Единица измерения светового потока люмен

Светотехнические параметры и понятия.

1 — Показатели ослепленности и дискомфорта

Эти показатели характеризуют прямое слепящее действие источников света (светильников). По показателю ослепленности можно судить о степени ухудшения видимости при работе блестких источников. Например, при значении показателя = 100, видимость снижается на 10%.

По российским нормам для точных производственных работ значение показателя ослепленности должно быть ≤ 20. Показатель дискомфорта (М) характеризует степень неудобства или напряженности при наличии в поле зрения источников повышенной яркости.

Границе комфорт-дискомфорт присвоено значение М=25.

2 — Коэффициент пульсации освещенности (Кп)

Характеризует относительную глубину пульсации освещенности в процентах (%) в заданной точке помещения при питании ламп от сети переменного тока. Неконтролируемая пульсация освещенности приводит к повышению опасности травматизма пи работе с движущимися и вращающимися объектами, а также зрительному утомлению.

В нормах России для большинства зрительных работ установлено значение Кп ≤ 20.

3 — Контрастность освещения

Характеризует тенеобразующие и моделирующие свойства освещения (правильную передачу размеров и формы предметов). Зависит от отношений освещенностей на разноориентированных плоскостях. Например, внутри равнояркой сферы, все плоскости которой освещены одинаковой, создается бестеневое освещение. Используется несколько показателей контрастности освещения, например, отношение освещенностей в горизонтальной и вертикальной плоскостях Ег/Ев, горизонтальной освещенности к цилиндрической Ег/Ец.

4 — Блесткость

Блесткость — условие видения, при котором появляется дискомфорт или уменьшение способности видеть детали, объекты или и то и другое, вследствие неблагоприятного распределения яркости, или диапазона яркости, или экстремальных контрастов в пространстве.

Блесткость делят обычно на прямую и отраженную:

1 — Прямая блесткость исходит непосредственно от источника света (неприкрытая лампа), косвенная — наблюдается на освещаемых поверхностях. Явление слепимости сопровождается раздражением и резью в глазах, головными болями. Гигиенически допустимая яркость поверхностей, отражающих свет, — до 0 75 сб / стильб. При этом создаются объективные условия для травматизма.

2 — Отраженная блескость — характеристика отражения светового по­тока от рабочей поверхности в направлении глаз работающего, определя­ющая снижение видимости вследствие чрезмерного увеличения яркости рабочей поверхности и вуалирующего действия, снижающего контраст между объектом и фоном.

Блесткость делят на слепящую и дискомфортную:

— Слепящая (TI/GR) — нарушает видимость объектов, но не вызывает дискомфорт;

— Дискомфортная (UGR/NB) — вызывает неприятные ощущения, но не ухудшает видимость.

Создается на рабочем месте при отражении света ярких источников блестящими поверхностями (экран компьютера, глянцевая бумага, картины и т. п.). Характеризуется значением максимально допустимой яркости.

Например, поверхности, которые могут быть видны при отражении от экрана компьютера, не должны иметь яркость выше 200 кд/м2.

5 — Равномерность (освещенности / яркости)

Коэффициент соотношения минимальной величины освещенности (яркости) к средней величине освещенности (яркости) на данной поверхности.

Емин/Есредн

Lмин/Lсредн

6 — Защитный угол (для источников света светильника)

Угол между горизонтом и положением глаз, при котором становится, виден источник света.

Защитный угол вычисляют по формуле:

α3=(180/π)arctg(h/d),

где h — расстояние от светящейся поверхности источника света до плоскости, проходящей через выходное отверстие осветительного прибора;

d — расстояние по горизонтали от основания высоты h до края выходного отверстия осветительного прибора.

Очевидно, что чем больше защитный угол, тем ближе потребуется подойти к светильнику, что бы увидеть непосредственно светящийся источник света.

7 — Угол прямого выхода (для светильников)

Угол между вертикальной осью светильника и точкой, в которой становится не виден источник света и рабочие поверхности светильника с высокой яркостью.

8 — Срок службы

Время горения лампы до выхода ее из строя или до того, как она считается не соответствующей нормам, установленным техническими правилами.

