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.
Параметр может быть указан как эффективность, в люменах на ватт (лм/Вт), для расшифровки его надо умножить на мощность. Для лампы 10 Вт и 150 лм/Вт световой поток будет 1500 лм.
В большинстве случаев на упаковках приведены сравнительные характеристики с лампами накаливания, нередко завышенные. Для получения гарантированного результата лучше уменьшить мощность традиционного источника на 15-20 %.
Освещённость рабочего места, зон отдыха, как правило, подбирается индивидуально, кроме производства или офиса. Поэтому самым верным способом выбора светильников и их количества остаётся практический опыт и предпочтения пользователя.
Видео
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!
Люксы и люмены дюже зачастую путают. Эти величины применяются для измерения освещенности и светового потока, соответственно, и их нужно различать. Величина светового потока характеризует источник света, а ярус освещенности – состояние поверхности, на которую попадает свет. Для измерения освещенности применяется единица измерения люкс (Лк), а для колляции источника света используется люмен (Лм).
Вам понадобится
- – калькулятор.
Инструкция
1. Согласно определения, освещенность в один люкс создает источник света со световым потоком в один люмен, если он равномерно освещает поверхность площадью один квадратный метр. Следственно, для перевода люменов в люксы воспользуйтесь формулой:Клюкс = Клюмен / Км?Дабы перевести люксы в люмены, примените формулу:Клюмен = Клюкс * Км?,где:Клюкс – освещенность (число люкс);Клюмен – величина светового потока (число люмен);Км? – освещаемая площадь (в квадратных метрах).
2. При расчетах рассматривайте, что освещение должно быть равномерным. На практике это обозначает, что все точки поверхности обязаны 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 каждый излучаемый источником света световой поток.
3. Если источник света близок по форме к точечному, то равномерного освещения дозволено добиться только на внутренней поверхности сферы. Впрочем, если светильник довольно удален от освещаемой поверхности, а сама поверхность касательно ровная и имеет небольшую площадь, то освещенность дозволено считать фактически равномерной. «Блестящим» примером сходственного источника света дозволено считать светило, которое за счет большой удаленности является примерно точечным источником света.
4. Пример: В центре кубической комнаты высотой 10 метров расположена лампа накаливания мощностью 100 Вт.Вопрос: какова будет освещенность потолка комнаты?Решение: лампа накаливания мощностью 100 Ватт создает световой поток приблизительно равный 1300 люмен (Лм). Данный поток распределяется на шесть равных поверхностей (стены, пол и потолок) всеобщей площадью 600 м?. Следственно их освещенность (средняя) составит: 1300 / 600 = 2,167 Лк. Соответственно, средняя освещенность потолка будет также равной 2,167 Лк.
5. Для решения обратной задачи (определения светового потока при заданной освещенности и площади поверхности) легко умножьте освещенность на площадь.
6. Впрочем на практике, световой поток, создаваемый источником света, так не рассчитывается, а измеряется с поддержкой особых приборов – сферических фотометров и фотометрических гониометров. Но потому что множество источников света имеют типовые колляции, то для фактических расчетов воспользуйтесь дальнейшей 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.Светило – 3,8 * 10^28 Лм.
7. Лм/Вт – показатель результативности источника света. Так, скажем, светодиод мощностью 5 Вт обеспечит световой поток в 500 Лм. Что соответствует лампе накаливания, потребляющей мощность 60 Вт!
При расчете числа потребленной электроэнергии принято применять представление «киловатт-часы ». Эта величина является фактическим расходом электроэнергии прибором мощностью N киловатт за число часов X.
Инструкция
1. Для начала разберитесь, какую именно величину вам необходимо принять во внимание. Дело в том, что дюже зачастую при расчете электроэнергии представление киловатт-часы и киловатты путают. Правда киловатты - это мощность (то есть число потребляемой прибором энергии), а киловатт-час - это число потребленного времени в час.
2. Примите к сведению, что данные о потребленной энергии на электрическом счетчике указываются в киловаттах. Дабы перевести их в ватты, умножьте число киловатт на одну 1000. Таким образом, 1 киловатт * 1000 = 1000 ватт.
3. Потому что ватт-часы либо киловатт-часы – это число ватт за определенный интервал времени, для проведения расчетов нужно знать, за какой интервал времени взята цифра. Поделите число ватт-часов на число часов, за тот, что производится расчет.
4. Скажем, вам вестимо, что за месяц (30 дней) расход электроэнергии по приборам учета составляет 72 киловатт/часа. Умножаем данную цифру на 1000. Дабы получить число ватт. 68,4*1000=68400 ватт/часа. Сейчас поделим полученную цифру на 720. Именно столько часов в одном месяце (30*24=720). 68400/720=95 ватт. Выходит, что в течение месяца непрерывно горела одна электрическая лампа мощностью 95 ватт.
5. Помните, что эти данные будут носить приблизительный усредненный нрав, если вы изготавливаете всеобщий расчет. Тут нереально выделить один определенный электроприбор. Данная формула не рассматривает также потери энергии. Для расчета мощности ватт для отдельного прибора нужно подключить его к сети в единичном экземпляре, оставив включенным в течение часа. Полученная цифра и будет являться желанной величиной. Скажем, если в сеть был включен электроутюг. Потребив за один час 1500 ватт/час, потребляемая мощность данного прибора будет составлять именно 1500 ватт.
Еще десять лет назад выбрать нужную лампочку было проще, ведь лампы накаливания имели маркировку с максимальной мощностью. В настоящее время все большую популярность приобретают новые LED-лампы. Выбрать изделие нужной мощности в современную эпоху освещения сложнее, ведь LED-лампы, компактные люминесцентные и другие энергосберегающие лампы полностью изменили значения мощности. Теперь ориентироваться на ватты будет не совсем правильно, да и не всегда возможно. Если в обычном магазине специалист еще может помочь подобрать нужную лампочку, то совершая покупку через интернет, ватт в описании этой лампочки вы вряд ли найдете.
Что такое световой поток?
Ватты означают количество потребляемой энергии. Например, больше энергии использует лампочка мощностью 100 Вт, чем лампочка в 60 Вт. Это значение показывает то, сколько энергии будет тратиться – оно никак не показывает количество световых лучей, которое дает лампа. То, сколько света вы получаете от лампочки, показывает 1 люмен.
Люмен - это единица измерения светового потока в системе исчислений. Чем ярче лампочка, тем больше будет это значение. Например, обычная лампа накаливания мощностью 40 Вт обладает световым потоком 300 люмен. Перевести люмены в ватты не так просто, как кажется.
На упаковке каждого изделия обязательно должна быть информация о том, какое количество света дает данное изделие. Когда электроэнергия преобразовывается в световые лучи, часть ее теряется и поэтому большие значения не достигаются. Можно заметить, что этот показатель ламп накаливания равен 12 люмен к одному ватту, тогда как люминесцентные лампы дают 60 люмен к одному ватту. У светодиодных ламп максимальное освещение при минимальном потреблении энергии – до 90 люмен на ватт.
Воспользовавшись таким подходом, не всегда можно получить верные результаты, ведь даже у лампочек одного типа с одинаковой мощностью может быть разное отношение светового потока к энергетическим затратам, причем разница может быть довольно значительна. Ниже приведена таблица, которая позволяет осуществить перевод ватт в люмены для светильника при первом использовании. С ее помощью можно легко узнать, сколько люмен в лампе накаливания, например.
Из таблицы следует, что светодиодная лампа со световым потоком 600 лм не является эквивалентом лампы накаливания 60 Вт, а 1 000 лм – не эквивалент лампы накаливания 100 Вт.
Параметры, определяющие показатель светового потока и его расчет
Луч состоит из потока частичек – фотонов. Когда эти частички попадают человеку в глаза, возникают определенные зрительные ощущения. Чем больше фотонов попало на сетчатку глаза в определенный промежуток времени, тем более освещенным кажется нам предмет. Таким образом, лампы испускают световой поток из фотонов, которые, попадая в глаза, позволяют нам хорошо видеть предметы перед собой.
К сожалению, чем дольше лампочка используется, тем меньшую яркость она сможет давать. Ухудшить показатель освещенности может также сама лампа, ведь часто потери зависят от качества материала лампы. Самые большие потери светового потока наблюдаются у газоразрядных источников, у люминесцентных ламп эти потери могут составлять 20–30%, у ламп накаливания – 10–15%. Светодиодные лампы обладают наибольшей светоотдачей – световые потери составляют менее 5%.
Чтобы перевести в люмены световой поток лампы, используйте средние значения светоотдачи:
- для диодных изделий умножьте мощность на 80–90 лм/вт для лампочек с матовой колбой и получите светопоток;
- для диодных филаментных (прозрачные изделия с желтыми полосками) умножайте энергопотребление на 100 лм/вт;
- люминесцентные энергосберегающие лампы умножайте на 60 лм/вт;
- для лампы ДНаТ это значение будет 66 лм/вт для 70W; 74 лм/вт для 100W, 150W, 250W; 88 лм/вт у 400W;
- для дуговой ртутной лампы множитель будет 58 лм/вт;
- лампа накаливания мощностью 100 Вт дает поток примерно 1 200 люмен. Если мощность уменьшить до 40 Вт, поток достигнет 400 лм. А вот лампочка в 60 ватт имеет показатель около 800 лм.
Если необходимо точно определить световой поток, понадобится прибор люксометр. С его помощью можно вычислить, какой световой поток будет в выбранных точках помещения по известной методике.
Один люкс соответствует определенному световому потоку, попадающему на освещаемую поверхность площадью в один квадратный метр. Определить приблизительное значение светового потока, создаваемое определенным источником, можно, воспользовавшись формулой:
Ф = Е х S,
где S – это площадь всех поверхностей исследуемого вами помещения (в кв. метрах), а Е – это освещенность (в люксах).
Так если площадь поверхности 75 кв. метров, а освещенность 40 люкс, световой поток равен 3 000 люмен. Для точного расчета светового потока придется учитывать множество других пространственных факторов.
Если вы правильно, по всем параметрам подберете светодиодную лампу, при соблюдении всех требований завода-изготовителя она гарантированно прослужит долгие годы. В настоящее время наименее энергозатратные и обеспечивающие наибольшую освещенность изделия стоят недешево, но со временем они станут доступны всем потребителям.
В советские времена выбирая лампочку, потребители ориентировались на количество ватт в ней. Чем их больше - тем ярче светило данное устройство. Однако сегодня (когда на прилавках магазинов появилось множество новых разновидностей ламп) все чаще приходиться сталкиваться с таким понятием, как «люмен». Что такое это, чем отличается от ватта и что за единица называется люмен на ватт? Давайте найдем ответы на эти вопросы.
Что такое «люмен»
В средине ХХ в. для избегания путаницы в единицах измерения между различными странами была введенная универсальная система СИ. Именно благодаря ей мы имеет ватты, амперы, метры, килограммы и т.п.
Согласно ей, (видимое электромагнитное излучения) является Фактически в этих единицах измеряют количество света, исходящего от его источника.
Так же на вопрос о том, что такое «люмен, можно ответить, что это название известной российской рок-группы из Уфы. Начав свою деятельность в 1998 г., она уже почти двадцать лет продолжает оставаться любимой многими слушателями в Российской Федерации и за ее пределами.
Происхождение слова
Узнав, что такое люмен, стоит уточнить, откуда пришло данное слово в российский язык.
Как и большинство названий единиц измерения в системе СИ, рассматриваемый термин является латинизмом. Он образован от слова «свет» (lūmen).
При этом отдельные лингвисты утверждают, что существительное могло быть образовано и от праиндоевропейского слова leuk (белый) или от lucmen (значение точно не установлено).
Чем отличается люмен от люкса
Рассматривая значение слова «люмен», стоит упомянуть о таком близком к нему понятии, как «люкс».
Оба этих термина относятся к световым энергетическим единицам, однако люмен - это весь излученный источником свет, а люкс - то его количество, которое дошло до освещаемой поверхности, а не было остановлено какими-то преградами с образованием теней.
Взаимозависимость данных единиц можно отразить при такой формуле: 1 люкс = 1 люмен/1 квадратный метр.
Например, если лампа, освещающая территорию размером в 1 м 2 , излучает 50 люменов, то освещенность данного места равна 50 люксам (50лм/1м 2 = 50 лк).
Однако если все та же лампа с аналогичным количеством света используется для помещения в 10 м 2 , то освещенность в нем будет меньшей, нежели в предыдущем случае. Всего 5 люксов (50лм/10м 2 = 5 лк).
Кроме того, при таких подсчетах не бралось во внимание наличие различных преград, препятствующих достижению световых лучей поверхности, что существенно снижает уровень освещенности.
В связи с такой ситуацией в любой стране мира существуют нормы освещенности для различных зданий. Если она ниже их, зрение человека недополучает света и ухудшается. По этой причине, задумав делать ремонт или перестановку в своем жилище, всегда важно учитывать данный нюанс.
Также существует целый ряд дизайнерских программ, в которых производятся подобные расчеты автоматически.
Люмен и ватт
Узнав отличие и значение люмена и люкса, стоит обратить внимание на еще одну единицу системы СИ - ватт.
Из-за того, что их используют для лампочек, некоторые полагают, что можно свободно соотносить между собою данные единицы. Однако это не совсем так.
Дело в том, что в ваттах измеряется мощность энергии, которую потребляет лампочка, а в люменах - количество света, которое она излучает.
Во времена существования только ламп накаливания высчитать количество света от такого прибора было проще. Так как 100 Вт лампочка выдавала около 1600 лм света. В то время как аналогичный прибор в 60 Вт - 800 лм. Получалось, чем больше потреблено энергии - тем лучше освещение.
Но сегодня все не так. В последние десятилетия изобретено несколько новых видов источников освещения люминесцентные и т.п.). Их преимуществом является экономичность. То есть они светят ярче при меньшем количестве использованной энергии.
В связи с этим при необходимости составить соотношения между ваттами и люменами нужно учитывать тип лампы и искать ее светосилу в специальных таблицах.
Стоит отметить, что обычному человеку иногда не хочется перестраиваться и разбираться во всех этих тонкостях. Поэтому большинство отечественных производителей лампочек нового типа на этикетках указывают не только количество люменов, а насколько меньше ватт потребляет данный прибор (по сравнению с лампой накаливания). Например: лампа в 12 ватт выдает свет как при 75 Вт.
Единица измерения «люмен на ватт»: значение ее и сфера применения
Например, классическая лампа накаливания в 40 Вт имеет светоотдачу в 10,4 лм/Вт. При этом у индукционной лампочки с такой же мощностью этот показатель гораздо выше - 90 лм/Вт.
По этой причине, выбирая себе осветительный прибор в дом, все-таки стоит не полениться, а узнать уровень его световой отдачи. Как правило, такие данные есть на этикетках.
