Светотехнические величины: световой поток, сила света, освещенность, светимость, яркость » Школа для электрика: электротехника и электроника

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.

Е= Ф/S,

где:

• Е – освещенность в люксах;
• Ф – световой поток в люменах, падающий на объект заданной площади;
• S – площадь объекта в метрах квадратных.

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:

Ф=Е*S.

Осталось решить два вопроса:

1. Какую освещенность можно считать оптимальной.
2. Как рассчитать площадь объекта.

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:

Ф=Е*S*К,

где:

• К=1 при высоте потолка до 2.7 м;
• К=1.2 при высоте потолка 2.7-3 м;
• К=1.5 при высоте потолка 3-3.5 м;
• К=2 при высоте потолка выше 3.5 м.

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:

Измерение световых характеристик

Исторически складывалось так, что только глаз в течение 200 лет, был тем самым эталонным приемником света, на основе которого и проводились все оценки и измерения силы света, яркости и освещенности.Из всей огромной оптической области излучения (10 нм – 1 мм) лишь узкая полоса спектра от 380 до 780 нм (световое излучение) может восприниматься человеческим глазом.

Ориентируясь на глаз, как на приемник света была введена система измерений, в которой равными принимаются такие воздействия, которые вызывают одинаковое зрительное ощущение.

Была построена функция V(

Рисунок 1

Из таблицы видно, что при значении 550Нм (длина волны зеленого цвета) энергоэффективность самая высокая. Физиологическое действие в 1лм одинаково во всем спектре, но его энергетическая “цена” для зеленой области составляет 1/683 Вт, для фиолетовой — 1/62 Вт, а для малино-красной — 1/6 Вт. Поэтому глазу комфортнее в зеленой области, здесь физической воздействие (“давление”) на него наименьшее.

Различные эксперименты давали результаты, которые показали, что на длине волны

Как рассчитать световой поток

Перед тем, как начать расчёт, очень важно определиться с выбором используемой лампы. При использовании светодиодной лампы или светодиодной ленты важно учитывать плотность расположения сверхъярких диодов, особенно для RGB-ленты. Данную характеристику можно узнать, детально изучив ленту. Тип осветительного прибора и место эксплуатации не менее важны и влияют на рассеивание света.

Каждый из современных источников света (лампы накаливания, люминесцентные, галогенные, светодиодные) обладает такими характеристиками, благодаря которым есть возможность измерить световой поток:

• Мощность. Показатель количества энергии, потребляемое лампой. Измеряется в Ваттах (Вт).
• Нагревание корпуса. Свойственно лампам накаливания и галогенным светильникам.
• Цветопередача. Этот показатель включает в себя температуру цвета и оттенок. Цветовая температура варьируется в диапазоне от красного до синего (1800-16000 К). Оттенок для современных источников теплый или холодный. Наиболее качественный оттенок даёт светодиодное освещение.

Данный способ расчета больше всего подойдёт для пространства правильной формы (квадратное или прямоугольное помещение). Единицей измерения освещённости являются Люксы (Лк).

Расчёт показателя потока света состоит из двух последовательных этапов:

1. Расчет сплошного потока света. Он необходим для освещения помещения с определённой квадратурой.
2. Следующий шаг требует определения числа источников света.

Расчёт производится по следующей формуле: X*Y*Z. Х – показатель (нормативный) освещённости комнаты. Y – площадь комнаты. Z – корректировочный коэффициент при учёте высоты потолка. Например, для потолка с высотой до 2,7 м данный параметр будет равен одному.

Помимо данного способа, существует также несколько альтернативных:

• Для расчёта светового потока обычных LED надо умножить мощность на 80-90 Лм/вт для ламп с матовой колбой.
• Для расчёта потока света LED-филаментных необходимо умножить энергопотребление на 100 Лм/вт.
• Для люминесцентных КЛЛ требуется умножить мощность на 60 Лм/вт, для более дорогих моделей он (Лм/вт) может быть выше, однако они гораздо быстрее теряют яркость. В связи с этим значение будет более точным.

Отличие освещенности от светового потока

При этом многие путают единицы измерения Люмены с Люксами. Запомните, в люксах измеряется именно освещенность.

Как наглядно объяснить их разницу? Представьте себе давление и силу. С помощью всего лишь маленькой иголки и небольшой силы, можно создать высокое удельное давление в отдельно взятой точке.

Также и с помощью слабого светового потока, можно создать высокую освещенность в отдельно взятом участке поверхности.

1 Люкс – это когда 1 Люмен попадает на 1м2 освещаемой площади.

Допустим, у вас есть некая лампа со световым потоком в 1000 Лм. Внизу этой лампы стоит стол.

На поверхности этого стола должна быть определенная норма освещенности, чтобы вы могли комфортно работать. Первоисточником для норм освещенности служат требования сводов правил СП 52.13330

Для обычного рабочего места это 350 Люкс. Для места, где производятся точные мелкие работы – 500 Лк.

Данная освещенность будет зависеть от множества параметров. К примеру, от расстояния до источника света.

От посторонних предметов рядом. Если стол находится около белой стены, то и люксов соответственно будет больше, чем от темной. Отражение обязательно скажется на общем итоге.

Любую освещенность можно замерить. Если у вас нет специальных люксометров, воспользуйтесь программами в современных смартфонах.

Правда заранее приготовьтесь к погрешностям. Но для того, чтобы сделать навскидку первоначальный анализ, телефон вполне сгодится.

Равномерное освещение

В электротехнике существует такое понятие, как коэффициент распределения светового потока. Применяется этот параметр для расчета расположения и типа световых приборов с целью того, чтобы равномерно распределить освещение внутри комнаты. Основываются при этом на возможность светоотражения различных отделочных материалов. В основном светопоток отражается от стен, потолка и пола, но также нужно не забывать и о мебели.

Для правильного расчета этого коэффициента используют специальную таблицу с указанием в процентах возможности материалов к отражению светового потока. Необходимо помнить, что более темная поверхность имеет меньше способности к отражению, а значит и показатели данного коэффициента будут ниже.

В любом случае, если задаться целью освещения помещений в полном соответствии с правилами такой работы и своими предпочтениями, необходимо потратить много времени и сил. Процесс этот очень трудоемок, но все же когда все необходимые расчеты будут выполнены, а работа сделана в полном с ними соответствии, можно будет увидеть, как преобразилась комната, квартира или любое другое помещение.

К тому же при правильном освещении, направленности и силе светового потока глаза не будут подвергаться разрушительному воздействию неправильно подобранных ламп. В конечном итоге здоровье важнее, чем время и усилия, которые будут потрачены.

Световой поток

§

Наука чтит своих духовных вождей, своих Аристотелей, Коперников, Ньютонов, Ломоносовых, Лавуазье и Кантов, но не творит себе из них кумиров. Каждое из их положений может быть оспариваемо, и действительно, оспаривалось… В науке господствует полная свобода критики, которая и дает гарантию истинности… Берг Л. С.

Основная статья: Заглавная страница

<createbox>
preload=Template:New_page
editintro=Template:New_article_intro
width=72
bgcolor=ffffff
</createbox>

Описание•Путеводитель•Как создать статью•Викиучебник•Индекс А — Я•Оригинальные статьи•Портал сообщества

Приглашаем нас всех к активному наполнению научной энциклопедии на русском языке: «Эти статьи должны быть в любой online энциклопедии».
Мы будем рады Вашему участию, а многие пользователи энциклопедии — Вашему мнению и рекомендациям.

На страницах энциклопедии будет собираться вся информация, доступная человеку разумному.

Разрешается и приветствуется:

Обсудить рабочие моменты можно на страницах обсуждения статей и на портале сообщества.

Отмеченная статья

Осадочные горные породы (ОГП) — породы, возникшие в результате осаждения различных веществ в водной среде, реже из воздуха, а также в результате деятельности ледников.^[1]

‎Верхний слой земной коры сложен преимущественно осадочными породами. Мощность колеблется от 0 в осевых частях срединно-океанских хребтов до 22 км в Прикаспийской впадине.^[2]

Осаждение происходит механическим, химическим и биогенным путем. Осадочные горные породы разделяются на:

• обломочные,
• химические,
• биогенные (органогенные).

Преобладают глинистые (ок. 50%), песчаные и карбонатные (в сумме ~45%) всей породы. ОГП составляют около 10% массы земной коры и покрывают 75% поверхности Земли. С ОГП связано более 3/4 полезных ископаемых (уголь, нефть, горючие газы, соли, руды железа, марганца, алюминия, россыпи золота, платины, алмазов, фосфориты, стройматериалы).

ОГП существуют также в термодинамических условиях, характерных для поверхностной части земной коры. ОГП образуются в результате воздействия внешней среды на переохлаждённые продукты расплавов. Процес образования ОГП не включает большую группу горных пород, образованной действием на сульфидные горные породы (руды) специфической формы выветривания — окисление, и образующих так называемые зоны окисления.

…читать далее

Последний автор – Участник:Moisey

В раздел входят статьи, отмеченные участниками Викинауки. Присоединяйтесь!

Световой поток и сила света

Элементарный телесный угол, образованный вращением угла dα вокруг вертикальной оси, с которой он образует уголα
(1-6)
Конечный телесный угол круговой зоны, ограниченной направлениями и
(1-7)
световой же поток, заключенный в этой зоне,
(1-8)

Светораспределение излучателей

В общем случае поток излучателя произвольно распределяется в пространстве и светораспределение характеризуется фотометрическим телом: геометрическим местом концов векторов, выходящих из светового центра излучателя, длина которых пропорциональна силе света в соответствующем направлении.
Сечение фотометрического тела меридиональной плоскостью дает меридиональную кривую силы света, графически изображающую зависимость , где α — угол между направлением силы света и вертикалью.
Круглосимметричное светораспределение (фотометрическое тело имеет ось симметрии) исчерпывающе характеризуется одной меридиональной кривой, которая обычно и называется кривой силы света.
Во многих случаях (большинство светильников с трубчатыми лампами) фотометрическое тело имеет две плоскости симметрии, соответственно чему различаются поперечная и продольная меридиональные (это слово в практике опускается) кривые силы света.
В наиболее общем случае (отсутствие оси или плоскостей симметрии) светораспределение характеризуется многими меридиональными кривыми силы света, диаграммами изокандел и т. д.
Кривые силы света чаще всего строятся и наиболее наглядны в полярных координатах. Для прожекторов они даются в прямоугольных координатах, что также предпочтительно для расчетов -повышенной точности.
В некоторых теоретических случаях светораспределение может быть выражено аналитически, а многие реально имеющие место кривые силы света достаточно близки к описываемым простыми уравнениями, что имеет большое значение при расчетах и анализах.
Часто оказывается пригодной формула
(1-2)
При m = 0 она соответствует равномерному светораспределению диффузного шара, при m = 1 — косинусному светораспределению диффузного диска (такому диску эквивалентна любая вогнутая диффузная поверхность с плоским выходным отверстием).
Для диффузного полушара с несветящей горизонтальной экваториальной плоскостью
(1—3)
эта же формула дает поперечную кривую силы света диффузного полуцилиндра.
Употребительна также формула
(1-4)
хотя практически с достаточной точностью ее можно заменить выражением
(1-4а)
Наконец, для диффузного вертикального цилиндра с несветящими торцами
(1-5)

Сила света

Безусловно, свет от разных источников распространяется не равномерно. Один светильник бьет очень узким пучком света, а другой наоборот максимально широким.

Но если сравнить их паспортные данные, оба они могут иметь одновременно одинаковое количество люмен.

Именно поэтому ориентироваться только на люмены, в корне не правильно.

Например, при покупке светильника через интернет, можно получить вовсе не то освещение, на которое изначально рассчитывали.

Еще раз запомните, световой поток показывает только КОЛИЧЕСТВО света, без учета направления его распространения.

Поэтому здесь еще нужно учитывать и другую характеристику – силу света. Что это такое?Это величина светового потока разделенного на телесный угол, внутри которого он распространяется.Поэтому здесь еще нужно учитывать и другую характеристику – силу света. Что это такое?Это величина светового потока разделенного на телесный угол, внутри которого он распространяется.

Проще говоря, если световой поток это количество света, то сила света – это его ”плотность”.

Измеряется сила света в канделах – Кд.1 кандела – это 1 люмен распространяющийся в пределах конуса с углом в 65 градусов.1 кандела – это 1 люмен распространяющийся в пределах конуса с углом в 65 градусов.

Чтобы визуально представить себе силу в 1 канделу, посмотрите опять же на обыкновенную свечу. Именно поэтому определение кандела произошло от латинского слова ”candela” – что в переводе означает свеча.

Кстати, теоретически человеческий глаз может увидеть свет от такого источника на расстоянии почти 50км!

Однако из-за кривизны поверхности земли, данное расстояние фактически сокращается до 5км.

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