Измеряется в часах — (ч).

9 — Рабочий КПД (светильника)

Отношение общего светового потока светильника, измеренного в определенных практических условиях с его собственными лампами и компонентами, и сумм световых потоков каждой из тех же ламп, когда они работают вне светильника с теми же компонентами при определенных условиях.

Нормы яркости света

Показатель свыше 160 000 кандел на м2 вызывает неприятные ощущения в глазах и слезоточивость. Поэтому производители ламп увеличивают площадь источников света (нить накаливания лампочки) за счет крупных матовых плафонов. Такой свет приятней и безопасней для органов зрения человека, не оказывает негативного воздействия на концентрацию внимания.

Нормы яркости по ГОСТ Р 52870-2007

Измеряя этот показатель, учитывают:

  • При адаптации к свету данная величина должна быть ≥ 10 кд/м2, к тени – не более 0,01 кд/м2.
  • На экранах этот параметр для монохромного изображения в норме должен составлять свыше 3 000 кд/м2, цветного – 10 000 кд/м2 (при этом, для каждого цвета более 1 500 кд/м2).
  • При определении этого светового показателя в разных точках экрана разница между максимальным и минимальным числами определяется отношением первого значения ко второму, и величина должна быть в пределах от 0 до 0,7.
  • Ночные показатели яркости должны быть в 2–100 раз меньше дневных.

Обратите внимание! Яркость мониторов при наличии внешнего освещения не нормируется. Монитор при внешнем освещении

Монитор при внешнем освещении

Яркость света – это очень важный параметр, влияющий на зрение и работоспособность человека, и им не стоит пренебрегать. Таким образом, для безвредной работы с монитором внутри помещения, можно установить на устройство регулятор яркости, который будет менять ее показатели в 10–100 раз, в зависимости от времени суток и наличия естественного освещения.

Теория Цвета

  • О цвете с самого начала

  • Музей цветовых моделей

  • Словарь теории цвета

  • Как подобрать гармоничную комбинацию цветов

Словарь теории цвета

Цветом можно любоваться бесконечно, но вот обсуждать тему цвета, порой бывает трудно. Дело в том, что слова, которые мы используем для описания цвета, слишком неточны и часто приводят к взаимному непониманию. Путаница происходит не только с такими техническими терминами как «яркость», «насыщенность» и «цветность», но даже с такими простейшими словами, как «светлый», «чистый», «яркий» и «тусклый». Даже специалисты ведут свои споры так до сих пор и не утвердив стандартные определения понятий.

Цвет — это феномен света, вызываемый способностью наших глаз определять различные количества отражённого и проецируемого света. Наука и технология помогла нам понять, как физиологически человеческий глаз воспринимает свет, измерить длины волн света, узнать количества несомой ими энергии. И теперь мы понимаем, насколько сложно понятие «цвет». Ниже мы рассказываем о том, как мы определяем свойства цвета.

Мы попытались составить словарь терминов и понятий. И хотя мы не претендуем на единственный авторитет в теории цвета, определения, которые вы здесь найдёте, подкрепляются другими математическими и научными аргументами. Пожалуйста, сообщите нам, если в данном словаре отсутствуют какие-либо слова и понятия, о которых вы бы хотели узнать.

Как это работает в обычной жизни?

Данный температурный принцип работает при производстве источников света и их выборе для применения в интерьерах. Все лампы имеют определённую температуру.

При выборе источников света необходимо знать, какая температура соответствует тому или иному оттенку. Для некоторых зон в интерьере дизайнеры рекомендуют применять лампы соответствующей цветовой температуры.

Цветовая температура, KОттенокПрименение
2500–3000Тёплый оранжевыйУютная вечерняя атмосфера в спальне, гостиной. Освещение обеденного стола. Торшеры, бра, прикроватные светильники.
3000–4000Тёплый желтоватыйКомфортный и расслабляющий свет для жилых комнат. Чаще всего такую температуру используют в лампах люстр и настенных светильников.
4000–5000Нейтральный белыйДневной свет для жилых комнат, кухни, рабочих мест офисов, уголков для чтения. Подходит для потолочных и подвесных светильников.
5000–6500ГолубоватыйТакую цветовую температуру не используют в доме. Чаще применяют в ювелирных магазинах, музеях.

