Световой поток светодиодных ламп

Чем измеряют степень освещенности

Как мы уже выяснили, единица измерения освещенности — Люкс. Несложно догадаться, как называется прибор, которым измеряют уровень света. «Люкс» плюс «метр» (с древнегреческого переводится как «мера», «измеритель») равно люксметр. Принцип работы этого портативного устройства схож с работой фотометра.

Попадающий на элемент световой поток выпускает электроны в теле полупроводника, из-за чего электроток начинает проводиться фотоэлементом. Величина электрического тока прямо пропорциональна степени освещения фотоэлемента, который и отображается на шкале или на электронном дисплее, если это современная модель люксметра. Аналоговые аппараты снабжены специальной шкалой с градусами. По движению стрелки определяются окончательные результаты замеров.

Цифровые устройства.

На смену аналоговым люксметрам пришли цифровые — маленькие компьютеры. Параметры можно увидеть на небольшом жидкокристаллическом экране. Часть, с помощью которой измеряют свет, часто содержится во внешнем корпусе и соединяется с основным устройством гибким проводом. Из-за такой конструкции можно измерять освещение в любых местах, даже труднодоступных. Согласно ГОСТ, погрешность аппарата не должна превышать 10 процентов.

Важные моменты.

При расчете сравнительной световой интенсивности можете сделать замер интенсивности освещения аналоговым или цифровым устройством. Современные измерители отображают параметры в люксах, а устаревшие аналоговые – те, которые со стрелочкой, – в фут-канделах. 1 фут-кандела равняется 10.76 люкс.

Сравнительная характеристика лампы накаливания и светодиодной

Разница «в возрасте» этих типов ламп составляет почти сотню лет. Тем не менее, «старушка» с вольфрамовой нитью в колбе до сих пор остается самой востребованной на рынке.

Светодиодные лампы Navigator Filament

Давайте проведем небольшой сравнительный анализ основных технических характеристик двух типов ламп – накаливания и светодиодной. Ведь не только мощностью отличаются равные по световому потоку изделия.

Светоотдача

Светоотдача лампы определяется как отношение светового потока к мощности. Измеряется этот параметр в Лм/Вт. Светоотдача лампы накаливания колеблется в пределах 8-10 Лм/Вт. Ее светодиодный сородич имеет диапазон 90-110 Лм/Вт. Следовательно, эффективность последнего явно выше.

Цветовая температура

При проектировании освещения дома или офиса специалисты рекомендуют руководствоваться следующей таблицей:

Площадь помещения, кв. м

Требуемая мощность лампы, Вт

Накаливания

Светодиодная

Менее 6 150 18
10 250 28
12 300 33
20 500 56
30 700 80

Теплоотдача

Не менее важной характеристикой, подлежащей сравнению, является теплоотдача от изделия. Лампы накаливания могут разогреваться до 250 градусов

Лампы накаливания могут разогреваться до 250 градусов.

Правда, в основном этот параметр держится в пределах 170 градусов.

Разогретая стеклянная колба является потенциальным источником пожара, поэтому при монтаже осветительной сети в деревянном доме использовать традиционную лампочку не рекомендуют.

В этом плане светодиодная ламп находится в более выигрышном положении: она может нагреться не выше 50 градусов. Следовательно, никаких ограничений в ее применении не существует.

В этой статье речь идет об общих случаях. Для помещений категории повышенной взрыво-пожароопасности выпускаются соответствующая продукция, имеющая высокую степень защищенности.

Срок службы

Светодиодные лампы характеризуются отменной живучестью. Производители утверждают, что прослужить их изделие может более 50 тысяч часов. Лампы накаливания живут намного меньше – всего 1000 часов. Поэтому гораздо выгоднее один раз купить дорогую лампочку, которая прослужит несколько лет, чем каждые 3 месяца менять дешевую.

Типы светодиодных ламп

Однако долговечность светодиода не отражает одного прискорбного факта: со временем интенсивность его свечения снижается. Примерно через 4000 часов работы свет от него заметно потускнеет.

Деградация светодиода тем выше, чем ниже его качество. Много нареканий в этом плане возникает у потребителей к китайской продукции.

КПД

Коэффициент полезного действия ламп освещения говорит о том, какой процент потребленной электроэнергии превращается в свет, а какой – в тепловую энергию. КПД светодиодов составляют примерно 90%, лампа накаливания может похвастаться лишь семью-девятью процентами.

Thomson Filament — светодиодные лампы нового поколения

Цена

В интернете бурно спорят противники и сторонники светодиодов. Предмет их спора – стоимость. Ведь стоят светодиодные лампы более чем в 10 раз выше обычных. В пользу первых говорит малая мощность, а, следовательно, низкое энергопотребление.

Для наглядности сведем показатели экономичности ламп разного типа в таблицу:

Наименование показателя Лампа накаливания Люминесцентная  Светодиодная 
Мощность, Вт 60 12 5
Стоимость изделия, руб. 30 150 300
Энергопотребление за год, кВт*ч 175 35 14
Стоимость потребленной энергии*, руб./год 526 105 44

Таблица составлена на основе следующих исходных данных: в среднем лампочка горит около 8 часов в сутки или 8 х 365 = 2920 часов; стоимость 1 кВт*ч принята за 3 рубля.

Из таблицы видно, что даже без учета долговечности ламп светодиодная по сравнению с лампой накаливания занимает явно выигрышное положение.

Прочие характеристики

  • силе тока;
  • механической прочности;
  • цветовой температуре и некоторым другим показателям.

Давайте сравним две лампы:

  • светодиодную мощностью 9 Вт;
  • накаливания на 60 Вт.

Результаты сравнения сведем в таблицу:

Наименование параметра Светодиодная, 9 Вт Накаливания, 60 Вт
Сила тока, А 0,072 0,27
Эффективность светоотдачи, Лм/Вт 53,4 10,3
Световой поток, Лм 454,2 612
Цветовая температура, К 5500-7000 2800
Рабочая температура, С 70 180
Чувствительность к низким температурам отсутствует Присутствует у некоторых ламп
Чувствительность к влажности отсутствует Присутствует у некоторых
Механическая прочность Высокая – можно трясти Низкая – при сотрясении может оборваться нить или лопнуть стекло
Тепловое излучение, БТЕ/ч 3,4 85

Все вышеприведенные таблицы позволяют составить общее представление о преимуществах и недостатках светодиодов и лампочек накаливания.

Что такое освещенность и как ее связать со световым потоком

Согласно теории освещенность, которая измеряется в люксах (лк), – физическая световая величина, показывающая, какой силы равномерно распределенный световой поток падает на объект определенной площади.

Из вышесказанного очевидно, что от силы светового потока зависит освещенность объекта. Но освещенность – именно то, ради чего и создаются системы освещения. Как связать эти две величины? Ведь для практического применения той или иной лампы даже с известной величиной СП  нужно знать, насколько хорошо она сможет осветить конкретный объект. Если курс начальной школы забыт не окончательно, связать освещенность с СП несложно, поскольку освещенность объекта равна отношению светового потока к площади этого объекта:

Е= Ф/S,

где:

  • Е – освещенность в люксах;
  • Ф – световой поток в люменах, падающий на объект заданной площади;
  • S – площадь объекта в метрах квадратных.

Планируя освещение, к примеру, в офисе  или квартире, обычно задаются нужной освещенностью на объекте известной площади и уже ее пересчитывают в требуемый для этого полный световой поток. Поэтому удобнее предыдущую формулу привести к виду:

Ф=Е*S.

Осталось решить два вопроса:

  1. Какую освещенность можно считать оптимальной.
  2. Как рассчитать площадь объекта.

Первая задача решается элементарно. Для этого достаточно заглянуть в нижеприведенную таблицу:

Таблица нормативов освещенности помещений различного назначения

Производственные и общественные помещения Бытовые помещения
Тип Рекомендуемая освещенности, лк Тип Рекомендуемая освещенности, лк
Офис 300 Гостиная, кухня 150
Помещения для письменных и чертежных работ 500 Детская 200
Зал для конференций и заседаний 200 Санузел, квартирный коридор 50
Служебная лестница 50-100 Гардеробная 75
Коридор 50-75 Библиотека, рабочий кабинет 300
Архивное помещение 75 Бытовая лестница 20
Подсобное помещение, кладовая, склад 50 Бассейн, сауна 100

Теперь по площади. Если светильник ненаправленный, а освещать нужно закрытое помещение, то достаточно в вышеприведенной формуле использовать дополнительную величину – поправочный коэффициент К, учитывающий высоту потолков:

Ф=Е*S*К,

где:

  • К=1 при высоте потолка до 2.7 м;
  • К=1.2 при высоте потолка 2.7-3 м;
  • К=1.5 при высоте потолка 3-3.5 м;
  • К=2 при высоте потолка выше 3.5 м.

В случае же с направленным светильником кроме СП придется учитывать и другие параметры, определяющие величину освещенности: телесный угол, в котором излучает лампа и расстояние от осветителя до объекта:

Предыдущая
Светильники, браКак установить точечные светильники в гипсокартон если вы делаете это впервые
Следующая
Светильники, браКакие светильники выбрать для подвесных потолков

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

Освещенность и яркость

Освещенность – это величина света, она определяет свет в количестве, который падает на ту или иную площадь поверхности тела. Она зависит от длины световой волны, ведь человеческий глаз по-разному воспринимает яркость разной длины световых волн, другими словами, разного цвета.

Освещенность вычисляется для разной длины волн отдельно. Люди воспринимают, как самые яркие цвета:

  • зеленый — свет с длиною волны в 550 нанометров;
  • желтый, оранжевый. Находятся рядом с ним в спектре.

Свет, исходящий от красного, синего и фиолетового цветов, имеет короткую или длинную волну, поэтому они воспринимаются как более темные. Понятие освещенности часто соотносят с понятием яркости.

При освещении площади одной и той же лампой, большая площадь будет менее освещена, чем маленькая.

Разница между понятиями яркости и освещенности

Русский язык дает два ответа на вопрос, что такое яркость. Яркость означает характеристику светящихся тел, то есть физическую величину. Также она определяет субъективное понятие, зависящее от многих факторов, например:

  • особенностей строения глаз человека;
  • количества света в помещении.

Чем меньше света в окружающей среде, тем ярче кажется нам источник света. Следует различать яркость с освещенностью и запомнить следующее:

  • яркость – это свет, который отражается от поверхности светящегося предмета;
  • освещенность – это свет, который падает на освещаемую поверхность.

В астрономии яркость включает два понятия, где звезды излучают, а планеты отражают. В этой науке звездная яркость измеряется по фотометрической шкале, причем большую яркость звезды соотносят с меньшей величиной. Отрицательную величину имеют самые яркие звезды.

Измерение

Измерение светового потока от источника света производится при помощи специальных приборов — сферических фотометров, либо фотометрических гониометров. Трудность измерения заключается в том, что необходимо измерить поток, который испускается во всех направлениях — в телесный угол 4π.

Для этого можно использовать сферический фотометр — прибор, представляющий собой сферу с внутренним покрытием, имеющим коэффициент отражения, близкий к 1. Исследуемый источник света помещается в центр сферы и при помощи фотоэлемента, вмонтированного в стенку сферы и покрытого фильтром с кривой пропускания, равной кривой спектральной чувствительности глаза, измеряется сигнал, пропорциональный освещенности фотоэлемента, которая, в свою очередь, в данном устройстве пропорциональна световому потоку от источника света (фотоэлемент измеряет только рассеянный свет, так как заслонён от прямого излучения источника специальным экраном). Путём сравнения полученного сигнала с сигналом от эталонного источника света можно измерить абсолютный световой поток источника света.

Другая возможность состоит в применении фотометрических гониометров. В этом случае производится измерение освещённости, создаваемой исследуемым источником, на воображаемой сферической поверхности. Для этого люксметр проходит последовательно при помощи гониометра все позиции на сфере. Интегрируя измеренные освещённости (измеряются в люксах: 1 люкс = 1 люмен/м²) по площади сферы (м²), получим абсолютный световой поток источника света (в люменах). Условием получения абсолютных значений является калиброванный в абсолютных величинах люксметр. .

Измерение количества света для светодиодных устройств

Для наглядности удобно представить значение освещенности в типовых ситуациях. Эти значения можно сравнить с параметрами, которые приводят в сопроводительной документации производители светодиодных приборов.

Таблица освещенности

Значение, лк Условия
0,001-0,003 Ночью при сильной облачности
0,2-0,25 Полная луна, ясное небо
15-25 В океане на глубине 45-50 метров при малой замутненности
90-250 Изображение на экране, созданное с применением проекционной техники
90-120 Центр помещения с большими окнами в ясный солнечный день
40-60 Место для чтения
400-550 Рабочее пространство для выполнения сложных операций с миниатюрными объектами
1200-2500 Облачный день
10000-12000 Искусственное освещение съемочной площадки в теле,- или киностудии

В рекламных проспектах для улучшения продаж лампочку могут назвать яркой и энергосберегающей. Чтобы сделать правильный вывод о потребительских параметрах изделия, можно пользоваться представленной выше информацией.

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)

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:

Что такое сила света

Для человека, не знакомого с основными физическими величинами, характеризующими распространение фотонов – источников света в окружающей среде, сила света определяется яркостью свечения электрической лампочки. Чем ярче она светит, тем сильнее сила света – широко распространенное мнение.

На самом деле сила света – это не так. Сила света – величина производная. Она рассчитывается по формуле, в которой определяющими являются световой поток (обозначается знаком Ф) и телесный угол (обозначается знаком ω).

Чтобы было понятнее, что сила света не зависит напрямую от мощности лампочки, приведем пример: все знакомы с устройством карманного фонарика или прожектора. В них используются лампы, помещенные в зеркальные конденсоры. Мощность лампочки фонарика обычно небольшая, редко превышающая 35 Вт (галогеновые). Если такую лампочку использовать без конденсора в темном помещении, то сила света, испускаемая ей равномерно во всех направлениях, будет небольшой. В помещении будет сумеречно и некомфортно. Чтобы усилить силу света используют параболический зеркальный конденсор, который направляет световые лучи в нужном направлении, одновременно ограничивая его распространение во все стороны.

Сила света в луче фонарика (прожектора) будет тем больше, чем уже будет телесный угол. Это явление конденсации светового потока на узком участке позволяет экономить электрическую энергию и использовать для получения требуемой освещенности  маломощные источники света.

Сила света не указывается на упаковке лампочек, поскольку зависит от устройства осветительного прибора (люстры, плафона, бра). При одинаковой мощности двух лампочек, находящихся в одном помещении, сила света, исходящего от лампы, помещенной в параболический плафон, будет больше, чем у свободно висящей.

Для тех, кто не знает или забыл, напомним, чем измеряется свет. Единицей измерения служит кандела (кд.). В переводе с латинского — свеча. Она соответствует световому потоку в 1 лм (люмен) приходящемуся на освещаемую поверхность в 1 ср. (стерадиан).

Примечания

Комментарии

  1. Иногда коэффициент Km{\displaystyle K_{m}} называют фотометрическим эквивалентом излучения.
  2. Более точное значение — 555,016 нм. Учёт отличия этого значения от величины 555 нм приводит лишь к незначительным для практики поправкам и поэтому здесь не производится. Подробности имеются в статье «Кандела».

Источники

  1. Гуревич М. М. Фотометрия. Теория, методы и приборы. — 2-е изд. — Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1983. — С. 23—24. — 272 с.
  2. Бухштаб М. А. // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. — Т. 4. — 704 с. — 40 000 экз. — ISBN 5-85270-087-8.
  3. // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. — Т. 4. — С. 463. — 704 с. — 40 000 экз. — ISBN 5-85270-087-8.

Равномерность освещения

Коэффициент использования светового потока является методом, позволяющим рассчитать равномерность освещения всех поверхностей по горизонтали, независимо от типа светильников. Суть его в том, что коэффициент вычисляется для каждого помещения, учитывая его основные параметры и свойства светоотражения отделочных материалов. Это довольно трудоёмкие расчёты, не отличающиеся достаточно высокой точностью, однако данным методом широко пользуются при планировании внутреннего освещения.

Объём помещения всегда имеет какие-то ограждающие поверхности, которые будут отражать световой поток, идущий от источников. Это стены, потолок, пол, мебель или оборудование, находящееся в помещении. Все поверхности имеют разные коэффициенты отражения, с более высоким значением или менее. Вычислить количество осветительных приборов, не учитывая отражённых потоков, возможно только с большими погрешностями.

Отличие освещенности от светового потока

При этом многие путают единицы измерения Люмены с Люксами. Запомните, в люксах измеряется именно освещенность.

Как наглядно объяснить их разницу? Представьте себе давление и силу. С помощью всего лишь маленькой иголки и небольшой силы, можно создать высокое удельное давление в отдельно взятой точке.

Также и с помощью слабого светового потока, можно создать высокую освещенность в отдельно взятом участке поверхности.

1 Люкс – это когда 1 Люмен попадает на 1м2 освещаемой площади.

На поверхности этого стола должна быть определенная норма освещенности, чтобы вы могли комфортно работать. Первоисточником для норм освещенности служат требования сводов правил СП 52.13330

Для обычного рабочего места это 350 Люкс. Для места, где производятся точные мелкие работы – 500 Лк.

Данная освещенность будет зависеть от множества параметров. К примеру, от расстояния до источника света.

От посторонних предметов рядом. Если стол находится около белой стены, то и люксов соответственно будет больше, чем от темной. Отражение обязательно скажется на общем итоге.

Любую освещенность можно замерить. Если у вас нет специальных люксометров, воспользуйтесь программами в современных смартфонах.

Правда заранее приготовьтесь к погрешностям. Но для того, чтобы сделать навскидку первоначальный анализ, телефон вполне сгодится.

Параметры, определяющие показатель светового потока и его расчет

Для восприятия человеком важны несколько показателей светового потока:

  • Количество всего исходящего от источника света.
  • Длина волны. От нее зависит то, как глаз воспринимает яркость света. Излучение в средней, зеленой части спектра кажется более ярким, чем синие или красные участки, при одинаковой мощности ламп.
  • Цветовая температура, измеряется в кельвинах и обязательно указывается на упаковках и паспортах изделий. На картинке показана шкала цветовых температур и цвет испускаемого света.

Обратите внимание! Теплые тона воспринимаются человеческим глазом как менее яркие, чем холодный цвет. При покупке «теплых» ламп делайте небольшой запас в сторону увеличения мощности для создания комфортных условий в помещении

Сколько в 1 Вт светодиодной лампочки люмен

Узнать правдивый ответ на вопрос не так просто. Дело в том, что производители указывают мощность и световой поток, для светодиодов, а не лампочки. Измерить действительные значения можно только специальными приборами. Ориентироваться стоит на средние показатели.

В целом при потреблении 1 Вт мощности светодиоды излучают 90–100 Лм. Дорогие образцы способны «отдать» 130–140 Лм с одного Вт.

В лабораторных условиях получены светодиоды, выдающие 220 Лм/Вт, но в промышленных масштабах устройства не выпускаются из-за высокой стоимости.

Уменьшает коэффициент полезного действия встроенный драйвер питания светодиодов, снижая соотношение светового потока к мощности на 5–10%

Важно учитывать это при выборе и покупке источников света

Перевод люменов в ватты

Для пользователей, которые не хотят изучать характеристики электроприборов и проводить вычисления, в сети интернет существует множество ресурсов со встроенными калькуляторами. Достаточно подставить данные представленные производителем (люмены) и выбрать тип светильника, чтобы получить требуемый показатель мощности.

Способ расчета освещенности для помещений

Расчет необходимого количества осветительных приборов применяется несложная методика.

Расчеты проводятся в два этапа:

  • Расчет требуемой интенсивности светового потока.
  • Определение количества ламп, способных обеспечить нужную освещенность.

Формула для приблизительного расчета уровня освещения, Лм.

Световой поток=нормативный показатель освещенности в люксах (приведен в таблице) * площадь помещения в м2 * коэффициент высоты потолков.

Для потолков до 2,7 м применяется коэффициент 1, при высоте помещения от 2,7 до 3 м – коэффициент 1,2, от 3 до 3,5 м – 1,5.

Пример расчета. В детской норматив освещенности устанавливается в 200 Лк. Площадь комнаты 12 м2 Высота 3,1 м – применяем коэффициент 1,2.

Перемножив 200*12*1,2, получают требуемый световой поток 2880 Лм.

Зная световой показатель, выбирают способные его обеспечить приборы. Для приведенной комнаты достаточно одной светодиодной лампы мощностью 25–30 Вт, или трех 10-ваттных источников.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Строитель Джек
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector