Измерение светового потока в люменах

Что такое ЛЮМЕН (Lumen) и как его измерить ?

Скажу сразу, высчитать сколько люмен выдает ваш фонарь, в бытовых условиях попросту практически не возможно, почему спросите вы ?

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.

Особенности измерения в люменах и ваттах

Люмен — часто встречающаяся в физике и жизни единица. Что она обозначает, что измеряется в люменах и как он измеряется? Чему 1 люмен равен и сколько это ваттов, как перевести люмены в ватты? Об этом и другом далее.

Суть явления

Люменом или lumen называется измерительная единица яркости солнечного излучения энергии. Это световая величина согласно международной единичной системе. Единица измерения света люмен может означать число светового потока, который отдает конкретный источник, например, фонарь. Это более точная величина, по сравнению с мощностью, из-за того что световые источники, имеющие одинаковую мощность, но разный коэффициент полезного действия и спектральные характеристики, могут излучать разный световой поток.

Есть пара измерительных единиц освещенности. Это единица измерения люкс и люмен. Основной величиной из них является первая. Подъединицей считается lumen. Отличие этих показателей в том, что первый способен показывать значение освещенности единицы поверхностной площади, а второй — может показывать весь световой излучающий поток. Поэтому чем больше люксовая величина, тем ярче объект. Чем больше показания lumen, тем лучше светит сам проводник. Подобный вид различия позволяет сделать оценку эффективности источников, имеющих разную конструкцию.

Источники света имеют направленное излучение. Лампы накаливания с люминесцентными изделиями способны излучать свет во все стороны. При этом чтобы получить одинаковую освещенность, необходимо использовать светодиоды, имеющие меньшую яркость, из-за того, что излучение сосредотачивается в одной направленности.

Что измеряется в люменах

За последний век было изобретено множество светильников, измеряющихся в этой величине. К примеру, это светодиодные с люминесцентными лампами. Главное их преимущество в экономичности и эргономичности. То есть они яркие, но при этом используют мало тока. Пользуются особой популярностью у россиян. При этом сам по себе люмен свет не измеряет, это всего лишь единица измерений.

Яркость солнца

Многие ученые на протяжении века пытались измерить световой поток солнца в люменах. Клод Пуйе был первым, кому удалось максимально точно вычислить этот показатель. Для этого он решил использовать ту энергию, которая попадает на конкретную территорию Земли и перевернута перпендикулярным образом к направлению падающих лучей солнца. Он назвал ее солнечной постоянной. В ходе всех вычислений пришел к показателю 2,009×107 Вт/м²/ср.

Измерение освещенности

Измерение освещенности и перевод в ватты возможно сделать при помощи специальных приборов, а именно люксметров.

Для перевода светового потока в ватты можно использовать средние световые величины и провести следующие действия:

• Для перевода диодов необходимо умножить lumen на 90 лм/вт, а для филаментов диодов на 100;
• Для перевода люминесцентных энергосберегающих лампочек следует умножить на 60 лм/вт, а для дуговых ртутных ламп на 58.

Что касается лампы накаливания, в среднем 1200 лм равно 100 ваттам. При уменьшения мощности до 40 ватт люменов будет равно 400. Лампа с 60 ватт имеет 800 лм.

Измерители люменов

Самым известным измерителем является люксметр. Это переносной вид прибора, который нужен, чтобы измерять освещенность. Это одно из семейства устройств с названием фотометр. Основа люксметра — фотоэлемент в виде полупроводникового устройства, где световой квант передает свою энергию электрону. В итоге появляется ток. Сила его является пропорциональной той, где располагается фотоприемник. Другой элемент люксметра — аналоговый вид индикатора.

Прибор используется, чтобы:

• контролировать санитарные нормы освещенности в жилищах;
• измерять уровень освещенности на рабочих местах для поддержания нормальных условий труда с рабочей гигиеной;
• контролировать освещенность на производстве, в школе, в библиотеке, в медучреждении, в музее и прочих заведениях;
• подбирать яркость ламп для оранжерей с тепличными хозяйствами;
• определять съемочную экспозицию при съемке фотографий;
• настраивать яркость световой рекламы с сигнальными огнями.

Обратите внимание! Стоит отметить, что люксметр нужен, чтобы проверять соответствие освещенности, указанной в документации, действительности.

Соотношение люменов и ватт

Средним значением 150 lumen является 1 ватт. При повышении светодиодного напряжения увеличивается поток света. В связи с этим повышается температура. Для снижения температуры используется охладительная система. Как правило, просчитать точный показатель люмена в ваттах поможет люксметр.

Люмен — единица, использующаяся повсеместно для обозначения напряжения в лампах и любом другом источнике освещения. Измеряется в Лм при помощи люксметра.

Люмен — единица измерения светового потока

Создание искусственного освещения в помещениях заставляет связать вместе два таких понятия, как люмен и свет. Основная задача искусственной иллюминации – замена дневного солнечного света на излучение от источников неестественного происхождения: ламп и фонарей. Такая необходимость возникает в тёмное время суток или тогда, когда солнечного излучения недостаточно.

Что такое люмен

Lumens (lm) или люмен единица измерения (лм), принятая в системе СИ для определения величины светового потока (Φ). Световой поток показывает, сколько световой энергии переносит излучение за единицу времени через определённую поверхность. Когда изотропный источник точечной структуры испускает Φ с силой излучения одна кандела (кд) в один ср (стерадиан) телесного угла, то такой поток равен 1 лм.

Внимание! Изотропным называется источник, который излучает свет одинакового свойства во всех направлениях. Диаграмма направленности такого излучения – круговая в любом сечении.

Параметры, определяющие показатель Φ и его расчет

Когда известно, что такое люмен и, что он измеряет, полезно узнать, как рассчитывается световой поток. К основным параметрам, характеризующим Φ (F), относятся:

• сила света;
• телесный угол, в котором распространяется поток.

Сила света измеряется в канделах (кд; cd) и описывает количество энергии света, распространяемой в каком-либо направлении. Кандела обозначается буквой I . Телесный угол представляет собой некоторую долю пространства, которая объединяет все лучи, выходящие из вершины угла и пронизывающие какую-то поверхность. Такая поверхность носит название стягивающей поверхности этого угла.

К сведению. Примерами служат многогранные и трехгранные углы. Обозначается телесный угол буквой Ω.

Для точечного источника рассчитывают световой поток, пользуясь формулой:

где:

• I – сила излучения, кд;
• Ω – телесный угол, ср.

Зная количество энергии Е (Дж), излучаемой источником освещения за единицу времени t (с), можно рассчитать поток Ф. Для этого используют выражение:

Как измерить Ф быстро и, не прибегая к математическим вычислениям? Для этого предназначен прибор люксметр. Он позволяет с высокой точностью произвести замеры и выводит результат на дисплей.

Чем отличается люмен от люкса

Люмен это единица измерения светового потока. Если направить луч фонарика на стену и выбрать такое расстояние между ними, чтобы пятно света имело площадь в 1 метр квадратный, то при потоке, равном в 1 лм, освещённость этого пятна будет равной 1 люкс (лк). Освещённость обозначается буквой Е и измеряется в люксах (лк).

Важно! Освещённость и световой поток – это разные вещи. Освещённость меняет свои значения, в зависимости от расстояния от излучателя до освещаемой поверхности, а световой поток Ф остаётся неизменным.

Формула расчёта освещённости:

Е = Ф/S, где S – площадь освещаемой поверхности, м2.

Перевод люменов в ватты

С переходом на современные led-технологии изготовления лампочек всё больше возникает вопросов с их характеристиками. При покупке в изделиях покупатель часто обнаруживает, что простое обозначение «ватт» в маркировке отсутствует. В ваттах обозначают мощность (количество энергии, которое потребит за час лампа), люмен это значение светового потока. Его всё чаще указывают на источнике света. Какой зависимостью пользоваться, чтобы перевести люмены в ватты? Существуют таблицы, позволяющие это сделать.

Сколько люменов в светодиодной лампочке

Характеристика световой мощности – вот что такое люмен. Перед тем, как открыть упаковку светодиодной лампочки, стоит поинтересоваться этой величиной, указанной на ней.

Внимание! Светоотдача прибора напрямую влияет на светопоток. Она показывает, насколько эффективно светодиоды, входящие в конструкцию прибора, преобразуют электрическую энергию в световую.

Отдача света источником характеризуется отношением Лм/Вт и обозначается буквой Ƞ. Её формула:

Ƞ = Ф/P, где P – мощность, (Вт).

На основании этого можно найти, сколько люмен в светодиодной лампочке. К примеру, качественная 15-ваттная светодиодная лампа, с матовым колпаком, имеет Ƞ = 55,7 Лм/Вт. Если выразить Ф из формулы, получится:

Ф = Ƞ* P = 55,7*15 = 835,5 Лм.

Норма освещенности жилого помещения

Что такое люмен в освещении квартиры, и на что необходимо обращать внимание при выборе светильников? Установленная под потолком лампочка в 100 люмен не обеспечит освещённость Е, одинаковую для поверхностей стола и пола. Они расположены на разном расстоянии от неё.

Главное! Прежде, чем выбирать источники светового излучения и их конструкцию, необходимо помнить, что иллюминация может быть не только естественной, но и искусственной. Последняя – не только общей, но и локальной.

Использование дополнительных устройств: настольных ламп, ночников, светильников для чтения, светодиодных подсветок, поможет организовать достаточно комфортный для обитания свет. Существуют нормы для значения E, которые можно уточнить в различных таблицах, разработанных в соответствии с СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение».

Расчет освещенности для помещений

Для того чтобы произвести расчёт значения E для различных помещений самостоятельно, необходимо опираться на СНиП. Далее для решения этой задачи понадобятся следующие данные:

• норма E для данного помещения, Лк;
• площадь комнаты S, м2;
• высотный коэффициент k.

Коэффициент высоты k для различных высот потолков известен. В зависимости от расстояния H между полом и потолком, он бывает:

• k = 1, при Н = 2,5 – 2,7 м;
• k = 1,2, при Н = 2,7 – 3,0 м;
• k = 1,5, при Н = 3,0 – 3,5 м;
• k = 2, при H = 3,5 – 4,5 м.

Все необходимые вычисления проводят, пользуясь напрямую формулой Ф = E*S*k или, преобразовывая её. Подставив известные значения и определив, сколько должен содержать люмен световой поток, подбирают необходимое оборудование.

Важно! Особенность человеческого зрения такова, что присутствие оттенков синего в спектре источников света делает яркость излучения ниже по визуальному восприятию. Подобные цветовые ноты начинаются от 4700 градусов Кельвина и выше по цветовой шкале температур.

Сравнение лампы накаливания и светодиодной

Светодиодная лампа, входящая в состав осветительных приборов, сложнее и дороже лампы накаливания. Она состоит из следующих компонентов:

• модуль с планарными светодиодами;
• радиатор;
• матовая колба;
• инвертор.

У такой лампы светопоток Ф, что измеряется в люменах, при одинаковой мощности, в 10-12 раз выше, чем у лампочки накаливания.

Светоотдача лампы со спиралью лежит в пределах 8-10 Лм/Вт, тогда как led-лампа держит этот параметр в интервале 90-110 Лм/Вт.

Традиционные формы и эстетичный вид позволяют использовать led-лампу, как в составе любого светильника, так и отдельно. Зная нужные значения E и рассчитав или измерив желательное значение Ф, можно получить значительную экономию по затратам на электроэнергию. При одинаковом Ф светодиодная лампочка потребляет меньше энергии.

Правильно пользуясь единицами измерения, такими как люмен, люкс, Лм/Вт, кандела, при определении параметров светового спектра, можно самостоятельно подбирать приборы для освещения. Применение современных led-технологий не только помогает сэкономить бюджетные средства, но и создаёт комфортные условия для проживания и работы.

Видео

Что измеряется в люменах и какие нормы освещенности на 1 квадратный метр?

Люмен — единица измерения яркости излучения. Является световой величиной в международной системе единиц. Люмен характеризует количество светового излучения, отдаваемого источником. Является более точной величиной, чем мощность, поскольку источники света с одинаковой мощностью, но различными КПД и спектральными характеристиками, излучают неодинаковый поток света.

Что такое люмен?

Существует несколько единиц измерения освещенности. Основные величины — люкс и люмен. Их отличие заключается в том, что люкс показывает освещенность единицы площади поверхности, а люмен это единица измерения всего потока излучения источника света. Таким образом, чем больше величина люкс, тем ярче освещена поверхность, а чем больше люмен, тем ярче сам светильник. Данное различие помогает оценить эффективность осветительных устройств различной конструкции.

Необходимо рассмотреть, что такое люмены в светодиодных лампах. Это поможет понять тот факт, что такие источники света характеризуются направленным излучением. Лампы накаливания и люминесцентные излучают свет во всех направлениях. Для получения одинаковой освещенности поверхности необходимы светодиодные элементы меньшей яркости, поскольку излучение сосредоточено в одном направлении.

Лампы накаливания и экономичные дают ненаправленное излучение, что требует применения рефлекторов (отражателей), перенаправляющих поток света в необходимом направлении. При использовании светодиодных устройств необходимость в рефлекторах отсутствует.

Параметры, определяющие показатель светового потока и его расчет

На параметры освещенности влияет не только уровень яркости источников освещения. Следует принимать в расчет:

1. Длину волны излучаемого света. Освещение с цветовой температурой 4200 К, которая соответствует естественному белому цвету, лучше воспринимается зрением, чем более приближенное к красному или синему участку спектра.
2. Направление распространения света. Узконаправленные осветительные приборы позволяют сконцентрировать излучение света в нужном месте, не устанавливая более яркие светильники.

Световой поток в люменах производителями указывается редко, поскольку большинство покупателей ориентируются на мощность светильников и их цветовую температуру.

Сколько люмен в 1 Вт светодиодной лампочки

Производители осветительной аппаратуры не всегда наносят на упаковку товара полный перечень характеристик. Это может быть по нескольким причинам:

• привычка покупателей оценивать яркость лампочек по потребляемой мощности;
• недобросовестные производители не утруждают себя проведением необходимых измерений.

Проблема заключается в том, что уровень излучения светодиодов и конструкций, выполненных на их основе, неравнозначный:

• часть потока задерживается защитной колбой;
• в светодиодной лампе несколько светодиодов;
• часть мощности рассеивается на драйвере светодиода;
• яркость зависит от величины тока через светодиод.

Точное определение возможно только при помощи измерительных приборов (люксометров), но для некоторых типов светодиодов удастся привести примерные данные:

• светодиоды в матовой колбе — 80-90 Лм/Вт;
• светодиоды в прозрачной колбе — 100-110 Лм/Вт;
• единичные светодиоды — до 150 Лм/Вт;
• экспериментальные модели — 220 Лм/Вт.

Перечисленные данные можно использовать для определения потребляемого тока при использовании светодиодных устройств, для которых определена величина яркости. Если установлен светодиодный прожектор с прозрачным защитным стеклом и его параметр яркости заявлен как 3000 люмен, то потребляемая мощность составит 30 Вт. Зная мощность и напряжение питания, легко определить потребляемый ток.

Перевод люменов в ватты

Для сравнения эффективности работы источников света различных типов и конструкций удобно иметь перед собой таблицу, где собраны данные о мощности осветительных приборов с одинаковыми значениями яркости.