Приборы для измерения уровня освещенности

Уровень освещенности измеряется прибором – люксметром. Это небольшое переносное устройство работает примерно так же, как и фотометр. Поток светового излучения попадает на полупроводниковый фоточувствительный элемент и начинает отрывать от него электроны, приходящие в упорядоченное движение. В результате, происходит замыкание электрической цепи. При этом, величина силы тока находится в пропорциональной зависимости с интенсивностью освещения фотоэлемента и отображается на шкале аналоговых устройств.

В настоящее время практически не осталось приборов со стрелками, им на смену пришла цифровая измерительная аппаратура. Каждый люксметр оборудован жидкокристаллическим дисплеем и фоточувствительным датчиком, расположенным в отдельном корпусе. Для соединения между собой этих двух деталей применяется гибкий провод.

Перед началом замеров освещенности люксметр устанавливается в горизонтальное положение. Современные ГОСТы требуют, чтобы для измерений использовались разные точки помещения в соответствии с установленной схемой. Естественное и искусственное освещение замеряется отдельно. При выполнении процедуры не допускается попадания на прибор даже малейшей тени. Не должно быть поблизости и любых источников электромагнитных волн. Все эти факторы могут создать помехи и повлиять на результаты измерений.

Полученную величину освещённости необходимо сравнить с параметром, установленным ГОСТом. На основании этих данных делаются выводы о достаточной или недостаточной освещенности какого-либо помещения или территории. После проведения испытаний составляется оценочный протокол.

Сила света

Логичнее было бы назвать единицу силы света угловым световым потоком.Luminous intensity — candela (lm/sr), cd — кандела, Кд, «свеча», люмены деленные на стерадиан.Силу света также называют candlepower.Интересно, что в древности 60-ваттную лампочку часто называли 60-свечёвой, но света она давала вовсе не 60 Кд.

Если с одной стороны спирали лампочки поставить рефлектор, поделив сферу пополам, то сила света увеличится в 2 раза. Например, бытовая матовая криптоновая лампа накаливания под брэндом General Electric 75W 230V даёт световой поток 865 люмен. Вогнутое зеркало, делящее сферу пополам, увеличит силу света в 2 раза. Зеркало в форме параболоида вокруг лампочки увеличит силу света до бесконечности, что конечно же, из-за не бесконечно малых размеров невозможно.

Зато возможно в фокусе оптической системы источник света-зеркало увеличить до бесконечности яркость. На практике полную бесконечность получить невозможно, а вот расплавить золото — можно.

Пример выражения яркости (лм) через силу света (Кд)

Дано:светодиод (источник света)силой света (lum. intensity) 110 мКд (mcd)в угле (viewing angle) 130°.———————————Найти: «суммарную силу света» (как бы по всем направлениям), правильно — cветовой поток в люменах от данного источника света.

Обратите внимание: дано плоское сечение объемного конуса (viewing angle) в ПЛОСКИХ ГРАДУСАХ. Можно пойти по упрощенному пути: «перевести» плоские градусы (в этом толковании) в «правильные» объемные стерадианы через соотношение (1).130° («плоских градусов») ≈ 2 sr («объемных стерадианов»)

Можно пойти по упрощенному пути: «перевести» плоские градусы (в этом толковании) в «правильные» объемные стерадианы через соотношение (1).130° («плоских градусов») ≈ 2 sr («объемных стерадианов»)

А люмены (световой поток) — это cd⋅sr,подставляя величины:110 мКд × 2 ср = 220 мЛм = 0,22 Лм.

Неярко, однако! (Ср. лампочками со спиралью накаливания.)Но нужно проверить цену светодиода! Может оказаться дешевле, чем один мощный светодиод. (А может быть, и нет.)

Перечень основных единиц измерения

На отечественном рынке представлена продукция производителей из разных стран, что объясняет определенную путаницу в терминах. Ниже приведены популярные единицы измерения освещенности совместно с формулами пересчета значений. Эти сведения пригодятся для корректного сравнительного анализа технических характеристик различных светильников.

