В чем измеряется яркость люмен. Основные световые единицы и величины
За последние годы плавно и безболезненно изменились подходы к организации освещения в быту и общественных помещениях. Светодиодными лампами теперь никого не удивишь.
Магазины продают светодиодные и люминесцентные светильники, но покупатель продолжает держать в уме «мощность», как главный показатель для источников освещения. Предусмотрительные производители, конечно, указывают мощность на упаковках светодиодных изделий, что это может значить. Стоит ли ориентироваться на мощность и как определить соответствие между типами приборов?
Больше об уровне освещения, который производит светодиодный источник света, скажет излучение, указанное в люменах. Что обозначают люмены в светодиодных лампах, разберемся в этой статье.
Что такое люмен
Понятие люмен было установлено международной системой измерений в середине ХХ века.
В люменах измеряют количество всего света, излучаемого источником. Параметр напрямую связан с понятием люкс, но существует между ними и разница.
Мнение эксперта
Алексей Бартош
Задать вопрос экспертуВажно понимать! Люмен (lumen) – полное количество света, которое способен излучать источник во всех направлениях. Люкс призван обозначать, сколько света попадает на квадратный метр поверхности.
Следовательно, если лампа, излучающая 100 Лм, освещает 1 м2 поверхности, то на нее будет падать поток равный 100 Лк. Если та же лампочка светит в помещении 10 м2, то его освещенность будет значительно ниже. Важно знать, что при расчетах следует учитывать весь световой поток, во всех направлениях.
В понимании этого скрывается одно из преимуществ светодиодных приборов перед лампами накаливания и люминесцентными устройствами, светящиеся во всех направлениях. У диодных светильников угол освещения приближается к 120 или 180 градусам. С помощью встроенных или наружных линз получают лучи любой ширины.
Светодиодная лампочка изнутри Вывод: световой поток направляется и используется в нужном направлении, увеличивая свою концентрацию.
Эту особенность производители активно применяют при разработке светодиодных ламп, устанавливаемых вместо галогеновых и ксеноновых, d2s lamp, приборов в автомобильные фары. Они дешевле ксенона, меньше нагружают электрику машин, чем галогеновые, не уступая по уровню освещенности.
Современные диоды используются для изготовления и замены ламп 20 Вт в габаритных фонарях и 55 W в фарах авто.
Параметры, определяющие показатель светового потока и его расчет
Для восприятия человеком важны несколько показателей светового потока:
- Количество всего исходящего от источника света.
- Длина волны. От нее зависит то, как глаз воспринимает яркость света. Излучение в средней, зеленой части спектра кажется более ярким, чем синие или красные участки, при одинаковой мощности ламп.
- Цветовая температура, измеряется в кельвинах и обязательно указывается на упаковках и паспортах изделий. На картинке показана шкала цветовых температур и цвет испускаемого света.
Обратите внимание! Теплые тона воспринимаются человеческим глазом как менее яркие, чем холодный цвет. При покупке «теплых» ламп делайте небольшой запас в сторону увеличения мощности для создания комфортных условий в помещении.
Цветовая температура в сравнении Сколько в 1 Вт светодиодной лампочки люмен
Узнать правдивый ответ на вопрос не так просто. Дело в том, что производители указывают мощность и световой поток, для светодиодов, а не лампочки. Измерить действительные значения можно только специальными приборами. Ориентироваться стоит на средние показатели.
В целом при потреблении 1 Вт мощности светодиоды излучают 90–100 Лм. Дорогие образцы способны «отдать» 130–140 Лм с одного Вт.
В лабораторных условиях получены светодиоды, выдающие 220 Лм/Вт, но в промышленных масштабах устройства не выпускаются из-за высокой стоимости.
Уменьшает коэффициент полезного действия встроенный драйвер питания светодиодов, снижая соотношение светового потока к мощности на 5–10%. Важно учитывать это при выборе и покупке источников света.
Перевод люменов в ватты
Для пользователей, которые не хотят изучать характеристики электроприборов и проводить вычисления, в сети интернет существует множество ресурсов со встроенными калькуляторами. Достаточно подставить данные представленные производителем (люмены) и выбрать тип светильника, чтобы получить требуемый показатель мощности.
Способ расчета освещенности для помещений
Расчет необходимого количества осветительных приборов применяется несложная методика.
Расчеты проводятся в два этапа:
- Расчет требуемой интенсивности светового потока.
- Определение количества ламп, способных обеспечить нужную освещенность.
Формула для приблизительного расчета уровня освещения, Лм.
Световой поток=нормативный показатель освещенности в люксах (приведен в таблице) * площадь помещения в м2 * коэффициент высоты потолков.
Таблица 1. Нормы освещенности Для потолков до 2,7 м применяется коэффициент 1, при высоте помещения от 2,7 до 3 м – коэффициент 1,2, от 3 до 3,5 м – 1,5.
Пример расчета. В детской норматив освещенности устанавливается в 200 Лк. Площадь комнаты 12 м2 Высота 3,1 м – применяем коэффициент 1,2.
Перемножив 200*12*1,2, получают требуемый световой поток 2880 Лм.
Зная световой показатель, выбирают способные его обеспечить приборы. Для приведенной комнаты достаточно одной светодиодной лампы мощностью 25–30 Вт, или трех 10-ваттных источников.
Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопрос экспертуВажно! Для лучшего освещения помещения разумно использовать несколько светильников. Это позволит равномерно осветить комнату и избавиться от тени.
Сравнительная характеристика лампы накаливания и светодиодной лампы
Использование мощности различными типами лампочек При сравнении технических характеристик все параметры говорят в пользу диодных приборов.
Таблица 2. Сравнение характеристик светодиодных и .
Регулярно снижающаяся цена на светодиодные лампы, и экономическая выгода от их применения делают устройства популярными среди покупателей.
Сколько люмен в светодиодах по отношению к другим источникам света
Таблица 3. Средние показатели светового потока для разной мощности потребления.
Светодиодные лампы проверенных производителей имеют неоспоримые преимущества при использовании в быту и на производстве. Они долговечны, экономичны, быстро окупаются. Возможность подобрать любой оттенок свечения сделают пребывание в помещении комфортным и безопасным.
Об этом вы узнаете прочитав статью ниже.
Люмен (лм, lm) - единица измерения светового потока в системе исчислений (СИ).
Один люмен равен световому потоку, испускаемому точечным изотропным источником, c силой света, равной одной канделе, в телесный угол величиной в один стерадиан (1 лм = 1 кд ср). Полный световой поток, создаваемый изотропным источником, с силой света одна кандела, равен 4 люменам.
Обычная лампа накаливания мощностью 100 Вт создаёт световой поток, равный примерно 1300 лм. Компактная люминисцентная лампа дневного света мощностью 26 Вт создаёт световой поток, равный примерно 1600 лм.
Люмен - Полный световой поток от источника. Однако, это измерение обычно не принимает во внимание сосредотачивающую эффективность отражателя или линзы и поэтому не является прямым параметром оценки яркости или полезной производительности луча фонаря. У широкого светового луча может быть тот же самый показатель люмен, как и у узкосфокусированного. Люмены не могут использоваться, чтобы определить интенсивность луча, потому что оценка в люменах включает в себя весь рассеянный, бесполезный свет.
Люкс (обозначение: лк, lx) - единица измерения освещённости в системе СИ.
Люкс равен освещённости поверхности площадью 1 м² при световом потоке падающего на неё излучения, равном 1 люмен.
100 люменов собрали и спроецировали на 1-метровую квадратную область.
Освещенность области составит 100 люкс.
Те же самые 100 люменов направленные на 10 квадратных метров дадут освещенность 10 люкс.
Кандела (обозначение: кд, cd) - одна из семи основных единиц измерения системы СИ, равна силе света, испускаемого в заданном направлении источником монохроматического излучения частотой 540·1012 герц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет (1/683) Вт/ср.
Выбранная частота соответствует зелёному цвету. Человеческий глаз обладает наибольшей чувствительностью в этой области спектра. Если излучение имеет другую частоту, то для достижения той же силы света требуется бо?льшая энергетическая интенсивность.
Ранее кандела определялась как сила света, излучаемого чёрным телом перпендикулярно поверхности площадью 1/60 см? при температуре плавления платины (2042,5 К). В современном определении коэффициент 1/683 выбран таким образом, чтобы новое определение соответствовало старому.
Сила света, излучаемая свечой, примерно равна одной канделе (лат. candela - свеча), поэтому раньше эта единица измерения называлась «свечой», сейчас это название является устаревшим и не используется.
Споры на тему сравнения светового потока диодных и других типов ламп, постоянно возникают на необъятных просторах интернета. Виной тому уникальность технических параметров светодиодов как источника света, а именно специфика точечных источников.
Все источники света, будь то лампочка накаливания либо люминесцентная, имеют круговую диаграмму рассеивания света, когда у светодиода это луч с углом рассеивания около 120 0 . Поэтому и характеристики освещения диода зависят от того под каким ракурсом их оценивать.
Сравнение света разных источников
Например, часто на упаковке светодиодов мощностью 4Вт со световым потоком 400 лм изображают в качестве эквивалента лампу накаливания на 50Вт. На самом деле общий световой поток второй почти на четверть выше.
А вот если сравнить эффективную освещенность поверхности стола от настольного светильника с обыкновенной лампой и на диодах, выигрыш на стороне LED, поскольку у них меньший диаметр светового пятна и значительно меньшее рассеивание света.
| Таблица светового потока люминесцентных ламп | |
|---|---|
| Мощность, Вт | Мощность, Лм |
| 5 | 260 |
| 8 | 420 |
| 12 | 630 |
| 15 | 900 |
| 20 | 1200 |
| 24 | 1500 |
| Средний показатель люминесцентных лампочек 50-60 Лм/Вт | |
| Таблица светового потока светодиодных ламп | |
|---|---|
| Мощность, Вт | Мощность, Лм |
| 5 | 380-500 |
| 9 | 700-1000 |
| 12 | 1100-1200 |
| 15 | 1300-1400 |
| Средний показатель светодиодов 80-120 Лм/Вт | |
Разброс параметров светового потока обусловлен его зависимостью от цветовой температуры. У диодов холодного белого света (цветовая температура 5000-7000 К) световой поток выше светодиодов тёплого света (2800-3500 К).
Давайте рассмотрим эту информацию с практической точки зрения.
При выборе обыкновенной лампочки накаливания мы интуитивно понимаем, что в ванную комнату надо 75 ватт, в коридоре можно обойтись 60 ваттами, а в гостиную придется вкручивать три по сто. И никто не задаётся вопросом, сколько там в них люмен.
Что такое люмены в светодиодных лампах
С переходом на LED понятие яркости и освещенности приходится рассматривать совершенно в другом ракурсе. Как видно из таблиц, мощность светодиодов при замене лампы накаливания должна быть примерно в десять раз меньше. Но тут необходимо учитывать целевое назначение освещения.
Если говорить об освещении помещений, сто ватт накаливания дают столько люмен, сколько и десяти ваттные светодиоды. С единственной оговоркой – в качестве диодной лампочки используются изделия радиальной конструкции . Как на рисунке.
Освещение рабочей поверхности
Для освещения рабочих поверхностей используют плоские LED модули, поскольку освещать внутреннюю поверхность плафона нет резона.
В такой системе эффективная яркость накаливания не превышает 60% от номинального показателя. Чистый световой поток от 60Вт будет около 350 люмен (630 * 0,6). А вот КПД светодиодов в такой системе практически 100%.
Соответственно расчётная мощность светодиодов не превысит 5Вт.
Освещённость и световой поток
Для рядового потребителя не столь важно, сколько люксов выдаёт источник света. Важнее что бы при этом уровне освещенности было комфортно зрению при чтении либо письме.
Все санитарные правила нормируют освещение рабочей поверхности в люксах. Будь то страничка книги либо лист бумаги, для комфортной работы на их поверхности должно быть 300 люкс, что соответствует 30Лм/м.кв.
Сколько люмен в лампе накаливания 100Вт важно, например, для организации рабочего места ребёнка, где он будет делать уроки либо заниматься другими делами.
Рассчитать освещенность поверхности, даже зная, сколько люмен в лампочке 100Вт, крайне сложно, поскольку большая часть этого потока доходит в виде отражённого света. Для диодов же достаточно элементарной формулы из школьного курса геометрии.
H – расстояние от светодиодов до поверхности;
D – диаметр светового пятна;
D = 2 * Tg60 0 * h = 1.16 * h;
Площадь круга = 3,14 * D 2 / 4 = 0,785 * D * D;
Освещённость = световой поток / площадь круга .
Итого: светодиодный источник света мощностью 15Вт и световым потоком 800Лм, размещённый на потолке над столом, обеспечит около 300 люкс.
Световой поток – это световая энергия, излучаемая точечным источником. Так как зависит от расстояния, то выражается в пространственных углах.
Люмен - единица измерения мощности светового излучения, которая оценивается по световому ощущению на глаз человека.
Единицу измерения светового потока люмен можно рассматривать как общее количество света. К примеру, лампа накаливания в 40 Вт создаст световой поток, соответствующий 415 люмена, люминесцентная - поток в 3200 люмена. Поставьте любую оптическую систему вокруг источника света, количество света (люменов) будет прежним. Таким образом, если на источнике света ненаправленного действия не написано число люменов, то непонятно как он будет освещать.
Освещенность и яркость
Освещенность – это величина света, она определяет свет в количестве , который падает на ту или иную площадь поверхности тела. Она зависит от длины световой волны, ведь человеческий глаз по-разному воспринимает яркость разной длины световых волн, другими словами, разного цвета.
Освещенность вычисляется для разной длины волн отдельно. Люди воспринимают, как самые яркие цвета:
- зеленый - свет с длиною волны в 550 нанометров;
- желтый, оранжевый. Находятся рядом с ним в спектре.
Свет, исходящий от красного, синего и фиолетового цветов, имеет короткую или длинную волну, поэтому они воспринимаются как более темные. Понятие освещенности часто соотносят с понятием яркости.
При освещении площади одной и той же лампой, большая площадь будет менее освещена, чем маленькая.
Разница между понятиями яркости и освещенности
Русский язык дает два ответа на вопрос, что такое яркость. Яркость означает характеристику светящихся тел
, то есть физическую величину. Также она определяет субъективное понятие, зависящее от многих факторов, например:
- особенностей строения глаз человека;
- количества света в помещении.
Чем меньше света в окружающей среде, тем ярче кажется нам источник света. Следует различать яркость с освещенностью и запомнить следующее:
- яркость – это свет, который отражается от поверхности светящегося предмета;
- освещенность – это свет, который падает на освещаемую поверхность.
В астрономии яркость включает два понятия, где звезды излучают, а планеты отражают. В этой науке звездная яркость измеряется по фотометрической шкале , причем большую яркость звезды соотносят с меньшей величиной. Отрицательную величину имеют самые яркие звезды.
Единица измерения яркости (кандела на один квадратный метр) применяется для прикладных или физиологических целей.
Единица измерения люкс применяется для вычисления уровня освещенности. Один люкс приравнивается к одному люмену на квадратный метр. Также для измерения освещенности применяют фут-канделу. К ней обращаются в области кино и фотографии и некоторых других. Фут присутствует в названии оттого, что фут-кандела означает освещенность канделой поверхности квадратного фута , измеряющую в интервале одного фута.
Фотометр
Фотометр – это прибор-измеритель освещенности. Свет поступает на фотодетектор, затем преобразуется в электрический сигнал и измеряется. Встречаются фотометры, работающие по другому принципу. В основном фотометры показывают уровень света в люксах
, но есть и такие, которые используют другие единицы. Те фотометры, которые также называют экспонометрами, участвуют в определении выдержки и диафрагмы, тем самым помогая фотографам и операторам. Помимо того, фотометры применяют для определения уровня безопасной освещенности в других областях, например, в растениеводстве, в музеях, там, где необходимо поддерживать нужную освещенность.
Безопасный поток света на работе
Работая в темном или слабоосвещенном помещении, могут возникнуть различные проблемы со здоровьем, будь это ухудшение зрения, депрессия или другие физиологические и психологические нарушения. По этой причине на рабочем месте, в рамках правил охраны труда, включаются требования о минимальной безопасной освещенности. В конечный результат измерения, который выдает фотометр, входит площадь распространения света. Эти показатели обеспечивают достаточную освещенность всего помещения.
