Как измеряется сила света

Нормы и порядок расчета

Требования к освещенности зависят от назначения конкретного помещения и вида деятельности человека. Стандарты, по которым измеряется показатель, установлены в ГОСТ Р 54944-2012, нормы – в СНиП. Все параметры относятся не только к полу, но и к плоскостям столов. Доступны таблицы, по которым можно определить люксы для любого объекта.

При разработке системы освещения для жилого дома (квартиры) можно воспользоваться данными из этой таблицы:

Расчет осуществлятеся из 2-х этапов:

• определения требуемого уровня свечения;
• определения количества лампочек.

Формула для расчета свечения:

Н*П*К, где:

Н – норма (согласно таблице);

П – площадь помещения;

К – коэффициент, зависящий от высоты потолков (1 для 2,5-2,7 м, 1,2 для 2,7-3 м, 1,5 для 3-3,5 м, 2 для 3,5-4,4 м).

Чтобы рассчитать количество ламп, полученный результат нужно разделить на люмены, указанные в их технической документации выбранных для монтажа лампочек.

Если проводятся работы по капитальному ремонту или реконструкции, расчетами занимаются сотрудники подрядчика.

Они учитывают особенности конструкции и материалов светильников, световое отражение от стен, полов, потолков, предметов интерьера в зависимости от характеристик облицовочного материала. Вид светильников предварительно обозначаются в проектной документации и техническом задании.

Советуем изучить Дезинфекционное освещение для обеззараживания и лечения заболеваний

При подсчетах используется формула:

К=(Е*к*S*к1)/(Ф*к2), где:

Е – норма для горизонтально расположенных плоскостей;

к – коэффициент, рассчитанный с учетом отклонений в работе системы при перегорании отдельных источников света и перемещении предметов интерьера;

S – площадь помещения;

к1 – коэффициент неравномерности;

Ф – световой поток от одной лампочки (зависит от мощности и типа);

к2 – коэффициент в долях.

При самостоятельном проведении измерений и подсчетов следует учесть, что отраженный свет по мощности может мало отличаться от прямого.

Люмен, люк, кандела, палочка, световой поток. Как это понимать?

Другими словами, сила света — это сила света, доступная человеческому глазу. Чтобы преобразовать излучаемую энергию (Watts) в световой поток (люмены), вам необходимо знать длину волны излучения и кривую чувствительности человека.

Из этого следует, что монохроматическое излучение как компьютерная проблема решается совершенно нерелевантно, но для светодиодного светло-белого цвета вам также необходимо знать более подробный спектр технологий выбросов и производства, и только на основе этих данных уже разработаны методы расчета.

Таким образом, мы можем видеть, что белые светодиоды 1 Вт до 100 лм / эффективность W излучают 0,4 Вт и 0,6 Вт света в виде тепла, а лампа мощностью 100 Вт потребляет широковещательную передачу в видимой части спектра только 6 Вт (0,06 Вт 1 Вт).

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

Это особенно актуально для светодиодных ламп. В дополнение к потерям энергии в самом светодиоде, силовой преобразователь теряет свою мощность, а часть света задерживается оптикой — отражателями, диспенсерами, линзами. При использовании светодиода со скоростью 100 лм / Вт эффективность светильника редко достигает 80 лм / Вт, а для наиболее распространенных источников света он может составлять 60-70 лм / Вт. Из-за этого современные светодиодные источники света примерно в 10 раз эффективнее, чем сейчас архаичные лампы накаливания.

В этом случае не забудьте главное правило для разработки источника питания для светодиода: для питания светодиода используйте стабилизатор тока, не смешивайте его с регулятором напряжения. В случае с малыми токами чип LM317T оказался очень полезным, и для крупных потоков особенно важны специализированные микрочипы драйверов, которые выполняют оптимальный режим работы тока, особенно критичные для высокой мощности.

Чтобы узнать, сколько люменов в свече, вам нужно использовать простой веб-калькулятор.

Измерение светового потока

Для измерения светового пучка используются 2 типа устройств: сферические фотометры и фотометрические гониометры. Основная проблема — это необходимость определения параметров светового луча, движущегося одновременно в нескольких направлениях.

Сферический фотометр — это сфера с коэффициентом отражения 1. В центре помещается лампочка, рассеянный световой луч измеряет фотоэлемент, вставленный в стену. Результат сравнивается с эталонным источником.

Фотометрический транспортир оснащен экспонометром, который во время излучения света перемещается во все положения сферы. Данные о яркости интегрированы для определения значения светового потока.

Определяющие формулы

Если вы хотите самостоятельно определить световой поток, в доме должен быть люксметр. Люксы измеряются в нескольких точках одной комнаты, поэтому используется формула:

P = O * Pl, где:

П — луч света (лм);

О — освещенность (лк);

Pl — площадь комнаты.

Значение P указано на упаковке лампы.

примерное значение светового потока без приборов и формул можно узнать из таблиц, опубликованных в Интернете.

Что такое кандела

Кандела (кд) — единица силы света, равная светоотдаче восковой свечи или 1/683 Вт / ср на частоте 540-1012 герц (соответствует зеленому цвету). При изменении частоты меняется количество потребляемой электроэнергии.

Сила света — это показатель, позволяющий определить часть светового потока, которую источник излучает в одном направлении. Если луч света определяется как объем, то интенсивность света можно назвать его пространственной плотностью.

Уравнение 1 cd = 1 лм справедливо только в том случае, если луч света проходит под углом 65 ° по конусу.

Полученная формула:

1 лм = 1 кд * 1 средн.

Люмены и люксы

Бывает, что в процессе проектирования системы освещения путают два понятия: люмен и люк. Люмен — это общий объем излучаемого светового потока, люкс — показатель уровня освещенности. Люкс — это часть лампы, которая достигает освещенной области и распределяется по ней. Поскольку весь световой поток не достигает освещаемого объекта, прямой связи между этими двумя индикаторами нет. Соотношение 1 лк = 1 лм / м2 можно считать правильным только тогда, когда весь просвет распределен на один квадратный метр.

Если освещение рассчитывается для конкретного помещения, используется формула:

Klk = Klm / Km2, где:

Клк — цифра, обозначающая количество люкс;

Клм — цифра, обозначающая количество погонных метров;

Км2 — площадь (цифра, указывающая количество м2).

Для перевода lx и lm мы используем формулу:

Klm = Klk * км²

Люмен и ватт

Совсем недавно лампы выбирали по их мощности (количеству ватт). Чем больше количество ватт, тем больше сила света. Сейчас отечественные производители в заводской упаковке также обозначают люмены. Чем их больше, тем лучше освещение.

По этой причине можно подумать, что W и lm свободно переводятся друг в друга. Это не совсем так, поскольку W определяет мощность, лм — объем светового пучка источника.

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

То есть интенсивность света напрямую не зависит от мощности. Но эти параметры все же связаны. Световая отдача, которая является показателем эффективности источника света, составляет лм / Вт. Расчет светоотдачи необходим для определения экономии.

Для преобразования люменов в вату нужно учитывать дополнительные параметры:

• светоотдача (соотношение Вт / лм);
• количество прошедшего светового потока.
• тип лампы;
• эффективность отражателя светильника;
• потери из-за диффузора;

Вы можете облегчить себе жизнь, если найдете калькулятор в Интернете и загрузите его на свой компьютер. Также существуют стандартизированные индикаторы для разных типов лампочек, которые позволяют определить, чем заменить, например, лампочку накаливания, не теряя при этом уровень освещенности.

Известные данные для ламп накаливания разной мощности:

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

Если вы хотите сэкономить лампу накаливания мощностью 100 Вт, вы можете заменить ее люминесцентным источником мощностью 25-30 Вт или светодиодом мощностью 12-15 Вт

Важно помнить, что энергосберегающей лампе требуется в 3-4 раза меньше ватт для создания определенного луча света, светодиодный свет — в 8-10 раз меньше. Этого вполне достаточно, чтобы выбрать лампы в магазине при условии, что они качественные

Сила света в музеях

Сотрудники музеев измеряют силу света в музейных помещениях, чтобы определить оптимальные условия, позволяющие посетителям рассмотреть выставленные работы, и в то же время, обеспечить щадящий свет, наносящий как можно меньше вреда музейным экспонатам. Музейные экспонаты, содержащие целлюлозу и красители, особенно из натуральных материалов, портятся от продолжительного воздействия света. Целлюлоза обеспечивает прочность изделий из ткани, бумаги и дерева; часто в музеях встречается много экспонатов именно из этих материалов, поэтому свет в экспозиционных залах представляет большую опасность. Чем сильнее сила света, тем больше портятся музейные экспонаты. Кроме разрушения, свет также обесцвечивает материалы с целлюлозой, такие как бумага и ткани, или вызывает их пожелтение. Иногда бумага или холст, на которых написаны картины, портятся и разрушаются быстрее, чем краска. Это особенно проблематично, так как краски на картине восстановить проще, чем основу.

Париж, Версаль

Вред, наносимый музейным экспонатам, зависит от длины световой волны. Так, например, свет в оранжевом спектре наименее вреден, а синий свет — самый опасный. То есть, свет с большей длиной волны безопаснее, чем свет с более короткими волнами. Многие музеи используют эту информацию и контролируют не только общее количество света, но и ограничивают синий свет, используя светло-оранжевые фильтры. При этом стараются выбирать фильтры настолько светлые, что они хоть и фильтруют синий свет, но позволяют посетителям в полной мере насладиться работами, выставленными в экспозиционном зале.

Важно не забывать, что экспонаты портятся не только от света. Поэтому трудно предсказать, основываясь только на силе света, как быстро происходит разрушение материалов, из которых они сделаны

Для долгосрочного хранения в музейных помещениях необходимо не только использовать слабое освещение, но и поддерживать низкую влажность, а также низкое количество кислорода в воздухе, по крайней мере, внутри выставочных витрин.

Табличка, запрещающая фотографирование со вспышкой

В музеях, где запрещают фотографировать со вспышкой, часто ссылаются именно на вред света для музейных экспонатов, особенно ультрафиолетового. Это практически необоснованно. Так же как и ограничение всего спектра видимого света намного менее эффективно, по сравнению с ограничением синего света, так и запрет на вспышки мало влияет на степень повреждения экспонатов светом. Во время экспериментов исследователи заметили небольшие повреждения на акварели, вызванные профессиональной студийной вспышкой только после более миллиона вспышек. Вспышка каждые четыре секунды на расстоянии 120 сантиметров от экспоната практически равносильна свету, который обычно бывает в экспозиционных залах, где контролируют количество света и фильтруют синий свет. Те, кто фотографируют в музеях, редко используют такие мощные вспышки, так как большинство посетителей — не профессиональные фотографы, и фотографируют на телефоны и компактные камеры. Каждые четыре секунды вспышки в залах работают редко. Вред от испускаемых вспышкой ультрафиолетовых лучей также в большинстве случаев невелик.

Что такое световой поток?

Поток света – это мощность светового излучения, видимого глазом человека; световая энергия, излучаемая поверхностью (светящейся или отражающей лучи). Энергия светового потока измеряется в люмен-секундах и соответствует потоку 1 люмен, излучаемому или воспринимаемому за 1 секунду. Этот показатель описывает полный поток, не учитывая сосредоточивающую эффективность всего прибора. Такая оценка включает также рассеянный, бесполезный свет, поэтому одно и то же количество люменов может оказаться у разных по конструкции источников.

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

Измерители люменов

Самым известным измерителем является люксметр. Это переносной вид прибора, который нужен, чтобы измерять освещенность. Это одно из семейства устройств с названием фотометр. Основа люксметра — фотоэлемент в виде полупроводникового устройства, где световой квант передает свою энергию электрону. В итоге появляется ток. Сила его является пропорциональной той, где располагается фотоприемник. Другой элемент люксметра — аналоговый вид индикатора.

Прибор используется, чтобы:

• контролировать санитарные нормы освещенности в жилищах;
• измерять уровень освещенности на рабочих местах для поддержания нормальных условий труда с рабочей гигиеной;
• контролировать освещенность на производстве, в школе, в библиотеке, в медучреждении, в музее и прочих заведениях;
• подбирать яркость ламп для оранжерей с тепличными хозяйствами;
• определять съемочную экспозицию при съемке фотографий;
• настраивать яркость световой рекламы с сигнальными огнями.

Обратите внимание! Стоит отметить, что люксметр нужен, чтобы проверять соответствие освещенности, указанной в документации, действительности. Люксметр как основной прибор измерения

Люксметр как основной прибор измерения

Физическое представление

A в физике рассматриваемую величину можно выразить через понятие работы. Работа понимается как обмен энергиями между системой и внешней средой. Обмен может происходить в форме электромагнитного излучения. Интенсивность излучения как раз и будет определять яркость. Если понимать, в чем измеряется работа в физике, можно определить физическое представление яркости. Работа в физике измеряется в джоулях, которые можно представить, как Ватт-секунды. То есть мощность излучения, умноженная на время, будет считаться работой. Чем больше мощность светового излучения, тем более ярким будет источник света.

Что такое световой поток?

Поток света – это мощность светового излучения, видимого глазом человека; световая энергия, излучаемая поверхностью (светящейся или отражающей лучи). Энергия светового потока измеряется в люмен-секундах и соответствует потоку 1 люмен, излучаемому или воспринимаемому за 1 секунду. Этот показатель описывает полный поток, не учитывая сосредоточивающую эффективность всего прибора. Такая оценка включает также рассеянный, бесполезный свет, поэтому одно и то же количество люменов может оказаться у разных по конструкции источников.

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

Прибор для измерения освещенности

Чтобы проверить, соответствует ли нормативам освещенность помещения, берется в работу люксметр. В конструкцию измерителя входит встроенный или выносной чувствительный датчик с преобразователем, стрелочным или цифровым индикатором. Детектор помещается на поверхности в горизонтальном положении.

Вам это будет интересно Как утилизировать лампы

Обратите внимание! Замеры выполняются по госту от 1996 и 2012 годов. Используется аппарат согласно инструкции на упаковочном изделии

Добавочно, при желании, можно просмотреть имеющиеся видеоуроки.

В дополнение к теме, как называется прибор для измерения освещенности, стоит отметить, что также есть люменометр. Отдельно проверяется искусственная с естественной освещенностью. В момент исполнения процедуры проверки исключается попадание тени с другими помехами

Важно отметить, что для того чтобы результаты не были искажены, измерительную проверку проводят после нескольких часов непрерывной работы осветительных источников. Желательно, чтобы процедура была повторена

Люксметр

Единица измерения освещенности.

Единица измерения освещенности – отношение свечения к поверхности, которое оно освещает, принято называть освещенностью. Учитывается именно перпендикулярное падение света на определенную плоскость.

Единица измерения освещенности — Люкс (lux.)

1 люкс = отношение 1 люмена к 1 метру поверхности в квадрате.

Световой поток измеряется в люменах. Оба показателя занесены в международную систему единиц. В Великобритании и Соединенных Штатах уровень освещенности узнают в люменах на квадратный фут, также называемые футом-кандела. Яркость свечения — освещенность от источника силой в 1 канделу на расстоянии одного фута от освещаемой плоскости.

В европейских странах есть стандарт качества освещения в рабочих помещениях. Ниже представлены некоторые рекомендации из этого документа.

• 300 люкс; Офис или другие помещения, где не нужно пристально рассматривать мелкие детали.
• 500 люкс; Такой уровень свечения должен быть в комнатах, где люди длительное время работают за компьютером или читают. Это применимо и к учебным заведениям, и к переговорным пунктам, и к другим учреждениям.
• 750 люкс. Если люди занимаются технической работой: изготавливают продукцию, создают точные чертежи и так далее, должен быть такой уровень освещенности.

Измерение светового потока

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

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

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

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

Не всегда можно заметить невооруженным глазом, что лампочка мерцает. Тем не менее даже незначительное превышение коэффициента пульсации влияет на центральную нервную систему человека негативно, а также уменьшает работоспособность. Свет, который может неравномерно пульсировать, излучают все экраны: мониторы компьютеров и ноутбуков, дисплеи планшетов и мобильных телефонов, экран телевизора. Пульсацию измеряют люксметром-пульсметром.

Основные требования

Люксометр: измерение освещенности

Освещённость любого объекта, на который падает световой поток, никак не зависит от его свойств – они определяют только отражающую способность поверхности, которую принято называть светимостью или яркостью. Отражённый свет от потолка, зеркал и других конструкций часто используется для усиления эффективности основного освещения, так в большинстве конструкций подвесных светильников предусмотрено направление части света в верхнюю полусферу.

Рекомендуемые значения освещённости разных жилых помещений:

• Гостиная – 200 лк;
• Санузел, душевая – 80 лк;
• Кабинет – 300 лк;
• Подсобные помещения – 50 лк.

Для производственных и служебных объектов установлены нормированные величины, указанные в своде правил СНиП.

Расчёт освещения производится с помощью громоздких формул, куда входит множество параметров: люксы и люмены, площадь, различные коэффициенты, сколько светильников и пр. Для простых применений в Интернете существует множество калькуляторов, значительно облегчающих вычисления.

Ликбез по освещению: люксы, люмены, канделы

В большинстве статей в качестве примера приводится обычная лампа накаливания 100 Вт. Такая лампа является Ламбертовским источником света, имеет силу света — 100 Кандел (100 Свечей) и световой поток около 1500 Люмен (примерно 15 Люмен на Ватт).

У светодиодов, особенно мощных, часто указывается тип распределения света. Как правило это Ламбертовская диаграмма. «Ламбертовский» светодиод светит во все стороны одинаково, независимо от направления. И если бы светодиод был шариком, он бы во все стороны светил одинаково — в этом суть диаграммы Ламберта. Что бы было понятно — солнце — это Ламбертовский источник. Обычная лампочка на 100 Вт – это тоже Ламбертовский источник света — поверхность излучающая свет во все стороны равномерно.

Возьмем светодиод и наложим на него систему координат X Y

. Точка(a) – начало координат. Угол— это видимый угол свечения. Максимальная яркость света у светодиода будет в точке (e) – эта точка находится прямо перпендикулярно кристаллу светодиода. Перемещаясь по окружности от точки (e) влево и вправо яркость будет уменьшаться. И в какой то точке (c) и точке (b) яркость будет в два раза меньше яркости точки (e) . Угол — и будет называться углом половинной яркости. И чем он ближе по величине к видимому углу свечения – тем лучше. За пределами этого угла тоже есть свет, но характеристикой угла половинной яркости будет только угол .

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.

Похожие записи:

Дрели мakita Tl494 схемы: зарядное устройство из компьютерного бп Аналоговое и цифровое видео: определение и различия между ними Циклы for и while в arduino Сколько розеток нужно в квартире по комнатам Понятие о саморазряде акб, проверка и способы уменьшения