Как рассчитать количество света: Как правильно рассчитать освещенность комнаты

Как рассчитать количество лампочек для комнаты

На то, какая освещённость должна быть в комнате очень сильно влияет её функциональное назначение. Больше всего света должно быть на кухне, в детской, рабочем кабинете. Гостиная также нуждается в хорошем освещении, это же следует сказать о ванной комнате. В спальне освещение должно быть не таким интенсивным, а свет ровным и рассеянным. К помещения с наименьшей освещённостью следует отнести прихожую, туалет, кладовую.

 

Ниже приводится упрощённая методика расчёта освещённости в комнате, рассказывается, как рассчитать количество лампочек для комнаты.

Методика

Освещённостью называется физическая величина равная отношению светового потока к освещаемой площади. Измеряется в Люксах (Лк).

Световой поток это энергия переносимая световыми лучами через некоторую площадь за единицу времени. Измеряется в Люменах (Лм).

Световой поток рассчитывается по формуле

СП=А*Б*С; (1)

А – нормативное значение освещённости в помещении.

Б— площадь комнаты.

С – коэффициент связанный с высотой потолка. Для 2.7 м и ниже С=1, для 2.7-3.0 м С=1.2, для 3.0-3.5 м С=1.5, для 3.5-4 м С=2.

Параметр А можно узнать набрав в поисковике запрос типа «освещённость жилых помещений СНиП».

Привожу в таблице его значения касающиеся комнат в квартире или доме

Тип комнаты	Освещённость Лк
Жилая комната, Кухня	150
Детская	200
Санузел, ванная комната	50
Кабинет, библиотека	300
Подсобные помещения, кладовая	50
Лестница	20

Для определения количества ламп на комнату обратитесь к таблице

Обычные лампы накаливания	Компактные люминесцентные лампы (CFL)	Светодиодные лампы (LED)	Световой поток (приблизительное значение)
20 Вт	От 5 Вт до 7 Вт	От 2 Вт до 3 Вт	250 Лм
40 Вт	От 9 Вт до 13 Вт	От 4 Вт до 5 Вт	450 Лм
60 Вт	От 13 Вт до 15 Вт	От 6 Вт до 8 Вт	800 Лм
75 Вт	От 18 до 35 Вт	От 9 Вт до 13 Вт	1100 Лм
100 Вт	От 23 Вт до 30 Вт	От 16 Вт до 20 Вт	1600 Лм
150 Вт	От 30 Вт до 55 Вт	От 25 Вт до 30 Вт	2600 Лм

Делим величину полученную в формуле (1) на значение из таблицы

В таблице даны лишь приблизительные значения величин, поэтому самое разумное ставить на одну или несколько лампочек больше, чем получили по вычислениям. При необходимости лишние лампы легко отключить, а вот наоборот, если ламп будет меньше, чем нужно…

Пример

Расчёт освещения комнаты.

Выясним сколько нужно ламп для гостиной площадью Б= 25 м2, с потолками ниже 2.7 м, значит С=1.

Смотрим в первой таблице освещённость для жилых комнат, А=150 Лк.

Действуем по формуле и получаем

25*150*1=3750 Лм

Чтобы понять сколько нам необходимо ламп смотрим на нижнюю таблицу

Если лампы по 100 Вт, то 3750 делим на 1600, результат равен 2.3. Округляем в большую сторону.

Для нормального освещения нам требуется 3-х рожковая люстра с лампами по 100 Вт.

Как рассчитать количество точечных светильников

На этапе ремонта жилой комнаты или офисного помещения важно правильно рассчитать нужное количество источников света для создания эффективной системы освещения.

Если светильников будет слишком мало, в комнате будет темно и неудобно независимо от её назначения. Если же свет будет слишком яркий и интенсивный, это отрицательно отразится на расходе электричества и на зрении пользователей помещения.

Нормативы освещённости помещений различного назначения

Оптимальные уровни освещённости для жилых и офисных помещений определены государственными органами расчётным путём и закреплены специальными нормативными актами.

СП 52.13330.2011 и СНиП 23-05-95 рекомендуют при организации систем освещения руководствоваться следующими стандартами:

• в помещениях, где выполняются чертежи и работы с мелкими деталями – 500 Лк;
• в библиотеках, кабинетах и офисах, оснащённых персональными компьютерами – 300 Лк;
• в детских комнатах – 200 Лк;
• в прочих жилых комнатах (на кухне, в гостиной и спальне) – 150 Лк;
• в гардеробных – 75 Лк;
• в коридорах, прихожих, санузлах и иных подсобных помещениях – 50 Лк.

Указанные нормативные значения рассчитаны на 1 кв. метр площади помещения и являются усреднёнными. Это значит, что в разных зонах комнат оптимальный уровень освещённости может быть выше или ниже стандартного.

К примеру, рабочее пространство имеет смысл освещать более интенсивно, а проходные части помещений, наоборот, не нуждаются в слишком яркой подсветке.

Нормативы можно использовать без каких-либо оговорок для расчётов по помещениям со стандартными потолками (высотой в 2,7 метра).

Если же комнаты имеют большую, чем стандартная, высоту потолков, потребуется применить поправочный коэффициент:

• до 3 метров – 1,2;
• в пределах 3-3,5 метров – 1,5;
• от 3,5 до 4,5 метров – 2.

Данный коэффициент обязательно нужно учитывать при расчетах, поскольку чем дальше располагаются источники света от предметов, находящихся в помещении, тем хуже они освещают объекты и поверхности.

Способы расчёта количества точечных светильников

Для определения необходимого количества точечных светильников, которые будут размещены в той или иной комнате, обычно пользуются одной из двух формул: первая учитывает параметры светового потока источников света, вторая – мощность осветительных приборов.

Расчёт по световому потоку

Формула здесь выглядит следующим образом:

n = S x E / F, где:

n – искомое число светильников;

S – площадь комнаты в кв. метрах;

E – нормативное значение освещённости с учётом назначения помещения по СНиП;

F – мощность светового потока одного светильника.

Пример: требуется рассчитать, сколько нужно установить точечных светильников для нормального освещения гостиной со стандартной высотой потолка площадью 20 кв. метров. В светильники будут установлены светодиодные лампочки с мощностью светового потока в 700 Лм.

Согласно СНиП уровень освещённости гостиной должен составлять 150 Лк на 1 кв. метр. Умножим площадь комнаты на нормативное значение освещённости: 20х150=3000 Лм – такова общая мощность светового потока, требуемая для освещения комнаты. Поделим её на мощность одной лампочки и получим нужное количество приборов: 3000/700 = 4,3 светильника.

При получении дробных значений округление рекомендуется производить в большую сторону, а значит, для того чтобы нормально осветить гостиную необходимо будет установить в ней 5 точечных светильников с лампами мощностью в 700 Лм.

Расчёт по мощности лампочек

Ещё несколько лет назад, когда повсеместно были распространены только лампы накаливания, а альтернативные источники света просто отсутствовали в свободной продаже, применяли другой метод расчётов.

В этом случае учитывали мощность самих осветительных приборов и ориентировались на следующие нормативные значения освещённости помещений:

• в спальной комнате – 15 Вт/кв. метр;
• в гостиной и санузле – 22 Вт/кв. метр;
• в кухне – 26 Вт/кв. метр;
• в детской – 60 Вт/кв. метр.

Количество светильников, работающих с лампами накаливания, рассчитывается путём умножения площади комнаты на нормативное значение освещённости и последующего деления результата на мощность одной лампочки.

Пример: та же гостиная площадью в 20 кв. метров будет освещаться лампочками на 60 Вт. Находим нужное количество светильников: 20х22/60 =7,3, округляем до большего числа, получаем, что комнату смогут качественно осветить 8 приборов.

Мощность светодиодных и люминесцентных лампочек измеряется не в Ваттах, а в люменах. Чтобы определить мощность источников света, потребуется  воспользоваться таблицей соответствия мощностей различных типов ламп:

Лампы накаливания, Вт	Люминесцентные лампы, Вт	Светодиодные лампы, Вт
25	5-7	2-3
40	10-13	4-5
60	15-16	6-10
75	18-20	10-12
100	25-30	12-15
150	40-50	18-20
200	60-80	25-30

Таким образом, лампы накаливания мощностью в 60 Вт, выбранные для освещения нашей гостиной, можно заменить люминесцентными на 15-16 Вт или светодиодными на 6-10 Вт.

Учёт особенностей отражающих свет поверхностей

Бывает так, что расчётного количества светильников оказывается недостаточно для организации нормального освещения в помещении.

Проблема здесь может заключаться в особенностях отделки и интерьера комнаты: если в них преобладают тёмные тона и фактуры, поглощающие свет, в расчётах нужно будет сделать корректировки.

Учесть степень отражения световых лучей различными поверхностями поможет соответствующий коэффициент.

Его значения распределяются следующим образом:

• 70% – белые оттенки,
• 50% – прочие светлые тона,
• 30% – серый цвет,
• 10% – тёмные оттенки,
• 0% – цвет чёрный.

Для упрощения расчётов берут средний коэффициент отражения, характеризующий отделку потолка, стен и пола. Определяют его, складывая значения коэффициентов для каждой поверхности и деля полученную сумму на 3. Более точные значения искомого коэффициента для разных вариантов оформления интерьеров можно найти в специальных таблицах.

К примеру, если в гостиной глянцевый натяжной потолок белого цвета, обои на стенах светлых пастельных тонов, а пол – светлый ламинат, коэффициент отражения (Ко) будет равен (70+50+50)/3 = 57% или 0,57. В дальнейшем, на этот коэффициент умножают мощность светового потока одной лампочки (F):

n = S x E / F х Ко

Соответственно, для освещения нашей гостиной с учетом особенностей ее интерьера потребуется уже не 5, а 8 точечных светильников мощностью в 700 Лм каждый.

Рекомендации по размещению точечных светильников

• Натяжные потолки чувствительны к температуре, до которой нагреваются потолочные светильники в процессе эксплуатации. Уже при нагреве до 60°С полотно может деформироваться, поменять оттенок или даже расплавиться. Данный фактор обязательно нужно учитывать при расчётах нужного уровня освещённости: с натяжными потолками можно использовать только светильники, оснащённые светодиодными или энергосберегающими лампочками. Традиционные лампы накаливания и галогенные приборы – совершенно неподходящие варианты (в крайнем случае, можно использовать маломощные источники этого типа – лампы накаливания до 40 Вт, галогенные до 35 Вт, потолок при этом следует защищать специальными термокольцами или термоквадратами).
• Точечные светильники размещаются на потолке по определённой схеме. Обычно их располагают по кругу или в форме овала. Таким образом, получается создать в помещении наиболее эффективное и равномерное освещение.

