,55 мкм в зелёном цвете воспринимается гораздо сильнее, чем в красном с длиной 0,63 мкм. В диапазоне ультрафиолетового и инфракрасного излучения наши глаза бессильны.
Именно поэтому для характеристики светового потока так важна длина волны. Учитывая восприимчивость для глаз, суммируя длины волн, получаем нормированную величину. Световой поток - это норма мощности той лучистой энергии, которая оценивается за счёт светового ощущения. Выбирая для себя источник световой энергии, человек сообразуется с его эквивалентной мощностью. Например, если нужно заменить лампы накаливания светодиодными. В этом случае надо пересчитать мощность светового потока.
Как это сделать
Световой поток - это главный показатель на данном пути. При прежней двадцативольтной лампе накаливания он равнялся 250 лм. Точно такой же световой поток светодиодных ламп можно обеспечить двумя-тремя ваттами, а люминесцентных - пятью-семью. Значит, выгода светодиодных ламп более чем очевидна.
Допустим, нам необходимы источники светового потока мощностью в 400 лм. Лампа накаливания должна быть сорокаваттной, люминисцентная лампа может иметь от десяти до тринадцати ватт, а светодиодная - всего четыре или пять. Или, например, нам необходим мощный световой поток ламп - в 2500 лм. Лампа накаливания не может быть в этом случае менее, чем двухсотваттной, люминесцентная - только в шестьдесят-восемьдесят ватт, а светодиодная и того меньше - только в двадцать пять или тридцать.
Какие бывают лампы
Величина потребляемой мощности любой лампы измеряется в ваттах (Вт). В быту используются, например, светодиодные лампы от одного до десяти ватт, а для наружного освещения они нужны гораздо более мощные - бывают и свыше ста ватт. Но необходимо знать, что мощность лампы характеризует лишь скорость потребления энергии, понятию силы света она не отвечает.
Здесь может охарактеризовать тот или иной источник только единица светового потока, что является абсолютно другим параметром. Измеряется она не в ваттах, а в люменах. Даже не у каждого производителя ламп правильно указаны эти параметры. Например, пометка на упаковке: световой поток в 280 лм для светодиодной лампы мощностью в четыре ватта, что эквивалентно пятидесятиваттной лампе накаливания. Смотрим таблицу: у последней световой поток вовсе не 280, а все 560 лм должен быть. Как же так?
Расчёты
Единица светового потока люмен равна потоку, который излучает абсолютно чёрное тело площадью 0,5305 мм 2 при очень высокой температуре - 1773 °С, при ней затвердевает платина, например. Сила света - плотность светового потока в пространственном смысле, здесь важно учитывать, как соотносится световой поток с величиной телесного угла (а телесный угол - это часть пространства, где сходятся все лучи). Так вот: единица силы света - не люмен, а кандела.
Что такое освещённость? Это можно назвать поверхностной плотностью светового потока, который падает на поверхность, равную отношению самого светового потока к размерам освещаемой поверхности, где он равномерно распределяется. У освещённости тоже есть собственная единица измерения, и это опять не люмен. И даже не кандела. Это люкс (лк). Чему будет равен один люкс, если световой поток равен одному люмену, распределённому равномерно по площади в один квадратный метр? А вот: 1 Лк= 1 Лм/1м 2 .
Яркость и светимость
Световые потоки могут быть разной яркости и светности (светимости). Яркость - это равенство поверхностной плотности силы света и отношения его к площади, проецирующейся светящейся поверхностью на перпендикулярную этому направлению плоскость. Единицей яркости принято считать одну канделу на квадратный метр (1 кд/м 2).
Светность (или светимость) является плотностью светового потока, который испускает освещённая поверхность. Она всегда равна световому потоку относительно площади этой поверхности. Светимость тоже имеет собственную единицу, это 1 лм/м 2 .
Равномерность освещения
Коэффициент использования светового потока является методом, позволяющим рассчитать равномерность освещения всех поверхностей по горизонтали, независимо от типа светильников. Суть его в том, что коэффициент вычисляется для каждого помещения, учитывая его основные параметры и свойства светоотражения отделочных материалов. Это довольно трудоёмкие расчёты, не отличающиеся достаточно высокой точностью, однако данным методом широко пользуются при планировании внутреннего освещения.
Объём помещения всегда имеет какие-то ограждающие поверхности, которые будут отражать световой поток, идущий от источников. Это стены, потолок, пол, мебель или оборудование, находящееся в помещении. Все поверхности имеют разные коэффициенты отражения, с более высоким значением или менее. Вычислить количество осветительных приборов, не учитывая отражённых потоков, возможно только с большими погрешностями.
Расчётная часть
Сначала выбирают систему освещения и источники света, подбирают для того или иного помещения - жилого или рабочего, после чего и производится расчёт. Целью его является определение количества светильников. Последовательность расчёта можно выполнить по данной схеме:
1. Выбор системы освещения.
2. Обоснование нормированности в освещении данного объекта.
3. Выбор самого экономичного источника света.
