Измерение светового потока в чем измеряется
Понятие и способы измерения светового потока
Для определения количества света на квадратный метр площади используется понятие световой поток. Величина измеряется в люменах и позволяет уточнить, сколько света выдает отдельная лампа или система освещения.
Что такое световой поток
Соотношение мощности лампы со светоотдачей
Под потоком света понимается мощность излучения, которое может увидеть человек или световая энергия, поступающая от поверхности (свечение или отражение луча). Полный поток без учета сосредоточенной эффективности приборов, но с учетом бесполезного света, замеряется в люмен-секундах.
Световая величина не является аналогом энергетической, характеризующей свет без зрительных ощущений. Световая, или лучистая энергия может измеряться в джоулях. Единица измерения светового потока – люмен, что значит свечение от одного источника с силой 1 кандела. Телесный угол в данном случае составляет 1 стерадиан.
Количество люменов излучения зависит от яркости источника.
Как освещенность связана со световым потоком
Освещенность и световой поток – разные, хотя и сходные понятия. Измерение освещенности производится в люксах, а не люменах. 1 люкс означает попадание 1 люмена на 1 м2 участка.
Для наглядности можно сравнить силу и давление. Используя небольшую иголку и прилагая минимум силы, создается высокий коэффициент удельного давления для конкретной точки. Аналогичным образом световой слабый поток может освещать отдельную зону.
Взаимодействие потока света и освещенности легко понять на примере настольной лампы со световым потоком 1000 Лм. Чтобы освещение было полноценным, ориентируются на нормативы СНиП 52.13330. Для рабочего места применяется значение 350 Люкс, для произведения манипуляций с мелкими деталями – 500 Люкс. На освещенность также влияет отдаления источника света, расцветка посторонних предметов, наличие зеркала или окна. То есть, стол рядом с белой стеной получит больше люксов, чем стол, стоящий у темной.
Для замера освещенности используйте прибор-люксметр или приложение-измеритель на смартфоне.
Отличие освещенности от светового потока
Спектральная эффективность светового потока
Освещенность – это поверхностная плотность при попадании светового потока на участок. В условиях горизонтальной плоскости поверхность освещается при горизонтали. Для обозначения величины используется литера Е. Рассчитать параметры освещенности (Люксы) можно по формуле Е = Ф/S, где:
Разница между физическими величинами – 1 люкс равняется 1 люмену на м2 площади освещения.
Для определения освещенности понадобится соотнести световую силу с расстоянием до конкретного участка. Когда свет падает под прямым углом на поверхность, площадь светового потока меньше. При увеличении угла процент освещенности уменьшается.
Меньше света попадет на объект, расположенный вдали от источников излучения.
Нормы освещения помещений по использованию (СНиП)
Норма освещенности обязательно учитывается при обустройстве административных, образовательных, досуговых учреждений, бытовых предприятий, торговых объектов, жилых домов, придомовых территорий, гостиниц, предприятий, а также пешеходно-автомобильных зон в городах и селах.
При подборе осветительной системы руководствуются документами СНиП 23-05-95 от 1995 г. и его обновленной версией СП 52.13330 от 2011 г. для естественных и искусственных источников света.
Освещение в офисе
От уровня освещения будут зависеть стрессоустойчивость, концентрация внимания, умственная деятельность персонала. Ознакомиться с нормативными требованиями можно в таблице.
| Тип помещения | Освещенность, лк |
| Большой офис с компьютерной техникой | 200-300 |
| Большой офис с планировкой свободного типа | 400 |
| Офис для работы с чертежами | 500 |
| Конференц-зал | 200 |
| Лестница | 50-100 |
| Холлы, коридоры | 50-75 |
| Архивные помещения | 75 |
| Подсобки | 50 |
Интенсивность освещенности на производстве
Для определения показателя принимается во внимание зрительная нагрузка.
| Зрительная работа, разряд | Напряжение органов зрения | Комбинированное освещение | Общее освещение |
| 1 | Наивысшая точность | 1500-5000 | 400-1250 |
| 2 | Очень высокая точность | 1000-4000 | 300-750 |
| 3 | Высокоточная | 400-2000 | 200-500 |
| 4 | Средняя точность | 400-700 | 200-300 |
| 5 | Минимальная точность | 400 | 200-300 |
| 6 | Грубая | 200 | |
| 7 | Контроль производства (системы наблюдения) | 400 | 200-300 |
Освещение на складах
Интенсивность источников света зависит от типа хранения и разновидности ламп.
| Хранение | Лампы | |
| Газоразрядные | Накаливания | |
| На полу | 75 | 50 |
| На полках | 200 | 100 |
Параметры освещения в жилых домах и досуговых центрах
Для кабинета, бильярдной, библиотеки стандартная высота стола – 0,8 м от линии пола.
| Тип помещения | Освещение, лк |
| Лифтовые шахты | 5 |
| Ходы по этажам, чердакам, коридорам | 20 |
| Помещения для коммуникационного оборудования | 20 |
| Помещения для колясок и велосипедов | 30 |
| Лестницы | 20 |
| Пункты консьержа | 150 |
| Санузлы, душевые, ванны | 50 |
| Бильярдные | 300 |
| Тренажерные залы | 150 |
| Раздевалки, бассейны, сауны | 100 |
| Гардеробные помещения | 75 |
| Подсобки | 300 |
| Коридоры и холлы в квартирах | 50 |
| Библиотеки, кабинеты | 300 |
| Детская комната | 200 |
| Кухня | 150 |
| Жилые помещения | 150 |
| Вестибюль | 30 |
Указанные нормы принимаются во внимание при обустройстве электропроводки и установке осветительных приборов.
Расчет светового потока
Лампа LED D60х108мм Матовая колба 320º 1600Лм A60 23229, Gauss
Для вычисления светового потока можно применить специальный измерительный прибор или ориентироваться на показатель светоотдачи в зависимости от потока:
Эффективность метода зависит от интенсивности светового потока в лампе, норм освещенности, коэффициентов запаса (чистота объекта и тип источника), использования светопотока, поправочного, количества светильников, площади комнаты. При расчетах также ориентируются на конструкцию устройства, наличие защитного покрытия.
Погрешность теоретических вычислений составляет около 30%.
Сила света
Под силой света понимают величину светового потока, разделенную на телесный угол, в пределах которого он находится. Если световой луч установить в качестве объема, сила будет пространственной плотностью. Показатель измеряется в канделах (Кд).
Канделой называется единица измерения силы света, которую имеет пульсация восковой свечи. Она равна 1/683 Вт при частоте от 540 до 1012 Гц, что соответствует зеленому оттенку. 1 кандела совпадает с 1 люменом только при условии распространения светового луча под конусным углом 65 градусов. Милликанделы применяют для обозначения прибора направленного действия – индикаторных светодиодов, небольших фонариков.
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.
| Мощность, Вт | Световой поток, Лм |
| Лампы накаливания | |
| 20 | 250 |
| 40 | 400 |
| 60 | 700 |
| 75 | 900 |
| 100 | 1200 |
| 150 | 1800 |
| Люминесцентные светильники | |
| 5-7 | 250 |
| 10-12 | 400 |
| 15-16 | 700 |
| 18-20 | 900 |
| 25-30 | 1200 |
| 40-50 | 1800 |
| Светодиодные источники | |
| 3-4 | 250-300 |
| 4-6 | 300-450 |
| 6-8 | 450-600 |
| 8-10 | 600-900 |
| 10-12 | 900-1100 |
| 12-14 | 1100-1250 |
| 14-16 | 1250-1400 |
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:
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 %.
Что значит световой поток и сила света для светильников и ламп
Одной из важнейших характеристик осветительного прибора является создаваемый им световой поток. Именно от этого показателя будет зависеть эффективность любого осветителя – от настольной лампы до корабельного прожектора. Но для того, чтобы суметь воспользоваться абсолютно бессмысленными на первый взгляд цифрами, необходимо четко представлять, что такое световой поток, в чем он измеряется и как связан с освещенностью.
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.
Типовое значение светового потока для различных источников света
Покупая тот или иной прибор освещения, необходимо знать, какой СП он создает. Но, к сожалению, далеко не на всех лампочках этот параметр указан. Весьма распространенные лампы накаливания, к примеру, вообще продаются без паспорта и единственными доступными характеристиками для них являются напряжение питания и потребляемая мощность.
Тем не менее, для приборов, работающих на одном принципе (накаливания, люминесцентные, светодиодные и пр.), существует прямая связь между потребляемой мощностью и создаваемым лампой световым потоком:
Таблица соответствия потребляемой мощности и СП для ламп разных типов
| Лампы накаливания | Люминесцентные лампы | |||
| Мощность потребления, вт | Создаваемый сп, лм | Мощность потребления, вт | Создаваемый сп, лм | |
| 20 | 250 | 5-7 | 250 | |
| 40 | 400 | 10-12 | 400 | |
| 60 | 700 | 15-16 | 700 | |
| 75 | 900 | 18-20 | 900 | |
| 100 | 1200 | 25-30 | 1200 | |
| 150 | 1800 | 40-50 | 1800 | |
| Лампы на светодиодах | ||||
| Мощность потребления, вт | Создаваемый сп, лм | |||
| 3-4 | 250-300 | |||
| 4-6 | 300-450 | |||
| 6-8 | 450-600 | |||
| 8-10 | 600-900 | |||
| 10-12 | 900-1100 | |||
| 12-14 | 1100-1250 | |||
| 14-16 | 1250-1400 | |||
Что такое освещенность и как ее связать со световым потоком
Согласно теории освещенность, которая измеряется в люксах (лк), – физическая световая величина, показывающая, какой силы равномерно распределенный световой поток падает на объект определенной площади.
Из вышесказанного очевидно, что от силы светового потока зависит освещенность объекта. Но освещенность – именно то, ради чего и создаются системы освещения. Как связать эти две величины? Ведь для практического применения той или иной лампы даже с известной величиной СП нужно знать, насколько хорошо она сможет осветить конкретный объект. Если курс начальной школы забыт не окончательно, связать освещенность с СП несложно, поскольку освещенность объекта равна отношению светового потока к площади этого объекта:
Планируя освещение, к примеру, в офисе или квартире, обычно задаются нужной освещенностью на объекте известной площади и уже ее пересчитывают в требуемый для этого полный световой поток. Поэтому удобнее предыдущую формулу привести к виду:
Осталось решить два вопроса:
Первая задача решается элементарно. Для этого достаточно заглянуть в нижеприведенную таблицу:
Таблица нормативов освещенности помещений различного назначения
Теперь по площади. Если светильник ненаправленный, а освещать нужно закрытое помещение, то достаточно в вышеприведенной формуле использовать дополнительную величину – поправочный коэффициент К, учитывающий высоту потолков:
Важно! Использование этой методики позволяет получить весьма приблизительный результат (которого, впрочем, в большинстве случаев достаточно), поскольку не учитывается коэффициент отражения поверхностей объекта, на который влияют цвет обоев, пола, мебели, зеркал и т.п.
В случае же с направленным светильником кроме СП придется учитывать и другие параметры, определяющие величину освещенности: телесный угол, в котором излучает лампа и расстояние от осветителя до объекта:
Для определения площади покрытия необходимо рассчитать площадь основания конуса
Единица измерения света
Единица измерения света – Люмен.
Единицей измерения света является – Люмен. Это единица измерения потока света в системе единиц физических величин — СИ. 1 люмен = световой поток, который испускается от точечного изотропного источника. Сила света при этом должна равняться 1 Кандела. Полное свечение, исходящее от изотропного светильника, с силой света 1 Кандела равно 4 люменам.
1600 lm — в потоке света люминесцентного осветителя 26 Вт.
В солнце — 3.63х10 в 28 степени Люменов.
Единица измерения силы света – Кандела
Единица измерения силы света – Кандела. Обозначается как Кд или cd. Кандела равняется силе свечения, которое испускается в определенном векторе, заданном источником монохроматического излучателя частотой 540х10 в 12 степени Герц.
В системе СИ есть 7 главных единиц измерения, одной из которых является кандела. Кандела равняется силе свечения, которое испускается в определенном векторе, заданном источником монохроматического излучателя частотой 540х10 в 12 степени Герц. Его энергетическая сила света составляет 1/683 (Вт/ср). Ср — стерадиан, этим показателем измеряют телесные углы. В славянских странах его обозначают как Ср, однако международное обозначение sr.
Упомянутая частота соответствует зеленому спектру. Глаз человека более чувствителен к зеленому, чем к другим цветам. Для достижения того же значения силы света при излучении с другой частотой необходимы большие показатели энергетической интенсивности.
Ученые прошлых веков определяли Кандела как силу света, которая излучается черным предметом перпендикулярно плоскости площадью 1/60 квадратных сантиметров при температуре 2042.5К. При такой температуре расплавляется платина. Современная наука определила значение 1/683 так, чтобы нынешнее обозначение соответствовало предыдущему.
Пламя свечи излучает примерно одну канделу силы света. Из-за того, что в латинском языке свеча называется candela, а в английском — candle, раньше эту единицу измерения так и называли: свеча. Сейчас такое название не используется и считается архаизмом.
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.
Нужно ли, на самом деле, измерять степень освещенности и что такое единица измерения света?
Ученые доказали, что тусклый или, наоборот, слишком яркий свет разрушают сетчатку человеческого глаза, из-за чего ухудшается острота зрения. Из-за разрушения сетчатки скорость и качество функционирования мозга снижаются. Недостаточное количество яркости увеличивает в людях сонливость, понижает работоспособность и ухудшает настроение. Следует учесть, что мы не берем во внимание ситуации, в которых тусклое свечение украшает обстановку: романтическое свидание, просмотр фильма и так далее. Насыщенный световой поток прибавляет сил, энергии, желания работать, тем самым быстрее утомляя человека.
Единица измерения света установлена СанПиНом называют санитарные правила и нормы — данные, на которые нужно равняться при измерении освещенности. Замеры делаются для определения не только степени освещенности, но и уровня шума, пыли, загрязненности, вибрации. По мнению докторов, постоянный недостаток света на рабочем месте приводит к переутомлению сотрудников, ухудшению зрения и концентрации внимания. Рабочие становятся менее трудоспособными, что может вылиться в несчастный случай по невнимательности или другим причинам.
Помимо людей, от недостаточной освещенности страдают и другие живые организмы: растения, животные. Для быстрого развития и плодородного цветения растениям обязательно нужен мощный поток света. У животных из-за некачественного освещения могут появиться нарушения в росте и развитии, репродуктивной функции, наборе массы тела и может снизиться активность существа.
Каким бывает освещение
Освещение, как правило, бывает естественным и искусственным.
Естественные источники свечения:
Интенсивность света
Единица измерения света интенсивность измеряется при обустройстве освещения в комнате либо при подготовке фотоаппарата к съемке. Опытные фотографы и светотехники-профессионалы, пользуются цифровыми экспонометрами, однако можно изготовить и простой прибор с похожим принципом работы своими руками.
Многие аппараты предназначены для отдельного типа освещения. Например, измеряя свечение натриевых ламп, вы добьетесь более точного результата, чем проводя расчеты над лампой накаливания.
Можете установить приложение на смартфон, которое определит интенсивность света. Какими бы хорошими ни были ваш телефон и выбранное приложение, результаты будут искаженными и неточными, поэтому лучше воспользоваться специализированным прибором.
Большинство устройств измеряют показатели освещенности в люксах, так как это общепринятая единица, однако некоторые настроены на отображение фут-кандел.
Если вам неудобен один из этих способов измерения, можете перевести люксы в канделы и наоборот на этом ресурсе:
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.
Заключение.
Таким образом, мы разобрались, что значит освещенность, сила света, его интенсивность. Вы узнали какими бывают единицы измерения светового потока, измерительные приборы, ознакомились с нормами и рекомендациями СанПин и многим другим. Теперь вы имеете базовый багаж знаний об освещении и не растеряетесь, если услышите в разговоре слово «кандела» или «люксметр». Если интересно, можете приобрести измерительный аппарат и сделать несколько замеров освещенности своего рабочего места. После этого вы поймете, соответствует ли ваше освещение нормам или нет.