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

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

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

Производственные и общественные помещения

Бытовые помещения

Тип

Рекомендуемая освещенности, лк

Тип

Рекомендуемая освещенности, лк

Офис300Гостиная, кухня150
Помещения для письменных и чертежных работ500Детская200
Зал для конференций и заседаний200Санузел, квартирный коридор50
Служебная лестница50-100Гардеробная75
Коридор50-75Библиотека, рабочий кабинет300
Архивное помещение75Бытовая лестница20
Подсобное помещение, кладовая, склад50Бассейн, сауна100
Про анемометры:  Материальный поток в логистике

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:

определение площади покрытия
Для определения площади покрытия необходимо рассчитать площадь основания конуса

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(6a1ca00b0cbc8f52ecc474d8e2291b63.png

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 6a1ca00b0cbc8f52ecc474d8e2291b63.png

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.

Про анемометры:  Материальный поток, его структура, единицы измерения, логистические операции с материальным потоком

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.разница между освещенностью силой света и светоотдачей

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

Про анемометры:  Testo 425 Руководство по эксплуатации онлайн [1/17]

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.111-razmesh

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.программы для замера уровня освещенности смартфоном

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.

Таблица коэффициентов отражения материалами светового потока
Таблица коэффициентов отражения материалами светового потока

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

Световой потокфизическая величина, характеризующая количество «световой» мощности в соответствующем потоке излучения, где под световой мощностью понимается световая энергия, переносимая излучением через некоторую поверхность за единицу времени. Иными словами, «световой поток является величиной, пропорциональной потоку излучения, оценённому в соответствии с относительной спектральной чувствительностью среднего человеческого глаза»[1]. В свою очередь величина «поток излучения» определяется как мощность, переносимая излучением через какую-либо поверхность[2].

Если имеется монохроматическое излучение с длиной волны, поток излучения которого равен , то в соответствии с определением световой поток такого излучения выражается равенством[1]:

где спектральная световая эффективность монохроматического излучения, имеющая смысл нормированной в максимуме на единицу чувствительности человеческого глаза при дневном зрении, а — коэффициент, величина которого определяется используемой системой единиц. В системе СИ этот коэффициент равен 683 лм/Вт[Комм 1].

Световой поток излучения с дискретным (линейчатым) спектром получается суммированием вкладов всех линий, составляющих спектр излучения:

где — длина волны линии с номером «i», а N — общее количество линий.

В случае немонохроматического излучения с непрерывным (сплошным) спектром малую часть всего излучения, занимающую узкий спектральный диапазон , можно рассматривать как монохроматическое с потоком излучения и световым потоком . Тогда для связи между ними будет выполняться

Интегрируя данное равенство в пределах видимого диапазона длин волн (то есть от 380 до 780 нм), получаем выражение для светового потока всего рассматриваемого излучения:

Если использовать спектральную плотность потока излучения, характеризующую распределение энергии излучения по спектру и определяемую как , то выражение для светового потока приобретает вид[1]:

Файл:Luminance Chamber.jpg

Интегрирующий сферический фотометр (Шар Ульбрихта)

Измерение светового потока от источника света производится при помощи специальных приборов — сферических фотометров, либо фотометрических гониометров[3]. Трудность измерения заключается в том, что необходимо измерить поток, который испускается во всех направлениях — в телесный угол 4π.

Для этого можно использовать сферический фотометр — прибор, представляющий собой сферу с внутренним покрытием, имеющим коэффициент отражения, близкий к 1. Исследуемый источник света помещается в центр сферы и при помощи фотоэлемента, вмонтированного в стенку сферы и покрытого фильтром с кривой пропускания, равной кривой спектральной чувствительности глаза, измеряется сигнал, пропорциональный освещенности фотоэлемента, которая, в свою очередь, в данном устройстве пропорциональна световому потоку от источника света (фотоэлемент измеряет только рассеянный свет, так как заслонён от прямого излучения источника специальным экраном). Путём сравнения полученного сигнала с сигналом от эталонного источника света можно измерить абсолютный световой поток источника света.

Другая возможность состоит в применении фотометрических гониометров. В этом случае производится измерение освещённости, создаваемой исследуемым источником, на воображаемой сферической поверхности. Для этого люксметр проходит последовательно при помощи гониометра все позиции на сфере. Интегрируя измеренные освещённости (измеряются в люксах: 1 люкс = 1 люмен/м²) по площади сферы (м²), получим абсолютный световой поток источника света (в люменах). Условием получения абсолютных значений является калиброванный в абсолютных величинах люксметр. .

