В чём измеряется освещенность: единицы измерения, лк, как замеряют

В чём измеряется освещенность: единицы измерения, лк, как замеряют Анемометр

Что нужно учитывать при расчете?

Прежде чем проводить любые расчеты, следует определиться, какая именно лампа будет использоваться. На данный момент доступные варианты ламп:

  1. Накаливания.
  2. Галогенная.
  3. Люминесцентная: компактная или линейная.
  4. Светодиодная: лампы, ленты или прожекторы. В случае со светодиодной лентой важна плотность размещения светодиодов. Узнать этот параметр можно, рассмотрев ленту внимательно.

Оказывает влияние также и тип осветительного прибора, в первую очередь на рассеивание света, место использования. Любой из этих источников света характеризуется такими параметрами, которыми можно измерить световой поток. Конкретно:

  • Мощность. Это количество энергии, которое потребляет лампа, единица измерения Вт.
  • Световой поток. Как уже упоминалось это количество света, что излучается.
  • Нагревание корпуса – применяется для ламп накаливания и галогенных.
  • Цветопередача. В этот параметр включены: цветовая температура и оттенок. Первый пункт – от красного до синего (1800–16000 Кельвинов). Оттенок для современных ламп теплый или холодный. Именно он задает общее восприятие освещенности.

Цветопередача разных типов ламп:

  1. Лампа накаливания – от 2200 до 3000 Кельвинов (К).
  2. Галогенная – 3000 К.
  3. Люминесцентная лампа (теплый свет) – 3000К.
  4. Люминесцентная лампа (белый свет) – 3500 К.
  5. Дневная люминесцентная лампа – 5600–7000К.

Важно! Чем меньше цветовая температура, тем ближе к красному, чем больше, тем ближе к синему.

Еще два важных параметра: световой поток и световая отдача. Первое – это количество света, что излучает лампа, второе – отношение светового потока к мощности – лм/Вт, то есть насколько эффективна она и экономична.

Формула
Формула для расчета светового потока

При подборе той или иной лампы и расчетах важно учитывать такие факторы:

  • Расположение светильника. Варианты – потолок или стена.
  • Высота монтажа в случае с настенным монтажом.
  • Прозрачность плафонов и наличие декоративных элементов на них.
  • Направленность света: вверх, вниз, в сторону.
  • Цвет стен, мебели: светлый отражают свет, темные поглощают.

Измеритель светового потока из люксметра hs1010 и подручных материалов.

Мало красивых фото, много букв и занудства. Кому интересно, читаем дальше…

ВНИМАНИЕ! Это НЕ обзор, это сообщество метрологов-экспериментаторов!

«В той или иной степени врут все производители LED-светотехники..» ©
Особенно когда это касается такого известного параметра, как световой поток.

В обзоре множество ссылок на другие обзоры и ресурсы.
Рекомендую всем хотя бы бегло ознакомиться с материалами по ссылкам.

Сокращения, встречающиеся по тексту:
СД — светодиод
БП — блок питания
КИ — косинусный излучатель
ЛН — лампа накаливания
СДЛ — светодиодная лампа
ИС — интегрирующая сфера

С основными светотехническими понятиями можно ознакомиться по ссылкам:
Основные светотехнические понятия: световой поток, освещенность и яркость
или
Светотехнические величины: световой поток, сила света, освещенность, светимость, яркость.

Измерить световой поток – сложно. Необходимо собрать весь свет, испущенный источником и в равной степени учесть лучи по всем направлениям. То есть, нужен фотоприемник в виде полой сферы с одинаковой светочувствительностью каждого участка её поверхности. Изготовление такой фотометрической сферы и ее последующая калибровка – задача весьма непростая.

Другой подход – по точкам промерить диаграмму направленности источника света и проинтегрировать по всей сфере. Но и это непросто: надо иметь солидных размеров темное помещение с темными стенами. И гониометрическая головка с двумя осями нужна, желательно с автоматическим приводом, чтобы не задолбаться вручную выставлять углы для каждой из нескольких сотен точек.

И так есть задача: выполнить замер освещённости доступным способом.
Из доступных приборов у обычного пользователя есть только люксметр, который измеряет освещённость (ваш КО).
Требуется придумать, как бы замерить световой поток прибором, прямым образом для этого не предназначенным (т.е. люксметром).

