Световой поток

Измерение светового потока

Перед тем как выпустить продукцию на рынок, производитель делает в лабораторных условиях определение и измерение характеристик осветительного прибора. В домашних условиях, не имея специальных приборов, это сделать нереально. Но проверить цифры, указанные производителем, можно с помощью вышеприведенных формул, воспользовавшись компактным люксметром.

Сложность точного измерения параметров света заключается в том, что он исходит во всех возможных направлениях распространения. Поэтому лаборатории используют сферы с внутренней поверхностью, которая имеет высокий коэффициент отражения – сферические фотометры; применяют их и для измерения динамического диапазона фотоаппаратов, т.е. светочувствительности их матриц.

В быту больше смысла имеет измерять такие важные параметры света, как освещенность помещений и коэффициент пульсации. Высокий коэффициент пульсации и тусклое освещение заставляют людей чрезмерно напрягать глаза, что быстрее вызывает усталость.

Коэффициент пульсации потока света – это показатель, характеризующий степень его неравномерности. Допустимые уровни этих коэффициентов регулируются СанПиН.

Не всегда можно заметить невооруженным глазом, что лампочка мерцает. Тем не менее даже незначительное превышение коэффициента пульсации влияет на центральную нервную систему человека негативно, а также уменьшает работоспособность. Свет, который может неравномерно пульсировать, излучают все экраны: мониторы компьютеров и ноутбуков, дисплеи планшетов и мобильных телефонов, экран телевизора. Пульсацию измеряют люксметром-пульсметром.

Что это такое

Световым потоком является физическая величина, характеризующая солнечный вид силы или энергии в момент излучения, которая переносится в конкретный период времени. То есть это показатель, пропорциональный тому моменту, когда произошло излучение по спектральной чувствительности глаза человека. Это мощность, которая перенеслась при помощи излучения на любую форму тела.

Важно! Коэффициентом светопотока считается сложная функция, которая зависит от того, какой тип осветительного оборудования, индекс и отражение поверхностей. Что это такое по учебному пособию. Что это такое по учебному пособию

Что это такое по учебному пособию

Освещенность и требования стандартов

Там, где в дневное время недостаточно солнечного света, а также в вечерние и ночные часы, пользуются искусственными источниками. На предприятиях каждое рабочее место проходит аттестацию на соответствие допустимым санитарным нормам. В эти нормы укладывают и уровень освещённости. Неправильное освещение или его недостаток влияет на здоровье работников.

Основным нормативным документом, регламентирующим стандарты этого параметра, выступает СНИП 23-05-95 – это нормы, принятые к исполнению в 1995 году. Откорректированный его вариант в виде СП 52.13330.2011 от 20.05.2011 г. действует и поныне.

В перечне отражены границы степени освещённости для помещений:

• производственных и складских;
• рабочих площадок вне зданий;
• жилых и общественных помещений;
• уличного освещения населённых пунктов;
• архитектурных подсветок;
• витринной и рекламной иллюминации;
• специального освещения.

Важно! Вреден как недостаток, так и избыток света. Яркие пятна люминесцентных реклам и витринных окон, выполненных с превышением требований, загрязняют световой фон улиц. Освещённость

Освещённость

Как убрать пульсацию в светодиодной лампе

Самый простой способ – купить новую лампочку от качественного производителя. Если нужно привести в порядок имеющийся под рукой осветительный прибор, то первым делом стоит увеличить ёмкости входного и выходного электролитических конденсаторов. Чем они больше, тем меньше коэффициент пульсаций. В случае, если не помогло, то проблема кроется либо в самих светодиодах, либо в их драйвере (микросхеме). При таком диагнозе проще вернуться к первому способу и заменить лампочку на другую.

Конденсаторы в led лампочке

Дополнительная информация. Конденсаторы на выходе диодного моста нужны, чтобы выпрямить и сгладить сетевое напряжение. При их замене нельзя превышать номинальное напряжение, иначе они, скорее всего, взорвутся.

Из вышесказанного можно подчеркнуть, что расчет пульсаций источников света является важной и ответственной работой. Без проведения всех необходимых вычислений невозможна проектировка промышленных, общественных или бытовых зданий

Световой поток и яркость – не одно и то же

Обращаясь к определению яркости L, измеряемой в канделах на квадратный метр (Кн/м²), видно, что это количество отражённого поверхностью света.

В чем измеряется свет

Яркость источника – это соотношение силы его свечения и величины этой силы, приходящейся на единицу площади поверхности источника, которую видит глаз. Сила света измеряется в канделах, потому яркость обозначается буквой L и измеряется в Кн/м².

Если наблюдать издалека два источника света, имеющих разную площадь поверхности, но с одинаковой силой света, то меньшая поверхность будет выглядеть ярче. Увеличение угла, под которым смотрят на световой источник, уменьшает воспринимаемую глазом яркость. Яркость максимальна, когда плоскость, в которой лежит излучатель, перпендикулярна глазу.

Величина яркости изменяется от вида поверхности:

• светоотражающая поверхность увеличивает яркость;
• светопоглощающая или рассеивающая поверхность уменьшают значение L.

Важно! Световые потоки – это вся энергия излучения источника, яркость – только та доля, которая поступает в глаз или на предмет. В частности, оптический проектор в своих технических характеристиках имеет обозначение не яркости, а величины СП

Оптический проектор

Теории восприятия цвета

На сегодняшний день, существуют несколько теорий восприятия цвета. Пожалуй, самой распространенной из них является Трехкомпонентная теория, предложенная тремя авторами: М.В. Ломоносовым, Т. Юнгом и Г. Гельмгольцем. Согласно этой теории, в органе зрения человека существуют три цветоощущающих аппарата: красный, зеленый и синий. Каждый из них возбуждается в большей или меньшей степени, в зависимости от длины волны излучения. Затем возбуждения суммируются аналогично тому, как это происходит при суммируемом смешении цветов. Суммарное возбуждение ощущается человеком как тот или иной цвет. В своей работе «Цветовое зрение» авторы Л.Н. Миронова, И.Д. Григорьевич о .

Другой, очень распространенной и имеющей множество подтверждений, теорией является теория оппонентных цветов Э. Геринга. Геринг выдвинул предположение, что в колбочках сетчатки могут существовать три вида гипотетических веществ: бело-черные, красно-зеленые и желто-синие. Световой поток влечет их разрушение (одни световые лучи) с образованием белого, красного или желтого цветов или синтез (другие световые лучи) чорного, зеленого или синего цвета. Геринг предполагал, что имеются четыре основных цвета красный, желтый, зеленый и синий, и что они попарно связаны с помощью двух антагонистических механизмов зелено-красного механизма и желто-синего механизма. Постулировался также третий оппонентный механизм для ахроматически дополнительных цветов белого и черного. Из-за полярного характера восприятия этих цветов Геринг назвал эти цветовые пары «оппонентными цветами». Из его теории следует, что не может быть таких цветов, как зеленовато-красный и синевато-желтый. Таким образом, теория оппонентных цветов постулирует наличие антагонистических цветоспецифических нейронных механизмов. Например, если такой нейрон возбуждается под действием зеленого светового стимула, то красный стимул должен вызывать его торможение. Предложенные Герингом оппонентные механизмы получили частичное подтверждение после того, как научились регистрировать активность нервных клеток, непосредственно связанных с рецепторами. Так, у некоторых позвоночных, обладающих цветовым зрением, были обнаружены красно-зеленые и желто-синие горизонтальные клетки. У клеток красно-зеленого канала мембранный потенциал покоя изменяется и клетка гиперполяризуется, если на ее рецептивное поле падает свет спектра 400-600 нм, и деполяризуется при подаче стимула с длиной волны больше 600 нм. Клетки желто-синего канала гиперполяризуются при действии света с длиной волны меньше 530 нм и деполяризуются в интервале 530-620 нм.

Множество проводимых исследований подтвердили предположения этих двух теорий, так например колбочки у приматов существуют всего трех типов: воспринимающие цвет в фиолетово-синей, зелено-жёлтой, в желто-красной частях спектра. Каждый вид колбочек интегрирует поступающую лучистую энергию в довольно широком диапазоне длин волн, и диапазоны чувствительности трех видов колбочек перекрываются, различаясь лишь диаграммой величины чувствительности.

Человеческое зрение, таким образом, является трёхстимульным анализатором, то есть спектральные характеристики цвета выражаются всего в трех значениях. Если сравниваемые потоки излучения с разным спектральным составом производят на колбочки одинаковое действие, цвета воспринимаются как одинаковые.

В животном мире известны четырёх- и даже пятистимульные цветовые анализаторы, так что цвета, воспринимаемые человеком одинаковыми, животным могут казаться разными так, хищные птицы видят следы грызунов на тропинках к норам исключительно благодаря ультрафиолетовой люминисценции компонентов их мочи.

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

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.

В каких единицах измеряют освещение

Многие обыватели часто задают вопрос – в чём измеряется свет? Для оценки эффективности освещения рассчитывают суммарное количество единиц измерения освещенности в системе СИ. Это — люкс и люмен.

Советуем изучить Термопара: что это такое

Единица освещенности поверхности определяется в Люксах (lux) имеет следующие характеристики:

• Один lux — равномерно освещенная световым потоком 1 лм площадь 1 м².
• Если свет падает под углом, то освещенность снижается.
• Освещённость снижается с увеличением расстояния от светового источника.

Важно! При больших люменах светильник ярче, а при достаточных значениях люксов лучше освещена поверхность. Нужно ли измерять степень освещенности и ее соответствие нормам? Яркий или тусклый свет ухудшает зрение, разрушает сетчатку глаза. Недостаток яркости снижает работоспособность и настроение

На видимом спектре человеческий глаз чувствителен к частоте зеленого цвета. При восприятии зеленого глаз расслабляется, успокаивается нервная система

Недостаток яркости снижает работоспособность и настроение. На видимом спектре человеческий глаз чувствителен к частоте зеленого цвета. При восприятии зеленого глаз расслабляется, успокаивается нервная система

Нужно ли измерять степень освещенности и ее соответствие нормам? Яркий или тусклый свет ухудшает зрение, разрушает сетчатку глаза. Недостаток яркости снижает работоспособность и настроение. На видимом спектре человеческий глаз чувствителен к частоте зеленого цвета. При восприятии зеленого глаз расслабляется, успокаивается нервная система.

Зеленый цвет

Освещенность измеряется приборами с фотодатчиками.

Методы расчета

Метод расчета представлен пошаговой процедурой. Вначале пользователь должен определиться со схемой света, затем выписать необходимую норму освещенности, подобрать тип светоисточников, проанализировать как они работают, определить коэффициент запаса и неравномерности. Далее он должен оценить коэффициент отражения поверхностей, узнать индекс помещения, понять нужное количество светильников и ламп в них, а также просчитать соответствующий коэффициент использования светопотока.

Все это сделать можно по общей формуле Ф= (Emin*k*S*Z)/(N*n*η). Также можно воспользоваться формулами, представленными на схеме.

Формула расчета

Коэффициент запаса k

Это величина, которая показывает возможность осветительной конструкции выдерживать предполагаемые нагрузки и гарантировать тот факт, что она будет надежной и долговечной. Она зависит как от лампочек, так и условий, в которых они находятся. К примеру, на цементных заводах и литейных цехах с использованием газоразрядных лампочек показатель k равен 2, а с применением ламп накаливания — 1,7. В кузнечных и сварочных цехах — 1,8 и 1,5 соответственно, а в жилых и офисных помещениях — 1,2 и 1,1.

Запас k

Коэффициент неравномерности Z

Это показатель неравномерного распределения света на всем помещении и наличие затемняющих участков. Он зависит от того, насколько симметрично расположены светильники и каково соотношение длины приборов и высоты потолка. Находится по формуле h=H-hсв-hр, где H является высотой потолка, hcв — соотношением расстояния от подвеса до низа осветительного устройства, а hp — соотношением высоты с плоскостью. К примеру, там, где светильники находятся по углам, этот показатель равен двум, а в местах, где они расположены в шахматном порядке — двум с половиной.

Важно! В соответствии с этим, чем больше светоисточников, тем меньше неравномерного освещения. Неравномерность Z. Неравномерность Z

Неравномерность Z

Коэффициент использования светового потока

Это показатель, который находится в зависимости от того, в какой цвет выкрашены стены и потолок. Также он зависит от того, какую форму излучения имеют светильники. Эту величину можно узнать из соответствующей схематичной документации ниже

Важно понимать, что отражение от поверхности меньше там, где использованы темные и черные цвета

Использование светопотока

Световой поток и освещенность

Понятие светового потока в чистом виде соответствует полной мощности, излучаемой источником в оптическом диапазоне. Однако на практике распределение мощности по поверхностям помещения происходит неравномерно. В связи с этим было введено понятие освещенности, используемое различными стандартами, нормами и требованиями.

Для измерения данной величины используется люкс, представляющий собой отношение светового потока к площади, на которой он распределяется. Теоретическое толкование освещенности обычно не вызывает проблем, в отличие от использования этого понятия в практической деятельности. Основные сложности связаны с неудобством совместного использования при расчетах светового потока и угла рассеивания.

Сами расчеты освещенности с целью получения максимально точных результатов, должны выполняться по определенным правилам. Например, освещенность помещений будет различной в определенное время дня. Поэтому световой поток и освещенность должны разбиваться на части в соответствии со своим временем. Кроме того, должна учитываться конструкция установленного прибора освещения. Например, матовый плафон способствует потере освещенности, а рефлектор карманного фонарика, наоборот, направляет усиленный поток света в нужную сторону. Поэтому величина светового потока во многом зависит от осветительных приборов, установленных в помещении.

Коэффициент использования светового потока

Световой поток светодиодных ламп

Световой поток светодиода онлайн расчет

Световой поток ламп накаливания

Световой поток люминесцентных ламп

Магнитный поток

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

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.

Что измеряется в люменах и люксах

Люмен и Люкс — это единицы измерения яркости излучения и освещенности помещения. Это более точные величины, чем мощность, поскольку источники света с одинаковыми показателями, но различными КПД и спектральными характеристиками, излучают неодинаковый поток света.

Свет, излучаемый Лм и Лк

Однако стоит помнить, что на уровень яркости влияет не только источник освещения, но и 2 других фактора:

• Длина волны излучаемого света – освещение с цветовой температурой 4200 Кельвинов (лампа дневного излучения) лучше воспринимается зрением, чем показатель, приближенный к желтому или красному участку спектра.
• Направление распространения света – узконаправленные приборы позволяют сконцентрировать излучение света в нужном месте, без необходимости установки ярких светильников.

Диапазон измерения освещенности

Специальный прибор для измерения освещенности, люксметр, выбирают с учетом предполагаемой рабочей области. Нет смысла в избыточной трате энергетических ресурсов без действительной необходимости. Профессиональные расчеты выполняют с учетом особенностей отдельных операций: от общего наблюдения до действий с мелкими деталями высшей точности.

Нормативная освещенность объектов

Существенное значение имеет чувствительность человеческого глаза к определенным участкам спектра. Современные приборы для измерения света создают с учетом соответствующих особенностей. Обычно проверяют видимый диапазон. Однако надо помнить о том, что незаметное ультрафиолетовое излучение при большой интенсивности оказывает негативное влияние на сетчатку.

Также проверяют пульсации с частотой до 300 Гц. Они заметны для человеческого зрения. Подобные изменения амплитуды излучения вызывают дискомфорт, вплоть до болезненных ощущений. Необходимо помнить о вреде избыточной освещенности. В подобных условиях значительно возрастают общие нагрузки, так как активизируются обменные процессы в организме.

Интересно. Отдельно следует упомянуть уход за растениями. Освещенность для роз и пальм устанавливают выше 14 000-16 000 люкс. Неприхотливым фикусам достаточно 8 000-11 000 люкс.

Советуем изучить Антенна GPS

Контроль освещения позволяет при разумных затратах энергии получать хорошие показатели урожайности в круглогодичном режиме

Подводя итоги

Мощность светодиодной лампы, при выборе, не является первостепенно важной величиной. Гораздо важнее испускаемый ею световой поток

Этот же момент относится и к энергосберегающим КЛЛ. Если подходить к замене перегоревших источников искусственного света на светодиодные аналоги более педантично, то кроме сравнения световых потоков необходимо учитывать коэффициент пульсации, индекс цветопередачи и еще ряд других моментов, подробно описанных в статье о выборе светодиодных ламп

Также рекомендуется обратить внимание и на конструктивные особенности светильника, в котором лампочка будет использоваться

Итоги: как сделать выбор

Выбор электрической лампочки для бытовых нужд не представляет сложности, если покупатель представляет себе, в каком осветительном приборе она будет использоваться, и какой уровень светоотдачи должна обеспечивать. Высокая светоотдача светодиодных ламп позволяют заменить любой из ранее существовавших источников света, значительно экономя при этом на потреблении электроэнергии.

Исключения составляют дизайнерские «лампы Эдисона», которые невозможно имитировать с использованием светодиодов, хотя, некоторые попытки к этому предпринимаются. Тонкую вольфрамовую нить заменяют филаментными светящимися стержнями.

Похожие записи:

Как выставить зажигание с помощью стробоскопа? Сигнализация действия защиты и автоматики Подключение потолочного светильника со светодиодами Маркировка smd компонентов: кодовые обозначения Как сделать веб-приложение для вашего собственного bluetooth low energy девайса? Как подключить усилитель в машине