Файл:LuminosityCurve1.svg

Спектральные зависимости относительной чувствительности среднего человеческого глаза для дневного (красная линия) и ночного (синяя линия) зрения

Значение фотометрического эквивалента излучения Km однозначно задаётся определением единицы силы светаканделы, являющейся одной из семи основных единиц системы СИ. По определению одна кандела — это «сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучениечастотой 540×1012Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср»[4]. Частоте 540×1012 Гц соответствует в воздухе длина волны 555 нм[Комм 2], на которой располагается максимум спектральной чувствительности человеческого глаза для дневного зрения. Поэтому коэффициент Km находится из равенства

1 кд = Km·Vλ(555)·1/683 Вт/ср, откуда следует Km = 683 (кд·ср)/Вт = 683 лм/Вт.

Для случая ночного зрения значение фотометрического эквивалента излучения изменяется. Поскольку величина канделы не зависит от вида кривой спектральной чувствительности, то все предыдущие соображения остаются справедливыми. Для определения величины фотометрического эквивалента излучения ночного зрения K’m достаточно заменить значение на (на значение кривой спектральной чувствительности для ночного зрения на длине волны 555 нм)[источник не указан 2415 дней]. При этом получим K’m=1699 лм/Вт.

Человеческий глаз считается светлоадаптированным при яркостях более 100 кд/м². Ночное зрение наступает при яркостях менее 10−3 кд/м². В промежутке между этими величинами человеческий глаз функционирует в режиме сумеречного зрения.



§

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

Формат DjVu (произносится «дежавю́», от франц. déjà vu — уже виденное).

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

ОписаниеПутеводительКак создать статьюВикиучебникИндекс А — ЯОригинальные статьиПортал 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
Светотехнические величины: световой поток, сила света, освещенность, светимость, яркость » Школа для электрика: электротехника и электроника (1-6)
Конечный телесный угол круговой зоны, ограниченной направлениями Светотехнические величины: световой поток, сила света, освещенность, светимость, яркость » Школа для электрика: электротехника и электроника и Светотехнические величины: световой поток, сила света, освещенность, светимость, яркость » Школа для электрика: электротехника и электроника
Светотехнические величины: световой поток, сила света, освещенность, светимость, яркость » Школа для электрика: электротехника и электроника (1-7)
световой же поток, заключенный в этой зоне,
Светотехнические величины: световой поток, сила света, освещенность, светимость, яркость » Школа для электрика: электротехника и электроника (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 Светотехнические величины: световой поток, сила света, освещенность, светимость, яркость » Школа для электрика: электротехника и электроника, 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
Светотехнические величины: световой поток, сила света, освещенность, светимость, яркость » Школа для электрика: электротехника и электроника (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
Светотехнические величины: световой поток, сила света, освещенность, светимость, яркость » Школа для электрика: электротехника и электроника (13)
эта же формула дает поперечную кривую силы света диффузного полуцилиндра.
Употребительна также формула
Светотехнические величины: световой поток, сила света, освещенность, светимость, яркость » Школа для электрика: электротехника и электроника (1-4)
хотя практически с достаточной точностью ее можно заменить выражением
Светотехнические величины: световой поток, сила света, освещенность, светимость, яркость » Школа для электрика: электротехника и электроника (1-4а)
Наконец, для диффузного вертикального цилиндра с несветящими торцами
Светотехнические величины: световой поток, сила света, освещенность, светимость, яркость » Школа для электрика: электротехника и электроника (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.почему у светодиодных лампочек разной мощности 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.

что такое световая отдачаПоэтому здесь еще нужно учитывать и другую характеристику – силу света. Что это такое?Это величина светового потока разделенного на телесный угол, внутри которого он распространяется.сила света и телесный уголПоэтому здесь еще нужно учитывать и другую характеристику – силу света. Что это такое?Это величина светового потока разделенного на телесный угол, внутри которого он распространяется.Светотехнические величины: световой поток, сила света, освещенность, светимость, яркость » Школа для электрика: электротехника и электроника

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

Измеряется сила света в канделах – Кд.единица измерения силы света кандел1 кандела – это 1 люмен распространяющийся в пределах конуса с углом в 65 градусов.в чем измеряется сила света1 кандела – это 1 люмен распространяющийся в пределах конуса с углом в 65 градусов.Светотехнические величины: световой поток, сила света, освещенность, светимость, яркость » Школа для электрика: электротехника и электроника

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!насколько далеко видит свет человеческий глаз

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

Лампы накаливанияЛюминесцентные лампы
Мощность потребления, втСоздаваемый сп, лмМощность потребления, втСоздаваемый сп, лм
202505-7250
4040010-12400
6070015-16700
7590018-20900
100120025-301200
150180040-501800
Лампы на светодиодах
Мощность потребления, втСоздаваемый сп, лм
3-4250-300
4-6300-450
6-8450-600
8-10600-900
10-12900-1100
12-141100-1250
14-161250-1400
Оцените статью
Анемометры
Добавить комментарий