4. Выбор рационального типа светильника.
5. Оценка коэффициента запаса освещённости и коэффициента неравномерности его.
6. Оценка коэффициента отражения поверхностей в помещении.
7. Расчёт индекса помещения.
8. Определение коэффициента в использовании светового потока.
9. Расчёт количества светильников, которые обеспечат требуемую освещённость объекта.
10. Выполнение эскиза по расположению светильников с использованием плана помещения (указать размеры).
Система освещения
Особенно сложно рассчитать рабочее освещение, поскольку оно чаще всего бывает комбинированным. Например, в производственных цехах одно только местное освещение запрещено законом. Выбирают систему освещения по наименьшему размеру объекта различения, то есть гарантируя точность всех зрительных работ, которые будут в помещении выполняться.
Здесь действуют нормы: работы от первого до шестого разрядов выполняются только при системе комбинированного освещения. Это цеха механические, инструментальные, сборочные и тому подобные. Только на производствах типа гальванических или литейных может быть применена система общего освещения. Поэтому выбирают систему и нормы освещённости одновременно.
Нормированная освещённость
Искусственное освещение по количественным и качественным показателям определяется в строгом соответствии с установленными и постоянно действующими нормами для данного производства и вида работ.
Количественная характеристика освещённости принимается по наименьшей для каждой рабочей поверхности в зависимости от разряда зрительных работ, контраста и фона объекта в данной системе освещения. Разряд же определяют по размеру предмета (детали), его части или минимального дефекта на нём, которые работающему придётся обнаруживать и различать в своей деятельности. Качественные показатели освещения - это показатель ослепления и коэффициент пульсации.
Источники света: плюсы и минусы
Как определить параметры для выбора экономичного и в то же самое время экологичного источника света? На решение могут повлиять очень многие факторы, как то: планировочное решение, архитектурное, строительные параметры, воздушная среда и её состояние, экономические соображения и, конечно, дизайн. Конструктор, проектирующий освещение, всегда идёт на компромисс, учитывая многие параметры при расчётах.
Например, лампы накаливания не слишком экономичны, у них не очень высокая светоотдача, спектр излучения искажённый, при работе они очень сильно нагреваются и быстро выходят из строя. Однако себестоимость их весьма низкая, в эксплуатации они проще всех, а потому для помещений, где пребывание людей временно, бытовых и тому подобных, лампы накаливания вполне можно рекомендовать. Люминесцентные же имеют светоотдачу просто превосходную, долгий срок службы, прекрасную цветопередачу, отсутствие нагревания. Но такие лампы дороги и требуют для обслуживания специалистов. Пусковая аппаратура люминесцентных ламп очень сложна, они иногда мигают и шумят, а утилизация их проблемна.
Только только я успел заменить все лампочки в доме на энергосберегающие, как тут же появились еще более экономичные светодиодные. Ну и мне очень захотелось поставить дома такие. На самом деле в них меня привлекает даже не столько экономичность, сколько долговечность. А то обещания о многолетней службе энергосбрегающих оказались фикцией. С моим регулярно мигающим светом (и это я практически в центре цивилизации, ну там километров 20 до Кремля. Даже страшно подумать какого качества электросети где нить в далекой глуши!) лампочки могут запросто сгореть уже через месяц после покупки. Ну и где выгода в сравнении с обычными лампочками накаливания?
Для светодиодных срок жизни заявлен куда больший, нежели для энергосберегающих. Разумеется, практика покажет, про энергосберегайки вон тоже сколько чего нам обещали, но попробовать хочется. Там конструктив, когда световой поток формируется не одним, а несколькими элементами, дает надежду на большую живучесть системы в целом. То есть если сдыхает один светодиод, то лампочка не умирает, а просто светит слабее. С другой стороны, по опыту использования энергосберегаек, у меня в 90% случаев выгорала элементная база (то есть пускатель, ЭПРА или как там назвать то что впихнуто в патрон). Сама витая люминисцентная трубка обычно цела, нет ни характерных потемнений в местах расположения нити, люминофор не отваливается, герметизация не нарушена. А вот пускатель в патроне всегда сильно греется, вплоть до пожелтения и деформации пластмассы. Он обычно и дохнет, я уже привык реагировать на характерный химический запах нагретого пластика - как почувствовал, значит пора менять лампочку, скоро умрет.
По правде говоря, этот момент меня столь же смущает и в светодиодных лампах. Судя по наличию хорошо заметного ребристого радиатора на большинстве моделей - ему есть что рассеивать. Значит основание лампы должно нехило греться, иначе зачем такие затраты отнюдь не дешевого металла на радиатор? Пока это просто теория, я до сих пор ни одной лампочки не купил (если честно, то цена в наших магазинах коробит, а заказать вдвое дешевле из Китая все руки не доходят), по этому могу и ошибиться. Ну, в общем, посмотрим.
Устройство светодиодной лампочки. Картинка позаимствована с сайта www.navigator-light.ru, они их выпускают.
