Комплексные поставки запорной арматуры
и деталей трубопроводов →

Тел: +7 (3522) 55-48-26

Сила света формула


Сила света, формула: общие сведения о понятии

 

Одним из самых интересных и неоднозначным явлением нашего мира является свет. Для физики это один из основополагающих параметров многочисленных расчетов. С помощью света ученые надеются отыскать разгадку существования нашей вселенной, а также открыть для человечества новые возможности. В повседневной жизни свет также имеет большое значение, особенно при создании качественного освещения в различных помещениях.

Одним из важных параметров света является его сила, которая характеризует мощность данного явления. Именно силе света и расчету этого параметра будет посвящена данная статья.

Общие сведения о понятии

В физике под силой света (Iv) подразумевается мощность светового потока, определяемая внутри конкретного телесного угла. Из этого понятия следует, что под данным параметром подразумевается не весь имеющийся в пространстве свет, а лишь та его часть, которая излучается в определенном направлении.

Сила света

В зависимости от имеющегося источника излучения, данный параметр будет увеличиваться или уменьшаться. На его изменения будет оказывать прямое воздействие значения телесного угла.

Обратите внимание! В некоторых ситуациях сила света будет одинаковой для угла любого значения. Это возможно в тех ситуациях, когда источник светового излучения создает равномерное освещение пространства.

Этот параметр отражает физическое свойство света, благодаря чему он отличается от таких измерений, как яркость, которая отражает субъективные ощущения. Помимо этого сила света в физике рассматривается как мощность. Если быть точнее, она оценивается как единица мощности. При этом мощность здесь отличается от своего привычного понятия. Здесь мощность зависит не только от энергии, которую излучает осветительная установка, но и от такого понятия, как длина волны.
Стоит отметить, что чувствительность людей к световому излучению напрямую зависит от длины волны. Эта зависимость нашла отражение в функции относительно спектральной световой эффективности. При этом сама сила света является зависимой от световой эффективности величиной. При длине волны в 550 нанометров (зеленый цвет) данный параметр примет свое максимальное значение. В результате этого глаза человека будут более или менее чувствительны к световому потоку при различных параметрах длины волны.
Единица измерения для данного показателя является кандел (кд).

Обратите внимание! Сила излучения, которое исходит от одной свечки, будет примерно равна одной канделе. Ранее применявшаяся для формулы расчета международная свеча равнялась 1,005 кд.

Свечение одной свечи

В редких случаях применяется устаревшая единица измерения – международная свеча. Но в современном мире уже практически везде используется единица измерения для этой величины – кандела.

Диаграмма фотометрического параметра

Iv представляет собой наиболее важный фотометрический параметр. Кроме этой величины к важнейшим фотометрическим параметрам относится яркость, а также освещенность. Все эти четыре величины активно используются при создании системы освещения в самых разнообразных помещениях. Без них невозможно оценить требуемый уровень освещённости для каждой отдельной ситуации.

Четыре важнейших световых характеристики

Для простоты понимания данного физического явления необходимо рассмотреть диаграмму, которая изображает плоскость, отражающую распространение света.

 

Диаграмма для силы света

Благодаря диаграмме видно, что Iv зависит от направления к источнику излучения. Это означает, что для светодиодной лампочки, для которой направление максимального излучения будет принято за 0°, тогда при измерении нужной нам величины в направлении 180° получится меньшее значение, чем для направления 0°.
Как видно, на диаграмме излучение, которое распространяется двумя источниками (желтый и красный), будет охватывать равную площадь. При этом желтое излучение будет рассеянным, по аналогии со светом свечи. Его мощность примерно будет равняться 100 кд. Причем значение этой величины будет одинаковой во всех направлениях. В тоже время красный будет направленным. В положении 0° он будет иметь максимальное значение в 225 кд. При этом данное значение будет уменьшаться в случае отклонения от 0°.

Обозначение параметра в СИ

Поскольку Iv является физической величиной, то ее можно рассчитать. Для этого используется специальная формула. Но прежде, чем дойти до формулы, необходимо разобраться в том, как искомая величина записывается в системе СИ. В этой системе наша величина будет отображаться как J (иногда она обозначается как I), единица измерения которой буде кандела (кд). Единица измерения отражает, что Iv, испускаемая полным излучателем на площади сечения 1/600000 м2. будет направляться в перпендикулярном данному сечению направлении. При этом температура излучателя будет раной уровню, при котором при давлении 101325 Па будет наблюдаться затвердение платины.

Обратите внимание! Через канделу можно определить остальные фотометрические единицы.

Поскольку световой поток в пространстве распространяется неравномерно, то необходимо ввести такое понятие, как телесный угол. Он обычно обозначается символом .
Сила света используется для расчетов, когда применяется формула размерности. При этом данная величина через формулы связана со световым потоком. В такой ситуации световой поток будет произведением Iv на телесный угол, к которому и будет распространяться излучение.
Световой поток (Фv) есть произведение силы света на телесный угол, в котором распространяется поток. Ф=I .

Формула светового потока

Из этой формулы следует, что Фv представляет собой внутренний поток, распространяемый в пределах конкретного телесного угла (один стерадиан) при наличии Iv в одну канделу.

Обратите внимание! Под стерадианом понимают телесный угол, вырезающий на поверхности сферы участок, который равен квадрату радиуса данной сферы.

При этом через световое излучение можно связать Iv и мощность. Ведь под Фv понимается еще и величина, которая характеризует мощность излучения светового излучения при восприятии его усредненным человеческим глазом, имеющего чувствительностью к излучению определенной частоты. В результате из вышеприведенной формулы можно вывести следующее уравнение:

Формула для силы света

Это отлично видно на примере светодиодов. В таких источниках светового излучения его сила обычно оказывается равной потребляемой мощности. В результате, чем выше будет потребление электроэнергии, тем выше будет уровень излучения.
Как видим, формула для расчета нужной нам величины не так и сложна.

Дополнительные варианты расчета

Поскольку распределение излучения, идущего от реального источника в пространство, будет неравномерно, то Фv уже не сможет выступать в роли исчерпывающей характеристикой источника. Но только за исключением ситуации, когда одновременно с этим не будет определяться распределение испускаемого излучения по разнообразным направлениям.
Чтобы охарактеризовать распределение Фv в физике используют такое понятие, как пространственной плотности излучения светового потока для различных направлений пространства. В данном случае для Iv необходимо использовать уже знакомую формулу, но в несколько дополненном виде:

Вторая формула для расчета

Эта формула позволит оценить нужную величину в различных направлениях.

Заключение

Сила света занимает важное место не только в физике, но и в более приземленных, бытовых моментах. Это параметр особенно важен для освещения, без которого невозможно существование привычного нам мира. При этом данное значение используется не только в разработке новых осветительных приборов с более выгодными техническими характеристиками, но и при определенных расчетах, связанных с организацией системы подсветки.

 

Сила света: определение, единицы измерения (формула)

СодержаниеПоказать

Разные типы ламп создают световой поток разной интенсивности, поэтому качество освещения сильно различается. Чтобы подобрать оптимальный вариант для того или иного помещения, нужно разобраться, как зависит освещенность от светового потока. Сильно углубляться в тему нет смысла, но изучить основы стоит.

Что это такое сила света

Прежде всего стоит понимать, что излучение от любого источника света распределяется в пространстве неравномерно. Чтобы характеризовать распределение его в разных направлениях и используется понятие силы света. То есть, это пространственная плотность светового потока, определяющаяся его отношением к телесному углу, на вершине которого и находится источник света. Сегмент, в пределах которого распределен световой поток и называется сила света – формула его такова:

Ф отражает световой поток, а ω – телесный угол. Единица силы света – кандела. Чтобы не разбираться в физических терминах дальше, можно использовать более распространенный показатель – 1 кандела, распространяемая в пределах телесного угла равна 1 люмену.

Если разобраться в нюансах, понять, что такое сила света и чем она отличается от других показателей несложно.

Для прикладного использования информации надо затронуть и такой показатель как освещенность. Она отражает количество света, приходящееся на определенную поверхность.

Как рассчитывается

На бытовом уровне самое простое определение силы света – это яркость лампочки. Чем она мощнее, тем больше показатель, но как было указано выше, показатель во многом зависит от угла, в пределах которого распространяется световой поток.

То есть, сила света зависит не от мощности лампочки, а от угла распределения. Чтобы было понятнее, можно рассмотреть пример с фонариком. В моделях с галогеновыми лампочками обычно используют вариант с мощностью около 30 Вт. Если просто подключить такую лампу в темной комнате, то она осветит ее, но качество освещения будет далеко от идеального.

Несложное разъяснение основных понятий с формулами.

Но если поместить лампочку в отражатель, ограничивающий распространение освещения, то он не будет распространяться во все стороны, а сконцентрируется в одном направлении. Сила света многократно возрастет и она будет тем выше, чем уже угол распространения.

То есть, при грамотном использовании отражателей или концентрации светового потока на ограниченном пространстве можно использовать менее мощные лампочки, но при этом добиться лучшего качества освещения.

Рассматриваемый показатель никогда не указывается на упаковках с лампочками, так как ее невозможно определить заранее. Все зависит от того, какой плафон будет использоваться и на какую площадь будет распространяться освещение. Поэтому рассчитывать нужно исходя из типа светильника и мощности установленных в него лампочек.

Так как нормы освещенности для дома чаще всего даются в таких единицах как люкс, нужно помнить, что люкс – это 1 люмен, деленный на квадратный метр.

Кстати! Ночью при луне освещенность равна 1 люкс, в пасмурный день – примерно 100 люкс, а в солнечный и ясный – от 10 000 до 25 000 люкс.

Видео-урок: Что такое световой поток и сила света

Сила света основных источников

Для выбора лампочки в бытовых условиях нет смысла углубляться в физические величины и использовать люксметры для проверки освещения в комнатах. Гораздо проще исходить из требований к помещению и необходимой силы света в той или иной ситуации. Если сопоставлять разные решения, можно сделать такие выводы:

  1. Лампы накаливания – традиционные варианты, которые до сих пор многие берут за эталон при сравнении с другими разновидностями. Так как свечение происходит за счет нагревания вольфрама, то поверхность сильно нагревается независимо от мощности. Мы берем вариант мощностью в 75 Ватт в качестве образца. В остальных типах мощность будет сопоставимой с этим значением. Такая лампочка дает световой поток в 700 Люмен.
  2. Галогенные лампы – усовершенствованное решение, в котором также используется нить накала. Но за счет наполнения особыми газами и использования специального кварцевого стекла качество освещения у этого варианта выше. При показателе мощности в 50 Ватт он обеспечивает световой поток в 800 Люмен. Это пример того, как ограничение угла распространения света существенно увеличивает его силу.
  3. Люминесцентные лампы дают качественный свет и при этом нагреваются намного меньше, что делает их безопаснее в быту. При мощности в 15 Ватт они обеспечивают показатель в 800 Люмен, что позволяет освещать помещение экономнее. При этом яркость на порядок лучше, что немаловажно, так как влияет на качество освещения.
  4. Светодиодные варианты. В них мощность света по отношению к потребляемой энергии самая высокая на сегодня. При энергопотреблении в 7 Ватт источник дает световой поток в 660 Люмен. При это стоит отметить и отличное качество освещения, оно равномерное и может иметь разную цветовую температуру, что важно при выборе подходящего варианта для гостиной, кухни или спальни.

