Формула яркости света: Светотехнические параметры

Светотехнические параметры

Свет, улавливаемый человеческим глазом – это не что иное, как электромагнитное излучение, длина волны которого колеблется в пределах от 400 до 780 нм. Импульсы с параметрами, не входящими в эти границы, нашим зрением уже не воспринимается – это ультрафиолетовое (ниже 400 нм) и инфракрасное (выше 780 нм) излучение. Отрасль светотехники изучает количественные и качественные параметры, характеризующие специфические признаки всех излучающих свет приборов.

Основные количественные показатели осветительных устройств – это освещенность, яркость, сила света и световой поток. Для любых расчетов в светотехнике необходимо владеть некой базовой информацией, которая включает:

• Габариты помещения – ширину, длину, высоту;
• Коэффициенты отражения пола, стен и потолка;
• Расстояние между осветительным прибором и рабочей поверхностью;
• Коэффициент использования светильников;
• Тип и мощность применяемых ламп;
• Показатель требуемого уровня освещенности.

Оперируя исходными данными и дополнительной информацией, можно рассчитать цифровые значения каждого из четырех светотехнических параметров.

Освещенность

Эта физическая величина характеризует освещение поверхности, которое создается падающим на нее световым потоком. Освещенность рассчитывается в люксах (1 люкс – это 1 люмен на кв. метр поверхности) и находится в прямо пропорциональной зависимости от силы света осветительного прибора. Удаление светильника от освещаемой поверхности уменьшает освещенность в обратной пропорции к квадрату расстояния. А при наклонном падении лучей на поверхность уменьшение освещенности находится в зависимости от косинуса угла падения лучей.

Освещенность в светотехнике обозначается Е и рассчитывается по формуле:

В случаях, когда для проекта требуется составить точный план построения света, рассчитать освещенность помещений и найти необходимое количество светильников можно, воспользовавшись формулой:

Яркость

Этот параметр, который обозначается знаком L, характеризует яркость ламп и вычисляется в канделах на кв. метр. Это один из главных факторов, участвующих в световом восприятии человеческого глаза. L – это яркость поверхности, излучающей силу света в 1 канделу с поверхности в 1 кв. метр в перпендикулярном направлении.

Именно яркость определяет интенсивность ощущения от того или иного источника света. Грамотное распределение яркости зависит от расположения светильников и отражающих свойств различных поверхностей в помещении. И хоть наши глаза способны адаптироваться к перепадам яркости, резкие скачки вызывают ощутимое утомление.

Световой поток

Этот параметр, обозначаемый символом F (или Ф) и измеряемый в люменах, характеризует мощность излучения осветительного прибора и представляет собой количественный показатель той энергии, которую излучают источники освещения в телесном углу и которая протекает за принятую единицу времени по принятой единице площади.

В отличие от мощности излучения, измеряемой в ваттах, световой поток оценивается исключительно человеческим зрением и зависит от графика чувствительности глаза к различным длинам волн различимого света. Поскольку человеческий глаз обладает неодинаковой чувствительностью к различным длинам волн, имеющим разный цвет, то излучение равной мощности воспринимается им по-разному, в зависимости от цвета длины волны.

Сила света

Силой света называют пространственную плотность светового потока и рассчитывают как отношение исходящего от источника света потока к величине телесного угла, внутри которого он распространяется. Этот параметр обозначается символом I и измеряется в канделах.

Как следует из формулы, сила света неразрывно связана со световым потоком и выражает его отношение к величине телесного угла. Количественные показатели силы света позволяют судить о преимуществах и недостатках тех или иных осветительных приборов и потому имеют большую ценность. Для измерения этой величины используют специальные приборы – фотометры, показания которых, к сожалению, не отличаются высокой точностью. И дело не столько в устройстве, сколько в индивидуальных особенностях человеческого глаза, который и является главным инструментом фотометрии – науки, изучающей силу света.

«Локус Лайт» – российская компания, предлагающая полный спектр услуг в сфере проектирования освещения, поставки оборудования и установки архитектурного, промышленного и садово-паркового освещения на объектах Москвы и других регионов России. Интернет магазин светильников для освещения в Москве. 

 

Консультация:  +7 (495) 589-66-95

 

Расчет стоимости освещения

 

формула и от чего она зависит, перечень единиц

На чтение 11 мин Просмотров 1.3к. Опубликовано 03.02.2021 Обновлено 03.02.2021

Содержание

1. Что такое освещенность
2. В каких единицах измеряется освещенность
3. Кандела
4. Люмен
5. Люкс
6. Люмен и ватт
7. Как перевести одни единицы освещенности в другие
8. Как определить освещенность
9. Особенности определения освещенности для светодиодных приборов

При определении освещенности можно использовать разные единицы измерения. Вариант подбирается исходя из ситуации. Кроме того, часто возникает необходимость перевода одного показателя в другой. Надо учитывать в каких единицах измеряется освещенность, чтобы правильно рассчитать ее, если в этом есть необходимость.

Что такое освещенность

Под освещенностью подразумевается световая величина, которую определяют как отношение светового потока к площади его распространения. Этот показатель прямо пропорционален силе света источника, из которого он исходит. При удалении его от поверхности освещенность уменьшается. Эта зависимость обратно пропорциональна квадрату расстояния (закон обратных квадратов).

Формула освещенности выглядит так: E=(I*cos)/r2. I – это сила света в канделах, r показывает расстояние от источника света до поверхности. Не стоит путать это понятие с яркостью света.

В каких единицах измеряется освещенность

Единица измерения освещенности – это не один показатель, есть несколько основных вариантов, принятых в разных системах измерения. Для прикладного использования нет необходимости разбираться в сложных алгоритмах и формулах. Достаточно изучить особенности каждой из единиц и использовать ее правильно, если это необходимо.

Освещенность может отличаться в разных точках помещения.

Кандела

В системе измерений одна из семи основных единиц, являющихся фундаментальными. Это сила света, которую излучает источник монохроматического излучения с частотой 540х10¹² Гц. Причем, световой поток должен распространяться в заданном направлении с соблюдением ряда дополнительных условий.

Частота, которая используется в качестве эталонной, соответствует зеленой части спектра, так как она лучше всего воспринимается зрением человека. При использовании источника света с другой частотой потребуется большая интенсивность для достижения нужного показателя.

1 кандела – это свет, исходящий от свечи.

Не так давно канделу определяли иначе. Она соответствовала силе света, исходящей от черного источника, нагретого до температуры 2042,5 К (плавление платины), который располагался перпендикулярно плоскости и распространялся на площадь в 1/60 квадратного сантиметра.

Эта величина применяется в астрономии и многих других науках.

В переводе с латыни «кандела» обозначает свечу. Считается, что свет, который излучает одна свеча равен 1 канделе.

Люмен

Используется в системе измерения физических величин и отражает характеристики освещения. 1 люмен – это световой поток, который испускает источник света силой в 1 канделу. Чтобы было проще разобраться, стоит рассмотреть простые примеры:

1. У стандартных ламп накаливания мощностью в 100 ватт показатель светового потока равняется 1200-1300 люменам.
2. Люминесцентный источник света с мощностью в 26 ватт обеспечивает световой поток в 1600 Лм.
3. Если брать за образец солнце, то у него световой поток составит 3,63х10²⁸ люмен.

Свет отличается и по температуре, это также важно помнить.

Люмен показывает полный световой поток, который исходит из определенного источника. Но он не учитывает важные особенности – наличие линзы, либо отражателя, которые могут концентрировать свет на небольшом участке и тем самым в разы улучшать освещенность. Разные фонари с одинаковой лампой могут освещать как 10 квадратных метров, так и 100. По сути, это весь свет, который дает лампа, в том числе и тот, которые не попадает на заданную поверхность и является бесполезным.

Если мощность превышает стандартный диапазон, используются специальные показатели:

1. Кратные единицы люмена образуются, если значение в целое число раз больше установленной величины. Обычно они обозначаются в виде степени числа. Для наименования используют установленные приставки, отражающие величину значения.
2. Дольные единицы люмена наоборот, меньше установленной единицы в целое число раз. Тут также используются специальные приставки, а степень указывается со знаком минус.

Люкс

Эта единица наиболее полезна, так как именно с ее помощью измеряется освещенность в жилых и рабочих помещениях. Она равна световому потоку силой 1 люмен, распространенному на площадь в 1 квадратный метр. Показатель используют для регламентирования различных норм и контроля освещенности там, где это требуется.

Для простоты можно разобрать два примера. Если лампу мощностью 100 Лм направили на площадь в квадратный метр, то освещенность составит 100 Лк. А если этот же источник света распределяются на 10 квадратных метров, то показатель составит 10 люксов.

Люмен и ватт

Когда продавали только лампы накаливания, ватты использовали в качестве ориентира для определения светового потока лампы. Все знали, что чем больше мощность, тем выше яркость света. Но с появлением других типов лампочек эта характеристика утратила актуальность, так как не может использоваться при определении показателей оборудования. У разных вариантов соотношение мощности в ваттах к световому потоку отличается, поэтому надо разобраться в основных видах оборудования:

1. У ламп накаливания стандартом считается показатель в 1300 Лм при мощности в 100 Вт. У моделей на 40 Вт световой поток составит 400 люменов, а у 60 Вт – 800. И помните о том, что со временем яркость неизбежно падает из-за истончения нити накала, поэтому при вычислении стоит закладывать определенный запас.
2. Дуговые ртутные лампы имеют соотношение в 58 Лм на ватт, мощность просто умножается на этот показатель.
3. Люминесцентные источники света имеют соотношение 60 Лм на ватт.
4. Для светодиодных ламп с матовым рассеивателем нет четкой нормы, так как характеристики колбы и ее светопропускаемость могут различаться. Обычно показатель варьируется от 80 до 90 Лм.
5. Филаментные (прозрачные) светодиодные лампочки имеют соотношение в 100 люмен на ватт мощности.

Соотношение мощности и светового потока отличается у разных видом ламп.

Фактические показатели могут отличаться от общепринятых, если конструкция лампы имеет особенности, которые влияют на качество света.

Читайте также

Таблица соответствия светодиодных ламп и накаливания

 

Как перевести одни единицы освещенности в другие

Раньше использовались сложные формулы для проведения расчетов, теперь в этом нет необходимости. Самое главное – иметь под рукой значение в определенной единице света, чтобы можно было использовать исходные данные.

Далее нужно просто найти любой конвертер освещенности. Вводятся значения, которые есть в наличии (подбирается соответствующий пункт), а во второй графе выставляются те единицы освещенности, в которые надо перевести. Вычисления занимают считанные секунды и отличаются высокой точностью, так как производятся на основе проверенных формул.

Как определить освещенность

При недостаточном освещении человек намного быстрее устает, приходится постоянно напрягать зрение, что крайне нежелательно. Поэтому в СНиП установлены нормы для основных видов помещений, которых следует придерживаться при определении необходимой освещенности.

Уровни освещенности установлены для всех видов помещений.

В расчет принимается естественное освещение, но основное внимание уделяется искусственному свету, так как с его помощью можно создать оптимальные условия вне зависимости от погоды на улице. Ниже приведены основные значения для разных помещений:

1. Офисы, в которых работают за компьютерами и оформляют документы – 300 Лк.
2. Помещения для проведения чертежных работ – 500 Лк.
3. Конференц-залы, переговорные комнаты – 200 Лк.
4. Жилые комнаты и кухни – 150 Лк.
5. Детские – 200 Лк.
6. Рабочие кабинеты или зоны – 300 Лк.
7. Учебные классы и аудитории – 400 Лк.
8. Торговые залы – от 200 до 400 Лк в зависимости от специфики.

Для рабочих зон существуют особые нормы, поэтому там чаще всего используют дополнительные светильники, которые выделяют небольшую часть пространства.

Что касается определения освещенности, для этого используют прибор, который называется люксометр. С его помощью проводятся замеры в нескольких точках помещения, они указаны в СНиП, важно делать все правильно. Может проверяться не только общий показатель, но и освещенность определенной поверхности или оборудования, если нужно обеспечить особые условия при выполнении работы.

Особенности определения освещенности для светодиодных приборов

Этот тип оборудования пользуется самой большой популярностью, поэтому надо использовать несколько рекомендаций при выборе оборудования и его эксплуатации. После того, как определены нужные показатели, следует подобрать конкретные лампочки или светильники и высчитать нужное для помещения количество. Важно распределить их равномерно, чтобы не было плохо освещенных участков.

Проводить замеры показателей следует после того, как оборудование проработает как минимум 2 часа. Это связано с тем, что диоды нагреваются, что влияет на их рабочие характеристики. Повторять измерения там, где это важно, надо 1-2 раза в год. Со временем рабочие показатели диодов, особенно низкокачественных, могут сильно снизиться.

Разобраться в единицах измерения освещенности несложно, так как вариантов немного. А для практического использования хватит и одного, поэтому проще всего выбрать подходящую систему измерения и применять ее.

электрических полей. Какова формула интенсивности света и как учитываются амплитуда, частота и количество фотонов?

спросил 4 года 5 месяцев назад

Изменено 6 месяцев назад

Просмотрено 60 тысяч раз

$\begingroup$

Одна из формул для определения силы света: $$ I = \frac{nfh}{At} \,$$где:

• $n$ — количество фотонов;

• $h$ — постоянная Планка;

• $f$ — частота;

• $A$ — место происшествия;

• $t$ это время. 2$$ 92}{Z_0}$$

  Как согласовать эти две формулы?

  • видимый свет
  • электрические поля
  • частота
  • интенсивность

  $\endgroup$

  0

  $\begingroup$

  Классическая/волновая модель

  Электромагнитная волна состоит из ортогональных осциллирующих электрического и магнитного полей. Наши уравнения поля могут быть описаны как $$\mathbf{E}(x,t) = {E_0}\sin\left(kx-\omega t\right)\mathbf{\hat x}$$ а также $$\mathbf{B}(x,t) = {B_0}\sin\left(kx-\omega t\right)\mathbf{\hat y}.$$ Здесь частота определяется выражением $f = \frac{\omega}{2\pi}$, а длина волны — выражением $\lambda = \frac{2\pi}{k}$. Амплитуды задаются $E_0$ и $B_0$. Эти уравнения образуют плоскую волну, полная интенсивность которой в любой момент времени определяется вектором Пойнтинга. $$ \mathbf{S} = \frac{1}{\mu_0}\left(\mathbf{E} \times \mathbf{B}\right). 2.$$

  Это уравнение, которое вы упомянули. В этой парадигме нет фотонов, которые нужно считать, поскольку фотоны являются волнами, а не частицами согласно классической теории электродинамики.

  Модель частиц/квантов

  В пределе высоких энергий фотоны действуют больше как частицы, чем волны.

  Интенсивность определяется как мощность на единицу площади, а мощность определяется как энергия в единицу времени. Таким образом: $$I = \frac{P}{A} = \frac{E}{\Delta t} \frac{1}{A}.$$ Энергия фотона $E = hf$, поэтому полная интенсивность для $n$ фотонов равна $$I = n \cdot \frac{hf}{A\Delta t}. $$ В этой модели фотоны только подсчитываются, а не рассматриваются как волны. Таким образом, нет никакой амплитуды, чтобы рассмотреть.

  $\endgroup$

  Зарегистрируйтесь или войдите в систему

  Зарегистрируйтесь с помощью Google

  Зарегистрироваться через Facebook

  Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

  Опубликовать как гость

  Электронная почта

  Требуется, но никогда не отображается

  Опубликовать как гость

  Электронная почта

  Требуется, но не отображается

  Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

  .

  электромагнетизм — Связь между интенсивностью света и амплитудой электрического поля?

  спросил 6 лет, 8 месяцев назад

  Изменено 3 года, 8 месяцев назад

  Просмотрено 17 тысяч раз

  $\begingroup$

  Вопрос в моем учебнике касается нахождения амплитуды электрического поля в точке пространства с учетом интенсивности света. Для ее решения используется следующее уравнение: — 92c$

  Но откуда взялось это уравнение? Нигде не могу найти этому объяснение.

  • электромагнетизм
  • видимый свет
  • интенсивность

  $\endgroup$

  4

  $\begingroup$

  Поскольку свет представляет собой электромагнитную волну, он представляет собой комбинацию электрического поля и магнитного поля.

  No related posts.