Кстати, если вас смущает, что светодиодная лампа будет давать направленный свет (как фонарик), то этого опасаться не стоит. Во-первых, сейчас большинтво производителей стали делать "пирамидку" излучателей (как на картинке выше). Так что светит она уже как минимум в секторе 180 градусов. А во вторых, если уж совсем хочется круговой свет, то уже начали делать вот такие лампочки по типу кукурузного початка. У нас я в магазинах пока их не видел (это не значит что их нет, это значит что я мало хожу по магазинам электротоваров), но на http://ru.aliexpress.com/category/202001096/led-bulbs-tubes.html их полным полно.
Ну вот теперь собственно то, ради чего я всю эту писанину и затеял. Мы привыкли при покупке лампочек ориентироваться на их мощность, то есть большинство представляет себе как светит обычная 100вт лампочка накаливания и отталкивается от этого ощущения - достаточно ли светло лично вам будет, если купить лампочку 75вт, или надо все таки 100? А вот с энергосберегающими такой метод не прокатывает - мощности то совсем другие, лампочка в 26вт будет светить ярче чем 100вт лампочка накаливания. К счастью физики уже давным давно все предусмотрели, придумав как измерять световой поток:) И лаже ввели такую единицу измерения как люмен .
Обозначения светового потока в люменах появились на лампах только совсем недавно. До этого вполне обходились ваттами, а еще раньше так же спокойно считали световой поток лампочек в свечах. Моя бабушка. например,отправляя меня в магазин, поручала купить лампоку в "60 свечей". А я раздраженно ей возражал, что правильно "ватт" :) На самом деле правильно - "столько то люмен". Думаю что наши дети уже к этому привыкнут. А для вас. еще не привыкших к цифрам на упаковке вот маленькая табличка. она весьма примерная, например для 100 вт лампочки накаливания точные цифры светового потока в люменах 1340. Но для того чтобы ориентироваться в магазине - сойдет.
|
Лампа накаливания мощностью Вт |
мощностью Вт |
Светодиодная лампа мощностью
Вт
|
Световой поток |
| 20 Вт | 5-7 Вт | 2-3 Вт | Около 250 Лм |
| 40 Вт | 10-13 Вт | 4-5 Вт | Около 400 Лм |
| 60 Вт | 15-16 Вт | 8-10 Вт | Около 700 Лм |
| 75 Вт | 18-20 Вт | 10-12 Вт | Около 950 Лм |
| 100 Вт | 25-30 Вт | 12-15 Вт | Около 1300 Лм |
| 150 Вт | 40-50 Вт | 18-20 Вт | Около 1800 Лм |
| 200 Вт | 60-80 Вт | 25-30 Вт | Около 2500 Лм |
Сколько люмен в 20 Вт лампочке? Сколько люмен в 40 ваттной лампочке? Сколько люмен в 100 ваттной лампочке? Сколько люмен в лампочке?
Все большую популярность среди осветительных приборов приобретают светодиодные источники света. Несмотря на довольно высокую стоимость изготовления, переход на такой тип освещения всего лишь вопрос времени.
LED (международное обозначение) светильники обладают преимуществами перед лампами накаливания и люминесцентными лампами. Их параметры, такие, как спектр цвета, цветовая температура, яркость, поддаются регулировке.
Потенциал светодиодных светильников позволяет использовать их во всех сферах освещения: от дома применения в осветительных системах авто.
- Световой поток
- Термин и порядок измерения
Принцип работы и основные характеристики
Производство LED светильников можно разделить на три этапа :
- выращивание кристалла при помощи метода металлоорганической эпитаксии;
- создание чипа методом планарной обработки пленок;
- сортировка чипов с помощью бинирования;
- сборка всех частей светодиода.
Принцип функционирования LED лампы Принцип работы светодиода можно описать как взаимодействие двух противоположно заряженных полупроводников, создающих p-n-переход (контакт электронов) . В процессе взаимообмена электронами на его границе создается световое излучение.
Основные характеристики, позволяющие оценить качество светодиодного светильника :
- мощность (количественное измерение потребляемой электроэнергии);
- цветовая температура (цвет света, испускаемого элементом);
- световой поток (количество производимого света).
Поток света в светодиодном светильнике узконаправленный.
Световой поток
Световой поток характеризуется количеством 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%.
Световой поток светодиодной лампы тем выше, чем больше мощность светодиода и выше напряжение в электрической сети питания.
Термин и порядок измерения
Световой поток представляет собой световое излучение, распространяющееся во всех направлениях, длину волн которого может воспринимать человеческий глаз . Единицей измерения потока света является 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.
Равномерность освещения тем лучше, чем шире угол излучения.
Светоотдача для ламп диодного типа различного назначения
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.
Самостоятельно определить, какова сила света, можно при помощи прибора люксметр. Для этого необходимо замерить освещенность в нескольких точках исследуемого места.
Среди множества светодиодных светильников выделяют следующие виды:
- для домашнего освещения;
- промышленные (используются для производственных площадей);
- офисные (для общественных и торговых мест);
- уличные.
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.