Що вимірюється в люменах, люксах та кельвінах

Кілька років тому багато країн почали відмовлятися від вимірювання потужності освітлювальних приладів у ВАТ, так як це занадто неточно – лампи можуть мати equal power (рівнозначну потужність), але різний ККД. Вимірювати світловий потік в люменах виявилося набагато зручніше, так як така одиниця найбільш точно відображає ефективність приладів і дозволяє правильно підібрати їх для квартири або офісу. По суті, люмени та кельвіни (світлова температура) на сьогоднішній день мають увійти в повсякденні поняття для кожної сучасної людини.

Люмени люкси та кельвіни

У першому етапі досліджень розберемося у цьому, що вимірюється у люменах, але це потік світла від освітлювального приладу. Отже, що більше кількість люменів, то яскравіше буде лампочка. А ось люкси визначають освітленість поверхні, тобто іноді при яскравому світильнику одиниця площі може бути освітлена краще або гірше. Вибираючи необхідне співвідношення цих двох одиниць виміру, можна досягти найбільш оптимального результату.

Також у Міжнародній системі одиниць використовується таке поняття, як кельвін (К), що вказує на термодинамічний або колірну температуру. Ще слід зазначити, що оптимальна температура, це 4200 K, де світловий потік має білий чи блакитний колір, що найкраще сприймається людським зором. Сучасна промисловість виготовляє саме такі прилади.

Порівняльні характеристики

Отже, ми вже розібралися в тому, що вимірюється в люменах – це світловий потік від конкретного приладу освітлення.Тепер порівняємо цю одиницю виміру з ватами: світлодіодна лампа потужністю 12 Вт рівнозначна 1200 Лм, у люмінесцентної «економки» для цього знадобиться 25 Вт, а у звичної для всіх «лампи Ілліча» – 100 Вт. Безумовно, найкращий ефект енергозбереження виявляють світлодіоди, хоча їхня вартість дещо вища, але це дуже швидко окупається.

На упаковці світлодіодних приладів зазвичай вказують обидві одиниці виміру – вати та люмени. При цьому деякі несумлінні виробники заради маркетингового ходу можуть написати, що світлодіодка має 7 Вт, що замінює лампу розжарювання на 75 Вт, але зазвичай це обман. Якщо ви побачили на коробці подібний напис, подивіться, що там написано дрібним шрифтом і знайдете більш точну інформацію.

Примітка: світловий потік сонця у люменах становить 3,63•1028 Лм.

Перерахунок ватів у люмени

Бувають такі ситуації, коли на упаковці вказано лише ват і відсутній повний перелік технічних характеристик. Це, звичайно, недоробка виробника, але на це є свої причини:

• наше населення за старою звичкою оцінює освітлювальні прилади за потужністю (кількість електроенергії, що споживається);
• недобросовісні виробники навмисно приховують повні дані, щоб ввести в оману покупця.

Крім того, у різних світлодіодних конструкцій (лампи, стрічки) кількість люменів при однаковій потужності змінюється:

• захисна оболонка тієї ж стрічки утримує частину світлового потоку;
• лампа складається з кількох світлодіодів;
• частково потужність розсіюється на драйвері.

Визначення точних показників має проводитися заводом-виробником за допомогою люксометрів, але й тут дані не завжди ідеальні, оскільки залежать від багатьох факторів.Якщо говорити про приблизні розрахунки люменів на 1 ват, то світлодіоди мають:

• експериментальні – 220 Лм;
• одиничні – 140-150 Лм;
• у прозорій колбі – 100-110 Лм;
• у матовій колбі – 80-90 Лм.

Конвертація люменів у ВАТ

Іноді виникає потреба визначити споживану потужність одного або групи світлодіодів, коли відомі показники лише у люменах. Знов-таки, точно це зробити неможливо, тому що на світловий потік приладу впливає, наприклад, колба, абажур або захисне скло. Тим не менш, ви можете зробити це, скориставшись наведеною вище таблицею, а також розрахувати, скільки енергоносія знадобиться для того чи іншого світильника, зробивши прості арифметичні обчислення. Так, один ват для лампи розжарювання відповідатиме 12 люменам, для люмінесцентних – 60 люменів та для світлодіодних – 90 люменам.

Безумовно, такий підхід можна назвати дилетантською дією, але з власного досвіду можу сказати, що таких методів вистачає, щоб проконтролювати електролічильник у будинку чи квартирі. Мабуть, багато хто стикався з проблемою, коли виникала підозра, що їхній прилад обліку показує більшу кількість ват, ніж було витрачено протягом місяця. У такому разі можна вчинити наступним чином: на одну годину включити кілька освітлювальних та побутових приладів, що є в будинку та зафіксувати показання лічильника на початку та після закінчення експерименту. Потім підрахуйте потужність всіх задіяних приладів та порівняйте дані.

Визначення параметрів

Світловий потік складається з дрібних невагомих частинок, іменованих фотонами, і коли вони потрапляють на очну сітківку, відбувається певна реакція – чим більше фотонів, тим краще видно предмет, що освітлюється.Виходить, що люмен можна заміряти люксометром, завдяки потоку фотонів, що потрапляють на нього. Люкси визначаються, завдяки відображенню фотонів від поверхні освітлюваного предмета. Тут можна визначити і люкси, і люмени від усіх ламп одночасно, хоча люкси таки обчислюються на квадратний метр площі. Якщо значення не відповідають одне одному, то причин може бути кілька, наприклад, забруднена або стара лампа.

Висновок

Правильність розрахунку світлового потоку того чи іншого приладу освітлення багато в чому залежить від його продуктивності (ККД) та чистоти. Це говорить про те, що лампи потрібно вибирати хорошої якості і найчастіше це визначається по упаковці – якщо там роздруковані всі параметри без реклами, то, швидше за все, ви знайшли хорошого виробника.

Для забезпечення комфорту у приміщеннях та вирішення інших практичних завдань необхідно знати, у чому вимірюється освітленість. Ці відомості стануть у нагоді при оснащенні робочого простору та місця для відпочинку. Вони допоможуть правильно вибрати світлотехнічний прилад, унеможливити помилки при виконанні монтажних робіт.

Якісне освітлення офісу підвищує продуктивність праці

Основні характеристики світла

Для правильної оцінки параметрів, що розглядаються, необхідно уточнити базові визначення. Світлом називають видимий спектр електромагнітного випромінювання. Мається на увазі діапазон із довжиною хвиль 360-830 нм. У цьому випадку виділено частину, яка відповідає середнім нормальним параметрам чутливості людських органів зору.

Потужність потоку вимірюють за величиною енергії, яка за одиницю часу переміщається через ділянку площі.У разі істотне значення має чутливість ока до випромінювання у різних частинах спектра. Фактично йдеться не лише про енергетичний потенціал випромінювача, а й про параметри «приймача».

Якщо взяти монохроматичне джерело з довжиною хвилі (L), кількість світла (потік F) визначатиметься формулою:

• K – поправочний коефіцієнт (683 люмен (лм) на Ватт у міжнародній системі стандартів вимірів СІ);
• V – показник, що враховує спектральну ефективність із приведенням середньої чутливості органів зору при денному рівні освітлення;
• Fі – Потік електромагнітного випромінювання.

Складові спектру підсумовують для оцінки впливу випромінювання реального джерела. Підсумковий результат визначає рівень освітленості конкретної поверхні. Збільшення дискретності збільшує точність результатів.

Що таке освітленість

Цим терміном називається відношення світлового потоку до одиничної площі, яку він потрапляє. Визначивши відповідне значення, нескладно обчислити рівень освітленості певної ділянки поверхні. Якщо видалити джерело від об'єкта, цей параметр швидко зменшуватиметься назад пропорційно дистанції.

В яких одиницях вимірюється освітленість

Цей параметр вимірюють у люксах. Для штучного точкового джерела освітленість вимірюється за такою формулою:

де:

• I – сила світла, виражена у канделах (кд);
• r – відстань між джерелом та поверхнею;
• u – кут нахилу променів.

Перелік основних одиниць виміру

На вітчизняному ринку представлена ​​продукція виробників із різних країн, що пояснює певну плутанину у термінах.Нижче наведені популярні одиниці виміру освітленості разом із формулами перерахунку значень. Ці відомості стануть у нагоді для коректного порівняльного аналізу технічних характеристик різних світильників.

Що таке «кандела»

Це класична одиниця виміру освітленості. Канделою називають силу світла в одну свічку (candela лат.), який випромінює джерело монохроматичного випромінювання з робочою частотою 540 * 1012 Герц. Енергетичний потенціал такого потоку становить 1/680 Ватів на стерадіан (ст).

До уваги. Стерадіаном називають тілесний кут, який вирізує конусний промінь на поверхні при розміщенні точкового джерела у центрі сфери. Кут розкриття становить приблизно 65,5 °.

Слід зазначити! Наведена частота відповідає зеленому кольору. Цей діапазон людське око здатне фіксувати навіть за мінімальної інтенсивності випромінювання. Працюючи з іншими частинами діапазону роблять необхідні корекції.

Люмени та люкси

У люменах вимірюють світловий потік. Один лм створює точкове джерело, яке генерує силу світла в 1 канделу. Промінь формує розкриття на 1 стерадіан. Об'єднувальна формула:

Люкс, у свою чергу, дорівнює яскравості, яку створює на одному кв. метрі рівної поверхні світловий потік 1 люмен.

Цей малюнок наочно демонструє, що вимірюється в лк і лм. Поруч показано зміну освітленості та розмірів робочої площі за різних положень джерела. Збільшення відстані розширює зону з одночасним зменшенням яскравості світлової плями, яку визначають люксах. Люмени необхідні для оцінки параметрів світильника.

У реальних умовах перевіряють шляхи проходження променів. Так, у порожньому виставковому залі перешкод немає.Однак умови суттєво змінюються після встановлення торгових стелажів. Щоб забезпечити видимість продукції полицях, доводиться збільшувати потужність світильників чи вибирати оптимальні місця кріплення.

Освітлення в супермаркеті

Щоб спростити розрахунки, сучасні користувачі використовують спеціалізоване програмне забезпечення. З його допомогою моделюють різні варіанти розміщення освітлювальних приладів з урахуванням розташування меблів, розмірів вікон, інших важливих факторів.

Люмен та Ват

Раніше рядові споживачі не думали про те, в яких одиницях вимірюється освітленість. Під час відвідування магазинів звертали увагу лише на Ватти. Однак у наші дні стандартне маркування містить необхідні об'єктивної оцінки дані.

Справа в тому, що споживана потужність витрачається з різною ефективністю. Значна частина випромінювання класичних ламп розжарювання розташована у невидимому інфрачервоному діапазоні спектру. Додатковим недоліком є ​​паразитне нагрівання, яке збільшує витрати на підтримку комфортних умов у літній період. Високотемпературна дія швидко руйнує міцні вольфрамові нитки.

Менш критичні робочі режими створені винахідниками газорозрядних ламп. Ця особливість пояснює продовження терміну служби. Основні недоліки:

• тендітна конструкція;
• дратівливі та стомлюючі пульсації;
• необхідність особливої ​​утилізації отруйних люмінофорів.

Найкращі показники забезпечують сучасні світлодіодні прилади. Вони відрізняються:

• високою яскравістю за мінімального споживання енергії;
• гармонійним розподілом спектра;
• довговічністю, стійкістю до механічних та інших зовнішніх впливів.

Порівняння ламп різних типів

При однаковій освітленості світлодіодний прилад споживає в 10-12 разів менше електроенергії порівняно з лампами розжарювання. З урахуванням реального терміну служби та знижених експлуатаційних витрат інвестиції у нові вироби будуть економічно доцільними.

Кратні одиниці люмену

Для зручності, крім цілих, застосовують кратні значення вимірюваних величин за стандартом СІ. До базової назви додають приставки, які позначають відповідний ступінь:

Дольні одиниці люмена

Аналогічний підхід застосовують для позначення малих величин:

Особливості обчислення

Чинні вітчизняні правила наведені у будівельних стандартах СНіП. Оцінюють спільно рівень освітленості та пульсації.

Таблиця з нормативами

Для розрахунку освітленості горизонтальних майданчиків застосовують метод «коефіцієнта використання». Необхідний світловий потік джерела (F) обчислюють множенням нормативу (Е) на площу (S) та поправочні коефіцієнти, які враховують:

• забрудненість атмосфери та тип світильників (Кз);
• виправлення на реальну освітленість (Кп).

Отримане значення ділять на кількість освітлювальних приладів (n), помножене на комплексний коефіцієнт (К=Fп/Fл), де:

• Fп – світловий потік, що потрапляє на робочу поверхню;
• Fл – сумарний потік, який утворюють усі включені прилади.

Загальна формула:

Прилади для визначення рівня освітленості

Для перевірки відповідності нормативам виміряти основні показники можна за допомогою люксметра. Типовий прилад складається з наступних блоків:

• вбудованого чи виносного чутливого датчика;
• перетворювача;
• стрілочного (цифрового індикатора).

Детектор розміщують на горизонтальній поверхні. Виміри виконують за методикою, встановленою ГОСТами 24940-96 та 54944-2012. Окремо перевіряють штучну та природну освітленість. У процесі виконання робочих операцій виключають попадання тіней та інших перешкод у робочу зону.

Вимірювання освітленості для світлодіодних світильників

Щоб унеможливити спотворення результатів, вимірювання виконують після двох годин безперервної роботи світильників. Бажано повторити процедуру кілька разів.

До уваги. Для розрахунку інженерних проектів у державній сфері застосовують спеціалізовані класифікатори витрат КОСГУ.

Вимірювання кількості світла для світлодіодних пристроїв

Для наочності зручно уявити значення освітленості у типових ситуаціях. Ці значення можна порівняти з параметрами, які наводять у супровідній документації виробника світлодіодних приладів.

Таблиця освітленості

У рекламних проспектах для покращення продажів лампочку можуть назвати яскравою та енергозберігаючою. Щоб зробити правильний висновок про споживчі параметри виробу, можна користуватися наведеною вище інформацією.

Найчастіше звичайна людина може не знати, що таке люкси і люмени або зовсім плутати їх.

Розглянемо докладніше ці поняття:

Люкс (від лат. lux – світло) – Це одиниця виміру освітленості в Міжнародній системі одиниць. Російське позначення – лк, міжнародне – lx.

1 люкс дорівнює освітленості поверхні площею 1 квадратний метр при світловому потоці падаючого на неї випромінювання, що дорівнює 1 люмен.

Також 1 люкс дорівнює освітленості поверхні сфери радіусом 1 метр, що створюється точковим джерелом світла, що знаходиться в її центрі, сила світла якого становить 1 кандела*.

Приклади типового освітлення:

Люмен (від лат. lumen – світло) — одиниця виміру світлового потоку в Міжнародній системі одиниць є світловою величиною. Російське позначення – лм, міжнародне – lm.

1 люмен дорівнює світловому потоку, що випускається точковим ізотропним джерелом, з силою світла, що дорівнює 1 канделі, в тілесний кут величиною один стерадіан.

Світлова віддача джерела світла – Відношення випромінюваного джерелом світлового потоку до споживаної ним потужності.У Міжнародній системі одиниць вимірюється у люменах на ват (лм/Вт). Є показником ефективності та економічності джерел світла.

Світлова віддача типових джерел світла:

*Кандела (від латів. candela – свічка) — одиниця сили світла, одна із семи основних одиниць Міжнародної системи одиниць. Російське позначення – кд, міжнародне – cd.

Сила світла типових джерел світла: