Люмены в ватты. Основные световые единицы и величины

Чтобы быстро и качественно выполнялась любая производственная задача, обязательно должно быть правильно организовано освещение рабочего места специалиста. Для этого подбираются светильники с определёнными фотометрическими показателями.

Освещение на рабочем месте определяется разными физическими величинами, основной из которых является освещённость. Её показатели рассчитаны для рабочего места любого специалиста и регламентируются соответствующими СНиПами.

Освещённость – это характеристика, которая определяется как световой поток, приходящийся на единицу площади.

Световой поток (Ф)

Данный физический параметр определяется как мощность видимого излучения источника или световая энергия, которая излучается светильником за единицу времени.

В то же время, световая энергия представляет собой энергию, распространяющуюся по всем направлениям и вызывающую зрительные ощущения. У каждого человека на одни и те же источники излучения разные зрительные ощущения, поэтому для расчётов берутся усреднённые показатели.

В физике для расчёта используется формула:

Ф = W/t, где:

• W – энергия, излучаемая источником, измеряется в ваттах,
• t – время работы прибора в секундах.

Также это величина, которая характеризует количество света, излучаемое осветительным прибором во всех направлениях.

Таким образом, вторая формула расчёта имеет вид:

Ф = I · w, где:

• I – сила света, измеряется в канделах,
• w – телесный угол, рассчитывается в стерадианах.

Люмен

Единицей измерения светового потока является люмен.

Для того чтобы определить, какой источник выгоднее приобрести, рассмотрим сначала, что такое люмен.

Слово lumen в переводе с латинского обозначает свет.

Люмен определяется как световой поток, который излучается точечным источником, имеющим силу света 1 кандела в телесный угол, равный 1 стерадиану:

1лм = 1Вт / 1с.

С другой стороны, единица измерения люмен (лм) может быть найдена как:

1 лм = 1 кд · 1 ср.

Если телесный угол равен 4π радиан, а сила света – 1 кд, то в этом случае говорят о полном световом потоке, который равен 4π лм или 4 · 3,14 лм.

Рассчитали, что этот показатель для солнечного излучения соответствует 8 лм, а звёздного неба – всего 0,000000001 лм.

Для любого искусственного источника освещения имеются таблицы расчёта этого фотометрического параметра.

В светотехнике используются производные величины, которые образуются с помощью стандартных приставок международной системы СИ, например:

• 1 клм = 103 лм или 1клм = 103 лм;
• 1 Млм = 106 лм;
• 1 слм = 10-3 лм;
• 1 мклм = 10-6 лм.

Измерительные приборы

Для измерения фотометрических величин в промышленности используются специальные устройства, которые называются сферическими фотометрами и гониофотометрами. Они позволяют определять, как световой поток, так и силу света от различных светильников.

Фотометры бывают визуальными и объективными.

Принцип действия визуальных приборов основан на способности глаза определять одинаковость яркости освещения двух сравниваемых поверхностей, освещённых одинаковым цветом.

В настоящее время популярными являются объективные электрические фотометры, которые позволяют выполнять измерение световых параметров не только в видимой зоне, но и за её пределами.

Гониофотометры позволяют получать данные о величине светового потока, силе света, а также показатели других фотометрических величин, например, яркости, распределения освещённости и др.

Рекомендации по организации правильного освещения рабочего места

При освещении рабочих мест используют два вида источников: искусственные и естественные.

Искусственные представляют собой приборы с лампами различного типа: люминисцентные, накаливания, светодиодные и т.д.

Для каждого типа ламп существуют таблицы с указанием количества люменов, излучаемых данным светильником.

Эта величина указывается на упаковке товара, поэтому при покупке обязательно нужно подбирать лампочку, руководствуясь информацией, размещённой производителем на коробке. На упаковке светильника указывается полный световой поток, в который входит и рассеянный свет.

Внимание! При приобретении светильника важно помнить, что этот показатель не отражает полностью его яркость, так как она может повышаться за счёт использования системы отражателей, линз и зеркал, размещённых в приборе.

Подбор электроламп

Перед приобретением электролампочек нужно сначала выбрать, какие приборы вам нужны для создания правильного освещения рабочего места. Если комната прямоугольная, то расчёт нужного количества люменов выполняется следующим образом: нужно перемножить показатели нормы освещённости объекта (определяется согласно СНиП), площади помещения и коэффициента, зависящего от высоты потолка помещения.

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)

Примеры:

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК"
Под общей ред. профессоров МЭИ В.Г. Герасимова и др.
М.: Издательство МЭИ, 1998

Характеристика основных показателей в применении к освещению: люксы, люмены, кельвины, ватты. Читайте!

Учитывая сложившуюся в нашей стране экономическую ситуацию, сейчас самое время перейти на светодиодное освещение. Почему? Светодиодные лампы потребляют намного меньше электроэнергии по сравнению с другими источниками света, а по своим техническим характеристикам значительно превосходят, к примеру, те же лампы накаливания.

Однако прежде чем отправиться в магазин светодиодного оборудования, необходимо знать некоторые характеристики таких устройств, учитывая которые вы сможете выбрать именно тот осветительный прибор, чьи характеристики будут полностью соответствовать условиям эксплуатации. В данной статье мы расскажем о том, что означают ватты, люмены, люксы и кельвины на маркировке светодиодов, а также поговорим о преимуществах светодиодных устройств перед другими источниками света.

Ватты, люксы, люмены, кельвины, как основные характеристики светодиодов

При покупке ламп накаливания потребитель ориентируется на количество ватт, указанных на маркировке, определяя тем самым, насколько ярко будет светить изделие. В светодиодах, данный показатель имеет совсем другое значение.

Количество ватт, которое указывает производитель на упаковке, характеризуют не яркость устройства, а количество потребляемой электроэнергии за один час работы. Естественно, можно провести параллель между лампами накаливания и светодиодами, ориентируясь только на мощность. Для этого даже существуют специальные таблицы. Так, к примеру, светодиодное устройство мощностью 8-12 ватт будет светить так же ярко, как и лампа накаливания с характеристикой 60 ватт. Однако основной единицей, определяющей яркость светодиодных ламп, является люмен.

Что такое люмены в светодиодных лампах

Под люменом подразумевают величину светового потока, которая излучается источником освещения с силой, равной одной канделе в угол величиной в один стерадиан.

Для примера! Лампа накаливания, имеющая мощность 100 Вт, в состоянии создать световой поток, равный 1300 люменам, тогда как светодиод гораздо меньшей мощности способен выдать аналогичный показатель

Однако помимо люменов, светодиодное оборудование характеризуется ещё и по величине освещённости, которая измеряется в люксах.

Что такое люкс в освещении

Люкс – это единица измерения освещённости, которая равняется освещённости поверхности площадью один квадратный метр при световом потоке, равном одному люмену. Так, к примеру, если спроецировать 100 люменов на площадь в 1 квадратный метр, то показатель освещённости составит 100 люкс. А если аналогичный световой поток направить на десять метров квадратных, то освещённость составит всего 10 люкс.

Теперь, когда вас спросят: «люксы и люмены, в чём разница?», вы сможете блеснуть своими познаниями и дать собеседнику исчерпывающий ответ на его вопрос.

Что такое Кельвин в освещении

Как вы наверняка замечали, свет от ламп накаливания имеет тёплый желтоватый оттенок, в то время как светодиоды обладают широкой цветовой гаммой. Так, светодиодное оборудование способно отображать цвета от фиолетового до красного (в спектре белых и жёлтых цветов). Однако наиболее распространёнными, всё же, являются ярко-белые, мягко- или тёпло-белые цвета. Зачем мы вам это рассказываем? Всё дело в том, что определить цвет света можно по маркировке изделия. Для этого необходимо посмотреть такую техническую характеристику, как цветовая температура, которая измеряется в Кельвинах. Чем меньше число, тем желтее (теплее) будет излучаемый свет.

К примеру, обычная лампа накаливания имеет цветовую температуру, которая находится в диапазоне между 2700 – 3500 Кельвинов. Таким образом, если вы захотите приобрести светодиодный осветительный прибор, который бы имел такой же цвет, как и лампа накаливания, выбирайте светодиодное устройство с аналогичным показателем цветовой температуры.

Различные типы промышленных ламп, их достоинства и недостатки

Ниже, приведена сравнительная таблица различных видов промышленных ламп.

Исходя из данной таблицы, можно сделать вывод, что светодиодные лампы практически по всем показателям превосходят другие типы осветительных элементов. А что касается цены, то вряд ли этот фактор можно назвать существенным недостатком. К тому же, при к вопросу выбора и установки светодиодного оборудования, к примеру на , оно окупит себя в относительно короткие сроки.

Проконсультироваться по поводу технических характеристик и светодиодных промышленных светильников, а также выбрать из необходимое вам изделие, вы можете на нашем сайте. Также наши специалисты проведут текущего освещения на вашем объекте и предложат подходящий по модернизации системы.

Подробнее

Экспортные истории: как Украина «несет свет» в Европу

Подробнее

Модернизация системы электроосвещения на ДТЭК Добропольская ЦОФ

Подробнее

Что такое теплоотвод в светодиодном светильнике?

Подробнее

Сколько в год можно сэкономить на электроэнергии с использованием светодиодного освещения?

Подробнее

20 Сен

Энергоэффективное освещение, как конкурентное преимущество

Подробнее

Особенности эксплуатации светодиодного освещения

Подробнее

Автоматизация освещения

Подробнее

Окупаемость инвестиций в модернизацию системы освещения

Подробнее

Оптическая система LED светильника: линзы, отражатели

Споры на тему сравнения светового потока диодных и других типов ламп, постоянно возникают на необъятных просторах интернета. Виной тому уникальность технических параметров светодиодов как источника света, а именно специфика точечных источников.

Все источники света, будь то лампочка накаливания либо люминесцентная, имеют круговую диаграмму рассеивания света, когда у светодиода это луч с углом рассеивания около 120 0 . Поэтому и характеристики освещения диода зависят от того под каким ракурсом их оценивать.

Сравнение света разных источников

Например, часто на упаковке светодиодов мощностью 4Вт со световым потоком 400 лм изображают в качестве эквивалента лампу накаливания на 50Вт. На самом деле общий световой поток второй почти на четверть выше.

А вот если сравнить эффективную освещенность поверхности стола от настольного светильника с обыкновенной лампой и на диодах, выигрыш на стороне LED, поскольку у них меньший диаметр светового пятна и значительно меньшее рассеивание света.

Разброс параметров светового потока обусловлен его зависимостью от цветовой температуры. У диодов холодного белого света (цветовая температура 5000-7000 К) световой поток выше светодиодов тёплого света (2800-3500 К).

Давайте рассмотрим эту информацию с практической точки зрения.

При выборе обыкновенной лампочки накаливания мы интуитивно понимаем, что в ванную комнату надо 75 ватт, в коридоре можно обойтись 60 ваттами, а в гостиную придется вкручивать три по сто. И никто не задаётся вопросом, сколько там в них люмен.

Что такое люмены в светодиодных лампах

С переходом на LED понятие яркости и освещенности приходится рассматривать совершенно в другом ракурсе. Как видно из таблиц, мощность светодиодов при замене лампы накаливания должна быть примерно в десять раз меньше. Но тут необходимо учитывать целевое назначение освещения.

Если говорить об освещении помещений, сто ватт накаливания дают столько люмен, сколько и десяти ваттные светодиоды. С единственной оговоркой – в качестве диодной лампочки используются изделия радиальной конструкции . Как на рисунке.

Освещение рабочей поверхности

Для освещения рабочих поверхностей используют плоские LED модули, поскольку освещать внутреннюю поверхность плафона нет резона.

В такой системе эффективная яркость накаливания не превышает 60% от номинального показателя. Чистый световой поток от 60Вт будет около 350 люмен (630 * 0,6). А вот КПД светодиодов в такой системе практически 100%.

Соответственно расчётная мощность светодиодов не превысит 5Вт.

Освещённость и световой поток

Для рядового потребителя не столь важно, сколько люксов выдаёт источник света. Важнее что бы при этом уровне освещенности было комфортно зрению при чтении либо письме.

Все санитарные правила нормируют освещение рабочей поверхности в люксах. Будь то страничка книги либо лист бумаги, для комфортной работы на их поверхности должно быть 300 люкс, что соответствует 30Лм/м.кв.

Сколько люмен в лампе накаливания 100Вт важно, например, для организации рабочего места ребёнка, где он будет делать уроки либо заниматься другими делами.

Рассчитать освещенность поверхности, даже зная, сколько люмен в лампочке 100Вт, крайне сложно, поскольку большая часть этого потока доходит в виде отражённого света. Для диодов же достаточно элементарной формулы из школьного курса геометрии.

H – расстояние от светодиодов до поверхности;

D – диаметр светового пятна;

D = 2 * Tg60 0 * h = 1.16 * h;

Площадь круга = 3,14 * D 2 / 4 = 0,785 * D * D;

Освещённость = световой поток / площадь круга .

Итого: светодиодный источник света мощностью 15Вт и световым потоком 800Лм, размещённый на потолке над столом, обеспечит около 300 люкс.

Освещённость – самая распространённая фотометрическая величина, в повседневной жизни определяется простыми терминами: светло, темно, сумерки и т. д. Уровень освещённости оказывает значительное влияние на самочувствие и трудоспособность человека, его возможность получать информацию от самых разных источников с помощью зрения. Для создания комфортных условий необходимо измерить освещённость и определить оптимальные величины.

Понятие освещённости

Определение освещённости невозможно без применения других параметров видимого света – световых единиц:

• Кандела (кд). Сила света относится к основным единицам международной системы СИ. Ранее применявшееся название – свеча, служившая эталоном для измерений. Сейчас одна кандела – это световая эффективность монохромного излучателя на строго определённой частоте, с заданной энергией. В бытовом применении одной канделе соответствует сила света одной обычной свечи, 100 кд – лампа накаливания мощностью100 Вт;
• Световой поток – люмен (лм), производная единица измерения. Определение тесно связано с силой света. 1 люмен – это световой поток излучателя силой в одну канделу, распределённый в один стерадиан (телесный угол): 1 лм = 1 кд ∙ 1 ср. Типичное значение для ламп накаливания 100 Вт с прозрачной колбой составляет 1300-1400 лм.

Освещённость зависит от этих характеристик источника света и указывает на величину светового потока, падающего на некоторую площадь, измеряется в люксах (лк). За единицу освещённости принимается люкс – это световой поток в один люмен, падающий перпендикулярно на 1 м2 освещаемой площади и равномерно по ней распределённый. Так же определяется как освещённость сферы радиусом 1 метр, находящимся внутри излучателем с силой света 1 кд. Находится в прямо пропорциональной зависимости от интенсивности источника и в обратной – от квадрата расстояния до него. За источник принимается равномерно испускающий свет во все стороны (изотропный) точечный излучатель.

Вычисление конкретного значения кандел, люменов и люксов производится по формулам:

E = F / S, где Е – освещённость, люкс; S – площадь, м2.

E = I / R2, где R – расстояние до источника.

Из этих соотношений понятно, как перевести люксы в люмены, рассчитать требуемый поток при определённой освещённости:

F = E × S, где F – искомый световой поток в люменах, E – известная освещённость, люкс, S – площадь, м2 .

Величина уменьшается в том случае, если свет падает под углом, тогда результат необходимо умножить на значение косинуса угла падения лучей:

E = (F / S) × cos i;

E = (I / R2) × cos i.

В традиционной английской и американской системе измерений применяется понятие фут – кандела. Определяется как освещённость на расстоянии один фут, создаваемая источником силой света в одну канделу. Больше одного люкса приблизительно в десять раз, для пересчёта удобно использовать онлайн калькуляторы.

Средние значения для некоторых распространённых естественных и искусственных источников освещения:

• Солнце, в средних широтах, полдень – до 400000 лк;
• Пасмурная погода – 3000 лк;
• Восход солнца – 1000 лк;
• Полная луна без облаков – до 1 лк;
• Стадион при искусственном освещении – до 1300 лк.

Указанные величины ориентировочные и не могут применяться для расчётов – разница в измерениях бывает очень велика.

Основные требования

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.

• 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.

Измерение

Прямое измерение освещённости производится специальным прибором – люксметром, который отображает результат непосредственно в люксах. Работает на принципе фотоэффекта, свойственного некоторым материалам: селеновый элемент или полупроводники. В фотографии применяются экспонометры, дающие результат в экспозиционных числах EV.

Люксметр регистрирует световой поток в конкретном месте, с учётом всех видов освещения: искусственного, естественного, отражённого.

Обозначения на источниках света

Способность светотехнического изделия создать определённый уровень освещённости указывается в виде значения светового потока в люменах.