Единицы измерения света люмен и люкс. Что такое люкс в освещении. Уловки эффективного энергосбережения

Об этом вы узнаете прочитав статью ниже.

Люмен (лм, lm) - единица измерения светового потока в системе исчислений (СИ).

Один люмен равен световому потоку, испускаемому точечным изотропным источником, c силой света, равной одной канделе, в телесный угол величиной в один стерадиан (1 лм = 1 кд ср). Полный световой поток, создаваемый изотропным источником, с силой света одна кандела, равен 4 люменам.

Обычная лампа накаливания мощностью 100 Вт создаёт световой поток, равный примерно 1300 лм. Компактная люминисцентная лампа дневного света мощностью 26 Вт создаёт световой поток, равный примерно 1600 лм.

Люмен - Полный световой поток от источника. Однако, это измерение обычно не принимает во внимание сосредотачивающую эффективность отражателя или линзы и поэтому не является прямым параметром оценки яркости или полезной производительности луча фонаря. У широкого светового луча может быть тот же самый показатель люмен, как и у узкосфокусированного. Люмены не могут использоваться, чтобы определить интенсивность луча, потому что оценка в люменах включает в себя весь рассеянный, бесполезный свет.

Люкс (обозначение: лк, lx) - единица измерения освещённости в системе СИ.

Люкс равен освещённости поверхности площадью 1 м² при световом потоке падающего на неё излучения, равном 1 люмен.

100 люменов собрали и спроецировали на 1-метровую квадратную область.

Освещенность области составит 100 люкс.

Те же самые 100 люменов направленные на 10 квадратных метров дадут освещенность 10 люкс.

Кандела (обозначение: кд, cd) - одна из семи основных единиц измерения системы СИ, равна силе света, испускаемого в заданном направлении источником монохроматического излучения частотой 540·1012 герц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет (1/683) Вт/ср.

Выбранная частота соответствует зелёному цвету. Человеческий глаз обладает наибольшей чувствительностью в этой области спектра. Если излучение имеет другую частоту, то для достижения той же силы света требуется бо?льшая энергетическая интенсивность.

Ранее кандела определялась как сила света, излучаемого чёрным телом перпендикулярно поверхности площадью 1/60 см? при температуре плавления платины (2042,5 К). В современном определении коэффициент 1/683 выбран таким образом, чтобы новое определение соответствовало старому.

Сила света, излучаемая свечой, примерно равна одной канделе (лат. candela - свеча), поэтому раньше эта единица измерения называлась «свечой», сейчас это название является устаревшим и не используется.

Световой поток - мощность светового излучения, т. е. видимого излучения, оцениваемого по световому ощущению, которое оно производит на глаз человека. Световой поток измеряется в люменах.

Например лампа накаливания (100 Вт) излучает световой поток, равный 1350 лм, а люминесцентная лампа ЛБ40 - 3200.

Один люмен равен световому потоку, испускаемому точечным изотропным источником, c силой света равной одной канделе, в телесный угол, величиной в один стерадиан (1 лм = 1 кд·ср).

Полный световой поток, создаваемый изотропным источником, с силой света одна кандела, равен 4π люменам.

Существует и другое определение: единицей светового потока является люмен (лм), равный потоку, излучаемому абсолютно черным телом с площади 0,5305 мм 2 при температуре затвердевания платины (1773° С), или 1 свеча·1 стерадиан.

Сила света - пространственная плотность светового потока, равная отношению светового потока к величине телесного угла, в котором равномерно распределено излучение. Единицей силы света является кандела.

Освещенность - поверхностная плотность светового потока, падающего на поверхность, равная отношению светового потока к величине освещаемой поверхности, по которой он равномерно распределен.

Единицей освещенности является люкс (лк) , равный освещенности, создаваемой световым потоком в 1 лм, равномерно распределенным на площади в 1 м 2 , т. е. равный 1 лм/1 м 2 .

Яркость - поверхностная плотность силы света в заданном направлении, равная отношению силы света к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную тому же направлению.

Единица яркости - кандела на квадратный метр (кд/м 2).

Светимость (светность) - поверхностная плотность светового потока, испускаемого поверхностью, равная отношению светового потока к площади светящейся поверхности.

Единицей светимости является 1 лм/м 2 .

Единицы световых величин в международной системе единиц СИ (SI)

Наименование величины	Наименование единицы	Выражение через единицы СИ (SI)	Обозначение единицы
			русское	между- народное
Сила света	кандела	кд	кд	cd
Световой поток	люмен	кд·ср	лм	lm
Световая энергия	люмен-секунда	кд·ср·с	лм·с	lm·s
Освещенность	люкс	кд·ср/м 2	лк	lx
Светимость	люмен на квадратный метр	кд·ср/м 2	лм·м 2	lm/m 2
Яркость	кандела на квадратный метр	кд/м 2	кд/м 2	cd/m 2
Световая экспозиция	люкс-секунда	кд·ср·с/м 2	лк·с	lx·s
Энергия излучения	джоуль	кг·м 2 /с 2	Дж	J
Поток излучения, мощность излучения	ватт	кг·м 2 /с 3	Вт	W
Световой эквивалент потока излучения	люмен на ватт		лм/Вт	lm/W
Поверхностная плотность потока излучения	ватт на квадратный метр	кг/с 3	Вт/м 2	W/m 2
Энергетическая сила света (сила излучения)	ватт на стерадиан	кг·м2/(с 3 ·ср)	Вт/ср	W/sr
Энергетическая яркость	ватт на стерадиан-квадратный метр	кг/(с 3 ·ср)	Вт/(ср·м 2)	W/(sr·m 2)
Энергетическая освещенность (облученность)	ватт на квадратный метр	кг/с 3	Вт/м 2	W/m 2
Энергетическая светимость (излучаемость)	ватт на квадратный метр	кг/с 3	Вт/м 2	W/m 2

Примеры:

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК"
Под общей ред. профессоров МЭИ В.Г. Герасимова и др.
М.: Издательство МЭИ, 1998

Как правильно выбрать светодиодную лампу .

Что написано на коробках, что означают те или иные параметры.

LED («Light Emitting Diode») - значит светодиодные.

Для того чтобы определиться с выбором лампы.

Самый важный показатель лампы это

Световой поток - это количество видимого света.

Обозначается Lm (люмен ). Для того чтобы понять много или мало.

Достаточно знать, что обычная лампа накаливания 60 ватт - это примерно 660 lm.

Лампа 100 ватт - это 1140 lm.

Указывается в ваттах (W ) - это то сколько потребляется электроэнергии («сколько накручивает счетчик»). Мощнее лампа - не значит ярче.

Энергосберегающая лампа определяется именно соотношением этих 2-х параметров - как можно больше получить света Lm и как можно меньше потратить на это электроэнергии W. Наши светодиодные лампы примерно 85-115 lm/W.

Напряжение.

Обозначается V (вольт ), как правило, лампы работают от 220 вольт, или 12V (через понижающий трансформатор или автомобильные), еще реже бывают на 24-36v (суда и производственные помещения с высокой влажностью). На коробке пишут пределы от и до (насколько лампа чувствительна к перепадам напряжения). Светодиодные лампы работают в диапазоне от 100 до 240v.

Температура света.

Обозначается К (Кельвин) насколько "теплый" или "холодный" свет от лампы.

Никак не связано с физическим нагревом лампы! Меняется от количества Ватт только для ламп с нитью накаливания.

Немного лукавый показатель, ее имеющий точного измерения. Разные лампы с одним и тем же показателем могут отличаться в оттенках свечения.

В энергосберегающих и светодиодных лампах этот показатель достигается при добавлении во время производства того или иного люминофора

Многие покупая лампу не обращают на этот показатель внимания, а установив лампу недовольны тем, что «Свет какой-то призрачный или холодный» или наоборот что он слишком «желтый».

Что бы этого не произошло и Вы не ошиблись в ожиданиях, приведем ниже таблицу

Чем меньше показатель тем свет теплее, чем выше тем холоднее.

Из бытовых примеров лампа накаливания 60 ватт имеет показатель 2700К

Дневной свет в пасмурную погоду - 6500- 7000 К.

Лампы в основном имеют показатели

2700К (теплый белый)

4100К (нейтральный белый)

6500К (холодный)

7500 (белый дневной).

Теплый свет - более домашний и уютный, для комфорта и отдыха. Лампы с теплым светом устанавливают в спальнях и гостиных.

Нейтральный и холодный свет - более эффектный и настраивает на рабочий лад, отчетливее показывает предметы как они есть. Лампы с нейтральным и холодным светом устанавливают для освещения рабочих зон, кабинетах, гардеробных, хобби комнатах.

Нейтральное и холодное голубое излучение само по себе может влиять на биологические часы человека, поэтому для освещения помещений следует выбирать качественные лампы с цветовой температурой 4000К-6500К, которая соответствует естественному дневному свету.

Виды цоколей лампы

Самый распространенные винтовой цоколь Е27 называется обычный винтовой, диаметр 27 мм (буква Е значит Эдисон - один из изобретателей). Бывает Е40 (у мощных промышленных ламп)

Очень распространенный винтовой цоколь Е14 в народе называется «миньон» или маленький винтовой, диаметр 14мм. Иногда встречаются «иноземные» малораспространенные стандарты типа Е10 или Е12.

(расстояние между контактами) Бывает как у ламп 220v так и 12v как правило в основном либо у галогеновых ламп софитных либо у светодиодных. Лампы применяются во врезных встраиваемых светильниках

Как правило, у галогеновых зеркальных или светодиодных ламп только 220 вольт. Лампа вставляется и поворачивается по часовой стрелке

Применяется в светильниках типа GX. В народе называется таблетка так как лампа плоская и крупная. Очень часто применяется в светильниках для натяжных потолков для Экономии пространства между потолками

Индекс цветопередачи.

Обозначается Ra (он же CRI).

Это показатель того насколько точно передаются оттенки освещаемых объектов.

Ra 0 - все в черно-белом цвете.

От этого показателя зависит то, насколько правильно будут восприниматься цвета при данном освещении. Например, для музеев и картинных галерей требуются источники света с Ra>95, для магазинов одежды и бутиков подходит свет с Ra>90. Домой рекомендуется выбирать лампы и светильники со значением индекса цветопередачи не менее Ra80

Более низкие показатели допускаются для освещения, подсобных и хозяйственных помещений, дорог, дворов территорий где качество света не важно, а главное энергосбережение.

У наших светодиодных ламп показатель 80 - 92 Ra

Угол светового потока .

Бывает 20, 35. Самый распространенный для точечных светильников - 120 градусов.

При одинаковом световом потоке совершенно разный эффект освещения.

Для акцентного света (если надо осветить что-то конкретно) лучше выбрать лампу с малым углом.

Для общего освещения (потолочные) лучше выбрать лампу с широким углом например 120 градусов.

Про точечные потолочные светильники есть подробная

Теплоотвод в светодиодных лампах:

У любой светодиодной лампы должен быть теплоотвод.

В нашем понимании светодиодные лампы не нагреваются, тем не менее для светодиодов губительно свое собственное тепло . Именно для этого делается радиатор.

Чем лучше и больше радиатор, тем дольше прослужит светодиодная лампа.

К сожалению на данный момент невозможно изготовить, одновременно мощную, маленькую и долговечную светодиодную лампу. (Один из параметров будет уменьшаться за счет других). Чем мощнее LED лампа - тем она больше (если мы говорим о качественных светодиодных лампах)

Некоторые недоброкачественные производители для удешевления продукции любой ценой, уменьшают радиатор, по принципу "год прослужит, ну и ладно".

Большинство покупателей выбирают светодиодные лампы руководствуясь 2-мя критериями мощность/цена, что в корне неправильно, так как больше мощность - не значит больше света .

Качественные радиатор - аллюминий с добавлением серебра и меди, является гарантий для длительного срока службы без снижения светового потока со временем.

Пульсация в светодиодных лампах. не видима не вооруженным глазом

В качественных светодиодных лампах пульсация отсутствует или минимальна.

Производители качественных ламп указывают например:

• Без пульсации
• 0% коэффициент пульсации.

Это очень важный показатель. Так как пульсация негативно влияет на зрение, и на утомляемость, особенно при работе с движущимися предметами, при чтении. Может вызвать головные боли, резь в глазах и так далее в зависимости от степени пульсации и времени нахождения в таком освещении.

Невооруженным взглядом этот эффект сложно заметить. Лампа мерцает так часто, что глаз ее (пульсацию) не видит, но идет нагрузка на мозг и зрение.

Самый простой способ определить есть ли в светодиодной лампе пульсация - навести на нее камеру смартфона.

Получится примерно такая картинка с движущимися полосами.

Это характерно для дешевых и не очень качественных ламп, производители которых этот показатель на упаковке не указывают и замалчивают. Это обусловлено неправильной конструкцией драйвера, который дает не постоянный, а пульсирующий ток.

Для основного домашнего и рабочего освещения такие лампы не подходят.

Но их вполне можно использовать для дополнительного, не основного освещения: освещение кладовок, чердаков, подвалов, некоторые уличные, дежурные светильники.

Или для локального освещения: подсветка для картин, в холодильник и т.п.

Но точно не нужно устанавливать такие лампы в люстры, бра (особенно для чтения), светильники для работы.

Категорически запрещено использовать лампы с высокой степенью пульсации при работе с движущимися механизмами, станками. Частота вращения может совпасть с частотой мерцания и покажется что механизм не подвижен, что может повлечь за собой серьезные травмы.

в хрустальные светильники ставят ТОЛЬКО прозрачные лампы (накаливания или светодиодные), что бы хрусталь "играл" и ломал свет нужен точечный источник света (солнце, свеча, вольфрамовая нить накала, открытый светодиод).

Это по сути обычная лампа накаливания, бывают разной формы.

За счет увеличенной длины вольфрамовой нити она выглядит более эффектно. Их часто ставят в светильники в стиле лофт.

Колба с желтоватым оттенком поэтому свет получается более теплым чем у обыкновенной лампы накаливания 2100-2400К. Прослужит такая лампа около 2-х лет.

Эти лампы подходят для дополнительного освещения, создания более уютной атмосферы. Не желательно использовать ее для основного и рабочего освещения.

Купить светодиодные лампы дешево?

Дешевые светодиодные лампы существуют на рынке, но, как правило, это лампы с низким КПД у которых потребляемая мощность больше, а световой поток которых низкий, либо их конструкция позволяет производителю не затрачивать значительных средств на устройство драйвера и радиатора охлаждения.

Качественные лампы или сложные декоративные светодиодные изделия не могут иметь низкую цену. Низкая цена может быть обусловлена сырьем сомнительного качества.Светодиодные лампы известных брендов часто подделывают и могут продавать дешевле средней рыночной стоимости, хотя чаще стараются держать цены на соответствующем уровне для получения сверхприбыли. LED лампы низкого качества могут нанести серьезный вред здоровью и зрению. В них содержатся токсичные материалы, которые при нагревании лампы в процессе работы часто имеют явный химический запах. Свет от LED-подделок не соответствует заявленной цветовой температуре и мощности. Рассеиватели на дешевых лампах выполняют сугубо эстетическую функцию, следовательно, не могут защитить глаза от слишком яркого излучения и способны спровоцировать ожог сетчатки глаза. Качественные светодиоды не имеют в своем спектре инфракрасного или ультрафиолетового излечения.

Возможно вас заинтересует

Освещённость – самая распространённая фотометрическая величина, в повседневной жизни определяется простыми терминами: светло, темно, сумерки и т. д. Уровень освещённости оказывает значительное влияние на самочувствие и трудоспособность человека, его возможность получать информацию от самых разных источников с помощью зрения. Для создания комфортных условий необходимо измерить освещённость и определить оптимальные величины.

Понятие освещённости

Определение освещённости невозможно без применения других параметров видимого света – световых единиц:

• Кандела (кд). Сила света относится к основным единицам международной системы СИ. Ранее применявшееся название – свеча, служившая эталоном для измерений. Сейчас одна кандела – это световая эффективность монохромного излучателя на строго определённой частоте, с заданной энергией. В бытовом применении одной канделе соответствует сила света одной обычной свечи, 100 кд – лампа накаливания мощностью100 Вт;
• Световой поток – люмен (лм), производная единица измерения. Определение тесно связано с силой света. 1 люмен – это световой поток излучателя силой в одну канделу, распределённый в один стерадиан (телесный угол): 1 лм = 1 кд ∙ 1 ср. Типичное значение для ламп накаливания 100 Вт с прозрачной колбой составляет 1300-1400 лм.

Освещённость зависит от этих характеристик источника света и указывает на величину светового потока, падающего на некоторую площадь, измеряется в люксах (лк). За единицу освещённости принимается люкс – это световой поток в один люмен, падающий перпендикулярно на 1 м2 освещаемой площади и равномерно по ней распределённый. Так же определяется как освещённость сферы радиусом 1 метр, находящимся внутри излучателем с силой света 1 кд. Находится в прямо пропорциональной зависимости от интенсивности источника и в обратной – от квадрата расстояния до него. За источник принимается равномерно испускающий свет во все стороны (изотропный) точечный излучатель.

Вычисление конкретного значения кандел, люменов и люксов производится по формулам:

E = F / S, где Е – освещённость, люкс; S – площадь, м2.

E = I / R2, где R – расстояние до источника.

Из этих соотношений понятно, как перевести люксы в люмены, рассчитать требуемый поток при определённой освещённости:

F = E × S, где F – искомый световой поток в люменах, E – известная освещённость, люкс, S – площадь, м2 .

Величина уменьшается в том случае, если свет падает под углом, тогда результат необходимо умножить на значение косинуса угла падения лучей:

E = (F / S) × cos i;

E = (I / R2) × cos i.

В традиционной английской и американской системе измерений применяется понятие фут – кандела. Определяется как освещённость на расстоянии один фут, создаваемая источником силой света в одну канделу. Больше одного люкса приблизительно в десять раз, для пересчёта удобно использовать онлайн калькуляторы.

Средние значения для некоторых распространённых естественных и искусственных источников освещения:

• Солнце, в средних широтах, полдень – до 400000 лк;
• Пасмурная погода – 3000 лк;
• Восход солнца – 1000 лк;
• Полная луна без облаков – до 1 лк;
• Стадион при искусственном освещении – до 1300 лк.

Указанные величины ориентировочные и не могут применяться для расчётов – разница в измерениях бывает очень велика.

Основные требования

Освещённость любого объекта, на который падает световой поток, никак не зависит от его свойств – они определяют только отражающую способность поверхности, которую принято называть светимостью или яркостью. Отражённый свет от потолка, зеркал и других конструкций часто используется для усиления эффективности основного освещения, так в большинстве конструкций подвесных светильников предусмотрено направление части света в верхнюю полусферу.

• Гостиная – 200 лк;
• Санузел, душевая – 80 лк;
• Кабинет – 300 лк;
• Подсобные помещения – 50 лк.

Для производственных и служебных объектов установлены нормированные величины, указанные в своде правил СНиП.

Расчёт освещения производится с помощью громоздких формул, куда входит множество параметров: люксы и люмены, площадь, различные коэффициенты, сколько светильников и пр. Для простых применений в Интернете существует множество калькуляторов, значительно облегчающих вычисления.

Измерение

Прямое измерение освещённости производится специальным прибором – люксметром, который отображает результат непосредственно в люксах. Работает на принципе фотоэффекта, свойственного некоторым материалам: селеновый элемент или полупроводники. В фотографии применяются экспонометры, дающие результат в экспозиционных числах EV.

Люксметр регистрирует световой поток в конкретном месте, с учётом всех видов освещения: искусственного, естественного, отражённого.

Обозначения на источниках света

Способность светотехнического изделия создать определённый уровень освещённости указывается в виде значения светового потока в люменах.

Инструкция

Согласно определения, освещенность в один люкс создает со световым потоком в один люмен, если он равномерно освещает поверхность площадью один квадратный метр. Следовательно, для перевода люменов в люксы воспользуйтесь формулой:

Клюкс = Клюмен / Км²

Чтобы перевести люксы в люмены, примените формулу:

Клюмен = Клюкс * Км²,

где:
Клюкс – освещенность (количество люкс);
Клюмен – величина (количество люмен);
Км² - освещаемая площадь (в квадратных метрах).

При расчетах учитывайте, что освещение должно быть равномерным. На практике это , что все точки поверхности должны быть равноудалены от источника света. При этом, свет должен попадать на все участки поверхности под одним и тем же углом. Также учтите, что на поверхность должен попадать весь излучаемый источником света поток.

Если источник света близок по форме к точечному, то равномерного освещения можно добиться только на внутренней поверхности сферы. Однако, если светильник достаточно удален от освещаемой поверхности, а сама поверхность относительно ровная и имеет небольшую площадь, то освещенность можно считать практически равномерной. «Ярким» примером подобного источника света можно считать , которое за счет огромной удаленности является почти точечным источником света.

Пример: В центре кубической комнаты 10 метров расположена лампа накаливания мощностью 100 Вт.

Вопрос: какова будет освещенность потолка комнаты?

Решение: лампа накаливания мощностью 100 Ватт создает поток примерно равный 1300 люмен (Лм). Этот поток распределяется на шесть равных поверхностей (стены, пол и ) общей площадью 600 м². Следовательно их освещенность (средняя) составит: 1300 / 600 = 2,167 Лк. Соответственно, средняя освещенность потолка будет также равной 2,167 Лк.

Однако на практике, световой поток, создаваемый источником света, так не рассчитывается, а с помощью специальных приборов – сферических фотометров и фотометрических гониометров. Но так как большинство источников света имеют стандартные характеристики, то для практических расчетов воспользуйтесь следующей таблицей:

Лампа накаливания 60 Вт (220 В) – 500 Лм.
Лампа накаливания 100 Вт (220 В) – 1300 Лм.
Люминесцентная лампа 26 Вт (220 В) - 1600 Лм.
Натриевая газоразрядная лампа (уличная) - 10000...20000 Лм.
Натриевые лампы низкого давления - 200 Лм/Вт.
Светодиоды – порядка 100 Лм/Вт.
Солнце – 3,8 * 10^28 Лм.

Лм/Вт – показатель эффективности источника света. Так, например, светодиод мощностью 5 Вт обеспечит световой поток в 500 Лм. Что соответствует лампе накаливания, потребляющей мощность 60 Вт!

При расчете количества потребленной электроэнергии принято использовать понятие « -часы ». Эта величина является фактическим расходом электроэнергии прибором мощностью N киловатт за количество часов X.

Инструкция

Для начала разберитесь, какую именно величину вам нужно во внимание. Дело в том, что очень часто при расчете электроэнергии понятие киловатт-часы и киловатты путают. Хотя киловатты - это мощность (то есть количество потребляемой прибором энергии), а киловатт-час - это количество потребленного времени в час.

Так как ватт-часы или киловатт-часы – это количество ватт за определенный времени, для проведения расчетов необходимо знать, за какой промежуток времени цифра. Разделите количество ватт-часов на количество часов, за который производится расчет.