1. Люксметр HS1010.
Достаточно качественный приборчик за символическую цену 10 долларов.
Лень повторяться и даже копипастить.
Обзор 1
Обзор 2
В чём измеряется освещенность: единицы измерения, лк, как замеряют

О точности светотехнических измерений:
» Просто точность для каждой физической величины разная, и разная она для каждой конкретной задачи. Подходить к этому с точки зрения «электронный прибор, и этим все сказано» — не верно. Есть такие физические величины, которые и с 50 % точностью измерить — очень трудная задача. Возьмите к примеру те физические величины, которые человек воспринимает своими органами чувств. а не те, которые влияют на производственные процессы. Например звук. Его диапазон настолько большой, что его меряют не величинами, а порядками (децибеллами). Какая тут точность можете себе представить, если сама величина уже не важна, а важен ее порядок. Свет тоже воспринимается глазом в Оооочень большом диапазоне. Для чтения книги человеку достаточно 30-50 лк, однако он ее может читать и при 100 000 лк. Вам все еще нужна точность выше? Если да, то скажите себе для каких задач. Те люди, которые покупают это прибор, прекрасно знают какая точность нужна им. Если вам прибор нужен для сложного, технически подготовленного процесса, результат которого прямо зависит от точности люксметра, то да, вам нужна высокая точность. Лично я таких процессов не знаю. Мне для моих нужд этой точности достаточно (уж поверьте), и 99 %, покупающих, тоже достаточно, иначе не покупали бы. Согласитесь при диапазоне 30 и 100 000 лк, точность 16 % роли не сыграет.» ©
Тут я полностью согласен, даже нечего добавить.

2. Что есть в сети по измерению светового потока.
Поисковый запрос «Измерить световой поток в любительских условиях» выдаёт следующие ссылки:
Как сделать измеритель светового потока за 87 рублей (№1)
Разоблачаем мировой заговор или как измерить световой поток светодиодов на коленке (№2)
Методика тестирования бытовых источников света (№3)

Начнём с простого: измерение светового потока СД без оптики.

Способ №1 интересен своей простотой, особенно что касается желания сэкономить 10 долларов на люксметре.
Особенности метода:
— годится для ЛН и СДЛ (источников света, близких по свойствам к косинусному излучателю)
— не годится для фонариков

Для тех, кто верит, что их любимый смартфон способен измерять всё и вся, есть обзор,
в котором показано, почему не надо так поступать.

Не надо пытаться превратить любимую игрушку в измерительную лабораторию!

Следующий шаг — проверить идеи, изложенные в обзоре №2.
По мнению автора, светодиодные матрицы являются косинусным излучателем.
«Косинусным называется такой излучатель, яркость которого не зависит от угла между нормалью к его поверхности и направлением на наблюдателя.»
Выражаясь простым языком, косинусный излучатель светит однинаково во все стороны.

Про анемометры:  2.7. Световые фотометрические понятия и единицы при световых измерениях | Политех в Сети

Для эксперимента был использован дешёвый 10Вт СД, установленный на радиаторе и запитанный от лабораторного БП (600 мА, 12,5В на СД). Для замеров использовался люксметр HS1010.

В чём измеряется освещенность: единицы измерения, лк, как замеряют
В чём измеряется освещенность: единицы измерения, лк, как замеряют

Два замера:
1. Расстояние 50см: E1=506 лк
2. Расстояние 50см, радиатор со светодиодом повёрнут примерно на 45 градусов: E2=345 лк

Смотрим документацию на 10Вт СД (красная пометка на рисунке слева):
В чём измеряется освещенность: единицы измерения, лк, как замеряют

Всё сходится: световой поток под углом 45 градусов должен составить 0,65 от максимума:
Расчётное значение: 506 * 0,65 = 330 (лк), что недалеко от значения E2=345 лк.

ВЫВОД: 10Вт СД не является косинусным излучателем, способ годится только для сравнения СД с одинаковой диаграммой направленности.

И так, способы №1 и №2 «сошли с дистанции».

Плавно переходим к способу №3.
Авторы используют уменьшенный аналог интегрирующей сферы (ИС).
В чём измеряется освещенность: единицы измерения, лк, как замеряют
ТЕОРИЯ (ссылка)
ФИЗИЧЕСКИЙ ПРАКТИКУМ ОПТИКА (см. стр. 147)

3. Заводские (готовые) решения.
Прежде, чем начать пилить глобус по экватору, чтобы смастерить ИС, посмотрим готовые решения.

1. Комплект TES-133
В чём измеряется освещенность: единицы измерения, лк, как замеряют
Цена на aliexpress
Оффсайт
Всё супер, кроме цены.

2. Интегрирующая сфера (измерительный комплекс)
В чём измеряется освещенность: единицы измерения, лк, как замеряют
Цена [удалено цензурой].

Изготовить стенд на базе ИС в домашних условиях, имхо, не так уж и просто.

Авторы статьи в журнале ИСУП № 6(78) 2021г пишут следующее про ИС:
«… Сегодня проявился и второй недостаток: новые лампы направленного света при использовании такого метода дают огромную ошибку: 7–10 %. Они не могут равномерно осветить пространство внутри сферы, их излучение направлено в определенную область с максимальной интенсивностью, что приводит к неточности в измерениях потока.«

По ряду причин было решено отложить эксперименты с ИС в долгий ящик на потом.

4. Самодельные конструкциина фонарёвке показывают вполне достоверные значения.
Но замер светового потока фонариков также не решён.
Встречаются хорошие идеи и решения:
«Сфера для измерения фонарей должна иметь порт датчика и источника, расположенные друг к другу как минимум под углом 45 градусов, или в идеале — параллельные, чтобы не создавать область повышенной засветки в районе порта датчика.» ©

5. Всё придумано до нас.
У меня нет привычки выдавать чужие решения под видом своих: идея с использованием лайтбокса (коробки, обклеенной изнутри белой бумагой) была также найдена в сети.
Для тех, кто не в теме светотехнических измерений, рекомендуется посмотреть это видео.

После просмотра ролика возникли некоторые вопросы:
1) почему вырезы сделаны не по центру?
2) есть ли зависимость показаний люксметра из-за отклонения луча фонарика в сторону?
3) какой коэффициент светопропускания рассеивающей перегородки, установленной внутри лайтбокса?

6. Повторение конструкции. Была найдена коробка с внутренними размерами 20*30*20 см.
Для обклейки внутри подошли листы бумаги формата А4.
В чём измеряется освещенность: единицы измерения, лк, как замеряют

На первом шаге экспериментов в коробке было сделано одно отверстие диаметром 50 мм.

Рассеиватель 20*20 см с коэффициентом пропускания 0,75
В чём измеряется освещенность: единицы измерения, лк, как замеряют

Для оценки эффективности рассеивателя сделана пара кадров (использована настольная лампа со светодиодами)
В чём измеряется освещенность: единицы измерения, лк, как замеряют

Вид через рассеиватель
В чём измеряется освещенность: единицы измерения, лк, как замеряют

При освещении фонариком рассеивателя, установленного в лайтбокс по центру, получилось следующее нормированное распределение освещённости на торцевой стенке коробки:

0,3 0,5 0,3
0,5 1,0 0,5
0,3 0,5 0,3

Таким образом получен трёхкратный разброс показаний.
Значит требуется более высокая эффективность рассеивателя.

Новенькая СДЛ была зверски разломана с целью заполучить ещё один матовый рассеиватель.
В чём измеряется освещенность: единицы измерения, лк, как замеряют

Два рассеивателя (слева — от только что разломанной СДЛ)
В чём измеряется освещенность: единицы измерения, лк, как замеряют

Рассеиватель, который слева, изначально обладал бОльшим коэффициентом пропускания, но худшим светорассеянием.
Вовнутрь был «интегрирован» дополнительный слой матового пластика
(из такого же пластика выполнен рассеиватель 20*20 см):
В чём измеряется освещенность: единицы измерения, лк, как замеряют
В результате получился рассеиватель с лучшей парой характеристик светорассеяние светопропускание.

Установка в лайтбокс, закрепляем термоклеем:
В чём измеряется освещенность: единицы измерения, лк, как замеряют

Установка рассеивателя 20*20 см (второе отверстие ещё не сделано):
В чём измеряется освещенность: единицы измерения, лк, как замеряют

Нормированное распределение освещённости на торцевой стенке лайтбокса:
0,8 0,9 0,8
0,9 1,0 0,9
0,8 0,9 0,8

На этом было решено остановиться.

Далее верхние «створки» коробки были обклеены белой бумагой и прорезано второе отверстие диаметром 50 мм.
Всё это дело заклеиваем скотчем так же, как обычную посылку.
Всё, лайтбокс собран:
В чём измеряется освещенность: единицы измерения, лк, как замеряют
В чём измеряется освещенность: единицы измерения, лк, как замеряют

7. Калибровка.
В качестве образцового источника с достоверно известным световым потоком выбрана 20 Вт лампа накаливания (ЛН) 12 В с углом светового потока 38 градусов (типичное значение для такого типоразмера ЛН).
В чём измеряется освещенность: единицы измерения, лк, как замеряют
В чём измеряется освещенность: единицы измерения, лк, как замеряют

Я опирался на обзор Алексея Надёжина Тестирование ламп накаливания .
Вот цифры из обзора:
Лампа 40Вт — 330 Лм.
Лампа 60Вт — 550 Лм.
Лампа 75ВТ — 750 Лм.
Лампа 95Вт — 1100 Лм.

Тестирование проводилось при использовании тестового оборудования Viso LightSpion, поэтому нет причин не доверять результатам измерений.
В чём измеряется освещенность: единицы измерения, лк, как замеряют

Принимаем, что 20 Вт ЛН выдаёт световой поток 160 лм.
Примечание: при снижении мощности ЛН зависимость не совсем линейная.

ЛН устанавливается около отверстия с рассеивателем. Питание — от стабилизированного БП 12 В.
С противоположной стороны устанавливается люксметр.
Желательно использовать версию HS1010A с фотоприёмником в отдельном корпусе. Поскольку в моём распоряжении обычная версия HS1010, то используется кнопка удержания показаний «HOLD».

ВАЖНОЕ ПРИМЕЧАНИЕ:
была сделана серия замеров и сравнений, в результате чего достоверно определено: люксметр HS1010 обеспечивает заявленную производителем точность 10% при замере освещённости, создаваемой лампами накаливания.

С выбранными ЛН люксметр выдал:
1) Muller Licht — 1706 лк
2) Electrum — 1750 лк

Разброс показаний на удивление мал.
Меньшее значение для ЛН Muller Licht можно объяснить наличием встроенного матового стекла.

Для дальнейших расчётов принимается значение ЛН Electrum 1750 лк.

Расчётный коэффициент К = 160 /1750 = 0,09143 .

ВАЖНО!
Пересчётный коэффициент строго индивидуален для каждого лайтбокса и зависит от совокупности параметров (размеры коробки, коэффициент отражения белых поверхностей внутри, коэффициенты пропускания и рассеивания каждого рассеивателя внутри и т.д.).
Для любого другого лайтбокса этот коэффициент следует определить самостоятельно.

8. Замеры светового потока некоторых устройств.
8.1 Разломанная СДЛ, которая на фото выше (замер без рассеивателя).
Фактическая мощность на СД 9,1 Вт при заявленной мощности 10 Вт.

8410 (лк) * 0,09143 = 769 (лм)
Т.е. 85 лм/Вт (это т.н. «LED люмены») — вполне достоверно.

8.2 Светодиодный фонарик неизвестной породы (надпись на корпусе можно не комментировать).
В чём измеряется освещенность: единицы измерения, лк, как замеряют

Потребляемая мощность (до драйвера) 3,7В * 1,65А = 6,1 Вт
По факту: 980 (лк) * 0,09143 = 90 (лм)

А продавец (или производитель, что не суть важно) обещал 480 лм:
В чём измеряется освещенность: единицы измерения, лк, как замеряют

Встречаются и такие фантастические цифры
В чём измеряется освещенность: единицы измерения, лк, как замеряют
10000 Вт и 6000 лм «Гусары, молчать!» ©

8.3 Самодельный фонарик, собранный около двух лет назад на базе СД cree Т6 (возможно, подделка)
В чём измеряется освещенность: единицы измерения, лк, как замеряют
Получилось 360 лм.

Про анемометры:  Скачать Internet Explorer для Android устройств

На этом всё.
Обзор предназначен всем, кто увлекается фонариками, фарами и всякого рода измерениями.

PS
Предвижу вопрос:
«А что делать с результатами замеров или как можно их сравнить с результатами, полученными другим человеком?»
А всё просто. Нужен эталон (ЛН или СДЛ, световой поток которой достоверно известен).
В идеале, если у всех будет одинаковый эталон и люксметр.
Претендент №1 на звание эталона — ЛН 20 Вт, как в обзоре выше. Они есть во многих магазинах.
И блок питания 12В 2А найти не проблема.
Претендент №2 — ЛН или СДЛ, которая была протестирована на лабораторном стенде.
Это предел желаний.
Претендент №3 — видеопроектор, у которого в характеристиках указан световой поток (достоверность параметра опять таки на совести производителя).

Дополнение 14.02.2020г.
В обсуждении был подсказан ещё один способ калибровки.

Суть метода.
Световые параметры Солнца достоверно известны:
В чём измеряется освещенность: единицы измерения, лк, как замеряют
Освещённость, создаваемая Солнцем, без учёта ослабления атмосферным слоем 125000 лк,
с учётом ослабления атмосферным слоем — 100000 лк.

Как превратить прямой солнечный свет в источник известного светового потока?
Элементарно!
Достаточно взять любую непрозрачную пластину и вырезать в нет отверстие известной площади.
Формула из источника в начале обзора:

Ф = E * S,
где
Ф — световой поток (лм),
E — освещённость (лк),
S — площадь (кв.м)

В моём эксперименте — «калибровочное отверстие» диаметром 43,7 мм ( S=0,0015 кв.м) сделанное в основании банки от компакт-дисков:
В чём измеряется освещенность: единицы измерения, лк, как замеряют
В чём измеряется освещенность: единицы измерения, лк, как замеряют
С нижней стороны имеется кольцевой буртик, по размеру которого и было вырезано отверстие.

Сегодня выдался солнечный день, и мне хватило 10 минут в обеденный перерыв выполнить замеры:
Е1=109800 лк -> 164,7 лм «по входу» лайтбокса -> 1655 лк «по выходу» лайтбокса
Е2=111700 лк -> 167,55 лм -> 1705 лк
Е3=111600 лк -> 167,4 лм -> 1684 лк

Соответственно:
К1 = 0,09952
К2 = 0,09827
К3 = 0,09941

Принимается среднее арифметическое: K = 0,09907.

Выводы:
1. Ошибка определения коэффициента лайтбокса изначально составила 9% в меньшую сторону из-за выбранного эталона.
2. Теперь можно указать правильное значение светового потока галогенной ЛН 20 Вт: 173,4 лм.

Источники

  1. 123Гуревич М. М. Фотометрия. Теория, методы и приборы. — 2-е изд. — Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1983. — С. 23—24. — 272 с.
  2. Бухштаб М. А.Поток излучение // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. — Т. 4. — 704 с. — 40 000 экз. — ISBN 5-85270-087-8.
  3. Световой поток // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. — Т. 4. — С. 463. — 704 с. — 40 000 экз. — ISBN 5-85270-087-8.
  4. Гониометры для фотометрических измерений
  5. ГОСТ 8.417-2002. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин. (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения: 27 ноября 2021.Архивировано 10 ноября 2021 года.
  6. Szokolay, S. V.Introduction to Architectural Science: The Basis of Sustainable Design (англ.). — Second. — Routledge, 2008. — P. 143. — ISBN 9780750687041.
  7. BeLight. — Trendforce, 2021. — Т. 3. — С. 10—12.
  8. Jahne, Bernd.Practical Handbook on Image Processing for Scientific and Technical Applications (англ.). — Second. — CRC, 2004. — P. 111. — ISBN 9780849390302.

Как измерить световой поток? |

Простой способ измерения светового потока, подходит для приближенной оценки светового потока большинства светильников или светодиодных модулей. Измерение светового потока своими руками.

Большинство бытовых и офисных матовых светильников имеют круглосимметричную «косинусную» кривую силы света (КСС) в нижней полусфере, то есть в направлении фотометрической оси (ориентация светильника – основной поток света вниз). Ширина угла излучения (по уровню 0,5) составляет 120°.

Для измерения светового потока потребуется: рулетка до 3 метров и бытовой люксметр для измерения освещенности. Измерение лучше всего проводить в большой комнате с темными стенами, при отсутствии естественного освещения и выключенных посторонних источниках света. Измерительный датчик люксметра располагают на расстоянии 2,5 метра от центра стекла (рассеивателя) светильника. Для первого измерения, плоскость стекла светильника должна быть перпендикулярна направлению на люксметр. Для второго измерения, можно повернуть светильник на месте, или переместить по окружности датчик, так чтобы расстояние до центра стекла не изменилось, а угол между плоскостью стекла и направлением на датчик люксметра стал 45⁰.

Далее смотрим таблицу соответствия освещенности и светового потока, выбираем ближайшее к измеренному значение освещенности из таблицы, и соответствующее значение светового потока в люменах. Зависимость освещенности и светового потока – линейная, поэтому промежуточные значения можно аппроксимировать через пропорцию. Для косинусной формы КСС первое измерение больше второго в 1,41 раза. Если соотношение другое, то форма КСС не косинусная и таблица не подходит. Для измерения светового потока с любой формой КСС можно обратиться в нашу светотехническую лабораторию.

Вид «косинусной» КСС в полярных и декартовых координатах.

 Косинусная КСС

Определяющие формулы

Если имеется монохроматическое излучение с длиной волныλ{displaystyle lambda }, поток излучения которого равен Φe(λ){displaystyle Phi _{e}(lambda )}, то в соответствии с определением световой поток такого излучения Φv(λ){displaystyle Phi _{v}(lambda )} выражается равенством[1]:

Φv(λ)=Km⋅V(λ)⋅Φe(λ).{displaystyle Phi _{v}(lambda )=K_{m}cdot V(lambda )cdot Phi _{e}(lambda ).}

где V(λ){displaystyle V(lambda )} — относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения, имеющая смысл нормированной в максимуме на единицу чувствительности среднего человеческого глаза при дневном зрении, а Km{displaystyle K_{m}} — 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:

Φv(λ)=Km∑i=1NV(λi)⋅Φe(λi),{displaystyle Phi _{v}(lambda )=K_{m}sum _{i=1}^{N}V(lambda _{i})cdot Phi _{e}(lambda _{i}),}

где λi{displaystyle lambda _{i}} — 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 d(λ){displaystyle d(lambda )}, можно рассматривать как монохроматическое с потоком излучения dΦe(λ){displaystyle dPhi _{e}(lambda )} и световым потоком dΦv(λ){displaystyle dPhi _{v}(lambda )}. Тогда для связи между ними будет выполняться

dΦv(λ)=Km⋅V(λ)⋅dΦe(λ).{displaystyle dPhi _{v}(lambda )=K_{m}cdot V(lambda )cdot dPhi _{e}(lambda ).}

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

Φv=Km⋅∫380 nm780 nmV(λ)⋅dΦe(λ).{displaystyle Phi _{v}=K_{m}cdot int limits _{380~nm}^{780~nm}V(lambda )cdot dPhi _{e}(lambda ).}

Если использовать спектральную плотность потока излученияΦe,λ{displaystyle Phi _{e,lambda }}, характеризующую распределение энергии излучения по спектру и определяемую как dΦe(λ)dλ{displaystyle {frac {dPhi _{e}(lambda )}{dlambda }}}, то выражение для светового потока приобретает вид[1]:

Φv=Km⋅∫380 nm780 nmV(λ)⋅Φe,λ⋅dλ.{displaystyle Phi _{v}=K_{m}cdot int limits _{380~nm}^{780~nm}V(lambda )cdot Phi _{e,lambda }cdot dlambda .}

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:  👌В 2021 году пользуемся лучшими анемометрами

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.

Пояснения

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⋅1012 Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683  Вт/ср»[5].

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.

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.

Примеры

Исходные данные:

  1. Детская комната площадью 25 кв. м.
  2. Высота потолка – 3 м.
  3. Планируется использовать лампы 8 Вт.

Первый этап:

200 (X)*25(Y)*1,2(Z)= 6000 Лм

Лампы, которые будут использованы 10 Вт, их световой поток, заявленный производителем 900 Лм. То есть необходимое количество 6000/900=6,66. Округление дает количество 7 ламп.

Если использовать осветительные лампы с меньшей мощностью, к примеру, 4 Вт разместить их по периметру комнаты на стенах, то потребуется 13 лампочек. При этом распределение света будет более равномерным. Тут также следует учитывать и тип используемого светильника, его конструкцию и интерьерное решение.

Расчет для детской - важен
Качество освещения для детской особенно важно

Аналогичные расчеты удастся провести и для ламп накаливания и люминесцентных, в расчетах поможет таблица:

Мощность лампы накала, ВтМощность ЛЛ, ВтСветовой поток, Лм
205–7250
4010–12400
6015–16700
7518–20900
10025–301200
15040–501800

Рассчитываем для той же комнаты. Ламп накаливания нужно:

  1. На 60 Вт – 6000/700=8,57, округляем – 9 шт.
  2. На 75 Вт – 6000/900=6,66, округляем – 7 шт.
  3. На 100 Вт – 6000/1200=5 шт.

Люминесцентные лампы:

  • 10–12 Вт – 6000/400=15 шт.
  • 15–16 Вт – 6000/700=8,57, округляем 9 шт.
  • 18–20 Вт – 6000/900=6,66, округляем 7 шт.

Эти подсчеты приведены, опираясь на нормы еще советских СНиПов, поэтому эксперты рекомендуют умножать полученный результат на коэффициент 1,5–2 в зависимости от отделки помещения и интерьерных решений.

Совет! Чтобы не считать своими руками, можно использовать специальные приборы, например, Cromatest. Этот прибор помогает измерять интенсивность света. Еще один прибор – люксметр, основное компонент которого селеновый фотоэлемента. Также можно обратиться к специализированным компаниям, которые окажут помощь в расчете за определенное вознаграждение.

Разница
Разница между цветовыми температурами ламп

Простой метод расчета

Предложенный вариант расчета больше подходит для помещения правильной формы – квадратного или прямоугольного. Освещенность измеряется в Люксах (Лк), просчет параметра светового потока будет состоять из двух этапов:

  1. Расчет сплошного светового потока, который требуется для подсветки комнаты с определенной квадратурой.
  2. Определение количество источников света.

На первом шаге рассчитываем требуемый параметр светового потока для комнаты. Просчет производится по формуле:

Свп=X*Y*Z, где

X – нормативные показатель освещенности для комнаты. Найти эти нормативы можно в перечне ниже.

Y – площадь комнаты в м².

Z – поправочный коэффициент с учетом высоты потолков. Так, для потолков высотой до 2,7 м этот параметр = 1, для 2,7–3 – показатель 1,2, для комнат с потолком 3–3,5м – 1,5, для помещения свыше 3,5 – коэффициент 2.

Нормативы для помещений в доме:

  1. Коридор, прихожая – 50–75 Лк.
  2. Кладовая – 50 Лк.
  3. Кухня – 150 Лк.
  4. Любая жилая комната – 150 Лк.
  5. Детская – 200 Лк.
  6. Санузел – 50 Лк.
  7. Кабинет или библиотека – 300 Лк.
  8. Лестница – 20 Лк.
  9. Сауна, бассейн – 100 Лк.
Особенности расчетов
Сколько нужно света зависит от предназначения помещения

Второй этап поможет определить количество источников света, в данном случае берем светодиодные лампы. Приблизительные показатели, по которым можно ориентироваться:

Мощность лампы, ВтСветовой поток, Лм
3–4250–300
4–6300–450
6–8450–600
8–10600–900
10–12900–1100
12–141100–1250
14–161250–1400

Теперь осталось только посчитать результат. Для этого цифру, что получена на первом этапе, необходимо разделить на параметр светового потока для лампы, которая будет использоваться. В результате получаем необходимое количество ламп.

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.В чём измеряется освещенность: единицы измерения, лк, как замеряют

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.В чём измеряется освещенность: единицы измерения, лк, как замеряют

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.

Оцените статью
Анемометры
Добавить комментарий