Сила светового потока: что это такое, понятие яркости и освещенности, применение фотометра

Содержание

Сила света: определение, единицы измерения (формула)

На чтение 8 мин Просмотров 797 Опубликовано 21.11.2020
Обновлено 28.09.2022

Содержание

Что это такое сила света
Как рассчитывается
Сила света основных источников
Отличия от мощности светового потока

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.

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:

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.
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.
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.
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.

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:

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.
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.
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.

Полезная информация » 3. Световые величины

3.
Световые величины

В
предыдущем разделе
мы познакомились с важнейшим фотометрическим понятием –
световым потоком, т.е. мощностью светового излучения, протекающего через
некоторую площадку в пространстве. Понятно, что источники света могут излучать
энергию в пространство неравномерно то есть практически всегда имеет место
зависимость мощности излучения от направления его распространения. Для
количественного описания этой зависимости используют такую величину, как сила
света. Чтобы ввести это понятие, нам придётся вспомнить, что такое телесный
угол. На Рис.3.1. изображен некоторый источник света малого размера. Построим
вокруг него сферу радиуса
r.
Из центра сферы построим конус, который вырежет на сфере площадку площадью
S. Пространственный ? угол
при вершине конуса называется телесным, количественно его величина определяется
отношением
? = S /r².

Рис. 3.1. К определению понятия телесный угол

Пусть внутри малого телесного угла ? распространяется
от источника световой поток
Ф, тогда
сила света I определяется как угловая плотность светового
потока

I = Ф/? ,

и
характеризует распределение светового потока по разным направлениям. Кривую
зависимости светового потока от напрвления обычно изображают в полярных
координатах и назвают кривой силы света (КСС). В качестве примера КСС на рис
3.2. приведены КСС трёх вариантов потолочных встраиваемых светодиодных
светильников
DL
00232×2
марки ГАЛС/GLS с различными углами расходимости светового пучка.

Рис. 3.2. Кривые силы света разных вариантов
светодиодных светильников
DL 00232×2 марки ГАЛС/GLS

Силу света
измеряют в
канделлах (кд или kd). Канделла
– основная единица фотометрии, для неё существует эталон, и именно через неё
определяются остальные единицы измерения световых величин. По определению, одна
канделла — сила света, излучаемого в перпендикулярном направлении 1/6000000 квадратного
метра
^{поверхности абсолютно черного тела при температуре затвердевания
платины и давлении 101325 Па. Тогда один люмен определяется как световой поток
в пределах телесного угла один стерадиан при силе света точечного источника,
расположенного в вершине телесного угла, равной одной канделле.}

Рис. 3.3. К определению понятия освещённость

Для
количественной оценки того, насколько хорошо освещена та или иная поверхность
используют величину
освещённости.
Пусть на поверхность площадью
S падает
световой поток
Ф (Рис.3.3), тогда
величина освещённости, по определению, будет

Е = Ф/S,

причём предполагается, что выбранная площадка настолько мала, что
неравномерность распределения светового потока через её части отсутствует.

Зная силу
света от источника в направлении освещаемой поверхности и расстояние до
поверхности, легко определить освещённость этой поверхности (Рис. 3.4).
Учитывая, что световой поток через поверхность
Ф = I*? = I*( S*Cos?/r²), получаем

Е = I *Cos?/r².

Если
поверхность освещается несколькими источниками света, то полная освещённость
равна сумме освещённостей, создаваемых каждым.

Рис. 3.4. Освещённость поверхности точечным источником

Важной светотехнической
величиной является
яркость светового
источника. Она характеризует силу света в некотором направлении, соотнесённую к
площади поверхности источника. Яркость зависит от направлени распространения
света от источника. На рис 3.4. показана элементарная светящаяся площадка,
имеющая площадь
S, здесь же
построена проекция этой площадки на плоскость, перпендикулярную некоторому
направлению распространения света (в котором мы хотим определить величину
яркости), площадь проекции соответственно
S*Cosn. По определению, яркость равна

L = I/S*Cos?.

Если вспомнить, что
I = Ф/T, то

L = Ф/?*S*Cos?,

Где
Ф – световой поток,
распространяющийся от светящейся площадки под углом ?, в пределах малого телесного угла
?.

Рис. 3.5. К определению понятия яркости

Почему яркость так важна?
Оказывается, если смотреть на какую либо светящуюся площадку, то освещённость
на сетчатке глаза, в изображении этой площадки, будет пропорциональна именно
яркости в направлении от источника на глаз. То есть именно яркость определяет
силу зрительного восприятия, когда мы смотрим на светящуюся или рассеивающую
свет поверхность. Поэтому, при одной и той же силе света, источник с малой
площадью будет восприниматься как более сильный, чем источник с большой площадью
светящейся поверхности.

Раньше величину яркости измеряли в
нитах (нт или nt), сейчас используют производную единицу канделла на метр
квадратный (кд/м
²), что по сути то же
самое.

Для
полноты картины упомянем ещё одну светотехническую величину –
светимость,
равную отношению полного светового потока излучаемого малой площадкой к площади
этой площадки. Измеряется светимость, соответственно, в люменах на квадратный
метр (лм/

м²).

Костюк А.В. (с)

Обсудить статью возможно в блоге автора.

Световой поток

(Original Mix) от lalanoi на Beatport

Трек

Ссылка:

Вставить:

художников

лаланой

Выпускать

Длина
3:57
Выпущенный
2021-08-13
ударов в минуту
88
Ключ
Е мин
Жанр
Электроника
Этикетка
Музыкальный дом Halcyon

Люди также купили

29″ data-ec-variant=»album» data-ec-id=»3894714″ data-ec-d1=»Chee»>
С блестками
Чи
Бездельники
Нереальный / Велорум
ТЕССЕРАКТЫ
Аудиогор
29″ data-ec-variant=»album» data-ec-id=»3847334″ data-ec-d1=»Whiskey Pete, Enkei, TESSERACTS»>
45″ data-ec-variant=»album» data-ec-id=»3810763″ data-ec-d1=»Kero, DNAKM, Vanatice»>