Световой поток и экспонаты музея
От освещенности и силы потока от источника света зависит скорость, с которой будут ветшать и выцветать экспонаты музея. Работники музеев проводят работу по определению освещенности экспонатов. Это делается для того, чтобы убедиться в безопасном количестве светового потока на музейные единицы, а также для обеспечения достаточного уровня освещенности посетителям во время рассматривания экспоната.
Уровень освещенности можно измерить фотометром, что осуществить нелегко, так как его нужно устанавливать как можно ближе к экспонату , а это требует извлечения защитного стекла, выключения сигнализации и получения разрешения. Эту задачу облегчают другим способом, который часто используют сотрудники музея. Вместо фотометра применяют фотоаппарат, который не является заменой фотометра в ситуациях, где требуются более точные измерения найденной проблемы с освещением, но чтобы выявить отклонение от нормы вполне достаточно.
Определить экспозицию фотоаппаратом можно на основе показаний об уровне освещенности. Уровень освещенности экспозиции легко определить посредством нехитрых вычислений. Сотрудники музеев прибегают к формуле или пользуются таблицей , где экспозиция представлена в единицах освещенности. Производя вычисления, не нужно забывать о том, что камера поглощает некоторое количество света, поэтому следует это учитывать.
Прежде чем обеспечить растение светом, который необходим для фотосинтеза, нужно знать, сколько требуется его каждой культуре. Садоводам и растениеводам это известно. Они измеряют уровень освещенности, чтобы удостовериться в том, что каждое растение получает необходимое ему количество света. Часто для таких процедур применяются фотометры.
Фотометры также широко применяются в лабораторной практике. Например, определяется спектр образцов, с помощью которых устанавливается химический состав. К особому классу таких приборов относится пламенный фотометр. Он выявляет в образцах щелочные металлы , такие как натрий, литий, калий. Чтобы их обнаружить, нужно сжечь образец при высокой температуре и с помощью фотометра проанализировать спектр пламени. Данная задача другими способами решается гораздо труднее.
Современные фотометры преобразуют световое излучение в электрические импульсы, они регистрируются по принципу амперметра и вольтметра, а после конвертируются в компьютерный формат.
Фотометр - это прибор, охватывающий многие области знаний, такие как химия, молекулярная биология, физика, материаловедение и другие. Фотометр широко применяется в промышленности, в лазерной и оптической продукции. Помимо химической лаборатории, фотометр находит применение в лабораториях судебно-медицинской экспертизы.
Таким образом, из вышеизложенного вы узнали о единицах измерения света, что лампы лучше покупать с указанным числом люменов , что понятия освещенности и яркости разнятся, а количество света можно измерить специальным прибором.
На рисунке ниже обозначено, где проявляются свойства потока света от источника, соответствующие единицам измерения — люменам, канделам и люксам.
Люмен , в отличие от кандел и люксов, реже используемых единиц, является мерой общего количества света, исходящего от источника, т.н. ‘светового потока’. Что-то вроде лошадиных сил в двигателе. На самом деле это довольно общий показатель, поскольку не опирается на стандартизированную единицу измерения, с которой его можно было бы сравнить. Мера в люменах не учитывает наличие в фонаре рефлектора и линзы, тип поверхности рефлектора, поэтому не может служить описанием практической яркости фонаря, или его полезной производительности.
Кандела , ‘сила света’, была бы лучшим описанием фонарей, особенно используемых как повседневный инструмент. Она показывает, насколько ярок источник света, относительно того, насколько далеко он может быть замечен. Если опять использовать сравнение с двигателем — это как крутящий момент.
Одна кандела — это как одна горящая свеча, интенсивность свечения которой в теории не меняется, даже если свету поставить преграду, и остаётся постоянной при наблюдении под разными углами на том же расстоянии. В том смысле, что если смотреть на свечу под любым углом на расстоянии 20 метров, яркость её будет постоянной. Так что кандела не только описательная характеристика, это настоящая мера возможностей фонарика.
Также кандела относится к измерению сфокусированного луча света, в то время как люмен — к общему количеству испускаемого света. Один люмен равен световому потоку, испускаемому источником c силой света, равной одной канделе — это в намеренно упрощённом виде без важных подробностей.
Люкс же, ‘освещённость’ — мера количества света, падающего на поверхность заданной площади. Люкс равен освещённости поверхности площадью 1 кв. м. при световом потоке падающего на неё излучения, равного 1 люмену. Так что эта мера соотносится с поверхностью, которую вы намереваетесь осветить.
Если всё ещё слишком сложно, то подведём черту: сравнивайте люмены с люменами, а канделы с канделами. Если вы сравниваете два разных товара, описываемые разными единицами измерения, то рассчитайте соотношение, в интернетах полно калькуляторов и таблиц.
Выбор единиц измерения, в которых оценивается фонарь, зависит от того, как вы собираетесь использовать фонарь. Если вы хотите освещать область заливным светом, то такой фонарь лучше оценивать в люменах. Канделы лучше подходят для характеристики концентрированного луча, как у поискового фонаря. Один подойдёт для освещения пространств и осмотра комнат, другой и индивидуальной подсветки целей.
Помимо того, что нужно отличать разные единицы измерения, важно понимать, что больше — не обязательно лучше. Одна из причин этого — ограниченное поле зрения у человека, а когда вы освещаете пространство бОльшее, чем ваше зрение и сознание могут обработать, это вряд ли на пользу. Такая подсветка может выдать вас, или подсветить кого-то, кого вы предпочли бы не высвечивать. При осмотре комнаты вам нужно её осветить, но не нужно, чтоб лучи света пробивались на улицу через щели. до тех пор, пока не отыщете плохого парня.
Есть дополнительные соображения при принятии решения, в какой фонарик вложиться. А покупка крепкого надёжного фонаря — это серьёзное вложение. Если выбирать по цене и внешнему виду, а не изучив опыт пользователей — легко прогадать. Известные производители с хорошей репутацией обеспечивают лучшую гарантию, сервис, и в конечном итоге — работоспособность, однако одно только название фирмы не должно быть определяющим.
Для этой категории снаряжения есть правило: «Два — это один, а один — это ничего! «. Даже если у вас есть запасная батарейка или запасная лампочка, есть шансы, что с вашим основным фонарём возникнут проблемы, и потребуется пустить в дело запасной. Товарищей очень раздражает, когда вы постоянно одалживаетесь у них.
Много споров ведётся о том, какой тип аккумулятора лучше. Если вы не меняете батарейку (или не заряжаете аккумулятор) перед каждым выходом, вам нужен запасной фонарь.
Ниже на фото показаны аккумуляторы типоразмеров: 10430 (аналог батарейки ААА), 14500 (аналог батарейки АА), 16340 (аналог батарейки CR123), 18650, 26500 (аналог батарейки C):
Испытайте свой фонарь прежде, чем выходить за дверь, это избавит вас от лишней головной боли. Дополнительные опции могут включать регулируемую фокусировку, стробоскоп, и разные типы источников света. Некоторые фонари меняют режимы с помощью нескольких нажатий на одну кнопку.
Хотя регулируемый фокус может оказаться сподручным при осмотрах помещений, спасательных операциях и так далее, реальность боевых действий в условиях высокой интенсивности не позволит воспользоваться этой функцией. То же самое относится и к переключению режимов хитрой комбинацией коротких и длинных нажатий на кнопку.
Большинство моих знакомых предпочитают не полагаться на мелкую моторику при действиях в условиях стресса. Подобные манипуляции, с точно выверенными многократными нажатиями, очень сложно практиковать.
Вообще, очень много нюансов влияют на эффективность применения фонаря. В недавние годы произошёл скачок в технологии линз и источников света. После быстрой и лёгкой замены светового модуля старый фонарь буквально преображается, становясь современным, мощным и экономичным.
Не менее важно, кроме наличия хорошего фонаря, ещё и . Применение фонаря на оружии, вместе в оружием, да и повседневные нужды делают этот вопрос весьма актуальным, поэтому обучение — ключ к успеху.
А — занятие, требующее изрядного просветления. Воссияйте же! =)