что такое световой поток в люменах
Что такое люмены (Lm) и почему этот параметр так важен.
Что такое световой поток?
Ватты означают количество потребляемой энергии. Например, больше энергии использует лампочка мощностью 100 Вт, чем лампочка в 60 Вт. Это значение показывает то, сколько энергии будет тратиться – оно никак не показывает количество световых лучей, которое дает лампа. То, сколько света вы получаете от лампочки, показывает такой параметр, как люмен.
Люмен — это единица измерения светового потока в системе исчислений. Чем ярче лампочка, тем больше будет это значение. Например, обычная лампа накаливания мощностью 40 Вт обладает световым потоком 300 люмен. Перевести люмены в ватты не так просто, как кажется.
На упаковке каждого изделия обязательно должна быть информация о том, какое количество света дает данное изделие. Когда электроэнергия преобразовывается в световые лучи, часть ее теряется и поэтому большие значения не достигаются. Можно заметить, что этот показатель ламп накаливания равен 12 люмен к одному ватту, тогда как люминесцентные лампы дают 60 люмен к одному ватту. У светодиодных ламп максимальное освещение при минимальном потреблении энергии – до 90 люмен на ватт.
Из таблицы следует, что светодиодная лампа со световым потоком 600 лм не является эквивалентом лампы накаливания 60 Вт, а 1 000 лм – не эквивалент лампы накаливания 100 Вт.
Параметры, определяющие показатель светового потока и его расчет
Луч состоит из потока частичек – фотонов. Когда эти частички попадают человеку в глаза, возникают определенные зрительные ощущения. Чем больше фотонов попало на сетчатку глаза в определенный промежуток времени, тем более освещенным кажется нам предмет. Таким образом, лампы испускают световой поток из фотонов, которые, попадая в глаза, позволяют нам хорошо видеть предметы перед собой.
К сожалению, чем дольше лампочка используется, тем меньшую яркость она сможет давать. Ухудшить показатель освещенности может также сама лампа, ведь часто потери зависят от качества материала лампы. Самые большие потери светового потока наблюдаются у газоразрядных источников, у люминесцентных ламп эти потери могут составлять 20–30%, у ламп накаливания – 10–15%. Светодиодные лампы обладают наибольшей светоотдачей – световые потери составляют менее 5%.
Чтобы перевести в люмены световой поток лампы, используйте средние значения светоотдачи:
Если необходимо точно определить световой поток, понадобится прибор люксометр. С его помощью можно вычислить, какой световой поток будет в выбранных точках помещения по известной методике.
Один люкс соответствует определенному световому потоку, попадающему на освещаемую поверхность площадью в один квадратный метр. Определить приблизительное значение светового потока, создаваемое определенным источником, можно, воспользовавшись формулой:
Ф = Е х S,
где S – это площадь всех поверхностей исследуемого вами помещения (в кв. метрах), а Е – это освещенность (в люксах).
Так если площадь поверхности 75 кв. метров, а освещенность 40 люкс, световой поток равен 3 000 люмен. Для точного расчета светового потока придется учитывать множество других пространственных факторов.
Если вы правильно, по всем параметрам подберете светодиодную лампу, при соблюдении всех требований завода-изготовителя она гарантированно прослужит долгие годы. В настоящее время наименее энергозатратные и обеспечивающие наибольшую освещенность изделия стоят недешево, но со временем они станут доступны всем потребителям.
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
Люмены, люмены… главное видимость!
Пока мы боремся за свет и его видимость, другие проводят исследования нужно ли ограничивать светодиодные источники минимальным потоком в 1 000 лм. Попался мне информационный документ GRE-72-25 от октября 2014 года где моделировался свет от источников разной мощности:
1. Светодиодный модуль на 1 000 лм и 20Вт
2. Светодиодный модуль на 800 лм и 16Вт
3. H7 отражатель с источником 1 500 лм при 13,2В (68Вт)
4. H4 отражатель с источником 1 020 лм при 13,2В (58Вт)
Что видит водителъ:
Вид сверху более наглядно показывает сравнение света
Дальше в документе сформировали описания тому что является хорошим и безопасным ближним светом
• Нет бликов и ослепления других участников движения.
• Хорошая видимость за пределами СТГ.
• Хорошее освещение дороги на дороге от 25 до 50 метров.
• Хорошая ширина света.
• Не слишком много света на переднем плане (отсутствие лужи под «под носом»).
• Достаточно света на ландшафте.
Напомню что на дороге контролируемые области выглядят так.
Общая освещённость и видимость за СТГ не нормируются, как и ширина света что было предложено для разработки и внесения изменений в общий световой шаблон для исключения экзотических вариаций освещения полотна и при ближнем свете.
Если наложить на вид сверху параметры и точки предложенные для контроля и совместить это со светом светодиодного источника ассиметричного ближнего света получится вот такая картина.
После моделирования авторы сделали выводы что:
— Оптическая эффективность светодиодных систем лучше, чем у галогеновых (60% против 35%).
— Расстояние видимости и распределение света светодиодной системы со световым потоком ниже 1 000 люмен лучше или практически равно как у галогенных фар H7.
— Потребляемая мощность светодиодной системы ниже.
— Минимальный порог светового потока для светодиодных модулей который требуется в пункте 5.3.2.3 правил R112 и R123 §5.1.4 должны быть убраны.
Запись не подитожу, просто хотел поделиться картинками 🙂
Комментарии 31
Добрый день! Получается что на 50 метрах две галки в одну сливаются? Много споров по этому поводу. тут www.drive2.ru/c/508347932181790787/
какие еще споры? откройте любой документ по настройке фар, обе должны светить строго паралельно и на картинке две галки, вы даже рядом не попали, читайте другое: www.drive2.ru/b/556759429152768419/
Я не про лесенку говорю. Даже по Вашей ссылке различается одна галка.
И никто не говорит про индекс цветопередачи у этих синюшных люминофорных диодиков, про длину волны и т.д.
Исследовали больше пекутся о генераторе машины, чем о глазах водителя.
Безапеляционное и ни на чём не основанное мнение. По мне после поездок со светодиодами ясно что контрастность у светодиодов куда более повышенная, цветопередача отлично выделяет даже с городским освещением. Даже на модулях от CX-5 можно спокойно ездить, хотя они светят на уровне или чуть лучше галогеновых линз.
Вполне апеляционное. Еще в середине прошлого века Ари Круитхофом выведена Кривая Круитхофа, определяющая наиболее благоприятную цветовую температуру(про индекс цветопередачи здесь еще даже речи нет, отдельная предъява люминофор-синим диодам), эта кривая описывает психофизическое восприятие человеком света, так например чем тусклее свет, тем он должен быть теплее для наилучшего восприятия наблюдателем, очевидно когда речь идёт о свете фар посреди тьмы на удалении, это тусклый далёкий от солнечного всезаполняющего света(а про пример на 800 люмен синего цвета даже страшно думать, тотальная депрессия и раздражение), посему должен быть теплее, теплый свет так же меньше напрягает и раздражает нервную систему. Я думаю лет через этак 5 автопроизводители дойдут до того, что светодиоды будут не только обладать лучшей цветопередачей RA>90, но и более теплым цветом, а на текущее поколение синюшных люминофор-синих диодов мы будем смотреть как на рудимент и издевательство(собственно, как мы сейчас смотрим на белые светодиоды по RGB технологии в бытовом искусственом освещении).
*И Кстати, буквально в 2017 году было масштабное исследование(sundaylamp.com/uploads/s/…y40pkpu/file/HEtv0ISC.pdf) на тему того, как искусственное освещение на основе люминофор-синих диодов вызывает миопию у людей, так как человеческий зрачок завязан на управление волной определенной длины, в области которой на спектре у таких диодов провал, то есть это совсем плохо и лучше не будет, пока не появятся массово диоды нового поколения массово, с ровным спектром.
Можно ориентироваться на относительно старые кривые, исследования которые к автомобильной тематике не относятся, а можно ездить и наслаждаться светом. Ведь как было уже показано даже жалкие 16Вт «синюшного» ближнего светят вполне себе нормально. На ксеноне так вообще дискретный жуткий спектр и ничего — всех всё устраивало.
Вполне апеляционное. Еще в середине прошлого века Ари Круитхофом выведена Кривая Круитхофа, определяющая наиболее благоприятную цветовую температуру(про индекс цветопередачи здесь еще даже речи нет, отдельная предъява люминофор-синим диодам), эта кривая описывает психофизическое восприятие человеком света, так например чем тусклее свет, тем он должен быть теплее для наилучшего восприятия наблюдателем, очевидно когда речь идёт о свете фар посреди тьмы на удалении, это тусклый далёкий от солнечного всезаполняющего света(а про пример на 800 люмен синего цвета даже страшно думать, тотальная депрессия и раздражение), посему должен быть теплее, теплый свет так же меньше напрягает и раздражает нервную систему. Я думаю лет через этак 5 автопроизводители дойдут до того, что светодиоды будут не только обладать лучшей цветопередачей RA>90, но и более теплым цветом, а на текущее поколение синюшных люминофор-синих диодов мы будем смотреть как на рудимент и издевательство(собственно, как мы сейчас смотрим на белые светодиоды по RGB технологии в бытовом искусственом освещении).
*И Кстати, буквально в 2017 году было масштабное исследование(sundaylamp.com/uploads/s/…y40pkpu/file/HEtv0ISC.pdf) на тему того, как искусственное освещение на основе люминофор-синих диодов вызывает миопию у людей, так как человеческий зрачок завязан на управление волной определенной длины, в области которой на спектре у таких диодов провал, то есть это совсем плохо и лучше не будет, пока не появятся массово диоды нового поколения массово, с ровным спектром.
Что лед, что ксенон, еще тот песок в глазах, а куда деваться. Вот когда стоит немецкий хрусталь бош размером с лопату и лампы раллейные 85/100 магнетто марелли, идеальная линия галки и сумасшедший тепловозный дальний, вот тогда понимаешь, что такое хороший свет на трассе в любую погоду
Люмен, световой поток, освещенность – специфические термины простым языком
Приобретая светодиодную лампу, покупатель часто сталкивается с непонятной технической информацией на упаковке. Если с мощностью все ясно, и большинство из нас знает, что в ваттах измеряется количество потребляемой при работе энергии, то с пониманием многих специфических терминов возникают проблемы. Итак, какие же узкоспециальные термины следует усвоить, чтобы разобраться, что представляет собой тот или иной образец светодиодной лампы?
Технические характеристики LED-ламп:
Световой поток
Освещенность
Е = Ф / S где S, согласно принятым стандартам, обозначает площадь.
Для практического измерения величины требуется люксметр – достаточно компактное устройство.
Индекс цветопередачи
Итак, индекс цветопередачи – это то, насколько совпадают реальный цвет и тот, что мы видим при определенном свете. Показатель обозначается CRI либо Ra. Идеальный CRI/Ra = 100. К примеру, 100 – это цветопередача Солнца. Чем выше индекс, тем контрастнее и реалистичнее выглядит цвет объекта. Чем меньше индекс, тем более тусклую «картинку» мы видим. Уточним, что даже самые простые светодиодные лампы имеют индекс цветопередачи от 60 и выше, тогда как у натриевых ламп он в среднем составляет 35-40 и никогда не поднимается выше 59. Качественные светодиоды имеют CRI/Ra более 90. Справедливости ради отметим, что обычные лампочки накаливания также имеют высокую цветопередачу – в районе 90 и более. Для измерения индекса цветопередачи используют тестовые цвета DIN6169. Точнее, 8 либо 14 тестовых цветов, в зависимости от потребностей, ради которых ведется измерение.
Цветовая температура
Температура цвета измеряется в Кельвинах (К). Другими словами, исчисляемыми величинами описывается то, каким цветом нам светит свет.
Цветовые температуры LED-ламп:
Для точного измерения температуры цвета используют колориметр. Ориентировочные замеры в домашних условиях умельцы приспособились делать с помощью фотоаппарата, чистого белого листа бумаги (для баланса белого) и графического редактора типа «Фотошоп».
Думается, приведенной информации достаточно, чтобы разобраться с основными техническими характеристиками LED-ламп. Понимая базовую терминологию, вам будет намного проще подобрать более комфортное и полезное для здоровья освещение.
Люмен — единица измерения светового потока
Создание искусственного освещения в помещениях заставляет связать вместе два таких понятия, как люмен и свет. Основная задача искусственной иллюминации – замена дневного солнечного света на излучение от источников неестественного происхождения: ламп и фонарей. Такая необходимость возникает в тёмное время суток или тогда, когда солнечного излучения недостаточно.
Что такое люмен
Lumens (lm) или люмен единица измерения (лм), принятая в системе СИ для определения величины светового потока (Φ). Световой поток показывает, сколько световой энергии переносит излучение за единицу времени через определённую поверхность. Когда изотропный источник точечной структуры испускает Φ с силой излучения одна кандела (кд) в один ср (стерадиан) телесного угла, то такой поток равен 1 лм.
Внимание! Изотропным называется источник, который излучает свет одинакового свойства во всех направлениях. Диаграмма направленности такого излучения – круговая в любом сечении.
Параметры, определяющие показатель Φ и его расчет
Когда известно, что такое люмен и, что он измеряет, полезно узнать, как рассчитывается световой поток. К основным параметрам, характеризующим Φ (F), относятся:
К сведению. Примерами служат многогранные и трехгранные углы. Обозначается телесный угол буквой Ω.
Для точечного источника рассчитывают световой поток, пользуясь формулой:
Зная количество энергии Е (Дж), излучаемой источником освещения за единицу времени t (с), можно рассчитать поток Ф. Для этого используют выражение:
Как измерить Ф быстро и, не прибегая к математическим вычислениям? Для этого предназначен прибор люксметр. Он позволяет с высокой точностью произвести замеры и выводит результат на дисплей.
Чем отличается люмен от люкса
Люмен это единица измерения светового потока. Если направить луч фонарика на стену и выбрать такое расстояние между ними, чтобы пятно света имело площадь в 1 метр квадратный, то при потоке, равном в 1 лм, освещённость этого пятна будет равной 1 люкс (лк). Освещённость обозначается буквой Е и измеряется в люксах (лк).
Важно! Освещённость и световой поток – это разные вещи. Освещённость меняет свои значения, в зависимости от расстояния от излучателя до освещаемой поверхности, а световой поток Ф остаётся неизменным.
Формула расчёта освещённости:
Е = Ф/S, где S – площадь освещаемой поверхности, м2.
Перевод люменов в ватты
С переходом на современные led-технологии изготовления лампочек всё больше возникает вопросов с их характеристиками. При покупке в изделиях покупатель часто обнаруживает, что простое обозначение «ватт» в маркировке отсутствует. В ваттах обозначают мощность (количество энергии, которое потребит за час лампа), люмен это значение светового потока. Его всё чаще указывают на источнике света. Какой зависимостью пользоваться, чтобы перевести люмены в ватты? Существуют таблицы, позволяющие это сделать.
Сколько люменов в светодиодной лампочке
Характеристика световой мощности – вот что такое люмен. Перед тем, как открыть упаковку светодиодной лампочки, стоит поинтересоваться этой величиной, указанной на ней.
Внимание! Светоотдача прибора напрямую влияет на светопоток. Она показывает, насколько эффективно светодиоды, входящие в конструкцию прибора, преобразуют электрическую энергию в световую.
Отдача света источником характеризуется отношением Лм/Вт и обозначается буквой Ƞ. Её формула:
Ƞ = Ф/P, где P – мощность, (Вт).
На основании этого можно найти, сколько люмен в светодиодной лампочке. К примеру, качественная 15-ваттная светодиодная лампа, с матовым колпаком, имеет Ƞ = 55,7 Лм/Вт. Если выразить Ф из формулы, получится:
Ф = Ƞ* P = 55,7*15 = 835,5 Лм.
Норма освещенности жилого помещения
Что такое люмен в освещении квартиры, и на что необходимо обращать внимание при выборе светильников? Установленная под потолком лампочка в 100 люмен не обеспечит освещённость Е, одинаковую для поверхностей стола и пола. Они расположены на разном расстоянии от неё.
Главное! Прежде, чем выбирать источники светового излучения и их конструкцию, необходимо помнить, что иллюминация может быть не только естественной, но и искусственной. Последняя – не только общей, но и локальной.
Использование дополнительных устройств: настольных ламп, ночников, светильников для чтения, светодиодных подсветок, поможет организовать достаточно комфортный для обитания свет. Существуют нормы для значения E, которые можно уточнить в различных таблицах, разработанных в соответствии с СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение».
Расчет освещенности для помещений
Для того чтобы произвести расчёт значения E для различных помещений самостоятельно, необходимо опираться на СНиП. Далее для решения этой задачи понадобятся следующие данные:
Коэффициент высоты k для различных высот потолков известен. В зависимости от расстояния H между полом и потолком, он бывает:
Все необходимые вычисления проводят, пользуясь напрямую формулой Ф = E*S*k или, преобразовывая её. Подставив известные значения и определив, сколько должен содержать люмен световой поток, подбирают необходимое оборудование.
Важно! Особенность человеческого зрения такова, что присутствие оттенков синего в спектре источников света делает яркость излучения ниже по визуальному восприятию. Подобные цветовые ноты начинаются от 4700 градусов Кельвина и выше по цветовой шкале температур.
Сравнение лампы накаливания и светодиодной
Светодиодная лампа, входящая в состав осветительных приборов, сложнее и дороже лампы накаливания. Она состоит из следующих компонентов:
У такой лампы светопоток Ф, что измеряется в люменах, при одинаковой мощности, в 10-12 раз выше, чем у лампочки накаливания.
Светоотдача лампы со спиралью лежит в пределах 8-10 Лм/Вт, тогда как led-лампа держит этот параметр в интервале 90-110 Лм/Вт.
Традиционные формы и эстетичный вид позволяют использовать led-лампу, как в составе любого светильника, так и отдельно. Зная нужные значения E и рассчитав или измерив желательное значение Ф, можно получить значительную экономию по затратам на электроэнергию. При одинаковом Ф светодиодная лампочка потребляет меньше энергии.
Правильно пользуясь единицами измерения, такими как люмен, люкс, Лм/Вт, кандела, при определении параметров светового спектра, можно самостоятельно подбирать приборы для освещения. Применение современных led-технологий не только помогает сэкономить бюджетные средства, но и создаёт комфортные условия для проживания и работы.