Наглядное сравнение основных разновидностей ламп, используемых в быту с обозначением главных показателей.

Стоит учитывать и то, что в лампах накаливания и галогенных вариантах качество освещения снижается со временем, так как вольфрамовая спираль от постоянного нагрева до высоких температур постепенно истончается, поэтому при измерении показателей они снижаются месяц за месяцем.

Отличия от мощности светового потока

Чтобы еще лучше понять все нюансы, следует разобраться, чем сила света отличается от светового потока. Это проще всего сделать по аналогии с такими физическими величинами, как сила и давление.

Так, если прикладывать определенное усилие на площадь в 1 квадратный сантиметр, то давление будет распределяться равномерно по поверхности. Но если взять иголку и приложить то же усилие к ней, то давление сконцентрируется на крошечном участке под острием и будет в сотни раз выше. А усилие при этом останется прежним.

Точечные светильники дают свет большой силы за счет наличия зеркального отражателя.

Чем больше световой поток ограничен по распространению, тем выше показатель его силы. Что касается использования этого фактора при выборе лампочки в комнату, надо помнить несколько простых советов:

  1. Для освещения отдельной части помещения лучше использовать точечные светильники или трековые модели, которые можно направить в нужное место. Этот вариант намного удобнее люстры, так как концентрирует световой поток на одном участке, а не рассеивает его по комнате.
  2. Интенсивность света во многом зависит от плафонов, которые установлены на светильнике. Варианты из матового стекла и подобных материалов дают равномерный, рассеянный фон. Конструкции из ткани и другие непрозрачные решения ограничивают распространение потока и распределяют его на ограниченной площади.
  3. При использовании плафонов с отражателем освещенность будет намного выше, поэтому можно устанавливать лампочки меньшей мощности.

Подбирать светильники нужно с учетом качества освещения, которое они обеспечивают. Для разных помещений выдвигаются различные требования, поэтому важно учитывать особенности каждого и подбирать те варианты, которые дадут комфортный свет. Помните, что сила света зависит от угла его распространения, поэтому отражатели и точечные светильники обеспечивают увеличение показателей в разы.

что это, в чем измеряется, мощность, формула, световой поток

Как у любого физического явления, есть свои характеристики у света. И фонарик, и большой прожектор создают световой поток. Сила света — это термин, который часто встречается во многих источниках, описывающих освещение.

Что это такое

Интенсивность света — это показатель, который отображает объем световой направленной энергии в единицу времени. От силы света зависит мощность любого осветительного прибора. Но можно объяснить данное понятие и более простым языком.

Данный показатель означает, сколько света излучает источник. Однако большинство населения называет это свойство осветительных приборов яркостью. Ученые сразу скажут, что подобные названия не равноценны. Чтобы понять разницу между этими терминами, достаточно провести небольшой эксперимент.

Если взять 2 одинаковые лампы накаливания и поместить одну из них в прожектор с малым углом рассеивания, а другую включить без прожектора, то для наблюдающего за экспериментом человека более ярким будет казаться свет прожектора, хотя в действительности поток, исходящий от обоих источников будет одинаковым. Чувствительность человеческих глаз к свету зависит от длины волны данного потока.

Читайте также: Описание закона преломления света: что важно знать.

Как и в чем измеряется

Единица светового потока обозначается 1 люмен (лм или lm), при этом 1 люмен приравнивается к световому потоку с силой в 1 канделу, излучаемую в 1 стерадиан. Яркость освещения исчисляется в кд/м².

Интенсивность никогда не изображается прямой линией на графике. Она распространяется в разных направлениях и имеет телесный угол. Вершина такого угла располагается в центре сферы. Размеры угла интенсивности освещения выражаются в стерадианах.

В отличие от привычного плоского угла из геометрии, этот угол является объемным и графически будет передаваться в виде конуса. Хотя специалисты считают такое сравнение не совсем корректным.

Лампа накаливания в 100 В имеет силу светового потока в 1380 лм, а люминесцентная лампа ЛБ 40 В – 2800 лм.

Интересные факты:
  1. Яркость люминесцентных ламп находится в промежутке от 5000 до 15000 кд/м².
  2. Яркость поверхности солнца имеет значение 2000000000 кд/м².

Знать, какой поток создает осветительный прибор, необходимо для того, чтобы правильно организовать освещение в помещении. Но часто производители не указывают данный параметр на упаковках даже ламп накаливания. Силу потока можно соотнести с мощностью осветительного прибора. Существуют специальные таблицы, где прослеживается такая зависимость. Данные в ней получены путем измерений.

Наиболее интенсивный поток света создают диодные лампы при относительно небольшой мощности. Так, светильник мощностью в 16 Вт создает поток в 1400 лм. На практике это будет означать, что данные осветители будут светить ярче.

Читайте также: Что такое поляризация света, кто придумал и как получить поляризованный свет.

Существует величина, которая тоже описывает освещение, – светимость. Данный показатель характеризует плотность потока, который испускает светящаяся поверхность. Измеряется светимость в Вт/м².

Полезное видео по теме:

Плотность и мощность светового потока

Физической величиной, выражающей поток, является количество мощности, падающей на поверхность. Эта величина не зависит от телесного угла. Данная характеристика учитывается при сравнении разных источников света при заданной величине мощности.

При упоминании мощности света следует учитывать, что это не мощность, которая потребляется лампочкой при работе. В этом случае под мощностью подразумевается излучение света.

Что еще важно знать

Световой поток может изменяться в зависимости от того, в какой плоскости разместить осветительный прибор. Например, расположенная на потолке лампа в люстре будет испускать поток освещения в неизменном виде в границах, определяемых плафоном. В других направлениях свет будет рассеиваться равномерно.

Также при организации освещения в помещениях следует обязательно учитывать цвет стен. Поток, отражаемый от светлых стен, будет более мощным, чем при отражении от темных поверхностей.

При правильном подходе к организации освещения можно уменьшить расходы на электричество. Достаточно лампу в 100 Вт заменить на люминесцентную в 30 Вт. Большая экономия будет наблюдаться, если для освещения использовать светодиодную лампочку в 12 Вт. При этом уровень освещенности в комнате будет примерно одинаковым.

При покупке ламп необходимо учитывать, что на 1 м² площади должно приходиться 15–20 Вт от принятой нормы. Подобный расчет является приблизительным. При определении типа освещения следует учитывать и цветовой спектр ламп.

Например, имеется помещение под гостиную с площадью в 14,5 м². Подсчитаем, какие источники света понадобятся для ее освещения.

Для данного помещения общий световой поток должен рассчитываться по формуле: 15,5 м² x 150 лк = 2325 лм. Потом подбираются светильники и лампы, исходя из этого параметра. Высчитывается необходимое их количество. Если покупаются лампы в 550 лм, потребуется 5 подобных ламп для нормального освещения помещения.

При замене простой лампочки необходимо помнить, что ватты и люмены – это разные величины. Покупая лампочку, в первую очередь необходимо обращать внимание на ее яркость и лишь потом на мощность. Если на лампочке нет необходимой маркировки, надо найти освещенность в специальной таблице (например, в Интернете).

Читайте также: Что представляет собой закон отражения света: полная формулировка.

При установке источников света в квартире или доме необходимо учитывать и конструкции светильников. Яркость свечения может изменяться со временем. Чем дольше служит лампа, тем больше яркости она теряет. У лампы накаливания исчезает до 15% потока. У люминесцентной лампы эти потери в 2 раза выше. Меньше всего яркости теряет светодиодная лампа – около 10%.

Рекомендуем посмотреть видео по теме:

В заключение

При реконструкции освещения соответствующие расчеты заказывают у специалистов. Если не сделать все правильно сразу, то в дальнейшем это будет чревато дополнительными финансовыми потерями.

Для того, чтобы правильно рассчитать расположение источников света и выбрать необходимый тип ламп, используют специальные программы.

Что такое световой поток

Световой поток является одним из ключевых показателей любого современного светильника. Нередко данный параметр вызывает сложности при выборе световой продукции. В статье описывается, что это такое, в чём он измеряется и какими способами можно его рассчитать. Также прилагается таблица светового потока разновидностей различных источников света.

Что такое световой поток

Световой поток или сила света является мерой измерения воспринимаемой силы света. Она отличается от потока излучения – меры общей мощности электромагнитного излучения (включая инфракрасный, ультрафиолетовый и видимый свет). Итого, световой поток – это то, насколько ярко светит лампа. Главное отличие заключается в регулировке светового потока относительно чувствительности человеческого глаза по отношению к различным длинам волн света.

Поток света нередко используется как объективная мера полезного света, который излучается источником света. Он, как правило, указывается на упаковке для лампочек, хотя не всегда заметен. Потребители обычно сравнивают световой поток разных лампочек, поскольку он дает оценку видимого количества света, который непосредственно излучает светильник. Лампа с наиболее высоким отношением светового потока к потребляемой мощности является гораздо более эффективной.

Световой поток не используется для сравнения яркости, поскольку это субъективное восприятие. Оно зависит от расстояния от источника света и углового распространения света от самого источника. Стоит добавить, что сила света является наиболее часто измеряемым параметром для светодиодов малой мощности.

Согласно определению, сила света должна измеряться на расстоянии, на котором образец можно рассматривать как приблизительный точечный источник света. Расстояние детектора от испытуемого образца, необходимое для соответствия этому критерию, известно в качестве фотометрического расстояния.  Это зависит от размера источника света для измерения.

Минимальный коэффициент, определяемый отношением расстояния до детектора и максимальной протяженности светоизлучающей поверхности, варьируется от 5 до 15 в зависимости от стандарта преобладающей пространственной диаграммы направленности.

Излучение, измеренное на детекторе, сложно связано с интенсивностью источника. По этой причине Международная комиссия по освещению (МКО) разработала концепцию «усредненной интенсивности светодиодов» для решения проблемы, возникающей в условиях ближнего поля. Эта концепция больше не соответствует физически точному определению силы света, но больше относится к измерению освещенности на фиксированном расстоянии и размере детектора.

Светодиод расположен таким образом, что его механическая ось находится прямо на линии с центральной точкой круглого детектора с активной площадью 1 сантиметр квадратный, а поверхность детектора перпендикулярна этой оси. Иногда ни световая сила, ни поток света не представляют полезного света для конкретного применения и требуется что-то среднее. Количество частичного светодиодного потока было введено в публикации МКО 127-2007.

Сила света включает в себя поток и телесный угол и является отношением двух. Это означает, что его единицей является кандела, которая составляет произведение люмена на стерадиану. Частичный световой поток светодиодов также включает в себя поток и угол, но выражается как поток в пределах угла, а не как отношение. Так, его единица измерения – люмен (с указанным углом). Как и усредненная сила света светодиодов, она является мерой ближнего поля и, следовательно, аналогичным образом определяется в терминах физической геометрии, а не является фундаментальной единицей. Вот почему термин «светодиод» включен в количество. Это отличает его от фрагментарного потока, который можно рассчитать по гониометрическим измерениям в дальней зоне.

Характеристика распределения силы света светодиодов и источников светодиодного освещения является чисто фотометрической задачей измерения, которая может быть выполнена с помощью гониометра, используемого вместе со спектрорадиометром или фотометром. Фотометр позволяет проводить очень быстрые измерения «на лету» и рекомендуется для сугубо фотометрических измерений и для тестовых последовательностей, критичных ко времени. Спектрорадиометры дают явное преимущество в том, что все характеристики – радиометрические, колориметрические и фотометрические – могут быть определены с максимальной точностью. Тем не менее, гониоспектрорадиометры имеют более длительное время измерения.

В чем измеряется световой поток

Поток света измеряется в люменах, сокращённо Лм. Он сокращён до базовых единиц в системе единиц (сокращённо СИ). 1 люмен эквивалентен 1 канделе стерадиан (кд ср). Это то же самое, что 1,46 милливатт (мВт) потока излучения на длине волны 555 нм, которая находится в середине видимого спектра.

Для более основательного понимания значение светового потока важно отметить его физические характеристики. 1 Лм эквивалентен потоку света, который излучается точечным изотропным источником, вместе с силой света (единица измерения – кандела (кд)), в телесный угол величиной в один стерадиан. Самой же силой света называют величину светового потока, которая переносится в направлении за определённое время.

Формула силы света имеет следующий вид: L = Ф/Ω, где L – поток света, Ф – отношение светового потока, а Ω – световой поток внутри телесного угла. Сила света является мерой яркости луча в определенном направлении. Если у лампы 1 люмен, а её колба и оптика настроены таким образом, чтобы равномерно фокусировать свет в луч 1 стерадиан. В этом случае интенсивность света будет равна 1 канделе. Если оптика изменяется с целью концентрации луча в 1/2 стерадиана, тогда источник будет иметь силу света в 2 канделы.

Полученный луч станет более узконаправленным и ярким, однако поток света не будет претерпевать изменений. Световая отдача является несколько иной характеристикой. Это отношение светового потока к мощности, которую потребляет источник света. Измеритель светового потока – величина СИ Лм/вт.

Как рассчитать световой поток

Перед тем, как начать расчёт, очень важно определиться с выбором используемой лампы. При использовании светодиодной лампы или светодиодной ленты важно учитывать плотность расположения сверхъярких диодов, особенно для RGB-ленты. Данную характеристику можно узнать, детально изучив ленту. Тип осветительного прибора и место эксплуатации не менее важны и влияют на рассеивание света.

Каждый из современных источников света (лампы накаливания, люминесцентные, галогенные, светодиодные) обладает такими характеристиками, благодаря которым есть возможность измерить световой поток:

  • Мощность. Показатель количества энергии, потребляемое лампой. Измеряется в Ваттах (Вт).
  • Нагревание корпуса. Свойственно лампам накаливания и галогенным светильникам.
  • Цветопередача. Этот показатель включает в себя температуру цвета и оттенок. Цветовая температура варьируется в диапазоне от красного до синего (1800-16000 К). Оттенок для современных источников теплый или холодный. Наиболее качественный оттенок даёт светодиодное освещение.

Данный способ расчета больше всего подойдёт для пространства правильной формы (квадратное или прямоугольное помещение). Единицей измерения освещённости являются Люксы (Лк).

Расчёт показателя потока света состоит из двух последовательных этапов:

  1. Расчет сплошного потока света. Он необходим для освещения помещения с определённой квадратурой.
  2. Следующий шаг требует определения числа источников света.

Расчёт производится по следующей формуле: X*Y*Z. Х – показатель (нормативный) освещённости комнаты. Y – площадь комнаты. Z – корректировочный коэффициент при учёте высоты потолка. Например, для потолка с высотой до 2,7 м данный параметр будет равен одному. Для потолков от 2,8 до 3 м параметр уже будет составлять 1-2. У помещений с потолками от 3 м до 3,5 м и выше – 1,5 и 3,5 соответственно.

Помимо данного способа, существует также несколько альтернативных:

  • Для расчёта светового потока обычных LED надо умножить мощность на 80-90 Лм/вт для ламп с матовой колбой.
  • Для расчёта потока света LED-филаментных необходимо умножить энергопотребление на 100 Лм/вт.
  • Для люминесцентных КЛЛ требуется умножить мощность на 60 Лм/вт, для более дорогих моделей он (Лм/вт) может быть выше, однако они гораздо быстрее теряют яркость. В связи с этим значение будет более точным.

Таблица светового потока ламп разного типа

Для разных видов светильников свойственны различные показатели, в том числе и световой поток. Он зависит также от модели и производителя. Ниже приводится список показателей наиболее распространённых типов ламп.

Световой поток – один из ключевых параметров лампы, который необходимо учитывать при приобретении любой световой продукции.

формула силы освещения в физике, приборы для измерения

Создание искусственного освещения в помещениях заставляет связать вместе два таких понятия, как люмен и свет. Основная задача искусственной иллюминации – замена дневного солнечного света на излучение от источников неестественного происхождения: ламп и фонарей. Такая необходимость возникает в тёмное время суток или тогда, когда солнечного излучения недостаточно.

Искусственный свет

Что такое люмен

Lumens (lm) или люмен единица измерения (лм), принятая в системе СИ для определения величины светового потока (Φ). Световой поток показывает, сколько световой энергии переносит излучение за единицу времени через определённую поверхность. Когда изотропный источник точечной структуры испускает Φ с силой излучения одна кандела (кд) в один ср (стерадиан) телесного угла, то такой поток равен 1 лм.

Внимание! Изотропным называется источник, который излучает свет одинакового свойства во всех направлениях. Диаграмма направленности такого излучения – круговая в любом сечении.

Телесный угол в 1 стерадиан

Параметры, определяющие показатель Φ и его расчет

Когда известно, что такое люмен и, что он измеряет, полезно узнать, как рассчитывается световой поток. К основным параметрам, характеризующим Φ (F), относятся:

  • сила света;
  • телесный угол, в котором распространяется поток.

Сила света измеряется в канделах (кд; cd) и описывает количество энергии света, распространяемой в каком-либо направлении. Кандела обозначается буквой I . Телесный угол представляет собой некоторую долю пространства, которая объединяет все лучи, выходящие из вершины угла и пронизывающие какую-то поверхность. Такая поверхность носит название стягивающей поверхности этого угла.

К сведению. Примерами служат многогранные и трехгранные углы. Обозначается телесный угол буквой Ω.

Для точечного источника рассчитывают световой поток, пользуясь формулой:

Ф = I* Ω,

где:

  • I – сила излучения, кд;
  • Ω – телесный угол, ср.

Зная количество энергии Е (Дж), излучаемой источником освещения за единицу времени t (с), можно рассчитать поток Ф. Для этого используют выражение:

Ф = Е/t.

Характеристики видимого излучения

Как измерить Ф быстро и, не прибегая к математическим вычислениям? Для этого предназначен прибор люксметр. Он позволяет с высокой точностью произвести замеры и выводит результат на дисплей.

Люксметр CEM DT-1301

Чем отличается люмен от люкса

Люмен это единица измерения светового потока. Если направить луч фонарика на стену и выбрать такое расстояние между ними, чтобы пятно света имело площадь в 1 метр квадратный, то при потоке, равном в 1 лм, освещённость этого пятна будет равной 1 люкс (лк). Освещённость обозначается буквой Е и измеряется в люксах (лк).

Важно! Освещённость и световой поток – это разные вещи. Освещённость меняет свои значения, в зависимости от расстояния от излучателя до освещаемой поверхности, а световой поток Ф остаётся неизменным.

Формула расчёта освещённости:

Е = Ф/S, где S – площадь освещаемой поверхности, м2.

Люмены и люксы, в чём разница

Перевод люменов в ватты

С переходом на современные led-технологии изготовления лампочек всё больше возникает вопросов с их характеристиками. При покупке в изделиях покупатель часто обнаруживает, что простое обозначение «ватт» в маркировке отсутствует. В ваттах обозначают мощность (количество энергии, которое потребит за час лампа), люмен это значение светового потока. Его всё чаще указывают на источнике света. Какой зависимостью пользоваться, чтобы перевести люмены в ватты? Существуют таблицы, позволяющие это сделать.

Линейка перевода люменов в ватты

Сколько люменов в светодиодной лампочке

Характеристика световой мощности – вот что такое люмен. Перед тем, как открыть упаковку светодиодной лампочки, стоит поинтересоваться этой величиной, указанной на ней.

Внимание! Светоотдача прибора напрямую влияет на светопоток. Она показывает, насколько эффективно светодиоды, входящие в конструкцию прибора, преобразуют электрическую энергию в световую.

Отдача света источником характеризуется отношением Лм/Вт и обозначается буквой Ƞ. Её формула:

Ƞ = Ф/P, где P – мощность, (Вт).

На основании этого можно найти, сколько люмен в светодиодной лампочке. К примеру, качественная 15-ваттная светодиодная лампа, с матовым колпаком, имеет Ƞ = 55,7 Лм/Вт. Если выразить Ф из формулы, получится:

Ф = Ƞ* P = 55,7*15 = 835,5 Лм.

Норма освещенности жилого помещения

Что такое люмен в освещении квартиры, и на что необходимо обращать внимание при выборе светильников? Установленная под потолком лампочка в 100 люмен не обеспечит освещённость Е, одинаковую для поверхностей стола и пола. Они расположены на разном расстоянии от неё.

Главное! Прежде, чем выбирать источники светового излучения и их конструкцию, необходимо помнить, что иллюминация может быть не только естественной, но и искусственной. Последняя – не только общей, но и локальной.

Использование дополнительных устройств: настольных ламп, ночников, светильников для чтения, светодиодных подсветок, поможет организовать достаточно комфортный для обитания свет. Существуют нормы для значения E, которые можно уточнить в различных таблицах, разработанных в соответствии с СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение».

СНиП 23-05-95

Расчет освещенности для помещений

Для того чтобы произвести расчёт значения E для различных помещений самостоятельно, необходимо опираться на СНиП. Далее для решения этой задачи понадобятся следующие данные:

  • норма E для данного помещения, Лк;
  • площадь комнаты S, м2;
  • высотный коэффициент k.

Коэффициент высоты k для различных высот потолков известен. В зависимости от расстояния H между полом и потолком, он бывает:

  • k = 1, при Н = 2,5 – 2,7 м;
  • k = 1,2, при Н = 2,7 – 3,0 м;
  • k = 1,5, при Н = 3,0 – 3,5 м;
  • k = 2, при H = 3,5 – 4,5 м.

Все необходимые вычисления проводят, пользуясь напрямую формулой Ф = E*S*k или, преобразовывая её. Подставив известные значения и определив, сколько должен содержать люмен световой поток, подбирают необходимое оборудование.

Важно! Особенность человеческого зрения такова, что присутствие оттенков синего в спектре источников света делает яркость излучения ниже по визуальному восприятию. Подобные цветовые ноты начинаются от 4700 градусов Кельвина и выше по цветовой шкале температур.

Цветовая температура, график в градусах Кельвина

Сравнение лампы накаливания и светодиодной

Светодиодная лампа, входящая в состав осветительных приборов, сложнее и дороже лампы накаливания. Она состоит из следующих компонентов:

  • модуль с планарными светодиодами;
  • радиатор;
  • матовая колба;
  • инвертор.

У такой лампы светопоток Ф, что измеряется в люменах, при одинаковой мощности, в 10-12 раз выше, чем у лампочки накаливания.

Устройство лампочки

Светоотдача лампы со спиралью лежит в пределах 8-10 Лм/Вт, тогда как led-лампа держит этот параметр в интервале 90-110 Лм/Вт.

Традиционные формы и эстетичный вид позволяют использовать led-лампу, как в составе любого светильника, так и отдельно. Зная нужные значения E и рассчитав или измерив желательное значение Ф, можно получить значительную экономию по затратам на электроэнергию. При одинаковом Ф светодиодная лампочка потребляет меньше энергии.

Сравнение ламп

Правильно пользуясь единицами измерения, такими как люмен, люкс, Лм/Вт, кандела, при определении параметров светового спектра, можно самостоятельно подбирать приборы для освещения. Применение современных led-технологий не только помогает сэкономить бюджетные средства, но и создаёт комфортные условия для проживания и работы.

Видео

Измерение коэффициента использования светового потока и единицы светопотока

Мощность светового излучения, отдаваемая источником, – это поток света, который в состоянии воспринимать и оценивать человеческий глаз. Сила излучения разных источников света зависит от скорости электромагнитных волн. При выборе осветительных устройств часто возникает путаница в основных понятиях и обозначениях физических величин, характеризующих качество полученного освещения.

Оптический поток

Что такое световой поток

Определить свойства и качественные характеристики света от излучателя поможет такое понятие, как световой поток. При помощи этой величины вычисляют значение силы света, попадающего на единицу площади. Выполняя расчёты систем освещения, используют эту меру. Существуют требования к освещённости различных помещений. Проще говоря, поток света – это мощность, с которой излучение действует на какую-либо поверхность. Система единиц (СИ) обозначает поток буквой Ф, единицу измерения – 1 люмен (лм; lm).

Формула светового потока

Отличие освещенности от светового потока

Когда поток света в 1 лм падает на освещаемый участок площадью в 1 м², получается освещённость в 1 лк. Освещённость обозначают буквой Е, измеряют в люксах (лк). Её можно рассчитать по формуле:

Е = Ф/S, где:

  • Ф – светопоток, лм;
  • S – площадь поверхности, мм2.

Разницу между этими двумя физическими величинами понимают так: 1 люкс = 1 лм/м² освещаемой поверхности.

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.

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

Как и в чем измеряется

С появлением ламп, у которых используемая мощность в ваттах стала отличаться от яркости, возник вопрос, как измерить потоки света.

Единицы измерений светового потока 1 люмен – это свет, отдаваемый излучателем с силой в 1 кд в рамках телесного угла в 1 стерадиан. Обозначается буквой Ф.

Для информации. Лампа с нитью накаливания в 100 Вт выдаст поток света, равный 1000 лм. Чем ярче светильник, тем он больше люмен выдаст.

Небольшой перечень приборов, которые применяются для измерения:

  • портативный люксметр;
  • сферический фотометр;
  • люксметр-пульсметр.

Самостоятельно проверить соответствие параметров приобретённого осветительного прибора можно люксметром CEM DT-1300. При помощи этого прибора определяют уровень освещения поверхности или помещения. В комплекте – выносной сенсор, который регистрирует интенсивность потока. Дисплей отображает показания в единицах – Lux или FC. На выполнение измерения необходимо 1,5 секунды.

Что касается точности измерения световых параметров, то сложность заключается в том, что световое излучение – это поток, движущийся во всех направлениях. В лабораторных условиях используют сферические фотометры. Источник помещают в сферу, имеющую высокое оптическое использование измерения.

Интересно. Любая лампочка при излучении имеет пульсацию. Завышенный коэффициент пульсации при тусклом освещении вызывает усталость глаз и со временем снижает зрение. Измерить пульсацию осветительных приборов можно с помощью люксметра – пульсметра.

Типовое значение светового потока для источников света

При приобретении осветительных устройств стоит обращать внимание на СП, который будет излучаться. На самих приборах и на упаковке не всегда проставлены значения этой величины. Всё зависит от фирмы изготовителя и достоверности информации. Лампочки накаливания продаются в картонном поясе и с численным обозначением напряжения и мощности на колбе. Сколько люмен выдаёт лампа, не написано. Однако присутствует связь между Р (Вт) и Ф (Лм).

Стандартные значения Ф для осветительных элементов

Лампа накаливания, мощность, ВтСветодиодная
лампа, мощность, Вт
Люминесцентная
лампа, мощность, Вт
Световой поток,
Лм
202-35-7≈ 250
404-510-13≈ 400
608-1015-16≈ 700
7610-1218-20≈ 900
10012-1520-30≈ 1200

Распространённые источники света

К сведению. Получившие популярность светодиодные лампы, как показывает таблица, устанавливать выгодно. При низком, по сравнению с другими источниками, энергопотреблении они отдают света больше.

Освещенность и световой поток

Освещённость – это показатель силы светового потока, ложащегося на объект заранее известной площади. Связь между этими физическими величинами прослеживается при рассмотрении формулы:

Е=Ф/S, где:

  • Е – освещённость, Лк;
  • Ф – поток света, Лм;
  • S – площадь поверхности, м².

Из формулы видно, что освещённость зависит от силы светового потока.

Приступая к проектированию освещения в служебном помещении или квартире, сначала определяется необходимое значение освещённости рассматриваемой площади поверхности, потом выполняется расчёт необходимого светового потока:

Ф=Е*S.

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

Ограничения на расчеты освещенности

При первичных расчётах учитываются следующие значения:

  • световой поток источников в светильнике;
  • нормируемая освещённость;
  • коэффициент запаса, зависящий от загрязнённости объекта и типа ламп;
  • поправочный коэффициент – отношение средней освещённости к освещённости нормируемой;
  • количество ламп;
  • коэффициент использования светового потока;
  • S помещения.

Теоретические расчёты содержат погрешность до 30%, значит, необходимы дополнительные измерения люксметром. При этом необходимо учитывать время суток и длительность пребывания человека в расчётном месте. Учитывается и конструктивное исполнение осветительного устройства: плафоны, крышки, стёкла. Защитные покрытия вносят искажения в характеристики ламп.

Особенности использования светодиодных ламп

Лидирующее место занимают LED-лампы, применяемые в современном освещении. В конструкцию входят от одного до нескольких светодиодов сразу. На первый взгляд это обычная лампа, но наличие электрической схемы и светоизлучающих элементов в сочетании с оптической системой обеспечивает иное качества излучения света. Изменяя количество светодиодов, можно менять мощность, применение разных оптических решений линзы позволяет фокусировать или рассеивать поток.

LED-лампы обладают рядом достоинств:

  • отсутствие ультрафиолетовой части спектра;
  • пульсация некоторых моделей менее 1%;
  • экономичность;
  • низкая теплоотдача;
  • срок службы 100 000 ч.;
  • минимальные размеры;
  • мгновенное включение в полноценный режим.

К недостаткам можно отнести следующие пункты:

  • стоимость;
  • спектр излучения требует тщательного подбора;
  • деградация кристалла;
  • нейтральный и холодный оттенки в некоторых случаях влияют на регуляцию сна.

Параметры дешёвых китайских изделий нарушают все допустимые нормы качества освещения. При выборе ЛЭД-ламп следует тщательно изучить характеристики и приобретать изделия проверенных производителей.

Светодиодные лампы

Нормы освещения помещений по использованию (СНиП)

Подробные нормы для различных зданий и объектов можно посмотреть в СП 52.13330.2011 от 20.05.2011 года. Для комфортного и безопасного освещения желательно знать, какие параметры должны иметь бытовые помещения. Некоторые из них отражены в таблице.

Таблица параметров

Грамотно подобранное искусственное освещение по своему спектру приближается к дневному солнечному свету. Знание физических характеристик светового потока позволяет правильно выбрать и разместить источники этого вида излучения для обеспечения комфортной среды обитания.

Видео

Общие сведения о световом потоке (люмен) и освещенности (люкс) _ YUJILEDS

Мы часто видим данные о световом потоке или освещенности на упаковке лампочек или других ламп. Возможно, вы знаете, что эти два параметра используются для описания яркости света. Но каковы конкретные определения светового потока и освещенности? В чем разница между ними?

Что такое световой поток?

Световой поток - это мера общего количества видимого света, излучаемого лампой.Он отличается от лучистого потока. Поток излучения - это измерение всего испускаемого электромагнитного излучения (включая инфракрасное, ультрафиолетовое и видимое), которое представляет собой общее количество света объектива. Световой поток - это количество света, которое воспринимает человеческий глаз. Он отражает чувствительность человеческого глаза путем взвешивания каждой длины волны с помощью функции яркости. Таким образом, это взвешенная сумма всех длин волн мощности в диапазоне видимого света, исключая инфракрасный и ультрафиолетовый.

Что такое функция яркости?

Функция яркости описывает относительную чувствительность человеческих глаз к свету с разной длиной волны путем субъективной оценки яркости света разных цветов.Его нельзя считать абсолютно точным, но он хорошо отражает зрительную чувствительность человеческого глаза и является ценным исходным показателем для экспериментальных целей.

Рисунок 1: Фотопическая (черная) и скотопическая (зеленая) функции светимости

Единица светового потока - Люмен

Единицей светового потока в системе СИ является люмен (лм). Люмен определяется по отношению к канделе, которая является единицей силы света, как

1 лм = 1 кд sr

То есть, когда световой угол источника света составляет один телесный угол, а световой поток составляет 1 люмен, его сила света составляет 1 канделу.Когда световой поток источника света также составляет 1 люмен, но световой угол становится 1/2 телесного угла, сила света этого источника света считается равной 2 канделам.

И наоборот, когда сила света точечного источника света, излучающего свет во всех направлениях, равна 1 канделе, поскольку полная сфера имеет телесный угол 4π стерадиан, световой поток этого источника света составляет 4π люмен или 12,56 люмен.

Рисунок 2: Графическое представление 1 стерадиана.

Что такое освещенность?

В фотометрии освещенность - это полный световой поток света, падающий на единицу площади. Другими словами, световой поток представляет собой общее количество света, излучаемого источником, в то время как освещенность относится к общему количеству света, получаемого объектом.

Связь между освещенностью и световым потоком аналогична соотношению между энергетической яркостью и потоком излучения, то есть потоком излучения, принимаемым на единицу площади.Однако освещенность взвешивается в соответствии с чувствительностью человеческих глаз к свету с разными длинами волн, что представляет собой интенсивность света, воспринимаемого человеческими глазами.

Единица освещенности - люкс

Единица освещенности в системе СИ - люкс (лк). Он равен одному люмену на квадратный метр.

1 люкс = 1 лм / м2 = 1 кд · ср / м2.

В фотографии есть и неметрическая единица освещенности - фут-свеча.Фут-свеча означает «свечение источника свечи на поверхности на расстоянии одного фута». Таким образом, одна фут-свеча равна одному люмену на квадратный фут или примерно 10 люксам.

И расстояние, и наклон влияют на освещение

Освещенность - это количество люмен на квадратный метр. Это означает, что когда источник света в 1000 люмен освещает площадь в 1 квадратный метр, освещенность в этой плоскости составляет 1000 лк. Когда источник света в 1000 люмен освещает площадь в 10 квадратных метров, освещенность на плоскости становится 100 лк.

Поэтому, покупая лампочки, мы не должны выбирать их только по количеству люмен. Это связано с тем, что, когда в гостиной и туалете устанавливаются лампы с одинаковым световым потоком, из-за разного размера комнат различие в освещенности, которое может восприниматься глазами, может быть значительным.

.

Как рассчитать силу света [кд] в Dialux Evo - High Lumen

Источник света, такой как нить накаливания, излучает свет во всех направлениях. Фактически, он находится в центре сферы излучаемого света. Полная энергия всего испускаемого света называется « световой поток » или люмен .

Но если рассматривать проектор, становится ясно, что он светится только в одном направлении: вперед. Вот почему нам нужно знать, как световой поток распределяется в каждом пространственном измерении, используя определение интенсивности света.

Основной единицей света является кандела , номинально свет, излучаемый одной свечой. Сила света (l) определяется как «световой поток, излучаемый на единицу телесного угла (стерадиан) в определенном направлении».

люкс и кандела на квадратный метр

Количество люменов, падающих на поверхность, выражается как люкс . Один люкс - это один люмен на квадратный метр, в зависимости от расстояния до источника.

Количество света, падающего на поверхность, - это освещенность (люкс), а количество света, отраженного от поверхности, - это яркость ( кд / м² ).

Я думаю, что Эззат Баруди прекрасно объяснил эту тему, поэтому, пожалуйста, проверьте это.

Dialux Evo Measurements

Итак, сколько свечей у моего потолка сундука с типичной точки зрения в чувствительной зоне (в нашем случае, кто-то проходит мимо указанного здания)?

Следуя закону обратных квадратов, мы можем преобразовать значения люкс в значения свечи, если расстояние известно.

.Объяснение

световых измерений | LEDwatcher

Что такое люмен? Как измерить свет? Сколько ватт потребляет светодиодная лампа? Это лишь некоторые из тем о свете, затронутых в этой статье. Мы попытались объяснить основы света и то, как различные аспекты света измеряются, на примерах из реальной жизни, выделив наиболее важные формулы, используя информационные изображения, графики и таблицы, а также сделали несколько калькуляторов для упрощения расчетов. Надеюсь, вы найдете эту статью полезной, и если у вас есть какие-либо комментарии, предложения или дополнения, не стесняйтесь использовать форму комментариев под статьей.

Вот содержание со ссылками на темы, затронутые в этой статье, для упрощения навигации:

  1. ЛЮМЫ И КАНДЕЛИ (световой поток, сила света)
  2. ОСВЕЩЕНИЕ, ОСВЕЩЕНИЕ, ЛЮКС И НОЖНЫЕ СВЕЧИ
  3. КАК ИЗМЕРИТЬ СВЕТ?
    1. Световые метры
    2. Приложения для экспонометра
  4. ЛЮМОВ И ВОДЫ
    1. Калькулятор световой отдачи
    2. Люмен в ватт калькулятор
    3. Калькулятор ватт в люмен
    4. Люмен диаграмма

ЛЮМЫ И КАНДЕЛИ

Что такое просвет?

Световой поток или сила света измеряет общее количество света, излучаемого источником света за период времени.Проще говоря, световой поток показывает, сколько света излучает лампа во всех направлениях в секунду, световой поток выражается в единицах, называемых люмен, (лм) . Световой поток измеряет только свет, излучаемый человеческим глазом в видимых длинах волн в диапазоне примерно 400-750 нм.

Световой поток - Люмен (лм) - единица измерения светового потока или силы света. Один люмен равен количеству света, излучаемого источником света (излучающим равное количество света во всех направлениях) через телесный угол в один стерадиан с интенсивностью 1 кандела.

Световой поток (в люменах) обычно указывается на упаковке лампочки (или его можно найти в специальных каталогах лампочек) и используется в качестве объективного измерения светоотдачи источника света, чтобы лучше сравнить разные типы лампочек. Однако, поскольку люмен измеряется на определенном расстоянии во всех направлениях от источника света, это не лучшее измерение, чтобы описать, насколько ярким будет свет в определенной области. Для описания этого используется термин «освещенность» и единицы измерения, называемые люкс или фут-свеча.

Сила света (кандела)

Сила света - это сила света или количество видимого света, излучаемого источником света в заданном направлении на единицу телесного угла. Сила света измеряется в канделах (кд) , которая является базовой единицей СИ. По сути, он измеряет количество видимого света, излучаемого под одним определенным углом от источника света, что является полезным измерением при сравнении устройств, излучающих сфокусированный луч света, таких как прожекторы, фонарики и лазерные указки.

Определение канделы - кандела (кд) - единица измерения силы света в СИ. Кандела заменил старую единицу, которая использовалась для выражения силы света - силы свечи. Одна обычная свеча излучает приблизительно 1 канделу силы света, поэтому канделу в прежние времена называли свечой.

Поскольку свеча не была самым точным источником света для измерения силы света, были определены гораздо более строгие правила и определения для измерения силы света, официальное определение канделы:

Кандела - это сила света в заданном направлении источника, излучающего монохроматическое излучение с частотой 540 x 1012 герц и имеющего силу излучения в этом направлении 1/683 ватт на стерадиан.
Из http://physics.nist.gov/cuu/Units/current.html

Пояснение

Напомним, световой поток измеряет, сколько всего видимого света излучается источником света, единицей светового потока является люмен (лм) . Сила света измеряет количество света, излучаемого источником света в одном направлении, единицей силы света является кандела (кд) . В общем, если вам нужна лампочка, которая излучает свет во всех направлениях (например, потолочный светильник в доме) , посмотрите на люмены при сравнении различных лампочек, однако, если вам нужен свет, который может сфокусировать максимальное количество яркости в луч меньшего размера, такой как прожектор или фонарик, смотрите на свечи при сравнении таких огней.Помимо этих двух, освещенность также является важным показателем, измеряющим количество света, падающего на данную поверхность (измеряется в люксах или фут-канделах) , но позже с этим.

Классический пример объяснения люменов и кандел. Представьте, что вы помещаете прозрачную сферу радиусом 1 метр над свечой. Свеча дает силу света в 1 канделу и равномерно излучает свет во всех направлениях. Если вы прорежете в сфере отверстие размером 1 квадратный метр, из этого отверстия будет выходить 1 люмен света.Это дает в виде уравнения:

1лм = 1кд * ср

где:

  • 1 лм = один люмен;
  • 1 кд = одна кандела;
  • sr = стерадиан (квадратный радиан, один квадратный радиан общей сферы можно рассчитать с помощью уравнения A = r², где r - радиус сферы) .

Так в данном случае:

1лм = 1кд * 1

1 люмен = 1 кандела; источник света с интенсивностью 1 кандела дает световой поток 1 люмен в сфере с площадью поверхности 1 квадратный метр.

Мы также можем рассчитать световой поток всей сферы, используя то же уравнение. Для этого сначала нам нужно знать площадь поверхности сферы, ее можно рассчитать по формуле:

4π r² = 4 * 3,14 * 1 = 12,56sr

Итак, если мы возьмем предыдущее уравнение 1 лм = 1 кд * sr и знаем, что сила света равна 1 кд , а площадь поверхности сферы составляет 12,57 м² , мы можем вычислить:

1лм = 1кд * 12,57ср
лм = 12,57 ; источник света с интенсивностью 1 кандела излучает световой поток 12,57 люмен в сфере с радиусом 1 метр (или площадью поверхности 12,57 м²).

Это же уравнение можно преобразовать для вычисления кандел:

1 кд = 1 лм / ср

Давайте посмотрим на новый пример, у нас есть лампочка, излучающая 700 люмен света равномерно во всех направлениях, с той же прозрачной сферой с радиусом 1 м над лампой.

Теперь, если мы возьмем преобразованную формулу 1 кд = 1 лм / ср и узнаем, что световой поток равен 700 лм , а площадь поверхности сферы равна 12,57 м² , мы можем вычислить силу света лампы:

1лм / ср = 1кд
700лм / 12,57см / 12,57см ≈ 56 кд

Но если мы хотим вычислить интенсивность света в определенном направлении, скажем, пройдя через один стерадиан , как в первом примере, мы можем использовать ту же формулу:

700лм / 1ср ≈ 700 кд; это подтверждает первое правило, что 1 люмен = 1 кандела, когда свет излучается через сферу в 1 стерадиан.

Чтобы еще лучше проиллюстрировать разницу между световым потоком (люмен) и силой света (канделы) , представьте себе лампочку, которая производит 1 канделу или 12,57 люмен, если вы закроете одну сторону лампы, она все равно будет производить такая же сила света в 1 кандела, но вдвое меньше светового потока - 6,28лм. Это связано с тем, что свечки измеряют мощность света, насколько яркий свет будет в определенном направлении, поэтому в этом случае покрытие половины лампы не повлияет на интенсивность света (если она измеряется на непокрытой части лампы. ) .Но поскольку люмены измеряют общее количество видимого света от источника, покрытие половины лампы уменьшит общее количество видимого света вдвое.

Вот почему вам следует сравнивать кандели при покупке точечного света или фонарика с концентрированным световым лучом и люмен (или люкс) при покупке внутреннего освещения, такого как потолочные светильники или наружное освещение.

Эти предыдущие вычисления и формулы в основном относились к источнику света, который является изотропным или, другими словами, излучает свет равномерно во всех направлениях.Теперь давайте посмотрим, как рассчитать канделы и люмены в лампочках под определенными углами.

Люмен, кандел, углы обзора

В том же уравнении 1cd = 1lm / sr sr указывает угол обзора (также называемый углом при вершине) , через который излучается свет при вычислении силы света и светового потока. В предыдущих примерах мы рассчитывали люмены и свечи, предполагая, что свет излучается равномерно во всех направлениях (или в одном примере через телесный угол в один стерадиан, где 1 люмен равен 1 канделе) , но обычно мы покупаем осветительные приборы, которые освещают свет в под определенным углом прожекторы освещают под более узким углом, чтобы обеспечить более сфокусированный луч, в то время как прожекторы освещают под более широким углом, чтобы покрыть большую площадь поверхности.

Рассматривая то же уравнение 1кд = 1 лм / ср , мы можем заключить, что, увеличивая силу света (кандел) , мы должны уменьшить угол обзора (стерадианы) , чтобы получить тот же световой поток (люмен) ) .

И наоборот, если мы уменьшим силу света (кандел) , мы должны увеличить угол обзора (стерадианы) , чтобы получить тот же световой поток (люмен) .Таким образом, мы можем сказать, что сила света обратно пропорциональна углу обзора, что означает, что, увеличивая одно значение с той же скоростью, другое будет уменьшаться.

В то же время при расчете светового потока, если мы увеличиваем либо силу света, либо угол обзора, световой поток будет увеличиваться, и наоборот, если мы уменьшаем силу света или угол обзора, световой поток также будет уменьшаться. .

Итак, как мы можем определить этот угол при вершине светового луча?
В основном, угол при вершине - это угол между осью источника света, который дает наибольшую силу света, и осью, где сила света уменьшается до 50%.Формула для вычисления телесного угла (Ω) в стерадианах (sr) :

Ом = 2π (1 − cos (α / 2))

где α - угол при вершине, измеренный в градусах.

Так, например, если вы хотите вычислить телесный угол (Ω) в стерадианах (sr) , чтобы вычислить люмены или канделы светового курса, скажем, для светового луча с углом при вершине 40 ° , используя приведенное выше уравнение, получаем:

Ом = 2π (1 − cos (40/2))
Ом ≈ 2 * 3,14 * (1-0,94)
Ом ≈ 6,28 * 0,06
Ом ≈ 0,38sr

Теперь, если мы хотим рассчитать световой поток источника света с интенсивностью 1 кандела и углом обзора 40 ° , мы можем вставить ранее рассчитанный телесный угол Ом ≈ 0,38sr в основное уравнение. :

1 лм = 1 кд * ср
лм = 1 * 0,38
лм ≈ 0,38

Полное уравнение для расчета светового потока (люмен) источника света, если нам известна сила света (кандел) и угол при вершине (стерадианы) :

Φ = I2π (1 − cos (α / 2))

люмен = канделы * 2π * (1-cos (угол при вершине / 2))

  • Φ - световой поток (лм)
  • I - сила света (кд)
  • π - постоянная (≈3,14)
  • α - угол при вершине (°)

Для расчета силы света (кандел) , если известны световой поток (люмен) и угол при вершине (стерадианы) , используйте это уравнение:

I = Φ / (2π * (1 − cos½ * α))

кандел = люмен / (2π * (1-cos½ * угол при вершине))

Теперь давайте проверим это уравнение на более практическом примере.Допустим, у нас есть лампа, которая дает силу света 3cd при угле при вершине 40 ° , и мы хотим рассчитать люмен для этой лампы. Мы можем использовать предыдущее уравнение:

Φ = I2π (1 − cos (α / 2))
лм = 3cd * 2 * π * (1-cos (40 ° / 2))
лм = 18,84 * 0,06
лм ≈ 1, 13 (осветительный прибор с силой света 3 кд при угле при вершине 40 ° будет производить световой поток около 1,13 люмен)

Если мы увеличим угол обзора с 40 ° до 70 ° и оставим силу света на уровне 3 кд , общий световой поток должен увеличиться:

лм = 3cd * 2 * π * (1-cos (70 ° / 2))
лм ≈ 3,39

Итак, это правда, если мы увеличим угол наклона лампы при сохранении силы света, световой поток также увеличится.

Мы также можем проверить это в обратном порядке, оставив угол при вершине 70 ° , но уменьшив интенсивность света наполовину, с 3 кд до 1,5 кд . Теперь лампа должна давать меньше люмен:

лм = 1,5 кд * 2 * π * (1-cos (70 ° / 2))
лм ≈ 1,69

Так оно и есть, 3,39 лм> 1,69 лм.

Сводка люменов и кандел

Итак, световой поток измеряет общее количество видимого света, излучаемого во всех направлениях, единицей светового потока является люмен (лм) .Сила света измеряет количество видимого света, излучаемого источником света в заданном направлении под телесным углом, единицей силы света является кандела (кд) . Уравнение для расчета люменов, когда известны канделы и телесный угол источника света: 1 лм = 1 кд * ср .

Канделы в основном используются для описания яркости осветительных приборов, которые создают сфокусированный луч света под более узким углом в одном направлении, например, лазерная указка, фонарик и прожектор.Люмены используются для сравнения лампочек или осветительных приборов, которые освещают под широким углом и должны производить свет одинаково во всех направлениях, например потолочные светильники и некоторые типы пищевых светильников. Как правило, чем шире угол луча света, тем ниже интенсивность света, а чем уже угол луча, тем выше интенсивность света.

ОСВЕЩЕНИЕ, ОСВЕЩЕНИЕ, ЛЮКС, НОЖНАЯ СВЕЧА

Освещенность

Освещенность - это количество света или светового потока, падающего на поверхность.Освещенность измеряется в люксах (люмен на квадратный метр) или фут-канделах (люмен на квадратный фут) с использованием американских и британских метрик. Освещенность не зависит от типа поверхности, на которую она освещает, и зависит только от количества света, падающего на эту поверхность, поэтому она будет одинаковой при освещении на стене, земле, полу, дереве или любом другом объекте. Освещенность (в отличие от люменов и других показателей освещения) можно легко измерить с помощью простого устройства, называемого люксметром, или даже с помощью смартфона, на котором установлено специальное приложение.

Люкс

Определение люкса - люкс (лк) - это единица измерения освещенности, люкс измеряет световой поток на единицу площади или количество света, падающего на заданную поверхность. По сути, люкс определяет, насколько яркой будет освещенная поверхность. Один люкс равен одному люмену на квадратный метр площади поверхности:

1лк = 1лм / м²

или

1 люкс = 1 кд * ср / м²

, потому что 1 лм = 1 кд * ср

В приведенных выше формулах м² представляет собой целевую площадь поверхности, на которую падает свет.

Ножная свеча

В британских и американских системах измерения вместо люкс используется термин фут-свеча (fc) . Фут-свеча также измеряет количество света, падающего на поверхность, но вместо люмен на квадратный метр, используемых для измерения люкс, люмен на квадратный фут используются для измерения фут-свечи. Одна фут-свеча составляет прибл. 10,764 люкс. Фут-свечи рассчитываются по формуле:

1fc = 1 лм / фут²

Пояснение

Освещенность можно легко рассчитать, если известны световой поток (люмен), , выходная мощность источника света, и площадь освещаемой поверхности.Например, сконцентрированный луч света со световым потоком 400 люмен осветит большую площадь площадью 1 квадратный метр с освещенностью 400 люкс:

лк = 400 лм / 1 м²
лк = 400

Однако, если мы увеличим площадь поверхности, на которую падает свет в два раза, с 1 квадратного метра до 2 квадратных метра и оставим световой поток на уровне 400 люмен , освещенность на этой площади уменьшится в два раза :

лк = 400 лм / 2 м²
лк = 200

Это означает, что чем дальше расстояние от освещаемой поверхности или больше угол освещения, тем ниже будет освещенность света, падающего на поверхность.

Освещенность полезна при выборе подходящих лампочек или осветительных приборов для определенных областей, таких как спальня, гостиная, офис, магазин, театры, сцены и тому подобное. Люкс также является важным показателем при выборе освещения для выращивания растений в помещении.

Яркость

Яркость - это сила света, которая отражается или излучается от объекта на единицу площади в определенном направлении. Яркость зависит от того, сколько света попадает на объект и от отражения света от этой поверхности.Единица измерения яркости - кандела на квадратный метр - кд / м² .

В основном, яркость используется для расчета того, сколько световой мощности будет излучаться от данной поверхности при определенном угле обзора и обнаруживаться человеческим глазом, или, другими словами, насколько яркой будет данная поверхность для человеческого глаза. Яркость - это фактически единственная световая форма, которую мы можем видеть. Яркость используется, например, при оформлении дорожных знаков и дорожного освещения.

КАК ИЗМЕРИТЬ СВЕТ?

Измерение люменов

Многие думают, что люмены для лампочки или осветительного прибора можно легко измерить с помощью дешевого люксметра или даже мобильного приложения, но на самом деле для этого требуется специальное устройство, называемое интегрирующей сферой , подключенное к спектрометру и компьютеру, где установлено специальное программное обеспечение. должен быть установлен, который может отображать несколько показателей, таких как световой поток или люмены, световая отдача, распределение светового спектра, цветовая температура и другие характеристики освещения.На самом деле люменметр - это не маленькое портативное устройство, которое вы можете приобрести за пару долларов, а больше похоже на лабораторию для измерения люменов и других показателей лампочек.

Вот видео от Diode Dynamics, демонстрирующее интегрирующую сферу, используемую для измерения люменов.

Световые метры

Существуют также другие типы измерителей для измерения различных световых метрик:

  • люксметр для измерения освещенности (люкс или фут-свечи) ;
  • измеритель силы света для измерения силы света кандел ;
  • измеритель яркости для измерения яркости.

Люксметры - самые распространенные из них, которые используются для измерения освещенности или количества света, падающего на поверхность. Люксметр используется для измерения количества света при фото- и видеосъемке в отдельных домах и многих общественных местах, таких как офисы, магазины, библиотеки, музеи и другие места, чтобы определить, имеет ли место достаточный уровень яркости для безопасности. условия работы сотрудников (в офисах) или просто в целях проектирования (в художественных галереях), а также для определения видимости на открытых площадках, например, при выборе подходящего уличного освещения.

Люксметр

часто называют экспонометром из-за его популярности по сравнению с другими устройствами для измерения освещенности. На рынке доступен широкий спектр экспонометров в зависимости от их цены, функциональности и точности, от пары долларов до нескольких сотен долларов за более продвинутые счетчики. Есть даже множество приложений для измерения освещенности (бесплатные и платные) , доступных на устройствах iOS и Android, которые могут измерять освещенность, и некоторые из этих приложений на самом деле довольно хороши для основных задач измерения освещенности.

Приложения для экспонометра

Вот несколько самых популярных приложений для экспонометров для устройств iOS или Android, которые вы можете протестировать самостоятельно.

Приложения для экспонометра iOS:

  1. Карманный светильник (от Nuwaste studios) ;
  2. myLightMeter Free (Дэвид Квилс).

Приложения для экспонометра Android:

  1. LightMeter Free (Дэвид Квилс) ;
  2. люксметр (Borce Trajkovski) ;
  3. измеритель освещенности beeCam (по FM.Bee Corp.).

ЛЮМЫ И ВОДНОСТЬ

Измерение, которое описывает соотношение между люменами и ваттами, составляет световой отдачи . Световая отдача - это соотношение между световым потоком и электрической мощностью источника света, она измеряет, насколько эффективен источник света при преобразовании электрической энергии в видимый свет. Единица световой отдачи - лм / Вт (люмен на ватт) .

Калькулятор световой отдачи

Световую отдачу можно легко рассчитать по формуле:

Световая отдача (лм / Вт) = световой поток (лм) / мощность (Вт)

Так, например, световая отдача лампы 10 Вт , производящей 600 люмен , будет 60 лм / Вт :

600 лм / 10 Вт = 60 лм / Вт


Калькулятор для перевода

люмен в ватт

Мы также можем преобразовать это уравнение для расчета мощности лампочки, если мы знаем световой поток (люмен) и световую отдачу этой лампы.Возьмем тот же пример, если мы знаем, что лампочка дает 600 люмен с эффективностью 60 лм / Вт , используя уравнение:

мощность = люмен / люмен на ватт-час

600 лм / 60 лм / Вт = 10 Вт

мы можем вычислить, что лампочка потребляет 10 ватт электроэнергии, чтобы произвести 600 люмен света.


Калькулятор для перевода ватт в люмены

Аналогичным образом мы можем рассчитать световой поток (люмен) лампочки, если мы знаем мощность ватт и световую отдачу лампы , преобразовав ту же формулу:

люмен = мощность * люмен на ватт-час

10 Вт * 60 лм / Вт = 600 лм


Люмен сравнение

Количество люмен в ватте зависит от типа лампы, используемой в осветительном приборе.В среднем старые вольфрамовые лампы накаливания производят 15 люмен на ватт, а эффективные светодиодные лампы - около 75 люмен на ватт.

Среднее преобразование люмен в ватт для светодиодных, CFL, галогенных ламп и ламп накаливания:

  • LED КПД лампы накаливания ≈ 75 люмен на ватт (лм / Вт) ;
  • CFL КПД лампы накаливания ≈ 65 люмен на ватт (лм / Вт) ;
  • Галогенная лампа Эффективность лампы ≈ 20 люмен на ватт (лм / Вт) ;
  • Лампа накаливания Эффективность лампы накаливания ≈ 15 люмен на ватт (лм / Вт) .

Люмен диаграмма

Здесь мы составили сравнительную таблицу люменов для светодиодных, CFL, галогенных ламп и ламп накаливания (с использованием среднего значения люмен на ватт для каждого типа лампы) .

.

Конвертер силы света и светового потока

Конвертер силы света и светового потока

Введение

Много лет назад, когда лампы накаливания широко использовались и почти не использовались. стандартный источник света для повседневного использования, выбор подходящей лампы был довольно просто: нужно было «всего лишь» выбрать наиболее подходящую мощность для предполагаемое приложение. Сегодня все намного сложнее: есть стандартные лампочки накаливания, галогенные лампы, компактные люминесцентные лампы, люминесцентные лампы и светодиоды лампы разных видов.Все эти лампы имеют разный КПД и схему освещения, что выбор намного сложнее.

Просто глядя на мощность лампы в ваттах, мало что можно сказать об эффективном световой поток. Чтобы преодолеть эту проблему, сила света I v (выраженная в канделах) и световой поток F (в люменах) являются лучший выбор, но, к сожалению, мало кто привык к этим агрегатам и их значение иногда неверно истолковывают.Производители ламп часто указывают на упаковке одну из этих цифр, но редко и то и другое, поэтому сравнивая лампу мощностью 1000 лм с другой произвести 250 кд непросто: будут ли они светиться такая же яркость? Цель этого калькулятора - помочь преобразовать люмены в канделы для выбор соответствующего источника света.


Эта компактная люминесцентная лампа потребляет 20 Вт электроэнергии и обеспечивает (номинальный) световой поток 1'300 лм. Предположим, что диаграмма направленности направлена ​​во всех направлениях (угол конуса 360 °), с с помощью калькулятора, представленного ниже, вы можете оценить силу света около 103 кд.Вы также можете рассчитать эффективность лампы 65 лм / Вт. (нажмите для увеличения)


Эта светодиодная лампа потребляет 4 Вт электроэнергии и производит (номинальную) сила света 350 кд в конусе с полным углом 36 °. С помощью калькулятора, представленного ниже, вы можете оценить световой поток около 108 лм. Затем можно рассчитать эффективность лампы 27 лм / Вт. (нажмите для увеличения)


Почему фотометрические единицы?

В физике используется радиометрических единиц: например, заданное излучение (свет) источник излучает количество мощности P (измеряется в ваттах) и мы можем легко вычислить интенсивность излучения Дж (измеряется в Вт / стер) или освещенность E (измеряется в Вт / м 2 ), если мы хотим знать количество мощности, излучаемой в заданном направлении (телесный угол) или в заданном поверхность соответственно.

Но когда мы говорим о видимом свете, мы должны учитывать чувствительность человеческого глаза, потому что ощущение яркости зависит от цвета (спектра) света. Поэтому предпочтительнее фотометрических единиц .

Фотометрический эквивалент мощности излучения - световой поток. (или сила света) F (измеряется в люменах). Тогда сила света I v (выражена в канделах) соответствует световому потоку в заданном телесном угле Ом (1 кд = 1 лм / стер), а освещенность E v (измеряется в люксах) соответствует световому потоку на заданной площади (1 лк = 1 лм / м 2 ).

Радиометрические единицы Фотометрические единицы
Мощность излучения
P
Вт
[Вт]
Световой поток
F
Люмен
[лм]
Интенсивность излучения
Дж
Вт на стерадиан
[Вт / стер]
Сила света
I v
Кандел
[cd = лм / стер]
Энергия излучения
E
Ватт на квадратный метр
[Вт / м 2 ]
Освещенность
E v
Люкс
[лк = лм / м 2 ]

Зависимость силы света от светового потока

В фотометрии световой поток - это мера всего воспринимаемого света. сила света, в то время как сила света является мерой воспринимаемого мощность, излучаемая источником света в определенном направлении на единицу твердого тела угол.Это означает, что максимальная сила света зависит от общей световой поток источника света, но также и его диаграмма направленности (способ источник излучает во всех направлениях).


Общий световой поток - это сумма всех излучаемых потоков направления, независимо от диаграммы направленности источника света.


Сила света - это световой поток в заданном телесном угле. Вот два примера разной силы света в двух произвольных конусах, предположим, что диаграмма направленности этой лампы неоднородна.

Итак, один и тот же источник света, излучающий одинаковый световой поток (те же люмены) может давать разную силу света (разные свечи) в зависимости от его способность концентрировать свет. Если вы поставите линзу перед лампой, чтобы сосредоточить свет в одном направлении, сила света в этом направлении увеличится, а общая световой поток остается прежним. Чем выше способность концентрировать свет в одном направлении, тем терка сила света.


Эти 2 светодиода имеют один и тот же чип, обеспечивающий одинаковый световой поток 0.2 лм при токе 30 мА. У того, что слева, есть линза, которая концентрирует свет в узком конусе. 15 °, в то время как тот, что справа, имеет другую линзу, концентрирующую свет в конусе 30 °. В результате сила света светодиода слева составляет 3,7 кд. и 0,9 кд для правого. (нажмите, чтобы увеличить)


Те же 2 светодиода, проецирующиеся на экран на расстоянии около 5 см. Обратите внимание, что светодиод слева дает меньшее и яркое пятно.К сожалению, на этом HDR-изображении разница в яркости едва заметна. видимый. (нажмите для увеличения)


Точное преобразование силы света в световой поток

Чтобы точно рассчитать общий световой поток F , необходимо: учитывать диаграмму направленности I (θ) светового источник. Без диаграммы направленности выполнить преобразование невозможно. Точные числовые данные диаграммы направленности доступны очень редко, но если у кого-то есть шанс иметь таблицу с красивым графиком диаграммы направленности, бесплатную программу, такую ​​как Engauge Digitizer, можно использовать для преобразования графика в числовые значения.Практически все источники света имеют симметричную диаграмму направленности, поэтому мы используйте только данные от 0 ° до 180 ° (от 0 до π), и мы предполагаем, что это будет остаются неизменными, если устройство вращается вокруг своей оптической оси.

Зная I (θ) , мы можем вычислить эквивалентный телесный угол Ом (в стерадианах):

Чтобы вычислить этот интеграл, вам потребуется числовая вычислительная программа, например MATLAB, бесплатный Scilab или, возможно, даже электронная таблица. В любом случае это недоступно для простого калькулятора JavaScript, такого как тот, который вы найдете на этих страницах.

Обратите внимание, что I (θ) необходимо нормировать по амплитуде перед вычисляя вышеуказанный интеграл, что означает, что макс (I (θ)) = 1 .

Ом представляет собой телесный угол, пропускающий постоянную и однородную поток равен потоку, передаваемому I (θ) в 4π стерадианах (вся поверхность сферы).

Фактически это должен быть двойной интеграл в θ и φ . покрывает всю сферу вокруг источника света, но из-за симметричная диаграмма направленности большинства источников света, интеграл в φ можно упростить до коэффициента 2π.

Теперь легко рассчитать световой поток F в люменах:

Где I v - максимальная сила света, измеренная в кандела (кд).


Простой преобразователь силы света / потока

Очень часто диаграмма направленности лампы неизвестна, но если мы знаем ширина луча (расходимость луча) , который представляет собой угол конуса свет излучаемый, мы можем сделать приблизительный расчет.Это приближение, потому что предполагается, что вся мощность равномерно распределена. распределяется внутри этого конуса, и снаружи не излучается энергия. Ширина луча обычно определяется как полный угол конуса , что составляет удвоение угла конуса θ между осью и конусом.


На этом чертеже вы можете видеть синим цветом угол конуса θ и в красный конус полный угол .

В этом приближении мы предполагаем, что весь поток равномерно распределен в указанный конус и что снаружи нет излучения.Это, конечно, не очень точно. Имейте в виду, что реальные цифры могут значительно отличаться, но это лучшее, что вы можете получить только с углом конуса. Но обычно порядок величины правильный. Преимущество в том, что преобразование теперь легко и может быть выполнено с помощью карманный калькулятор или этот конвертер JavaScript.

Зная ширину луча , мы можем легко вычислить соответствующий телесный угол Ом в стерадианах с:

Затем мы можем использовать то же уравнение, что и раньше, для преобразования между светящимися поток F и максимальная сила света I v :

Следующий калькулятор выполнит вычисления за вас:

Мобильная версия доступна здесь, если вы нужно делать преобразования при покупке ламп...

Введите все известные данные в калькулятор ниже и оставьте поля вычислить пустое значение, затем нажмите кнопку "вычислить", чтобы вычислить и заполнить бланки. Возможны не все комбинации; если данных недостаточно; всплывающее окно коробка предупредит вас. Убедитесь, что неизвестные поля полностью пусты: пробел не будет Работа.


А как насчет мощности излучения?

Теперь, когда мы знаем световой поток F , можем ли мы вычислить мощность излучения P или наоборот? Что ж, теоретически да, но это не так просто, потому что вам нужно знать спектр P (λ) излучаемого света для расчета соответствующий коэффициент преобразования.Иногда производители предоставляют вам хороший график спектра, иначе вам понадобится измерить его с помощью оптического спектрометра (и если он у вас есть, вы, вероятно, не нужны пояснения на этой странице). Без точных спектральных данных преобразование из F в П .

Предполагая, что вы знаете P (λ) (измерено, оцифровано с графика предоставленные производителем), первое, что вам нужно сделать, это нормализовать в поверхности (поверхность под кривой должна быть равна единице):

Опять же, это недоступно для этого калькулятора JavaScript, и вам понадобится мощная числовая вычислительная программа.

Убедившись, что P (λ) нормализовано, вы можете рассчитать коэффициент преобразования лучистого потока в световой η v :

Где В (λ) - стандартное функция яркости (фотопическое зрение), и вы должны интегрироваться для весь видимый спектр (скажем, от λ мин = От 380 нм до λ макс = 770 нм) или не менее часть, где P (λ) отлична от нуля.

Зная η v , теперь возможно преобразование между лучистый и световой поток со следующим соотношением:

Обратите внимание, что η v выражается в лм / Вт, но не эффективность лампы, это просто мера видимости света для человеческого глаза. Эффективность лампы, выраженная также в лм / Вт, также учитывает потери лампы.

Другими словами, если у вас есть точные спектральные данные и подходящий числовой вычислительное программное обеспечение, вы можете это сделать, но вам все равно понадобится много мотивации чтобы преодолеть эти два препятствия.И не нужно просто покупать лампочку…


Световая отдача лампы

Световая отдача лампы - это соотношение между производимой световой отдачей. поток и используемая электрическая мощность и выражается в люменах на ватт. (лм / Вт), чем выше, тем лучше. В основном это зависит от технологии изготовления ламп: у старых ламп накаливания очень низкий КПД, галогенные лампы немного лучше, люминесцентные лампы и светодиоды имеют лучшая эффективность (для белого света) на сегодняшний день (2013 г.).

Обратите внимание, что используемая электроэнергия отличается от (и всегда выше, чем) мощность излучения обсуждалась ранее. Чтобы вычислить эффективность лампы, нет необходимости рассчитывать или знать лучистая сила.


Эта старинная лампа накаливания потребляет 75 Вт электроэнергии и обеспечивает (номинальный) световой поток 950 лм. Предположим, что диаграмма направленности направлена ​​во всех направлениях (угол конуса 360 °), с с помощью калькулятора, приведенного выше, вы можете оценить силу света около 76 кд.Вы также можете рассчитать эффективность лампы 13 лм / Вт. (нажмите для увеличения)

Лампы накаливания, независимо от того, галогенные они или нет, более эффективны для большие силы, потому что чем горячее нить накала генерирует более видимый свет. Таким образом, одна лампочка мощностью 75 Вт и ее 13 лм / Вт эффективнее. чем две лампы мощностью 40 Вт с мощностью всего 10 лм / Вт.

Цветные лампы накаливания имеют очень низкий КПД, потому что большинство свет отфильтровывается цветным стеклом, оставляя только одну часть спектр.С другой стороны, цветные газоразрядные лампы или светодиоды обладают очень высокой эффективностью. потому что излучается только необходимый цвет и не делается никаких компромиссов получить белый свет. По этой причине во многих странах уличные фонари желтые: натриевые лампы. обладают очень хорошей светоотдачей, но излучают уродливый желтый свет.

Для белых ламп в целом наиболее эффективны газоразрядные или светодиодные лампы. излучают холодный (голубоватый) свет и плохо передают цвета; это может изменения в будущем.

Наконец, прозрачные лампы имеют лучшую эффективность, чем диффузные, но иногда тревожно смотреть. Добавление диффузора к прозрачной лампе, конечно, снизит ее эффективность.

В следующей таблице приведены обычные значения световой эффективности обычного белого цвета. домашние лампы:

Тип лампы: Световая отдача:
Эталонные лампы накаливания 8 ... 15 лм / Вт
Галогенные лампы накаливания 15.0,2 лм / Вт
Компактные люминесцентные лампы 30 ... 60 лм / Вт
Люминесцентные лампы 60 ... 110 лм / Вт
Современные светодиодные лампы 60 ... 100 лм / Вт

Практически для всех типов ламп, кроме светодиодных, световая отдача больше или меньше. менее стабильный уже много лет, и здесь нет больших сюрпризов. Для светодиодов эффективность постоянно повышается: десять лет назад эффективность Светодиодные лампы были сравнимы с галогенными лампами, первые эффективные светодиоды имели очень низкие уровни мощности и были практически бесполезны.Сегодня (в 2013 году) можно купить хорошие светодиодные лампы с превышением КПД. 100 лм / Вт в местном магазине, и эта цифра продолжает расти.


Заключение

Два основных фотометрических понятия, световой поток и сила света, имеют были кратко описаны и простой примерный калькулятор для преобразования между два доступны на этой странице. Чем отличаются некоторые аспекты преобразования лучистого потока в световой поток. было объяснено, но, к сожалению, нет простого способа конвертировать между их.Наконец, была обсуждена световая отдача лампы. Цель - помочь сравнить лампы или источники света в целом после завершения технические данные отсутствуют.


Библиография и дополнительная литература

[1] Уоррен Дж. Смит. Современная оптическая инженерия - Дизайн оптических систем. 3 rd Edition, McGraw-Hill, 2000 г., Глава 8.
[2] А.Даешлер, Г. Кампоново. Elettrotecnica. Edizioni Casagrande, Беллинцона, 1974 г., capitolo 11.


.

Формула интенсивности - уравнение и решенные примеры

    • БЕСПЛАТНАЯ ЗАПИСЬ КЛАСС
    • КОНКУРСНЫЕ ЭКЗАМЕНА
      • BNAT
      • Классы
        • Класс 1-3
        • Класс 4-5
        • Класс 6-10
        • Класс 110003 CBSE
          • Книги NCERT
            • Книги NCERT для класса 5
            • Книги NCERT, класс 6
            • Книги NCERT для класса 7
            • Книги NCERT для класса 8
            • Книги NCERT для класса 9
            • Книги NCERT для класса 10
            • NCERT Книги для класса 11
            • NCERT Книги для класса 12
          • NCERT Exemplar
            • NCERT Exemplar Class 8
            • NCERT Exemplar Class 9
            • NCERT Exemplar Class 10
            • NCERT Exemplar Class 11
            • 9plar
            • RS Aggarwal
              • RS Aggarwal Решения класса 12
              • RS Aggarwal Class 11 Solutions
              • RS Aggarwal Решения класса 10
              • Решения RS Aggarwal класса 9
              • Решения RS Aggarwal класса 8
              • Решения RS Aggarwal класса 7
              • Решения RS Aggarwal класса 6
            • RD Sharma
              • RD Sharma Class 6 Решения
              • RD Sharma Class 7 Решения
              • Решения RD Sharma Class 8
              • Решения RD Sharma Class 9
              • Решения RD Sharma Class 10
              • Решения RD Sharma Class 11
              • Решения RD Sharma Class 12
            • PHYSICS
              • Механика
              • Оптика
              • Термодинамика
              • Электромагнетизм
            • ХИМИЯ
              • Органическая химия
              • Неорганическая химия
              • Периодическая таблица
            • MATHS
              • Статистика
              • Числа
              • Числа Пифагора Тр Игонометрические функции
              • Взаимосвязи и функции
              • Последовательности и серии
              • Таблицы умножения
              • Детерминанты и матрицы
              • Прибыль и убыток
              • Полиномиальные уравнения
              • Разделение фракций
            • Microology
        • FORMULAS
          • Математические формулы
          • Алгебраные формулы
          • Тригонометрические формулы
          • Геометрические формулы
        • КАЛЬКУЛЯТОРЫ
          • Математические калькуляторы
          • 0003000
          • 000
          • 000 Калькуляторы по химии
          • 000
          • 000
          • 000 Образцы документов для класса 6
          • Образцы документов CBSE для класса 7
          • Образцы документов CBSE для класса 8
          • Образцы документов CBSE для класса 9
          • Образцы документов CBSE для класса 10
          • Образцы документов CBSE для класса 1 1
          • Образцы документов CBSE для класса 12
        • Вопросники предыдущего года CBSE
          • Вопросники предыдущего года CBSE, класс 10
          • Вопросники предыдущего года CBSE, класс 12
        • HC Verma Solutions
          • HC Verma Solutions Класс 11 Физика
          • HC Verma Solutions Класс 12 Физика
        • Решения Лакмира Сингха
          • Решения Лакмира Сингха класса 9
          • Решения Лахмира Сингха класса 10
          • Решения Лакмира Сингха класса 8
        • 9000 Класс
        9000BSE 9000 Примечания3 2 6 Примечания CBSE
      • Примечания CBSE класса 7
      • Примечания
      • Примечания CBSE класса 8
      • Примечания CBSE класса 9
      • Примечания CBSE класса 10
      • Примечания CBSE класса 11
      • Примечания 12 CBSE
    • Примечания к редакции 9000 CBSE 9000 Примечания к редакции класса 9
    • CBSE Примечания к редакции класса 10
    • CBSE Примечания к редакции класса 11
    • Примечания к редакции класса 12 CBSE
  • Дополнительные вопросы CBSE
    • Дополнительные вопросы по математике класса 8 CBSE
    • Дополнительные вопросы по науке 8 класса CBSE
    • Дополнительные вопросы по математике класса 9 CBSE
    • Дополнительные вопросы по науке
    • CBSE Вопросы
    • CBSE Class 10 Дополнительные вопросы по математике
    • CBSE Class 10 Science Extra questions
  • CBSE Class
    • Class 3
    • Class 4
    • Class 5
    • Class 6
    • Class 7
    • Class 8 Класс 9
    • Класс 10
    • Класс 11
    • Класс 12
  • Учебные решения
  • Решения NCERT
    • Решения NCERT для класса 11
      • Решения NCERT для класса 11 по физике
      • Решения NCERT для класса 11 Химия
      • Решения NCERT для биологии класса 11
      • Решение NCERT s Для класса 11 по математике
      • NCERT Solutions Class 11 Accountancy
      • NCERT Solutions Class 11 Business Studies
      • NCERT Solutions Class 11 Economics
      • NCERT Solutions Class 11 Statistics
      • NCERT Solutions Class 11 Commerce
    • NCERT Solutions for Class 12
      • Решения NCERT для физики класса 12
      • Решения NCERT для химии класса 12
      • Решения NCERT для биологии класса 12
      • Решения NCERT для математики класса 12
      • Решения NCERT, класс 12, бухгалтерия
      • Решения NCERT, класс 12, бизнес-исследования
      • NCERT Solutions Class 12 Economics
      • NCERT Solutions Class 12 Accountancy Part 1
      • NCERT Solutions Class 12 Accountancy Part 2
      • NCERT Solutions Class 12 Micro-Economics
      • NCERT Solutions Class 12 Commerce
      • NCERT Solutions Class 12 Macro-Economics
    • NCERT Solut Ионы Для класса 4
      • Решения NCERT для математики класса 4
      • Решения NCERT для класса 4 EVS
    • Решения NCERT для класса 5
      • Решения NCERT для математики класса 5
      • Решения NCERT для класса 5 EVS
    • Решения NCERT для класса 6
      • Решения NCERT для математики класса 6
      • Решения NCERT для науки класса 6
      • Решения NCERT для класса 6 по социальным наукам
      • Решения NCERT для класса 6 Английский язык
    • Решения NCERT для класса 7
      • Решения NCERT для математики класса 7
      • Решения NCERT для науки класса 7
      • Решения NCERT для социальных наук класса 7
      • Решения NCERT для класса 7 Английский язык
    • Решения NCERT для класса 8
      • Решения NCERT для математики класса 8
      • Решения NCERT для науки 8 класса
      • Решения NCERT для социальных наук 8 класса ce
      • Решения NCERT для класса 8 Английский
    • Решения NCERT для класса 9
      • Решения NCERT для класса 9 по социальным наукам
    • Решения NCERT для математики класса 9
      • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 1
      • Решения NCERT для математики класса 9, глава 2
      • Решения NCERT
      • для математики класса 9, глава 3
      • Решения NCERT для математики класса 9, глава 4
      • Решения NCERT для математики класса 9, глава 5
      • Решения NCERT
      • для математики класса 9, глава 6
      • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 7
      • Решения NCERT
      • для математики класса 9 Глава 8
      • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 9
      • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 10
      • Решения NCERT
      • для математики класса 9 Глава 11
      • Решения
      • NCERT для математики класса 9 Глава 12
      • Решения NCERT
      • для математики класса 9 Глава 13
      • NCER Решения T для математики класса 9 Глава 14
      • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 15
    • Решения NCERT для науки класса 9
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 1
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 2
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 3
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 4
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 5
      • Решения NCERT
      • для науки класса 9 Глава 6
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава
  • .

    Формула интенсивности

    Интенсивность волны измеряет мощность, проходящую через единицу поверхности, перпендикулярную направлению распространения волны.

    Интенсивность = мощность / поверхность, перпендикулярная направлению распространения

    Уравнение записано

    I = P / S

    У нас:

    I = интенсивность

    P = мощность

    S = поверхность, перпендикулярная направлению распространения

    Вопросы интенсивности:

    1) Рассчитайте интенсивность волны мощностью 36 кВт и площадью поперечного сечения 45 км. 2 .

    Ответ: Сначала рассчитайте интенсивность, используя формулу выше, где P = 36 кВт и S = ​​45 км 2

    I = P / S

    I = 36 * 10 3 W / 45 * 10 6 м 2

    I = 0,8 * 10 3 Вт / м 2 .

    2) Рассчитайте мощность волны с интенсивностью 40x10 -4 Вт / м 2 и площадью поперечного сечения 800 м 2 .

    Ответ: Сначала рассчитайте мощность, очистив P в приведенной выше формуле, где I = 40x10 -4 Вт / м 2 и S = ​​800 м 2

    I = P / S

    P = I * S

    P = 40x10 -4 Вт / м 2 * 800м 2

    P = 3.2Вт.

    .

    Смотрите также

    Сделать заказ

    Пожалуйста, введите Ваше имя
    Пожалуйста, введите Ваш номер телефона
    Пожалуйста, введите Ваше сообщение