• Если точечные светильники смещаются ближе к центру потолка, основной световой поток будет концентрироваться в центральной части комнаты, а пространство по периметру стен будет освещено чуть хуже.
• Размещённые в форме прямоугольника светильники помогают визуально расширить пространство и немного «приподнять» потолки.

• Если в качестве основного источника света в комнате устанавливается потолочная люстра, все расчёты необходимой мощности и количества лампочек делаются для неё. Точечные светильники в этом случае выполняют декоративные функции и при расчётах не учитываются.
• При планировании системы освещения можно разделить расчётное количество светильников на несколько групп и при монтаже вывести эти группы на разные выключатели. Такая подсветка позволит зонировать пространство и использовать только те светильники, которые необходимы в каждый конкретный момент.

Правильно выполненные расчёты и соблюдение рекомендаций по размещению светильников помогут максимально эффективно организовать освещение комнаты, а также избежать ошибок и необходимости переделки уже созданной системы подсветки.

Перейти ко всем точечным светильникам

Как рассчитать скорость света

Щелкни пальцами! За то время, которое потребовалось для этого, луч света смог пройти почти весь путь до Луны. Если вы щелкнете пальцами еще раз, вы дадите лучу время завершить путешествие. Дело в том, что свет распространяется очень, очень быстро.

Свет распространяется быстро, но его скорость не бесконечна, как считали до XVII века. Однако скорость слишком высока, чтобы ее можно было измерить с помощью ламп, взрывов или других средств, зависящих от остроты зрения и времени реакции человека. Спросите у Галилея.

Эксперименты со светом

В 1638 году Галилей провел эксперимент с использованием фонарей, и лучший вывод, который он смог сделать, заключался в том, что свет «чрезвычайно быстр» (другими словами, очень, очень быстр). Он не смог придумать число, а если и смог, то даже попытался провести эксперимент. Однако он осмелился сказать, что, по его мнению, свет распространяется как минимум в 10 раз быстрее звука. На самом деле, это больше похоже на миллион раз быстрее.

Первое успешное измерение скорости света, которую физики повсеместно обозначают строчной буквой с, сделал Оле Ремер в 1676 году. Он основывал свои измерения на наблюдениях за спутниками Юпитера. С тех пор физики использовали наблюдения за звездами, зубчатые колеса, вращающиеся зеркала, радиоинтерферометры, объемные резонаторы и лазеры для уточнения измерений. Теперь они знают c настолько точно, что Генеральный совет по мерам и весам взял за основу метр, который является основной единицей длины в системе СИ.

Скорость света является универсальной константой, поэтому формулы для скорости света не существует, ​ per se ​. На самом деле, если бы c были другими, все наши измерения должны были бы измениться, потому что метр основан на них. Однако у света есть волновые характеристики, в том числе частота ν и длина волны 9.0013 λ ​, и вы можете связать их со скоростью света с помощью следующего уравнения, которое можно назвать уравнением скорости света:

c=\nu \lambda

Измерение скорости света по астрономическим наблюдениям

Ремер был первым, кто придумал число для скорости света. Он сделал это, наблюдая затмения спутников Юпитера, особенно Ио. Он наблюдал, как Ио исчезала за гигантской планетой, а затем замерял, сколько времени потребуется, чтобы снова появиться. Он рассудил, что это время может отличаться на 1000 секунд, в зависимости от того, насколько близко Юпитер находится к Земле. Он придумал значение скорости света 214 000 км/с, что примерно соответствует современному значению почти 300 000 км/с.

В 1728 году английский астроном Джеймс Брэдли рассчитал скорость света, наблюдая аберрации звезд, то есть их видимое изменение положения из-за движения Земли вокруг Солнца. Измерив угол этого изменения и вычтя скорость Земли, которую он мог рассчитать из данных, известных в то время, Брэдли получил гораздо более точное число. Он подсчитал, что скорость света в вакууме составляет 301 000 км/с.

Сравнение скорости света в воздухе со скоростью в воде

Следующим, кто измерил скорость света, был французский философ Арманд Ипполит Физо, и он не полагался на астрономические наблюдения. Вместо этого он сконструировал аппарат, состоящий из светоделителя, вращающегося зубчатого колеса и зеркала, расположенного на расстоянии 8 км от источника света. Он мог регулировать скорость вращения колеса, позволяя лучу света проходить к зеркалу, но блокируя обратный луч. Его вычисление c , которое он опубликовал в 1849 году, составило 315 000 км/с, что было не так точно, как у Брэдли.

Год спустя Леон Фуко, французский физик, усовершенствовал эксперимент Физо, заменив зубчатое колесо вращающимся зеркалом. Значение Фуко для c было 298 000 км / с, что было более точным, и в процессе Фуко сделал важное открытие. Вставив трубку с водой между вращающимся зеркалом и неподвижным, он определил, что скорость света в воздухе выше, чем скорость в воде. Это противоречило тому, что предсказывала корпускулярная теория света, и помогло установить, что свет представляет собой волну.

В 1881 году А. А. Майкельсон усовершенствовал измерения Фуко, сконструировав интерферометр, который мог сравнивать фазы исходного и возвращающегося лучей и отображать интерференционную картину на экране. Его результат составил 299 853 км/с.

Майкельсон разработал интерферометр для обнаружения присутствия эфира , призрачной субстанции, через которую, как считалось, распространяются световые волны. Его эксперимент, проведенный с физиком Эдвардом Морли, потерпел неудачу и привел Эйнштейна к выводу, что скорость света является универсальной константой, одинаковой во всех системах отсчета. Это послужило основой для специальной теории относительности.

Использование уравнения для скорости света

Значение Майкельсона было общепринятым, пока он сам не улучшил его в 1926 году. С тех пор это значение уточнялось рядом исследователей с использованием различных методов. Одним из таких методов является метод объемного резонатора, в котором используется устройство, генерирующее электрический ток. Это верный метод, потому что после публикации уравнений Максвелла в середине 1800-х годов физики пришли к единому мнению, что свет и электричество являются явлениями электромагнитных волн и оба распространяются с одинаковой скоростью.

На самом деле, после того как Максвелл опубликовал свои уравнения, стало возможным измерять c косвенно, сравнивая магнитную и электрическую проницаемости свободного пространства. Два исследователя, Роза и Дорси, сделали это в 1907 году и вычислили скорость света в 299 788 км/с.

В 1950 году британские физики Луи Эссен и А.С. Гордон-Смит использовали объемный резонатор для расчета скорости света путем измерения его длины волны и частоты. Скорость света равна расстоянию, которое проходит свет d ​ разделить на время ​ ∆t ​: ​ c = d/∆t ​. Учтите, что время прохождения одной длиной волны λ точки равно периоду формы волны, который является обратной величиной частоты v , и вы получите формулу скорости света:

c= \nu \lambda

Прибор, который использовали Эссен и Гордон-Смит, известен как резонансный волномер с резонатором ​. Он генерирует электрический ток известной частоты, и они смогли рассчитать длину волны, измерив размеры волномера. Их расчеты дали 299 792 км / с, что было самым точным определением на сегодняшний день.

Современный метод измерения с использованием лазеров

Один из современных методов измерения возрождает метод разделения луча, используемый Физо и Фуко, но использует лазеры для повышения точности. В этом методе импульсный лазерный луч разделяется. Один луч идет к детектору, а другой проходит перпендикулярно к зеркалу, расположенному на небольшом расстоянии. Зеркало отражает луч обратно ко второму зеркалу, которое отклоняет его ко второму детектору. Оба детектора подключены к осциллографу, который записывает частоту импульсов.

Пики импульсов осциллографа разделены, поскольку второй луч проходит большее расстояние, чем первый. Измерив расстояние между пиками и расстояние между зеркалами, можно определить скорость светового луча. Это простой метод, и он дает довольно точные результаты. Исследователь из Университета Нового Южного Уэльса в Австралии зафиксировал значение в 300 000 км/с.

Измерение скорости света больше не имеет смысла

Измерительная линейка, используемая научным сообществом, называется метр. Первоначально он был определен как одна десятимиллионная часть расстояния от экватора до Северного полюса, а позже определение было изменено на определенное количество длин волн одной из эмиссионных линий криптона-86. В 1983 году Генеральный совет по мерам и весам отменил эти определения и принял следующее:

9 792 458 секунд, где секунда основана на радиоактивном распаде атома цезия-133. ​

Определение метра с точки зрения скорости света в основном фиксирует скорость света на уровне 299 792 458 м/с. Если эксперимент дает другой результат, это просто означает, что аппарат неисправен. Вместо того, чтобы проводить дополнительные эксперименты по измерению скорости света, ученые используют скорость света для калибровки своего оборудования.

Использование скорости света для калибровки экспериментального оборудования

Скорость света проявляется в различных контекстах физики, и технически возможно вычислить ее на основе других измеренных данных. Например, Планк продемонстрировал, что энергия кванта, такого как фотон, равна его частоте, умноженной на постоянную Планка (h), которая равна 6,6262 x 10 ^-34 Дж⋅секунда. Поскольку частота равна c/λ , уравнение Планка можно записать в единицах длины волны:

E=h\nu = \frac{hc}{\lambda}\implies c=\frac{E\lambda}{ ч}

Облучив фотоэлектрическую пластину светом с известной длиной волны и измерив энергию выброшенных электронов, можно получить значение для ​ c ​. Однако этот тип калькулятора скорости света не является необходимым для измерения с, потому что ​ c ​ ​ определено ​ как то, чем оно является. Однако его можно было использовать для проверки аппарата. Если Eλ/h не оказывается равным c, что-то не так либо с измерениями энергии электрона, либо с длиной волны падающего света.

Скорость света в вакууме — универсальная константа

Имеет смысл определить метр с точки зрения скорости света в вакууме, так как это самая фундаментальная константа во Вселенной. Эйнштейн показал, что она одинакова для любой точки отсчета, независимо от движения, а также это самое быстрое, что может двигаться во Вселенной — по крайней мере, все, что имеет массу. Уравнение Эйнштейна и одно из самых известных уравнений в физике: E = mc ^{2 92}}}}

Для движущегося тела с массой m и скоростью v уравнение Эйнштейна должно быть записано E = mc ² γ . Когда вы посмотрите на это, вы увидите, что когда v = 0, γ = 1, вы получаете E=mc ² .

Однако, когда v = c, γ становится бесконечным, и вы должны сделать вывод, что для разгона любой конечной массы до этой скорости потребуется бесконечное количество энергии. Другой способ взглянуть на это состоит в том, что масса становится бесконечной со скоростью света.

Текущее определение метра делает скорость света стандартом для наземных измерений расстояний, но оно уже давно используется для измерения расстояний в космосе. Световой год – это расстояние, которое проходит свет за один земной год, что получается 9,46×10 ¹⁵ м.

Это количество метров слишком много для понимания, но световой год понять легко, а поскольку скорость света постоянна во всех инерциальных системах отсчета, это надежная единица измерения расстояния. Он стал немного менее надежным из-за того, что основан на годе, а это временные рамки, которые не имеют отношения ни к кому с другой планеты.

Объяснение измерений освещенности | LEDwatcher

Что такое люмен? Как измерить свет? Сколько ватт потребляет светодиодная лампа? Это лишь некоторые из тем о свете, затронутых в этой статье. Мы попытались объяснить основы света и то, как измеряются различные аспекты света, на примерах из жизни, выделив наиболее важные формулы, используя информационные изображения, графики и таблицы, а также сделали несколько калькуляторов для упрощения расчетов. Надеюсь, вы найдете эту статью полезной, и если у вас есть какие-либо комментарии, предложения или дополнения, не стесняйтесь использовать форму комментариев под статьей.

Вот оглавление со ссылками на темы, затронутые в этой статье, для облегчения навигации:

1. ЛЮМЕНЫ И КАНДЕЛЫ (световой поток, сила света)
2. ОСВЕЩЕНИЕ, ОСВЕЩЕНИЕ, ЛЮКС И ФУТ-СВЕЧИ
3. КАК ИЗМЕРИТЬ ОСВЕЩЕНИЕ?
   1. Люксметры
   2. Приложения экспонометра
4. ЛЮМЕН И МОЩНОСТЬ
   1. Вычислитель световой отдачи
   2. Калькулятор люменов в ватты
   Калькулятор
   3. ватт в люмен
   4. Таблица люменов

ЛЮМЕНЫ И КАНДЕЛЫ

Что такое люмен?

Световой поток или сила света измеряет общее количество света, излучаемого источником света за определенный период времени. Проще говоря, световой поток показывает, сколько света излучает лампа во всех направлениях в секунду, световой поток выражается в единицах, называемых люмен (лм) . Световой поток измеряет только свет, излучаемый в видимом диапазоне длин волн для человеческого глаза примерно от 400 до 750 нм.

Определение люмен – люмен (лм) – единица измерения светового потока или мощности света. Один люмен равен количеству света, излучаемому источником света (излучающего одинаковое количество света во всех направлениях) через телесный угол в один стерадиан с интенсивностью 1 кандела.

Световой поток (в люменах) обычно указывается на упаковке лампочки (или может быть найден в специальных каталогах лампочек) и используется как объективное измерение светоотдачи источника света для Лучше сравните различные типы лампочек. Однако, поскольку люмены измеряются на определенном расстоянии во всех направлениях от источника света, это не лучшее измерение для описания того, насколько ярким будет свет в определенной области. Чтобы описать это, используется термин, называемый освещенностью, и единицы, называемые люксами или фут-канделябрами.

Сила света (кандела)

Сила света — это сила света или количество видимого света, излучаемого источником света в заданном направлении на единицу телесного угла. Сила света измеряется в канделах (кд) , что является базовой единицей СИ. По сути, он измеряет количество видимого света, излучаемого под одним определенным углом от источника света, что является полезным измерением при сравнении устройств, создающих сфокусированный пучок света, таких как прожекторы, фонарики и лазерные указки.

Определение канделы – кандела (cd) – единица измерения силы света в системе СИ. Кандела заменила старую единицу, которая использовалась для выражения силы света — силы свечи. Одна обычная свеча излучает примерно 1 канделу силы света, поэтому в старые времена канделу также называли свечой.

Поскольку свеча не была самым точным источником света для измерения силы света, были определены гораздо более строгие правила и определения для измерения силы света, официальное определение канделы:

Кандела – это сила света в заданном направлении источника, который излучает монохроматическое излучение с частотой 540 x 1012 герц и имеет силу излучения в этом направлении 1/683 ватта на стерадиан.
С сайта http://physics.nist.gov/cuu/Units/current.html

Объяснение

Напомним, световой поток измеряет количество общего видимого света, излучаемого источником света, единицей измерения светового потока является люмен (лм) . Сила света измеряет, сколько света излучается источником света в одном направлении, единицей силы света является кандела (кд) . В общем, если вам нужна лампочка, которая излучает свет во всех направлениях (например, потолочный светильник в доме) , посмотрите на люмены при сравнении различных лампочек, однако, если вам нужен свет, который может сфокусировать максимальное количество яркости в меньший луч, такой как прожектор или фонарик, посмотрите на канделы при сравнении таких источников света. Помимо этих двух, освещенность также является важным показателем, измеряющим количество света, падающего на данную поверхность 9.0013 (измеряется в люксах или фут-свечах) , но позже с этим.

Классический пример объяснения люменов и кандел: Представьте, что вы помещаете прозрачную сферу радиусом 1 метр над свечой. Свеча производит свет силой в 1 канделу и излучает свет равномерно во всех направлениях. Если вы прорежете в сфере отверстие площадью 1 квадратный метр, из этого отверстия выйдет 1 люмен света. Это дает уравнение:

1lm = 1cd * sr

где:

• 1 лм = один люмен;
• 1 cd = одна кандела;
• sr = стерадиан (квадратный радиан, один квадратный радиан общей сферы можно рассчитать с помощью уравнения A = r², где r — радиус сферы) .

Таким образом, в этом случае:

1 лм = 1 кд * 1

1 люмен = 1 кандела; источник света с силой света 1 кандела производит 1 люмен светового потока в сфере с площадью поверхности 1 квадратный метр.

Мы также можем рассчитать световой поток всей сферы, используя то же уравнение. Для этого сначала нам нужно знать площадь поверхности сферы, ее можно рассчитать по формуле:

 4π r² = 4*3,14*1=12,56ср

Итак, если мы возьмем предыдущее уравнение 1 лм = 1 кд * ср и узнаем, что сила света равна 1 кд , а площадь поверхности сферы равна 12,57 м² , мы можем вычислить:

1 лм = 1кд * 12,57ср
пм= 12,57 ; источник света силой 1 кандела производит 12,57 люмен светового потока в сфере радиусом 1 метр (или площадью поверхности 12,57 м²).

То же уравнение можно преобразовать для расчета кандел:

1кд = 1лм/ср

Давайте посмотрим на новый пример, у нас есть лампочка, которая излучает 700 люмен света равномерно во всех направлениях, с одной и той же прозрачной сферой радиусом 1 м над лампочкой.

Теперь, если мы возьмем преобразованную формулу 1 кд = 1 лм / ср и узнаем, что световой поток равен 700 лм , а площадь поверхности шара равна 12,57 м² , мы можем рассчитать силу света лампочки:

1лм/ср = 1кд
700лм/12,57ср ≈ 56 кд

Но если мы хотим рассчитать интенсивность света в определенном направлении, скажем, проходящем через один стерадиан , как в первом примере, мы можем использовать ту же формулу:

700 лм/1ср ≈ 700 кд; это подтверждает первое правило, согласно которому 1 люмен = 1 кандела, когда свет излучается через сферу в 1 стерадиан.

Чтобы еще лучше проиллюстрировать разницу между световым потоком (люмен) и силой света (кандел) , представьте себе лампочку, которая производит 1 канделу или 12,57 люмен, если вы закроете одну сторону лампы, она будет по-прежнему дают ту же силу света в 1 канделу, но вдвое меньший световой поток – 6,28лм. Это связано с тем, что кандела измеряет силу света, насколько ярким будет свет в определенном направлении, поэтому в этом случае закрытие половины колбы не повлияет на интенсивность света (если измеряется на непокрытой части колбы) . Но поскольку люмены измеряют общее количество видимого света от источника, покрытие половины колбы уменьшит общее количество видимого света вдвое.

Вот почему вам следует сравнивать канделы при покупке прожектора или фонаря с концентрированным световым пучком и люменов (или люкс) при покупке внутреннего освещения, такого как потолочные светильники или наружное заливающее освещение.

Эти предыдущие расчеты и формулы в основном относились к источнику света, который является изотропным или, другими словами, излучает свет равномерно во всех направлениях. Теперь давайте посмотрим, как рассчитать канделы и люмены в лампочках под определенными углами.

Люмены, канделы, углы обзора

В том же уравнении 1cd = 1lm/sr sr указывает угол обзора (также называемый углом вершины) , через который излучается свет при расчете силы света и светового потока. В предыдущих примерах мы рассчитывали люмены и свечи, предполагая, что свет излучается равномерно во всех направлениях (или в одном примере через телесный угол в один стерадиан, где 1 люмен равен 1 канделе) , но обычно мы покупаем осветительные приборы, излучающие свет в под определенным углом точечные светильники освещают более узкий угол, чтобы обеспечить более сфокусированный луч, а прожекторы освещают более широкий угол, чтобы покрыть большую площадь поверхности.

Глядя на то же уравнение 1кд = 1лм/ср , мы можем заключить, что, увеличивая силу света (кандел) , мы должны уменьшить угол обзора (стерадиан) для получения того же светового потока ( люмен) .

И наоборот, если мы уменьшим силу света (кандел) , мы должны увеличить угол обзора (стерадиан) , чтобы получить тот же световой поток (люмен) . Таким образом, мы можем сказать, что сила света обратно пропорциональна углу обзора, а это означает, что при увеличении одного значения с той же скоростью другое значение будет уменьшаться.

В то же время при расчете светового потока, если мы увеличим либо силу света, либо угол обзора, световой поток будет увеличиваться, и, наоборот, если мы уменьшим либо силу света, либо угол обзора, световой поток также увеличится снижаться.

Итак, как мы можем определить этот угол вершины светового луча?
В основном угол при вершине представляет собой угол между осью источника света, дающего наибольшую силу света, и осью, где сила света уменьшается до 50%. Формула для расчета телесного угла (Ω) в стерадианах (sr) :

 Ω = 2π(1−cos(α/2))

, где α – угол при вершине, измеренный в градусах.

Итак, например, если вы хотите рассчитать телесный угол (Ом) в стерадианах (ср) для расчета люменов или кандел пути света, скажем, для светового луча с углом при вершине 40° , используя приведенное выше уравнение, получаем:

Ом = 2π(1−cos(40/2))
Ом ≈ 2*3,14*(1-0,94)
Ом ≈ 6,28* 0,06
Ω ≈ 0,38sr

Теперь, если мы хотим рассчитать световой поток источника света с интенсивностью 1 кандела и углом обзора 40° , мы можем вставить ранее вычисленное телесного угла Ω ≈ 0,38 ср в основном уравнении:

1 лм = 1 кд * ср
лм = 1*0,38
лм ≈ 0,38

Полное уравнение для расчета светового потока (люмен) источника света , если мы знаем силу света (кандел) и угол при вершине (стерадиан) равен:

 Φ=I2π(1−cos(α/2))

люмен = кандела*2π*(1-cos(угол вершины/2))

• Φ – световой поток (лм)
• I – сила света (кд)
• π – константа (≈3,14)
• α – угол при вершине (°)

Для расчета силы света (кандел) , если световой поток (люмен) и угол при вершине (стерадиан) известны, используйте это уравнение:

 I=Φ/(2π*(1−cos½*α))

кандел = люмен/(2π*(1-cos½*угол при вершине))

Теперь давайте проверим это уравнение на более практическом примере. Допустим, у нас есть лампа, которая производит 3cd силы света при 40° угла вершины , и мы хотим рассчитать люмены для этой лампы. Мы можем использовать предыдущее уравнение:

Φ=I2π(1−cos(α/2))
lm = 3cd*2*π*(1-cos(40°/2))
лм = 18,84*0,06
лм ≈ 1,13 (осветительный прибор с силой света 3 кд при угле вершины 40° будет давать световой поток примерно 1,13 лм)

Если увеличить угол обзора от 40° на 70° и оставить силу света на уровне 3cd , общий световой поток должен увеличиться:

лм = 3cd*2*π*(1-cos(70°/2))
лм ≈ 3 ,39

Таким образом, если мы увеличим угол при вершине лампы, сохраняя при этом силу света прежней, световой поток также увеличится.

Мы также можем проверить это наоборот, давайте сохраним угол при вершине 70° , но уменьшим интенсивность света наполовину, с 3cd до 1,5cd . Теперь лампа должна давать меньше люменов:

лм = 1,5кд*2*π*(1-cos(70°/2))
лм ≈ 1,69

Что и есть, 3,39лм> 1,69лм.

Сводка люменов и кандел

Подводя итог, можно сказать, что световой поток измеряет общее количество видимого света, излучаемого во всех направлениях, единицей измерения светового потока является люмен (лм) . Сила света измеряет количество видимого света, излучаемого в заданном направлении под телесным углом источником света, единицей силы света является кандела (кд) . Уравнение для расчета люменов, когда известны канделы и телесный угол источника света: 1лм = 1кд * ср .

Канделы в основном используются для описания яркости осветительных приборов, которые производят сфокусированный пучок света под более узким углом в одном направлении, таких как лазерная указка, фонарик и прожектор. Люмены используются для сравнения ламп или осветительных приборов, которые освещают под широким углом и должны излучать свет одинаково во всех направлениях, таких как потолочные светильники и некоторые типы пищевых светильников. Как правило, чем шире угол луча света, тем ниже интенсивность света, а чем уже угол луча света, тем выше интенсивность света.

ОСВЕЩЕНИЕ, ЯРКОСТЬ, ЛЮКС, ФУТ-СВЕЧА

Освещенность

Освещенность — это количество света или светового потока, падающего на поверхность. Освещенность измеряется в люксах (люмен на квадратный метр) или в фут-канделях (люмен на квадратный фут) с использованием американских и британских метрик. Освещенность не зависит от типа поверхности, которую он освещает, и зависит только от количества света, падающего на эту поверхность, поэтому она будет одинаковой при освещении стены, земли, пола, дерева или любого другого объекта. Освещенность (в отличие от люменов и других показателей освещенности) можно легко измерить с помощью простого устройства, называемого экспонометром, или даже с помощью смартфона, на котором установлено специальное приложение.

Люкс

Определение люкс – люкс (люкс) – это единица измерения освещенности, люкс измеряет световой поток на единицу площади или количество света, падающего на данную поверхность. По сути, люкс определяет, насколько яркой будет освещенная поверхность. Один люкс равен одному люмену на квадратный метр площади поверхности:

 1 лк = 1 лм/м²

или

1 лк = 1 кд * ср / м²

, потому что 1 лм = 1 кд * ср

В приведенных выше формулах м² представляет собой площадь поверхности, на которую падает свет.

Фут-кандел

В имперской и американской системах измерения вместо люксов используется термин фут-кандел (fc) . Фут-свеча также измеряет количество света, падающего на поверхность, но вместо люмен на квадратный метр используется для измерения люкс , люмен на квадратный фут используется для измерения фут-кандела . Одна фут-свеча равна ок. 10,764 лк. Фут-свечи рассчитываются по формуле:

 1fc = 1лм/фут².

Объяснение

Освещенность можно легко рассчитать, если известны световой поток (люмен) на выходе источника света и площадь освещаемой поверхности. Например, концентрированный пучок света со световым потоком 400 люмен  освещает 1 квадратный метр большую площадь с освещенностью 400 люкс: свет падает в два раза с 1 квадратного метра на 2 квадратных метра и оставляет световой поток равным 400 люмен , освещенность на этой площади уменьшится в два раза :

лк = 400лм / 2м²
лк 200

Это означает, что чем дальше расстояние от освещаемой поверхности или больше угол освещения, тем ниже будет освещенность света, падающего на поверхность.

Освещение полезно при выборе подходящих лампочек или осветительных приборов для определенных помещений, таких как спальня, гостиная, офис, магазин, театр, сцена и тому подобное. Люкс также является важным показателем при выборе освещения для выращивания растений в помещении.

Яркость

Яркость — это сила света, которая отражается или излучается от объекта на единицу площади в определенном направлении. Яркость зависит от того, сколько света попадает на объект и от отражения света от этой поверхности. Единицей измерения яркости является кандела на квадратный метр – кд/м² .

В основном яркость используется для расчета мощности света, излучаемого данной поверхностью при определенном угле обзора и определяемого человеческим глазом, или, другими словами, насколько яркой будет выглядеть данная поверхность для человеческого глаза. На самом деле яркость — это единственная форма света, которую мы можем видеть. Яркость используется, например, при создании дорожных знаков и дорожного освещения.

КАК ИЗМЕРИТЬ ОСВЕЩЕНИЕ?

Измерение люменов

Многие думают, что люмены для лампочки или светильника можно легко измерить с помощью дешевого люксметра или даже мобильного приложения, но на самом деле для этого требуется специальное устройство под названием , интегрирующая сфера , подключенная к спектрометру и компьютер, на котором должно быть установлено специальное программное обеспечение, которое может отображать несколько показателей, таких как световой поток или люмены, световая отдача, распределение светового спектра, цветовая температура и другие характеристики освещения. Так что на самом деле люменометр — это не маленькое портативное устройство, которое можно купить за пару долларов, а скорее лаборатория для измерения люменов и других показателей лампочек.

Вот видео от Diode Dynamics, показывающее интегрирующую сферу, используемую для измерения люменов.

Люксметры

Существуют также другие типы измерителей для измерения различных показателей освещенности:

• люксметр для измерения освещенности (люкс или фут-канделы) ;
• Интенсометр для измерения силы света (кандел) ;
• яркомер для измерения яркости.

Люксметры наиболее распространены и используются для измерения освещенности или количества света, падающего на поверхность. Люксметр используется для измерения количества света при фото- и видеосъемке, в частных домах и многих общественных местах, таких как офисы, магазины, библиотеки, музеи и другие места, чтобы определить, имеет ли помещение достаточный уровень освещенности либо для безопасного условия труда сотрудников (в офисах) или просто в целях оформления (в художественных галереях), а также для определения видимости на открытых площадках, например, при выборе соответствующего уличного освещения.

Люксметр часто называют просто люксметром из-за его популярности среди других приборов для измерения освещенности. На рынке доступен широкий спектр люксметров в зависимости от их цены, функциональности и точности, от пары долларов до нескольких сотен долларов за более продвинутые измерители. Существует даже множество приложений для измерения освещенности (бесплатных и платных) , доступных на устройствах iOS и Android, которые могут измерять освещенность, и некоторые из этих приложений на самом деле довольно приличны для основных задач измерения освещенности.

Приложения для измерения освещенности

Вот несколько самых популярных приложений для измерения освещенности для устройств iOS или Android, которые вы можете протестировать самостоятельно.

Приложения для измерения освещенности для iOS:

1. Карманный измеритель освещенности (от студии Nuwaste) ;
2. myLightMeter Free (Дэвид Куилс).

Приложения для измерения освещенности для Android:

1. LightMeter Free (от Дэвида Квилса) ;
2. Экспонометр (Борче Трайковски) ;
3. Экспонометр beeCam (от FM. Bee Corp.).

ЛЮМЕН И МОЩНОСТЬ

Измерение, описывающее соотношение между люменами и ваттами, составляет световая отдача . Световая отдача — это отношение между световым потоком и электрической мощностью источника света. Она измеряет, насколько эффективно источник света преобразует электрическую мощность в видимый свет. Единица световой отдачи лм/Вт (люмен на ватт) .

Калькулятор световой отдачи

Световую отдачу можно легко рассчитать с помощью уравнения:

 световая отдача (лм/Вт) = световой поток (лм) / мощность в ваттах (Вт)

SO, например, светящаяся эффективность 10 Вт лампочки, которая производит 600 Lumens будет 60 LM/W :

600LM/10 Вт = 60 л/мас. калькулятор преобразования

Мы также можем преобразовать это уравнение для расчета мощности лампочки, если мы знаем световой поток (люмен) и светоотдача этой лампы. Возьмем тот же пример, если мы знаем, что лампочка производит 600 люмен с эффективностью 60 лм/Вт , используя уравнение:

ваттность = люмен / люмен на ватт-час.

600 лм / 60 лм/Вт = 10 Вт

мы можем рассчитать, что лампочка будет потреблять 10 Вт электроэнергии для производства 600 люмен света.

---

Калькулятор преобразования ватт в люмены

Аналогичным образом мы можем рассчитать световой поток (люмен) лампочки, если мы знаем мощность в ваттах и световая отдача лампочки, путем преобразования той же формулы:

люмен = мощность * люмен на ватт-час

10 Вт * 60 лм/Вт = 600 лм

---

Сравнение люменов

Количество люменов в ватте зависит от типа лампы, используемой в осветительном приборе. В среднем старые вольфрамовые лампы накаливания будут производить 15 люмен на ватт, а эффективные светодиодные лампы будут производить около 75 люмен на ватт.

No related posts.