Световой поток в чем измеряется: Что такое световой поток, и в чём он измеряется?

Содержание

измерение, коэффициент использования и мощность

Для определения количества света на квадратный метр площади используется понятие световой поток. Величина измеряется в люменах и позволяет уточнить, сколько света выдает отдельная лампа или система освещения.

Содержание

  1. Что такое световой поток
  2. Как освещенность связана со световым потоком
  3. Отличие освещенности от светового потока
  4. Нормы освещения помещений по использованию (СНиП)
  5. Освещение в офисе
  6. Интенсивность освещенности на производстве
  7. Освещение на складах
  8. Параметры освещения в жилых домах и досуговых центрах
  9. Расчет светового потока
  10. Сила света
  11. Ватты и люмены
  12. Как и в чем измеряется световой поток

Что такое световой поток

Соотношение мощности лампы со светоотдачей

Под потоком света понимается мощность излучения, которое может увидеть человек или световая энергия, поступающая от поверхности (свечение или отражение луча). Полный поток без учета сосредоточенной эффективности приборов, но с учетом бесполезного света, замеряется в люмен-секундах.

Световая величина не является аналогом энергетической, характеризующей свет без зрительных ощущений. Световая, или лучистая энергия может измеряться в джоулях. Единица измерения светового потока – люмен, что значит свечение от одного источника с силой 1 кандела. Телесный угол в данном случае составляет 1 стерадиан.

Количество люменов излучения зависит от яркости источника.

Как освещенность связана со световым потоком

Освещенность и световой поток – разные, хотя и сходные понятия. Измерение освещенности производится в люксах, а не люменах. 1 люкс означает попадание 1 люмена на 1 м2 участка.

Для наглядности можно сравнить силу и давление. Используя небольшую иголку и прилагая минимум силы, создается высокий коэффициент удельного давления для конкретной точки. Аналогичным образом световой слабый поток может освещать отдельную зону.

Взаимодействие потока света и освещенности легко понять на примере настольной лампы со световым потоком 1000 Лм. Чтобы освещение было полноценным, ориентируются на нормативы СНиП 52.13330. Для рабочего места применяется значение 350 Люкс, для произведения манипуляций с мелкими деталями – 500 Люкс. На освещенность также влияет отдаления источника света, расцветка посторонних предметов, наличие зеркала или окна. То есть, стол рядом с белой стеной получит больше люксов, чем стол, стоящий у темной.

Для замера освещенности используйте прибор-люксметр или приложение-измеритель на смартфоне.

Отличие освещенности от светового потока

Спектральная эффективность светового потока

Освещенность – это поверхностная плотность при попадании светового потока на участок. В условиях горизонтальной плоскости поверхность освещается при горизонтали. Для обозначения величины используется литера Е. Рассчитать параметры освещенности (Люксы) можно по формуле Е = Ф/S, где:

  • Ф – светопоток в Люменах;
  • S – площадь поверхности в мм2.

Разница между физическими величинами – 1 люкс равняется 1 люмену на м2 площади освещения.

Для определения освещенности понадобится соотнести световую силу с расстоянием до конкретного участка. Когда свет падает под прямым углом на поверхность, площадь светового потока меньше. При увеличении угла процент освещенности уменьшается.

Меньше света попадет на объект, расположенный вдали от источников излучения.

Нормы освещения помещений по использованию (СНиП)

Норма освещенности обязательно учитывается при обустройстве административных, образовательных, досуговых учреждений, бытовых предприятий, торговых объектов, жилых домов, придомовых территорий, гостиниц, предприятий, а также пешеходно-автомобильных зон в городах и селах.

При подборе осветительной системы руководствуются документами СНиП 23-05-95 от 1995 г. и его обновленной версией СП 52.13330 от 2011 г. для естественных и искусственных источников света.

Освещение в офисе

От уровня освещения будут зависеть стрессоустойчивость, концентрация внимания, умственная деятельность персонала. Ознакомиться с нормативными требованиями можно в таблице.

Тип помещения Освещенность, лк
Большой офис с компьютерной техникой 200-300
Большой офис с планировкой свободного типа 400
Офис для работы с чертежами 500
Конференц-зал 200
Лестница 50-100
Холлы, коридоры 50-75
Архивные помещения 75
Подсобки 50

Интенсивность освещенности на производстве

Для определения показателя принимается во внимание зрительная нагрузка.

Зрительная работа, разряд Напряжение органов зрения Комбинированное освещение Общее освещение
1 Наивысшая точность 1500-5000 400-1250
2 Очень высокая точность 1000-4000 300-750
3 Высокоточная 400-2000 200-500
4 Средняя точность 400-700 200-300
5 Минимальная точность 400 200-300
6 Грубая 200
7 Контроль производства (системы наблюдения) 400 200-300

Освещение на складах

Интенсивность источников света зависит от типа хранения и разновидности ламп.

Хранение Лампы
Газоразрядные Накаливания
На полу 75 50
На полках 200 100

Параметры освещения в жилых домах и досуговых центрах

Для кабинета, бильярдной, библиотеки стандартная высота стола – 0,8 м от линии пола.

Тип помещения Освещение, лк
Лифтовые шахты 5
Ходы по этажам, чердакам, коридорам 20
Помещения для коммуникационного оборудования 20
Помещения для колясок и велосипедов 30
Лестницы 20
Пункты консьержа 150
Санузлы, душевые, ванны 50
Бильярдные 300
Тренажерные залы 150
Раздевалки, бассейны, сауны 100
Гардеробные помещения 75
Подсобки 300
Коридоры и холлы в квартирах 50
Библиотеки, кабинеты 300
Детская комната 200
Кухня 150
Жилые помещения 150
Вестибюль 30

Указанные нормы принимаются во внимание при обустройстве электропроводки и установке осветительных приборов.

Расчет светового потока

Лампа LED D60х108мм Матовая колба 320º 1600Лм A60 23229, Gauss

Для вычисления светового потока можно применить специальный измерительный прибор или ориентироваться на показатель светоотдачи в зависимости от потока:

  • светодиодная лампочка в матовой колбе – мощность прибора, умноженная на 80 лм/Вт, будет величиной светового потока;
  • филаментные источники – мощность лампы умножается на 100 лм/Вт;
  • энергосберегающие устройства КЛЛ – умножается на 60 лм/Вт;
  • ДРЛ – мощность требуется умножить на 58 лм/Вт.

Эффективность метода зависит от интенсивности светового потока в лампе, норм освещенности, коэффициентов запаса (чистота объекта и тип источника), использования светопотока, поправочного, количества светильников, площади комнаты. При расчетах также ориентируются на конструкцию устройства, наличие защитного покрытия.

Погрешность теоретических вычислений составляет около 30%.

Сила света

Под силой света понимают величину светового потока, разделенную на телесный угол, в пределах которого он находится. Если световой луч установить в качестве объема, сила будет пространственной плотностью. Показатель измеряется в канделах (Кд).

Канделой называется единица измерения силы света, которую имеет пульсация восковой свечи. Она равна 1/683 Вт при частоте от 540 до 1012 Гц, что соответствует зеленому оттенку. 1 кандела совпадает с 1 люменом только при условии распространения светового луча под конусным углом 65 градусов. Милликанделы применяют для обозначения прибора направленного действия – индикаторных светодиодов, небольших фонариков.

Ватты и люмены

До недавнего времени при выборе лампочек ориентировались на мощность, или количество ватт. Чем оно больше, тем выше лучше было освещение. Сейчас обозначение качества освещения производится в люменах.

Но Ватт нельзя просто перевести в Люмен, поскольку первое обозначение – мощность, а второй – объем световых лучей источников. Для трансформации требуется знать светоотдачу (лм/Вт), а также тип лампы, эффективность светоотражателя, потери при наличии рассеивателя, процент утечки светового потока.

Вместо длительных расчетов стоит ориентироваться на сводную таблицу.

Мощность, Вт Световой поток, Лм
Лампы накаливания
20 250
40 400
60 700
75 900
100 1200
150 1800
Люминесцентные светильники
5-7 250
10-12 400
15-16 700
18-20 900
25-30 1200
40-50 1800
Светодиодные источники
3-4 250-300
4-6 300-450
6-8 450-600
8-10 600-900
10-12 900-1100
12-14 1100-1250
14-16 1250-1400

Если хотите сэкономить, замените лампочку накаливания 1000 Вт на люминесцентный (25-30 Вт) или светодиодный (12-15 Вт) прибор.

Как и в чем измеряется световой поток

Световая величина – СП измеряется в люменах. Один люмен аналогичен СП изотропного источника света с силой 1 канделу и углом 1 стерадиан.

На производстве для замеров используют специальные приборы. Этот метод позволяет точно определить СП:

  • Фотометр – устройство со сферой-камерой. Коэффициент отражения внутренней части равен 1. Измерение проводится по принципу размещения лампочки в центре камеры и установления рассеянного светового луча.
  • Гониометр – фотометрический прибор со встроенным люксметром, способным перемещаться по сфере. В процессе интеграции освещенностей выводится величина в люменах.

Фотометр Гониометр

Калибровка люксметра осуществляется в абсолютных показателях: 1 лм/м2 равняется 1 лк.

Обычному человеку, выбирая светильник или лампу, не обязательно углубляться в точную систему измерений. Заменяя прибор накаливания на галогенный, стоит помнить, что ватты – это не люмены. Первые используются для определения мощности, вторые – от освещенности, а при эксплуатации стандартная лампа теряет 15 % яркости, люминесцентная – 30 %, светодиодная – от 5 до 10 %.

Световые единицы.

Количественные показатели:

Свет — это излучение, способное вызывать ощущение яркости при воздействии на человеческий глаз. Такое ощущение вызывает излучение с длинами волн от ~0,38 до ~0,78 мкм, причем самым ярким представляется излучение с длиной волны ок. 0,555 мкм (желто-зеленого цвета). Поскольку чувствительность глаза к разным длинам волн у людей неодинакова, в фотометрии принят ряд условностей. В 1931 Международная комиссия по освещению (МКО) ввела понятие <стандартного наблюдателя> как некоего среднего для людей с нормальным восприятием. Этот эталон МКО — не что иное, как таблица значений относительной световой эффективности излучения с длинами волн в диапазоне от 0,380 до 0,780 мкм через каждые 0,001 мкм.

Поток световой энергии (световой поток) измеряется в люменах. Определить световой поток в 1 лм невозможно, не обращаясь к светящимся телам, и основной мерой света долгое время была <свеча>, которая считалась единицей силы света. Настоящие свечи уже более века не используются в качестве меры света, так как с 1862 стала применяться специальная масляная лампа, а с 1877 — лампа, в которой сжигался пентан. В 1899 в качестве единицы силы ответа была принята <международная свеча>, которая воспроизводилась с помощью поверяемых электрических ламп накаливания. В 1979 была принята несколько отличающаяся от нее международная единица, названная канделой (кд). Кандела равна силе света в данном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частоты 540×1012 Гц (l = 555 нм), энергетическая сила светового излучения которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.

Чтобы дать определение люмена, рассмотрим точечный светильник с силой света 1 кд во всех направлениях. Такой источник испускает полный световой поток, равный 4p лм. Если источник с силой света 1 кд освещает обращенную к нему небольшую пластинку, находящуюся на расстоянии 1 м, то освещенность поверхности этой пластинки равна 1 лм/м2, т.е. одному люксу.

Протяженный источник света или освещенный предмет характеризуется определенной яркостью (фотометрической яркостью). Если сила света, испускаемого 1 м2 такой поверхности в данном направлении, равна 1 кд, то ее яркость в этом направлении равна 1 кд/м2. (Яркость большинства тел и источников света в разных направлениях неодинакова.)

 

Качественные показатели.

 

По качественным характеристикам различают следующие характеристики:

 

Распространение света в пространстве (пространственное распространение)

  • Равномерность распространения света, измеряется в %, (1 — (Emax-Emin)/2*Eср*100%)
  • Слепящее действие

 

Распределение света во времени

  • Пульсация освещения, измеряется в %, считается как (Emax-Emin)/2*Eср*100%, нормальным считается показатель не более 10%
  • Изменение освещенности в течении суток

 

Распределение света по спектру

  • Цветовая температура, Единица измерения: Кельвин [K]. Цветовая температура источника света определяется путем сравнивания с так называемым «черным телом» и отображается «линией черного тела». Если температура «черного тела» повышается, то синяя составляющая в спектре возрастает, а красная составляющая убывает. Лампа накаливания с тепло-белым светом имеет, например, цветовую температуру 2700 K, а люминесцентная лампа с цветностью дневного света — 6000 K.

· Цветность, Цветность света очень хорошо описывается цветовой температурой. Чем выше цветовая температура, тем холоднее свет. Существуют следующие три главные цветности света: тепло-белая < 3300 K, нейтрально-белая 3300 — 5000 K, белая дневного света > 5000 K. (см. таблицу). Лампы с одинаковой цветностью света могут иметь весьма различные характеристики цветопередачи, что объясняется спектральным составом излучаемого им света.

 

  • Цветопередача — способность воспроизводить цвета, характеризуется индексом цветопередачи Ra (0-100).

В зависимости от места установки ламп и выполняемой ими задачи искусственный свет должен обеспечивать возможность наиболее лучшего восприятия цвета (как при естественном дневном свете). Данная возможность определяется характеристиками цветопередачи источника света, которые выражаются с помощью различных степеней «общего коэффициента цветопередачи» Ra.

Коэффициент цветопередачи отражает уровень соответствия естественного цвета тела с видимым цветом этого тела при освещении его эталонным источником света. Для определения значения фиксируется Ra сдвиг цвета с помощью восьми указанных в DIN 6169 стандартных эталонных цветов, который наблюдается при направлении света тестируемого источника света на эти эталонные цвета. Чем меньше отклонение цвета излучаемого тестируемой лампой света от эталонных цветов, тем лучше характеристики цветопередачи этой лампы. Источник света с показателем цветопередачи Ra = 100 излучает свет, оптимально отражающий все цвета, как свет эталонного источника света. Чем ниже значение Ra, тем хуже передаются цвета освещаемого объекта.

Понять, как измерять световой поток и мощность излучения (ЖУРНАЛ)

В этой выдержке из будущего справочника под названием «Справочник по метрологии светодиодов и SSL» ГЮНТЕР ЛЕШХОРН и РИЧАРД ЯНГ объясняют основы светового потока и мощности излучения измерения — задача, имеющая решающее значение при разработке продуктов твердотельного освещения (SSL).

Как правило, световой поток и мощность излучения являются наиболее важными оптическими параметрами для светодиодов, хотя иногда также требуется пространственное распределение интенсивности. Для небольших устройств усредненная интенсивность светодиодов в состоянии B по-прежнему является обычной. Частичный поток светодиодов — это величина, которая становится все более популярной, но до сих пор широко не измеряется. Для источников SSL важны фотометрические и колориметрические характеристики излучения.

Заинтересованы в статьях и объявлениях по тестированию и метрологии светодиодной и SSL-продукции?

Двумя основными методами измерения полной мощности излучения и светового потока являются использование либо интегрирующей сферы, либо гониофотометра/гониоспектрорадиометра. Следующие два раздела объясняют эти два метода измерения с учетом типичных проблем измерения.

Метод интегрирующей сферы и измерительные геометрии

Величину светового потока иногда называют полным световым потоком, чтобы подчеркнуть тот факт, что он является общим для всех направлений. Его также называют потоком 4π, поскольку полная сфера имеет 4π стерадиан телесного угла. Чтобы собрать весь свет в пределах 4π стерадиан, источник должен находиться в центре сферы. Эта геометрия 4π является обычной конфигурацией для измерения светового потока (см. рис. 1а). Улавливается излучение, испускаемое во всех направлениях, и измеряется общий световой поток.

Для источников света с незначительным излучением или без излучения, направленного назад, общий поток можно измерить в более удобном прямом потоке или геометрии 2π. Здесь источник света расположен в порту в стене сферы. При измерении регистрируется только световое излучение, излучаемое в передней полусфере (см. рис. 1б). Это прямое излучение характерно для большинства светодиодных продуктов. Интегрирующая сфера должна быть откалибрована абсолютно на основании геометрии измерения в соответствии с принципом замещения. Этот принцип гласит, что испытательный источник света всегда должен измеряться путем сравнения со стандартным источником, имеющим аналогичные пространственные и спектральные распределения.

Рекомендации по выбору правильного размера

Образец для испытаний всегда должен быть значительно меньше внутреннего диаметра сферы, чтобы свести к минимуму интерференционный фактор, создаваемый самим образцом. Однако интенсивность падающего на детектор света уменьшается по мере увеличения сферы. Как правило, светопропускная способность интегрирующей сферы является функцией обратного квадрата радиуса сферы. Таким образом, выбор правильного соотношения между размером тестируемого объекта и размером сферы имеет решающее значение для эффективного баланса между высоким качеством измерения и хорошей производительностью (см. также рис. 2).

Существуют рекомендации по выбору правильного размера сферы для заданного размера тестового образца. При использовании геометрии 4π общая поверхность испытуемого образца должна быть меньше 2% поверхности сферы. Длина линейной лампы должна быть меньше 2/3 диаметра сферы. При использовании геометрии 2π диаметр измерительного отверстия и, следовательно, максимальное удлинение испытуемого образца не должны превышать 1/3 диаметра сферы.

РИС. 1. Рекомендуемая CIE геометрия сферы для всех источников (а) и для источников без обратного излучения (б).

Поправка на самопоглощение

Сам тест-объект способствует поглощению светового излучения в интегрирующей сфере. Эта форма интерференции, известная как самопоглощение, может привести к значительному ослаблению светового излучения и привести к отклонениям в измерениях. Это затухание становится более выраженным по мере того, как испытуемый образец становится больше и темнее. На рис. 3 показаны два типичных примера испытательного образца и полученная передача в зависимости от длины волны. Самоуглубление может привести к коррекции до нескольких десятков процентов.

РИС. 2. Сфера диаметром 1 м (слева) идеально подходит для измерения большинства светодиодов и модулей с рекомендуемой геометрией 4π и 2π. 2-метровая сфера (справа) идеально подходит для больших светильников и продуктов SSL.

Поэтому для точных измерений необходима коррекция самопоглощения с помощью подходящего вспомогательного источника света. Обычно для этой цели используется галогенная лампа, охватывающая широкий спектральный диапазон. Вспомогательный источник света должен быть расположен за перегородкой, чтобы избежать прямого освещения образца, и он должен работать от стабильного источника питания. Этот источник света используется для определения поведения спектрального поглощения тестируемого устройства, держателя образца и соединительных кабелей, а затем компенсируется фактическим измерением. Эффект самопоглощения возрастает по мере увеличения коэффициента отражения покрытия и уменьшения отношения площади сферы к площади испытуемого образца.

Поглощение ближнего поля

Любой объект (например, розетка), находящийся в непосредственной близости от источника света, значительно поглощает свет и может вызвать большие ошибки. Это так называемое поглощение в ближнем поле не может быть скорректировано измерением собственного поглощения. Таким образом, следует избегать причины этого эффекта. Объект следует размещать как можно дальше от лампы и избегать образования полостей. Кроме того, рекомендуется покрытие поверхности объекта материалом с высоким коэффициентом отражения. В качестве примера хорошее решение линейного трубодержателя показано на рис. 4.

РИС. 3. Спектры самопоглощения для двух типовых ИУ (испытываемых устройств).

Положение горения

Как описано в другой главе книги, измерения пассивно охлаждаемых источников SSL должны выполняться в положении горения, определенном изготовителем. Это относится и к сферической фотометрии. При измерении в геометрии 4π удобно использовать внутренний фонарный столб, который можно монтировать вверх-вниз или вниз-вверх, чтобы реализовать проектное положение горения источника света. В случае геометрии 2π предпочтительным методом выбора является вращающаяся сфера (см., например, рис. 5). Вся сфера может вращаться внутри монтажной рамы. Таким образом, измерительный порт располагается сбоку, сверху или снизу.

Рассмотрение ошибок измерения

Вклады в ошибки измерения разнообразны. Анализ ошибок при использовании спектрорадиометра в качестве детектора можно найти в другой главе книги. Широкий диапазон характеристик излучения светодиодов может привести к ошибкам калибровки при измерении светового потока. Для компонентов с диффузным излучением можно получить отклонение в 5 %, но для узкоугольных светодиодов возможны отклонения более 10 %.

Как описано выше, выбор правильного размера сферы, выполнение коррекции на самопоглощение, избегание поглощения в ближней зоне и измерение в заданном положении горения источника света имеют решающее значение для высокоточных измерений.

РИС. 4. Пример предотвращения эффектов поглощения в ближней зоне. Держатель линейной трубки размещают как можно дальше от источника света и покрывают материалом с высоким коэффициентом отражения.

Другая большая доля погрешности возникает при начале измерения до того, как источник станет термически стабильным. Кроме того, при испытаниях в соответствии с CIE S 025 или EN 13032-4 рекомендуется температура окружающей среды 25°C. Поместив источник, вырабатывающий тепло, в корпус (интегрирующую сферу), температура окружающей среды (температура в сфере) повысится и будет отличаться от «нормальных» условий эксплуатации. Поэтому при измерении в конфигурации 4π рекомендуется стабилизировать источник с открытыми полушариями сферы. Сфера должна быть закрыта непосредственно перед измерением. Таким образом, условия окружающей среды при нормальной работе могут быть лучше всего смоделированы. Следует позаботиться о том, чтобы аккуратно закрыть сферу, чтобы избежать движения воздуха, которое может нежелательным образом способствовать управлению температурой.

Метод гониофотометра

Хотя измерение светового потока или мощности излучения с помощью гониофотометра занимает больше времени по сравнению с использованием интегрирующих сфер, он гораздо более точен. Эта процедура измерения не требует эталонных ламп светового потока в качестве эталонного значения, как в случае сферической фотометрии. Это предпочтительный метод, если необходимо измерить лампы с различным распределением силы света, и он является базовым для калибровки эталонных ламп светового потока, которые обеспечивают эталонное значение для других процедур испытаний. Еще одним отличием гониофотометрии от фотометрии сфер является возможность измерения парциального светового потока и угла половинной интенсивности. Эти значения необходимо определять при измерении характеристик, связанных с энергоэффективностью и соответствием спецификациям Zhaga.

Этот метод лучше всего описывает воображаемая сфера, окружающая светодиод. Детектор с косинусной коррекцией движется по поверхности сферы по заданным траекториям на расстоянии r (радиус сферы). Детектор используется для определения освещенности E , возникающей в результате парциального лучистого потока d Φ, падающего на площадь детектора dA , в зависимости от θ и φ.

Для определения полной мощности излучения детектор постепенно перемещается на угол θ. Для каждого угла θ проводят несколько измерений, при этом угол φ изменяется от 0° до 360°. Сканируются отдельные зоны, соответствующие постоянному градусу широты сферы. Тогда общая мощность излучения Φ равна

В качестве альтернативы вместо перемещения детектора, что может потребовать значительного механического усилия, можно использовать стационарный детектор, при этом светодиод сканируется вокруг его кончика. Однако для модулей и светильников с конвекционным охлаждением это может не применяться, и может быть указана поправка на положение светильника.

РИС. 5. Вращающаяся 1-метровая сфера. Позиционно-чувствительные источники света можно измерять в их расчетном рабочем положении.

На рис. 6 показана установка для такого типа светодиодного гониофотометра. Угол φ регулируется поворотом светодиода вокруг его механической оси, а угол θ — поворотом вокруг его кончика. Детектор устанавливается на оптической направляющей, что позволяет проводить измерения на различных расстояниях.

РИС. 6. Гониоспектрорадиометр с компактным светозащитным корпусом. Вместо детектора перемещается светодиод. Угол φ регулируется поворотом светодиода вокруг его механической оси, а угол θ — поворотом вокруг его кончика.

Большие расстояния необходимы для распределения силы света, чтобы соответствовать условиям дальней зоны. Для измерения полного потока гониометром больших расстояний не требуется. При условии, что детектор имеет хорошую косинусную характеристику, энергетическая освещенность может быть точно измерена под любым углом. Излучение — это не свойство лампы, а свет, падающий на поверхность. Путем измерения освещенности в достаточном количестве точек вокруг виртуальной сферы, окружающей лампу, общий поток можно получить путем интегрирования. При условии отсутствия взаимодействия между источником и детектором размер источника может быть почти равен размеру виртуальной сферы.

Эффективность и эффективность

Если известна общая оптическая мощность, излучаемая светодиодом, модулем или светильником, то ее можно объединить с электрической мощностью P [Вт или ватт], подаваемой на устройство, чтобы получить эффективность:

Эффективность равна безразмерные (единицы в числителе и знаменателе сокращаются) и зависящие от условий измерения. Эффективность драйвера может быть включена или исключена, а для практических применений может потребоваться понижение номинальных значений температуры до рабочих условий.

Световая отдача рассчитывается аналогичным образом, но с использованием общего светового потока:

Световая отдача выражается в единицах лм/Вт. Как и эффективность, значения световой эффективности зависят от условий измерения и могут включать или исключать эффективность драйвера и температурные эффекты.

ПОДТВЕРЖДЕНИЕ

Этот текст взят из Handbook of LED and SSL Metrology , который будет опубликован компанией Instrument Systems в конце 2016 года. Ссылки на рисунки были изменены по сравнению с оригиналом для ясности.


ГЮНТЕР ЛЕШХОРН — руководитель отдела управления продуктами компании Instrument Systems (instrumentsystems.com). РИЧАРД ЯНГ недавно ушел с поста главного научного сотрудника и сейчас работает консультантом в Instrument Systems.

Сила света и фотометрия | auersignal.com

Важные фотометрические величины и единицы измерения

При измерении освещенности различают различные фотометрические величины, с помощью которых можно оценить единицу силы света. В следующей таблице представлен обзор наиболее важных фотометрических величин и единиц измерения:

Photometrische Größe SI unit and calculation Definition
Luminous flux Lumen (lm) The measure for the total amount of light emitted by a light source.
Сила света Кандела (кд) = лм/ср Отношение светового потока к углу излучения. Дает информацию о том, сколько света излучается в определенном направлении.
Освещенность Люкс (люкс) = лм/м² Мера света, попадающего на поверхность приемника.
Яркость кд/м² Мера впечатления яркости поверхности, воспринимаемой человеческим глазом.
Световая отдача лм/Вт Отношение излучаемого светового потока к требуемой электрической мощности.
Количество света лм*с Суммарный световой поток, излучаемый источником света за определенный период времени.

Что такое свет и как он создается?

Свет состоит из фотонов, также называемых световыми частицами. Они путешествуют волнами и передают энергетические импульсы. Свет создается при преобразовании энергии. Когда излучается видимый свет, это также называется люминесценцией. Насколько ярко и красочно воспринимает свет человеческий глаз, зависит от длины волны излучения и интенсивности, с которой излучение попадает на сетчатку.

Короткие волны называются ультрафиолетовыми, а более длинные волны называются инфракрасными.

Что такое световой поток (люмен)?

Световой поток измеряется в люменах (аббревиатура лм). Единица люмен — это международная стандартизированная единица измерения светового потока источника света. Он указывает, сколько света излучается источником излучения во всех направлениях, поэтому он измеряет общий световой поток. Таким образом, люмены светильника предоставляют информацию о его яркости. Одинаковые типы светильников можно сравнить по мощности.

Однако разные лампы излучают разное количество света, поэтому их нельзя сравнивать по мощности. Для сравнения высокой силы света разных ламп необходимо использовать световой поток.

Значение Люмен не учитывает ощущение яркости. На восприятие яркости дополнительно влияет угол луча и конструкция светильника. Также на восприятие яркости играет роль цветовая температура источника света и состояние окружающей среды.

Два примера типичных значений светового потока:

— Лампа накаливания с электрической мощностью 15 Вт: световой поток Φ = 90 лм
— Компактная люминесцентная лампа/энергосберегающая лампа: с электрической мощностью 15 Вт: световой поток Φ = 900 лм

Какова светоотдача (η)?

Световая отдача — это мера, показывающая эффективность источника света. Это отношение люменов к мощности или ваттам, поэтому оно измеряется в люменах на ватт (лм/Вт) в Международной системе единиц (СИ). Чем выше значение, тем эффективнее источник света.

Exemplary lumen values:

Fluorescent tube (48 Watt) 3000 lm
Energy-saving lamp (23 Watt) 1400 lm
Light bulb (100 Watt) 1340 lm
Candle 12 lm

Examples of the luminous efficacy of different lamps:

Incadescent lamps 6 — 19 lm/W
Галогенные лампы 13 — 23 LM/W
Флуоресцентные лампы 52 — 85 лм/мас. натриевые лампы 70–140 лм/Вт

Что такое сила света (определение канделы)?

Сила света — это фотометрическая величина, описывающая излучение света в определенном направлении. Поскольку характеристики излучения оптического сигнального устройства определяются не только источником света, но и конструкцией куполов, сила света лучше всего подходит для характеристики сигнального эффекта оптических сигнальных устройств.

Интенсивность света — одна из фотометрических величин. Он связывает световой поток с углом луча источника света. Таким образом, сила света показывает, насколько сконцентрирован свет или какую плотность имеет излучаемый свет.

Какая метрическая единица используется для измерения силы света? Кандела (кд) — метрическая единица силы света. Например, сила света свечи составляет примерно одну канделу.

Как измерить интенсивность света?

Сила света является важным параметром для сравнения различных ламп. Лампы с одинаковым световым потоком могут иметь совершенно разную силу света из-за их угла рассеивания. Угол луча указывает угол, под которым свет излучается лампой.

Сила света или ее значение в канделах указывает, насколько интенсивно излучается свет. Чем сфокусированнее излучается свет, тем он интенсивнее. На схеме показаны две лампы с одинаковым световым потоком (люменом), но разными углами луча. Сила света лампы с меньшим углом луча выше, чем у лампы с большим углом луча.

Как измерить интенсивность света?

Для определения силы света лампы необходимы световой поток и угол луча или телесный угол. Значение силы света или силы света указывается в канделах. Единицами светового потока являются люмены, для телесного угла – стерадиан.

Сила света [кд] = световой поток [лм] / телесный угол [ср].

Если неизвестен телесный угол, а известен только угол луча, его можно определить по формуле преобразования:

Если расчет по приведенным выше формулам для лампы невозможен, измерение освещенности можно провести с помощью интегрирующей сферы и спектрометра. Это создает кривую распределения силы света. Отсюда можно сделать выводы о силе света.

Стандартная свеча, например, излучает силу света 1 кд, т. е. она излучает около 12 люменов (лм) во всех направлениях.

Что такое освещенность (люкс)?

люкс предоставляет информацию об освещенности. Это мера яркости, с которой освещается область. Люкс показывает, какой световой поток (люмен) источника света приходится на единицу площади поверхности приемника. Значение люкс — это чисто величина приемника.

Освещенность рассчитывается по следующей формуле: Люкс [лк] = световой поток [лм] / площадь [м2].

Освещенность составляет 1 люкс, если световой поток в 1 люмен падает равномерно на площадь 1 м².

Другая формула для расчета освещенности на больших расстояниях выглядит следующим образом: Люкс [лк] = сила света [кд] / радиус или расстояние в квадрате

Чем дальше область от источника света, тем ниже освещенность. Определенное значение люкса можно использовать для определения того, достаточно ли хорошо освещены определенные области. Например, есть требования трудового законодательства о том, насколько ярко должна быть освещена рабочая зона для сотрудников.

Что измеряет люксметр?

Люксметр представляет собой измеритель освещенности и измеряет освещенность (люкс). Значение указывает, насколько ярко светится точка измерения. Люксметр состоит из фотодатчика и дисплея. Фотодатчик обычно состоит из фотодиодов, которые обнаруживают свет. Затем на дисплее появляется измеренное значение в люксах.

Exemplary lux values ​​

Sunlight 40.000 lx
Office workplace 300-500 lx
Living space 50-200 lx
Full moon night 0 ,3 лк
Звездная ночь 0,1 лк

Как связаны люмен, кандела и люкс?

Термины люмен, кандела и люкс очень часто используются при измерении освещенности. Все они являются фотометрическими величинами. Следующая диаграмма показывает взаимосвязь между тремя терминами.

Единица люмен означает общий световой поток светильника, излучаемый во всех направлениях. Однако, поскольку свет, излучаемый светильниками, не излучается равномерно во всех направлениях, сила света указывается в канделах. Итак, кандела — это единица силы света. Это значение указывает, сколько света излучается в определенном направлении. В отличие от этих двух испускаемых величин существует также величина приемника люкс. Единица люкс измеряет не количество излучаемого света, а то, сколько излучаемого света достигает определенной поверхности.

Для оценки яркости светильника или источника света необходимо учитывать все три значения. Единицы измерения люмен и кандела указываются большинством производителей. Производители не могут указать значение в люксах, поскольку это значение зависит от условий окружающей среды в месте применения.

Что такое телесный угол?

Телесный угол представляет собой трехмерный размер светового конуса. Если светильник излучает свет, угол испускаемого света является трехмерным. Единицей измерения телесного угла является стерадиан (ср). Интенсивность света указывает количество света, излучаемого источником света на телесный угол.

Телесный угол рассчитывается путем деления площади (A) на радиус (r²).

Какова плотность яркости (кд/м²)?

Плотность яркости дает информацию о впечатлении от яркости светильника. Он выражается в силе света на площадь (кд/м²). Плотность яркости описывает, насколько яркой нам кажется поверхность. На этот фактор влияют и другие обстоятельства, например состояние освещаемой поверхности.

Что такое цветовая температура?

Цветовая температура лампы определяет, производит ли свет теплое или холодное впечатление. Цветовая температура указывается в Кельвинах и может быть оценена по шкале. Чем ниже цветовая температура, тем теплее и темнее кажется свет. Чем выше цветовая температура, тем холоднее и ярче кажется свет.

Цветовая температура влияет на атмосферу в помещении. Для жилых комнат предпочтительнее более низкая цветовая температура, для лабораторий или заводов свет с более высокой цветовой температурой. Шкала ниже показывает цветовую температуру и ее три диапазона: теплый белый, нейтральный белый и дневной белый.

Цветовую температуру можно измерить с помощью колориметра. Помимо цветовой температуры, для пространственной атмосферы важен и индекс цветопередачи.

Что такое индекс цветопередачи?

Индекс цветопередачи, сокращенно CRI (индекс цветопередачи) или RA (общий эталонный индекс), говорит нам о качестве излучаемого света.

Когда объект освещен, он излучает цвета. Испускаемый цвет определяется не только цветом самого объекта, но и источником света. Источник света излучает волны разной длины, которые поглощаются или отражаются освещаемым объектом. Те длины волн, которые соответствуют освещаемому объекту, отражаются, остальные поглощаются. Таким образом, индекс цветопередачи зависит от длины волны, излучаемой источником света.

Естественный солнечный свет имеет значение RA 100, что также является самым высоким значением RA. Чем ближе значение RA к 100, тем выше качество освещения.

Что такое коэффициент отражения?

Коэффициент отражения указывает процентную долю светового потока, попадающего на отражаемую поверхность.