Что такое «кандела»

Это классическая единица измерения освещенности. Канделой называют силу света в одну «свечу» (candela лат.), который излучает источник монохроматического излучения с рабочей частотой 540*1012 Герц. Энергетический потенциал такого потока составляет 1/680 Ватт на стерадиан (ст).

К сведению. Стерадианом называют телесный угол, который вырезает конусный луч на поверхности при размещении точечного источника в центре сферы. Угол раскрытия составляет приблизительно 65,5°.

Следует отметить! Приведенная частота соответствует зеленому цвету. Этот диапазон человеческий глаз способен фиксировать даже при минимальной интенсивности излучения. При работе с иными частями спектра делают необходимые коррекции.

Люмены и люксы

В люменах измеряют световой поток. Один лм создает точечный источник, который генерирует силу света в 1 канделу. Луч формирует раскрытие на 1 стерадиан. Объединяющая формула:

1лм = 1 кд * 1 ср.

Люкс, в свою очередь, равен яркости, которую создает на одном кв. метре ровной поверхности световой поток 1 люмен.

Люксы и люмены

Этот рисунок наглядно демонстрирует, что измеряется в лк и лм. Рядом показано изменение освещенности и размеров рабочей площади при разных положениях источника. Увеличение расстояния расширяет зону с одновременным уменьшением яркости светового пятна, которую определяют в люксах. Люмены нужны для оценки параметров светильника.

В реальных условиях проверяют пути прохождения лучей. Так, в пустом выставочном зале препятствия отсутствуют. Однако условия существенно изменяются после установки торговых стеллажей. Чтобы обеспечить видимость продукции на полках, приходится увеличивать мощность светильников либо выбирать оптимальные места крепления.

Освещение в супермаркете

Чтобы упростить расчеты, современные пользователи применяют специализированное программное обеспечение. С его помощью моделируют различные варианты размещения осветительных приборов с учетом расположения мебели, размеров оконных проемов, других важных факторов.

Люмен и ватт

Ранее рядовые потребители не задумывались о том, в каких единицах измеряется освещенность

При посещении магазинов обращали внимание только на Ватты. Однако в наши дни стандартная маркировка содержит необходимые для объективной оценки данные

Дело в том, что потребляемая мощность расходуется с разной эффективностью. Значительная часть излучения классических ламп накаливания расположена в невидимом инфракрасном диапазоне спектра. Дополнительным недостатком является паразитный нагрев, который увеличивает затраты на поддержание комфортных условий в летний период. Высокотемпературное воздействие быстро разрушает прочнейшие вольфрамовые нити.

Менее критичные рабочие режимы созданы изобретателями газоразрядных ламп. Эта особенность объясняет продление срока службы. Основные недостатки:

  • хрупкая конструкция;
  • раздражающие и утомляющие пульсации;
  • необходимость особой утилизации ядовитых люминофоров.

Самые лучшие показатели обеспечивают современные светодиодные приборы. Они отличаются:

  • высокой яркостью при минимальном потреблении энергии;
  • гармоничным распределением спектра;
  • долговечностью, устойчивостью к механическим и другим внешним воздействиям.

Сравнение ламп разных типов

При одинаковой освещенности светодиодный прибор потребляет в 10-12 раз меньше электроэнергии, по сравнению с лампами накаливания. С учетом реального срока службы и сниженных эксплуатационных расходов инвестиции в новые изделия будут экономически целесообразными.

Кратные единицы люмена

Для удобства, кроме целых, применяют кратные значения измеряемых величин по стандарту СИ. К базовому наименованию добавляют приставки, которые обозначают соответствующую степень:

  • кило – 103;
  • мега – 106;
  • гига – 109.

Параметры, определяющие показатель светового потока и его расчет

На параметры освещенности влияет не только уровень яркости источников освещения. Следует принимать в расчет:

  1. Длину волны излучаемого света. Освещение с цветовой температурой 4200 К, которая соответствует естественному белому цвету, лучше воспринимается зрением, чем более приближенное к красному или синему участку спектра.
  2. Направление распространения света. Узконаправленные осветительные приборы позволяют сконцентрировать излучение света в нужном месте, не устанавливая более яркие светильники.

Световой поток в люменах производителями указывается редко, поскольку большинство покупателей ориентируются на мощность светильников и их цветовую температуру.

Watch this video on YouTube

Сколько люмен в 1 Вт светодиодной лампочки

Производители осветительной аппаратуры не всегда наносят на упаковку товара полный перечень характеристик. Это может быть по нескольким причинам:

  • привычка покупателей оценивать яркость лампочек по потребляемой мощности;
  • недобросовестные производители не утруждают себя проведением необходимых измерений.

Проблема заключается в том, что уровень излучения светодиодов и конструкций, выполненных на их основе, неравнозначный:

  • часть потока задерживается защитной колбой;
  • в светодиодной лампе несколько светодиодов;
  • часть мощности рассеивается на драйвере светодиода;
  • яркость зависит от величины тока через светодиод.

Точное определение возможно только при помощи измерительных приборов (люксометров), но для некоторых типов светодиодов удастся привести примерные данные:

  • светодиоды в матовой колбе — 80-90 Лм/Вт;
  • светодиоды в прозрачной колбе — 100-110 Лм/Вт;
  • единичные светодиоды — до 150 Лм/Вт;
  • экспериментальные модели — 220 Лм/Вт.

Перечисленные данные можно использовать для определения потребляемого тока при использовании светодиодных устройств, для которых определена величина яркости. Если установлен светодиодный прожектор с прозрачным защитным стеклом и его параметр яркости заявлен как 3000 люмен, то потребляемая мощность составит 30 Вт. Зная мощность и напряжение питания, легко определить потребляемый ток.

Перевод люменов в ватты

Для сравнения эффективности работы источников света различных типов и конструкций удобно иметь перед собой таблицу, где собраны данные о мощности осветительных приборов с одинаковыми значениями яркости.

Освещенность, Люмен/метр квадратныйСветодиодная лампа, ВтЭнергосберегающая (люминесцентная лампа), ВтЛампа накаливания, Вт
250~ 2~ 520
400~ 4~ 1040
700~ 8~ 1560
900~ 10~ 1875
1200~ 12~ 25100
1800~ 18~ 40150
2500~ 25~ 60200

Применение в астрономии

В астрономии также используются единицы измерения яркости для небесных тел. Они характеризуют небесные тела по излучательной или отражательной способности. Отраженный свет небесных тел может быть весьма ярким, достаточно вспомнить свет Луны или затмевающую свет многих звезд утреннюю Венеру. Оба этих небесных тела светят отраженным светом Солнца.

Единица яркости небесных тел выражается звездной величиной участка неба размером одна квадратная секунда. Простыми словами звездную величину можно определить как светимость точечного объекта звездного неба. Квадратной секундой считается 1/648000 от объемного угла, именуемого стерадиан.

Яркость неба в безлунную ночь выражается величиной 0,0002 кд/м2

Измерять светлоту темных объектов важно для фотометрии: таким образом можно понять, какой объект звездного неба и насколько перекрывает светимостью другие объекты. По уменьшению интенсивности света звезд судят о возможном закрытии их светящегося диска планетами, и даже о размере и составе атмосферы этих планет! Эта величина играет важную роль в астрономии, фотографии и видеографии, а также у художников и специалистов по освещенности рабочих мест

Физиология восприятия яркости

Фоторецепторы глаза, палочки и колбочки, наиболее чувствительны к свету с длиной волны в 550 нанометров (зеленый свет). Чувствительность понижается с увеличением или уменьшением длины волны. Благодаря этой чувствительности зеленый, и цвета, находящиеся рядом с ним в спектре (желтый и оранжевый), кажутся нам наиболее яркими. То есть, яркость — это свойство света выглядеть ярким или тусклым, в зависимости от того, как мозг обрабатывает информацию о длине волны.

Люди, как и другие животные, приспосабливаются к окружающим условиям, и если в окружающей среде не происходит изменений, то люди привыкают к ней и перестают ее замечать, так как она не представляет опасности. Так происходит и с восприятием яркости. Люди привыкают к яркости в окружающей среде и судят о яркости предметов в зависимости от яркости среды. Например, экран сотового телефона с неизменной яркостью кажется ярким ночью и тусклым днем. Это из-за того, что ночью наши глаза привыкают к темноте, и поэтому бо́льшая разница между экраном и средой значит для нас бо́льшую яркость. Меньшая разница между дневным светом и экраном значит маленькую яркость, хотя на самом деле яркость экрана не изменяется.

Проверка контрастной чувствительности

Контрастная чувствительность

Контрастная чувствительность — это способность глаза видеть разницу между яркостью предметов. Эта чувствительность особенно важна в случаях, когда этот контраст понижен из-за освещения, например в тумане, в темноте, или когда яркость и цвет находящихся рядом предметов близки. Людям с низкой чувствительностью обычно трудно управлять автомобилем вечером или в тумане, передвигаться в темноте, или видеть, если мешает слепящий свет. Низкая контрастная чувствительность особенно проблематична для людей, которые к тому же страдают цветовой слепотой.

Контрастная чувствительность ухудшается с возрастом, а также вследствие ряда заболеваний, например из-за глаукомы, катаракты, инфаркта миокарда, или диабетической ретинопатии, то есть повреждения сетчатки глаза вследствие диабета. Проблема с контрастной чувствительностью независима от ухудшения зрения, и часто возникает у людей с прекрасным зрением, хотя иногда зрение и контрастная чувствительность ухудшаются одновременно. Проверка контрастной чувствительности отличается от проверки зрения тем, что ее можно проходить в очках или контактных линзах, если человек носит их в повседневной жизни. Вместо таблицы с буквами разного размера пациенту предлагается таблица с буквами, у которых понижается контрастность. В более усложненном варианте на таблице изображены не буквы, а линии на разном фоне, и задача усложняется тем, что в глаз также может быть направлен свет, чтобы ухудшить видимость.

Специальные очки, подобранные для пациента на основе результатов проверки зрения, часто помогают повысить контрастную чувствительность. Такая проверка похожа на тесты, которые проводят перед лазерной хирургией. Кстати, лазерная хирургия для коррекции других дефектов зрения иногда помогает повысить контрастную чувствительность, хотя в некоторых случаях, наоборот, ухудшает ее, как побочный эффект. Нередко также можно улучшить чувствительность с помощью очков с желтыми линзами.

«Впечатление. Восходящее солнце» Клода Моне. Музей Мармоттан-Моне, Париж.

Основные выводы

Измерить интенсивность свечения светодиода в домашних условиях невозможно. Этот показатель редко указывается в маркировке, для правильного выбора необходимо знать его зависимость от размеров кристалла, потока света и угла излучения.

Возможность менять яркость (использовать
диммирование) широко используется в быту для экономии электроэнергии и
устройства специальных систем освещения. Интенсивность свечения можно уменьшить
при просмотре телевизионных программ, во время отдыха, для ночного освещения
детских комнат. Удобство использования повышает возможность управления
диммированием при помощи пульта управления или автоматически (с учетом движения
и времени).

Предыдущая
СветодиодыТехнические характеристики и применение SMD 3528
Следующая
СветодиодыПараметры и схемы питания светодиодов

Выводы и полезное видео по теме

Чтобы вам проще было понять, как следует выбирать LED-лампу, мы сделали видеоподборку с обзорами от разных производителей и подробным описанием их работы.

Сравнение различных моделей светодиодных ламп:

Описание характеристик LED во всех подробностях:

Как устроены предназначенные для бытового освещения лампочки на светодиодах:

При выборе для бытового осветительного прибора светодиодной лампы необходимо учитывать все ее параметры и технические характеристики. Их достаточно много, однако потраченное время обязательно окупится. Причем не столько деньгами, сколько хорошим самочувствием и комфортом домочадцев.

Есть, что дополнить, или возникли вопросы по выбору светодиодных ламп? Можете оставлять комментарии к публикации, участвовать в обсуждениях и делиться собственным опытом использования таких светильников. Форма для связи находится в нижнем блоке.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий