Люмен — единица измерения светового потока: что это такое, понятие яркости и освещенности, применение фотометра

Вопрос 2. Фотометрические величины и их единицы

Фотометрия – раздел оптики, занимающийся вопросами измерения энергетических характеристик оптического излучения в процессах распространения и взаимодействия с веществом.

В фотометрии используются энергетические величины, которые характеризуют энергетические параметры оптического излучения вне зависимости от его действия на приемники излучения, а также используются световые величины, которые характеризуют физиологические действия света и оцениваются по воздействию на глаза человека или другие приемники.

Энергетические величины

.

Поток энергииФе – величина, численно равная энергии W излучения, проходящей через сечение, перпендикулярное направлению переноса энергии, за единицу времени

Фе = W/ t, ватт (Вт).

Поток энергии эквивалентен мощности энергии.

Энергия, излучаемая реальным источником в окружающее пространство, распределена по его поверхности.

Энергетическая светимость (излучательность) Rе – мощность излучения с единицы площади поверхности во всех направлениях:

Rе = Фе / S, (Вт/м2),

т.е. представляет собой поверхностную плотность потока излучения.

Энергетическая сила света (сила излучения)Ieопределяется с помощью понятия о точечном источнике света – источнике, размерами которого по сравнению с расстоянием до места наблюдения можно пренебречь. Энергетическая сила света I

eвеличина, равная отношению потока излучения Фе источника к телесному углу ω, в пределах которого это излучение распространяется:

Ie = Фе /ω, (Вт/ср) — ватт на стерадиан.

Телесный угол – часть пространства, ограниченная некоторой конической поверхностью. Частными случаями телесных углов являются трехгранные и многогранные углы.

Телесный угол ω измеряется отношением площади S той части сферы с центром в вершине конической поверхности, которая вырезается этим телесным углом, к квадрату радиуса сферы, т.е. ω = S/r2.

Полная сфера образует телесный угол, равный 4π стерадиан, т.е. ω = 4πr2/r2 = 4π ср.

Сила света источника часто зависит от направления излучения. Если она не зависит от направления излучения, то такой источник называется изотропным. Для изотропного источника сила света равна

Ie = Фе /4π.

В случае протяженного источника можно говорить о силе света элемента его поверхности

dS.

Энергетическая яркость (лучистость) Ве – величина, равная отношению энергетической силы света ΔIe элемента излучающей поверхности к площади ΔS проекции этого элемента на плоскость, перпендикулярную направлению наблюдения:

Ве = ΔIe / ΔS. [(Вт/(ср.м2)].

Энергетическая освещенность (облученность) Ее характеризует степень освещенности поверхности и равна величине потока излучения со всех направлений, падающего на единицу освещаемой поверхности (Вт/м2).

В фотометрии используется закон обратных квадратов (закон Кеплера): освещенность плоскости с перпендикулярного направления от точечного источника с силой Ie на расстоянии r от него равна:

Ее = Ie /r2.

Отклонение луча оптического излучения от перпендикуляра к поверхности на угол

α приводит к уменьшению освещенности (закон Ламберта):

Ее = Ie cosα/r2.

Важную роль при измерении энергетических характеристик излучения играют временное и спектральное распределение его мощности. Если длительность оптического излучения меньше времени наблюдения, то излучение считают импульсным, а если больше – непрерывным.

Источники могут испускать излучение различных длин волн. Поэтому на практике используют понятие спектр излучения – распределение мощности излучения по шкале длин волн λ (или частот).

Практически все источники излучают по-разному на разных участках спектра.

Для бесконечно малого интервала длин волн dλ значение любой фотометрической величины можно задать с помощью ее спектральной плотности. Например, спектральная плотность энергетической светимости

Rеλ = dW/dλ,

где dW – энергия, излучаемая с единицы площади поверхности за единицу времени в интервале длин волн от λ до λ + dλ.

Световые величины. При оптических измерениях пользуются различными приемниками излучения, спектральные характеристики чувствительности которых к свету различных длин волн различны.

Спектральной чувствительностью фотоприемника оптического излучения называется отношение величины, характеризующей уровень реакции приемника, к потоку или энергии монохроматического излучения, вызывающего эту реакцию.

Различают абсолютную спектральную чувствительность, выражаемую в именованных единицах (например, А/Вт, если реакция приемника измеряется в А), и безразмерную относительную спектральную чувствительность − отношение спектральной чувствительности при данной длине волны излучения к максимальному значению спектральной чувствительности или к спектральной чувствительности при некоторой длине волны.

Спектральная чувствительность фотоприемника зависит только от его свойств, у разных приемников она различна. Относительная спектральная чувствительность человеческого глаза V(λ) приведена на рис. 5.3.

Глаз наиболее чувствителен к излучению с длиной волны λ=555 нм. Функция V(λ) для этой длины волны принята равной единице.

Рис.5.3

При том же потоке энергии оцениваемая зрительно интенсивность света для других длин волн оказывается меньше.

Относительная спектральная чувствительность человеческого глазадля этих длин волн оказывается меньше единицы.

Например, значение функцииозначает, что свет данной длины волны должен иметь плотность потока энергии в 2 раза большую, чем свет, для которого, чтобы зрительные ощущения были одинаковыми.

Система световых величин вводится с учетом относительной спектральной чувствительности человеческого глаза. Поэтому световые измерения, являясь субъективными, отличаются от объективных, энергетических и для них вводятся световые единицы, используемые только для видимого света.

Основной световой единицей в системе СИ является сила света – кандела (кд), которая равна силе света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 5,4·1014 Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.

Все остальные световые величины выражаются через канделу.

Определение световых единиц аналогично энергетическим. Для измерения световых величин используют специальные методики и приборы – фотометры.

Световой поток. Единицей светового потока является люмен (лм). Он равен световому потоку, излучаемому изотропным источником света с силой в 1 кд в пределах телесного угла в один стерадиан (при равномерности поля излучения внутри телесного угла):

1 лм = 1 кд·1ср.

Опытным путем установлено, что световому потоку в 1 лм, образованному излучением с длиной волны λ = 555 нм соответствует поток энергии в 0,00146 Вт. Световому потоку в 1 лм, образованному излучением с другой длиной волны λ, соответствует поток энергии

Фе = 0,00146/V(λ), Вт,

т.е. 1 лм = 0,00146 Вт.

Освещенность Е — величина, раная отношению светового потока Ф, падающего на поверхность, к площади S этой поверхности:

Е = Ф/S, люкс (лк).

1 лк – освещенность поверхности, на 1 м2 которой падает световой поток в 1 лм (1лк = 1 лм/м2). Для измерений освещенности используют приборы, измеряющие поток оптического излучения со всех направлений, — люксметры.

ЯркостьRC (светимость) светящейся поверхности в некотором направлении φ есть величина, равная отношению силы света I в этом направлении к площади S проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению:

RC = I/(Scosφ), (кд/м2).

В общем случае яркость источников света различна для разных направлений. Источники, яркость которых одинакова по всем направлениям, называются ламбертовскими или косинусными, так как световой поток, излучаемый элементом поверхности такого источника, пропорционален cosφ. Строго удовлетворяет такому условию только абсолютно черное тело.

Любой фотометр с ограниченным углом зрения является по сути яркометром. Измерение спектрального и пространственного распределения яркости и освещенности позволяет рассчитать все остальные фотометрические величины путем интегрирования.

Контрольные вопросы:

1. В чем заключается физический смысл абсолютного показателя

преломления среды?

2. Что такое относительный показатель преломления?

3. При каком условии наблюдается полное отражение?

4. В чем заключается принцип работы световодов?

5. В чем заключается принцип Ферма?

6. Чем отличаются энергетические и световые величины в фотометрии?

Дата добавления: 2017-10-04; просмотров: 530;

:

Источник: http://poznayka.org/s99170t1.html

Световой поток: в чем измеряется и как правильно вычислить

Постепенно уходят в прошлое времена, когда в квартирах и других помещениях все освещение состояло из ламп накаливания. На смену им пришли сначала энергосберегающие лампы, а после и более высокотехнологичные светильники на светодиодах.

И если раньше основным критерием яркости свечения лампы была ее мощность, которая измеряется в ваттах, то в чем измеряется она сейчас, если этот показатель востребован при монтаже освещения на кристаллах лишь для правильного подбора стабилизирующего напряжение оборудования – драйвера.

Световой поток светодиодных ламп, которые более высокотехнологичны, гораздо сильнее, нежели у ламп накаливания, потребляющих большую мощность, основная часть которой уходит на вырабатывание тепла.

И для простого обывателя встает вопрос, так как же выбрать по яркости светодиод, на какие параметры обратить внимание? Световой поток измеряется в люменах на 1 W.

Эта единица измерения полностью отражает его силу, в отличие от мощности.

Определение

У каждого источника света имеется свой показатель того, что подразумевается под понятием световой поток в люменах, и эти данные должны быть зафиксированы на коробке с осветительным прибором.

При выборе лампы нужно не только обращать внимание на мощность потребителя, но и учитывать светоотдачу – эти два параметра важны в смысле энергопотребления.

Преобразование электрической энергии в световую рождает потери, препятствующие более высоким показателям яркости.

К примеру, сравнивая лампы накаливания с энергосберегающими, мы увидим, что при одинаковых уровнях мощности световой поток у обычных элементов будет равен 12 люмен/ватт, а у КЛЛ – уже 60 люмен/ватт. Ну а самый высокий показатель по этому параметру у светодиодных ламп – он равен 70–90 lm.

Сравниваем лампу накаливания и светодиод по силе светового потока

Для более точного определения того, сколько люмен содержит световой поток различных типов осветительных приборов, можно воспользоваться списком, где Н – лампа накаливания, Э – энергосберегающая и С – светодиод:

1. Н 20Вт = Э 5–7Вт = С 2–3ВТ = 250 Лм/Вт;
2. Н 40Вт = Э 10–13Вт = С 4–5Вт = 400 Лм/Вт;
3. Н 60Вт = Э 15–16Вт = С 8–10Вт = 700 Лм/Вт;
4. Н 75Вт = Э 18–20Вт = С 10–12Вт = 900 Лм/Вт;
5. Н 100Вт = Э 25–30Вт = С 12–15Вт = 1200 Лм/Вт;
6. Н 150Вт = Э 40–50Вт = С 18–20Вт = 1800 Лм/Вт;
7. Н 200Вт = Э 60–80Вт = С 25–30Вт = 2500 Лм/Вт.

Но при расчетах нужно помнить о том, что при длительной работе светового прибора его показатель светопотока падает. Есть и другие причины ухудшения этого параметра. Одним из них является отражатель светильника. Потери, которые будут в результате этого фактора, могут составить 20–80% светового потока.

Световой поток диодов

Пример того, как выглядит люксметр

Световой поток у ламп накаливания слабее еще и потому, что кажущейся со стороны вроде бы яркой лампочке не хватает концентрации света в одном месте, она просто рассеивает его по сторонам.

А вот у светодиодных светильников светодиоды сами по себе светят более «кучно», к тому же диодные лампы имеют свой встроенный отражатель и не зависят от светильника, в который они установлены.

Ведь в любой комнате, независимо от ее назначения, никакого смысла в освещении потолка нет.

Основной свет должен поступать вниз от потолочных осветительных приборов. Как раз таким решением будет замена люминесцентных ламп на светодиодные трубки Т5 или Т8. При работе, к примеру, светильников типа «Армстронг» половина лампы светит вверх. Конечно, есть отражатель, но расположен он близко, и отражение затеняет сама лампа. А в результате – светопотери в 20–40%.

Если же заменить лампы на светодиодные трубки – эта проблема решается, т. к. они светят точно вниз, вверху элементы, выделяющие свет, отсутствуют. Как измерить световой поток? Сделать это можно одним из специальных измеряющих приборов – люксметром.

Вычисление светопотока

Световой поток, хотя и примерно, можно вычислить, используя среднее значение отдачи света:

• светодиоды – необходимо умножение мощности на 80–90 люмен;
• светодиодные филаментные – умножение на 100 люмен;
• КЛЛ – на 60 люмен, хотя если лампы дорогие и качественные, их показатель может быть выше;
• ДНАТ (дуговая натриевая трубчатая) – на 66 люмен при 70 Вт; на 74 люмен при 100, 150, 250 Вт; и на 88 люмен при 400 Вт;
• ДРЛ (дуговая ртутная люминесцентная) – на 58 люмен, при сроке службы 12–18 тыс. часов.

Конечно, китайский вариант лампы, скорее всего, будет иметь меньшие показатели.

Помещение с «теплым» и «холодным» световым потоком

Цветовая температура светового потока

Многие привыкли к желтоватому, «теплому» свету, но нравится он не поэтому. Просто такой цвет более близок к солнечному по ощущениям, создается впечатление, что в помещении действительно теплее.

А вот согласно многочисленным исследованиям в этой области, при переходе на белые, «холодные» тона, человек чувствует дискомфорт только в первые пару дней, а после, привыкнув, уже не хочет переходить к теплому свету.

Все дело в том, что холодные оттенки имеют более сильный световой поток, такое освещение более яркое.

Равномерное освещение

В электротехнике существует такое понятие, как коэффициент распределения светового потока.

Применяется этот параметр для расчета расположения и типа световых приборов с целью того, чтобы равномерно распределить освещение внутри комнаты.

Основываются при этом на возможность светоотражения различных отделочных материалов. В основном светопоток отражается от стен, потолка и пола, но также нужно не забывать и о мебели.

Для правильного расчета этого коэффициента используют специальную таблицу с указанием в процентах возможности материалов к отражению светового потока. Необходимо помнить, что более темная поверхность имеет меньше способности к отражению, а значит и показатели данного коэффициента будут ниже.

Таблица коэффициентов отражения материалами светового потока

В любом случае, если задаться целью освещения помещений в полном соответствии с правилами такой работы и своими предпочтениями, необходимо потратить много времени и сил. Процесс этот очень трудоемок, но все же когда все необходимые расчеты будут выполнены, а работа сделана в полном с ними соответствии, можно будет увидеть, как преобразилась комната, квартира или любое другое помещение.

К тому же при правильном освещении, направленности и силе светового потока глаза не будут подвергаться разрушительному воздействию неправильно подобранных ламп. В конечном итоге здоровье важнее, чем время и усилия, которые будут потрачены.

Источник: https://LampaGid.ru/elektrika/teoriya/svetovoj-potok

Люмен, люкс, кандела, ватт, мощность светового потока. Как в этом разобраться?

Люмен, люкс, кандела, Ватт, мощность, световой поток, сила света. Не всегда легко разобраться, что означают эти значения. Мы поможем вам с этим, ниже вы найдете статью, в которой простым языком написано в каких случаях все эти значения взаимосвязаны.

Люмен (лм, lm) — единица измерения светового потока в СИ.

Где СИ — система единиц физических величин, (фр. Le Syst?me International d’Unit?s, SI).

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. Световой поток Солнца равен 3,63·10 в 28 степени 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 (лк, lx) — единица измерения освещённости в системе СИ.

Люкс равен освещённости поверхности площадью 1 кв м 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 (кд, cd) — одна из семи основных единиц измерения системы СИ, равна силе света, испускаемого в заданном направлении источником монохроматического излучения частотой 540·10 в 12 степени Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет (1/683) Вт/ср. Стерадиа?н (русское обозначение: ср, международное: sr) — единица измерения телесных углов.

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 кв 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.

Источник	Мощность, Вт	Примерная сила света, кд
Свеча	1
Современная (2016 г) лампа накаливания	100	100
Обычный светодиод	0,015	5 мкд
Сверхъяркий светодиод	1	25
Сверхъяркий светодиод с коллиматором	1	1500
Современная (2016 г) люминесцентная лампа	20	100

Black Diamond – фирма-законодатель мирового профессионального альпинистского и скалолазного снаряжения. Бренд выпускает высококачественные налобные и подвесные фонари, которые можно использовать даже на глубине одного метра под водой в течение получаса.

BD предлагает туристические осветительные приборы с показателями светового потока до 200 люмен при сравнительно небольшом весе. Многие фонари наделены несколькими режимами освещения для удобства работы на альпинистском маршруте и в быту.

Яркие, легкие, аккуратные и практичные, фонари БлекДиамонд не подведут даже в самой экстремальной ситуации.

Световой поток фонарей (лм)

big LED-high, big LED-med, big LED-low, 5 MM — High, 5 MM — medium, 5 MM — low

Фонарь Black Diamond (BD)	Световой поток, (лм)
Icon	200
Spot new	200
Cosmo new	90
Wiz new	30
Ion	80
Ember Power Light	150
Orbit Lantern	105
Voyager Lantern	140
Фонарь Petzl	Световой поток (лм)
Tikka XP	180
MYO XP	140

Все фонари Black Diamond

Источник: https://www.densurka.ru/lyumen-lyuks-kandela-vatt-moshchnost-svetogo-potoka-kak-v-etom-razobratsya

Световой поток

Любой человек периодически приобретает какие-либо осветительные приборы. На всех светильниках имеются надписи, обозначающие технические характеристики изделия, в том числе и световой поток. Данная физическая величина используется в светотехнике для определения мощности, переносимой излучением в определенном направлении.

С помощью светового потока рассчитывается освещенность помещений, установленная государственными стандартами. Выполнение этих расчетов направлено на сохранение зрения, предупреждение негативных последствий недостаточной освещенности.

Конкретные показатели для того или иного объекта устанавливаются строительными правилами и санитарными нормами.

Сила света – основной показатель

Сила света относится к одной из первичных характеристик любого излучателя в установленном оптическом диапазоне. Она точно определяет, какое количество мощности переносится в тех или иных направлениях, ограниченных условным телесным углом. Поэтому на графическом изображении конфигурация силы света не будет иметь вид прямой линии.

Вершина телесного угла располагается в центре сферы. Единицей измерения этого угла служит стерадиан. Для его вычисления необходимо площадь воображаемого шара соотнести с квадратом радиуса. Поэтому стерадиан является безразмерной величиной, как и сам телесный угол. Согласно определения, на площадь сферы помещается 12,56 стерадиана или 4 Пи.

Телесный угол является объемным и выглядит в виде конуса, вершина которого расположена в центре воображаемого шара. Однако его основание нельзя считать плоскостью, поэтому сравнение телесного угла и конуса будет не совсем корректным.

В качестве основания рассматривается та часть сферы, которая отсекается боковой поверхностью. Вместе с тем, следует отметить, что сила света для проведения практических расчетов используется крайне редко.

Вместо него стали пользоваться таким интегральным параметром как световой поток, значение которого наносится на все этикетки приборов освещения.

Физические свойства светового потока

Физическая величина светового потока указывает на количество мощности, падающей на какую-либо поверхность, независимо от телесного угла. Именно световой поток имеется в виду, когда сравниваются свечения разных источников света при различном потреблении мощности. Например, светодиод, потребляющий 9 ватт, светит ярче, нежели обычная лампочка накаливания, мощностью 60 ватт.

Единицей измерения светового потока является люмен, равный мощности, испускаемой изотропным источником света, заключенной в границах телесного угла величиной в один стерадиан.

При рассмотрении различных типов источников света, следует учесть, что светодиодную лампу нельзя рассматривать в качестве изотропного излучателя. На это факт косвенно указывает маркировка изделия, на которой величина угла рассеивания составляет 2400.

Этот угол соответствует условному конусу, ограничивающему часть сферы.

Световой поток может рассеиваться в зависимости от того, в какой плоскости расположен прибор. Определенное влияние оказывает люстра, направляя световой поток в неизменном виде в границах плафона.

В других направлениях остаточная часть угла рассеивания излучается равномерно с учетом воздействия стекла. С помощью светового потока оцениваются отражающие свойства различных поверхностей.

Например, его величина, при отражении от объектов, окрашенных в белый цвет, значительной выше, чем от поверхностей темного цвета.

Световой поток и освещенность

Понятие светового потока в чистом виде соответствует полной мощности, излучаемой источником в оптическом диапазоне. Однако на практике распределение мощности по поверхностям помещения происходит неравномерно. В связи с этим было введено понятие освещенности, используемое различными стандартами, нормами и требованиями.

Для измерения данной величины используется люкс, представляющий собой отношение светового потока к площади, на которой он распределяется. Теоретическое толкование освещенности обычно не вызывает проблем, в отличие от использования этого понятия в практической деятельности. Основные сложности связаны с неудобством совместного использования при расчетах светового потока и угла рассеивания.

Сами расчеты освещенности с целью получения максимально точных результатов, должны выполняться по определенным правилам. Например, освещенность помещений будет различной в определенное время дня. Поэтому световой поток и освещенность должны разбиваться на части в соответствии со своим временем.

Кроме того, должна учитываться конструкция установленного прибора освещения. Например, матовый плафон способствует потере освещенности, а рефлектор карманного фонарика, наоборот, направляет усиленный поток света в нужную сторону.

Поэтому величина светового потока во многом зависит от осветительных приборов, установленных в помещении.

Источник: https://electric-220.ru/news/svetovoj_potok/2016-12-06-1135

Полезные статьи

22 марта 2018

Светодиодное освещение объектов авиации

Освещение проектируется согласно требованиям СП 5059-89 Санитарные правила для авиационно-технических баз эксплуатационных предприятий гражданской авиации.  

22 марта 2018

Взрывозащищенные светильники. Важные моменты

На рынке взрывозащищенного освещения представлено множество моделей светодиодных светильников, обладающих разными уровнями защиты. Есть светодиодные светильники высокого качества изготовления, которые соответствуют требованиям по взрывозащите. И есть светильники более низкого качества, которые не выполняют требования, прежде всего, безопасности.

22 марта 2018

Важные коэффициенты для светодиодных светильников. Размышления. Hа что ориентироваться?

В предыдущих статьях мы уже рассматривали расчетные коэффициенты, которые учитываются в светотехнических расчетах, а также падения и деградацию характеристик светильников, в том числе и светодиодных: можно прочитать здесь, здесь и здесь.

Статьи вызвали большой интерес и эта тема требует продолжения обсуждения.

Моя задача — вызвать интерес к светодиодному освещению, обратить внимание на важные показатели, дать информационные ориентиры и возможность как-то в этом разобраться потребителю, проектировщику или другой группе.

22 марта 2018

Мощное светодиодное освещение для спортивных объектов

Любая спортивная игра требует от игрока серьезной концентрации, настроя и физических навыков. В вечернее или ночное время любая работа требует особого внимания и хорошей видимости.

Хорошую видимость во время работы или спортивной игры в эти промежутки времени может обеспечить только качественное искусственное освещение.

Все игроки должны отслеживать траекторию полета мяча и четко видеть все элементы площадки.

22 марта 2018

Новое направление — индукторные приводы

Технология изготовления и применения, управляемого индукторного привода (ИП) является передовой и наиболее перспективной в области силового электропривода. Рассмотрим преимущества и виды ИП.

22 марта 2018

Вентильные индукторные электроприводы

Вентильные индукторные электроприводы (ВИП) — это сочетание индукторной машины и полупроводникового преобразователя, являющихся новым витком в развитии электромеханики регулируемого электропривода. В конструкции ВИП материалоемкость снижена в 1,7 раза, применены энергосберегающие технологии, позволяющие экономить электроэнергию порядка 30-40%.

22 марта 2018

Преимущества вентильно индукторного привода

Вентильные индукторные двигатели обладают уникальными свойствами, принципиально отличающими их от других электрических машин, которые обеспечивает его повышенную живучесть. Основные преимущества вентильно-индукторного привода, определенные в результате многолетнего опыта разработок и исследований, выполненных как в нашей стране, так и за рубежом

22 марта 2018

Выбираем параметры светильников, а не светодиодов

Для представления характеристик светодиодов не существует единой утвержденной международной системы по которой строились бы все спецификации или Datasheets с помощью которых производители описывают технические параметры своей продукции. Это касается не только светодиодов, но и кристаллов на основе которых производятся эти светодиоды.

Источник: http://www.axiomasveta.com/info/izmerenie_osveschennosti/

Единица измерения светового потока в Международной системе единиц (СИ): люмен

Свет – это то, без чего на Земле ничто не способно было бы существовать. Как и все физические величины, его можно исчислить, а значит, существует единица измерения светового потока. Как же она называется и чему равна? Давайте найдем ответы на эти вопросы.

Что называется «световой поток»

Прежде всего, стоит разобраться, что в физике именуется этим термином.

Световой поток – мощность излучения света, оцениваемого по производимому им световому ощущению с точки зрения человеческого глаза. Это количественная характеристика излучения источника света.

Численно рассматриваемая величина равна энергии светового потока, проходящего через определенную поверхность за единицу времени.

Единица измерения светового потока

В чем же измеряется рассматриваемая физическая величина?

Согласно действующим нормам СИ (Международной системы единиц), для этого используется специализированная единица под названием люмен.

Данное слово было образовано от латинского существительного, означающего «свет» — lūmen. Кстати, от этого слова также возникло и название тайной организации «Иллюминаты», которая стала предметом всеобщего интереса несколько лет назад.

В 1960 г. люмен официально начал использоваться во всем мире, как единица измерения светового потока, и остается таковым и до сегодня.

В сокращенном виде в российском языке эта единица записывается как «лм», а в английском – lm.

Стоит отметить, что во многих странах мощность света лампочек измеряется не в ваттах (как на просторах бывшего СССР), а именно в люменах. Иными словами, заморские потребители считают не количество потребляемой энергии, а силу излучаемого света.

Кстати, из-за этого на упаковках большинства современных энергосберегающих лампочек есть информация об их характеристиках и в ваттах, и в люменах.

Формула

Рассматриваемая единица измерения светового потока численно равна свету от точечного изотропного источника (с силой в канделу), излучаемому в телесный угол, равный одному стерадиану.

В виде формулы это выглядит таким образом: 1 лм = 1кд x 1 ср.

Если учесть, что полная сфера образует телесный угол 4П ср, получается, что полный световой поток указанного выше источника с мощностью в одну канделу равен 4П лм.

Что такое «кандела»

Узнав о том, люмен — это что, стоит обратить внимание на единицу связанную с ним. Речь идет о кд – то есть канделе.

Данное название было образовано от латинского слова «свеча» (candela). С 1979 г. и по сей день она является единицей измерения силы света, согласно СИ (Международной системе единиц).

Фактически одна кандела — это сила света, излучаемая одной свечой (отсюда и название). Стоит отметить, что в русском языке долгое время вместо термина «кандела» употреблялось слово «свеча». Однако такое название устарело.

Из предыдущего пункта ясно, что люмен и кандела связаны между собою (1 лм = 1 кд x 1 ср).

Люмены и люксы

Рассматривая особенности такой световой величины как люмен, стоит обратить внимание на такое близкое к ней понятие как «люкс» (лк).

Как и канделы с люменами, люксы тоже относятся к светотехническим единицам. Лк – это единица измерения освещенности, используемая в системе СИ.

Взаимосвязь люкса и люмена выглядит следующим образом: 1 лк равен 1 лм светового потока, равномерно распределенного на поверхности в 1 квадратный метр. Таким образом, помимо приведенной выше формулы люмена (1 лм = 1кд х 1 ср), у этой единицы есть еще одна: 1 лм = 1 лк/ м².

Говоря более простым языком, люмен – это показатель количества излученного света определенным источником, например, той же самой лампочкой. А вот люкс показывает, насколько реально светло в помещении, так как далеко не все световые лучи достигают освещаемой поверхности. Иными словами, люмен – свет, вышедший из источника, люкс – то количество его, которое действительно дошло до освещаемой поверхности.

Как уже было сказано, не всегда весь излученный свет достигает освещаемой поверхности, ведь часто на пути таких лучей встречаются преграды, создающие тени. И чем больше их на пути, тем меньшая освещенность.

К примеру, при постройке библиотечного зала в нем повесили множество лампочек. Общая освещенность этого пустого помещения была равна 250 лк. Но когда ремонтные работы были завершены и в зал внесли мебель, уровень света упал до 200 лк. Это притом, что лампочки, как и прежде, выдавали столько же люменов световой энергии. Однако на пути каждого ее луча теперь появились преграды в виде стеллажей с книгами и другой библиотечной мебели, а также посетителей и работников. Таким образом, они поглощали часть излученного света, уменьшая общее количество освещенности к зале.

Приведенная в качестве примера ситуация не является исключением в своем роде. Поэтому при постройке любых новых зданий или оформлении интерьера уже имеющихся всегда важно учитывать его освещенность. Для большинства учреждений даже есть система норм освещенности, естественно, она измеряется в люксах.

В современном мире есть несколько программ, в которых можно не только смоделировать дизайн комнаты своей самостоятельно, но и просчитать, насколько она будет светла. Ведь от этого зависит зрение ее обитателей.

Люмен и ватт

В прошлом в нашей стране при выборе лампочки ориентировались на количество ватт, которые она потребляет. Чем из больше – тем лучше светил данный прибор.
Сегодня, даже на отечественных просторах, все чаще мощность излучения ее измеряют в люменах. В связи с этим некоторые полагают, что лм и Вт – это величины одного рода, а значит, люмены в ватты и наоборот можно свободно переводить, как и некоторые другие единицы системы СИ.

Такое мнение не совсем верно. Дело в том, что обе рассматриваемые единицы измерения используются для разных величин. Так, ватт – это не световая, а энергетическая единица, показывающая мощность источника освещения. В то время как люмен показывает, сколько света излучаем конкретный прибор.

К примеру, обычная лампа накаливания, потребляющая 100 ватт, выдает свет в 1340 люменов. При этом более совершенная (на сегодняшний день) светодиодная ее «сестра» при потреблении всего 13 Вт выдает 1000 лм. Таким образом, получается, что светосила лампочки не всегда находится в прямой зависимости от количества и мощности поглощенной ею энергии. Важную роль в этом вопросе играет и используемое для освещения вещество в приборе. А значит, прямой зависимости между люменами и ваттами нет.

При этом данные величины действительно связаны между собою. Светоотдача любого источника света (взаимозависимость потребляемой энергии к выдаваемому количеству света) измеряется в люменах на ватт (лм/Вт). Именно эта единица является свидетельством эффективности того или иного осветительного прибора, а также его экономичности.

Стоит отметить, что при большой необходимости все же можно осуществить перевод люменов в ватты и наоборот. Но для этого нужно учитывать несколько дополнительных нюансов.

• Характер источника света. Какая лампа используется в расчетах: накаливания, светодиодная, ртутная, галогенная, флуоресцентная и т.д.
• Светоотдачу прибора (сколько потребляет ватт и какое количество люменов выдает при этом).

Однако чтобы не осложнять себе жизнь, для проведения подобных расчетов можно просто применять онлайн-калькулятор или скачать себе подобную программу на компьютер или другой прибор.

Кратные единицы люмена

Люмен, как и все его «сородичи» в системе СИ, имеет ряд стандартных кратных и дольных единиц. Одни используются для простоты расчетов, когда приходиться иметь дело либо со слишком малыми, либо со слишком большими величинами.

Если речь идет о последних, то они записываются в виде позитивной степени, если о первых — в виде отрицательной. Так, самая большая кратная единица люмена — иотталюмен — равен 10²⁴ лм. Его чаще всего применяют, при характеристике космических тел. Например, световой поток Солнца равен 36300 Илм.

Чаще всего применяются четыре кратные единицы: килолюмен (10³), мегалюмен (10⁶), гигалюмен (10⁹) и тералюмен (10¹²).

Дольные единицы люмена

Самой малой дольной единицей люмена является иоктолюмен — илм (10^-24), однако, как и иотталюмен, он практически не используется в реальных расчетах.

Наиболее часто используются такие единицы – миллилюмен (10^-3), микролюмен (10^-6) и нанолюмен (10^-9).

Люкс — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 30 сентября 2016; проверки требуют 11 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 30 сентября 2016; проверки требуют 11 правок.

Люкс (от лат. lux — свет; русское обозначение: лк, международное обозначение: lx) — единица измерения освещённости в Международной системе единиц (СИ)^[1]. Люкс равен освещённости поверхности площадью 1 м² при световом потоке падающего на неё излучения, равном 1 лм. Соответственно, выполнятся: 1 лк = 1 лм/м². С другой стороны, люкс равен освещённости поверхности сферы радиусом 1 м, создаваемой точечным источником света, находящимся в её центре, сила света которого составляет 1 кд. Таким образом, с основными единицами СИ люкс связан соотношением: 1 лк = 1 кд/м^2[2].

С единицей освещённости в системе СГС люкс связан соотношением: 1 лк = 10⁻⁴фот.

Освещённость, лк	Где
10−5	Свет Сириуса, ярчайшей звезды ночного неба[3]
0,0003	Безлунное звёздное небо
0,01	Четверть Луны
0,27	Полнолуние в ясном небе[3][4]
1	Полнолуние в тропиках[5]
до 20	В море на глубине ~50 м.
50	Ванные комнаты, уборные, санузлы, душевые[6]
100	Очень пасмурный день[3]
150	Жилые комнаты, гостиные, спальни[6]
200	Детские комнаты[6]
320-500	Рабочий кабинет[7][8][9]
350±150	Восход или закат на Венере[10]
400	Восход или закат в ясный день.
1000	Пасмурный день[3]; освещение в телестудии
1-3 тыс.	Полдень на Венере[10]
4-5 тыс.	Полдень в декабре — январе[где?].
10-25 тыс.	Ясный солнечный день (в тени)[3]
32-130 тыс.	Под прямым солнцем
135 тыс.	Вне атмосферы на среднем расстоянии Земли от Солнца[11][12]

Десятичные кратные и дольные единицы образуют с помощью стандартных приставок СИ.

Кратные				Дольные
величина	название	обозначение		величина	название	обозначение
101 лк	декалюкс	далк	dalx	10−1 лк	децилюкс	длк	dlx
102 лк	гектолюкс	глк	hlx	10−2 лк	сантилюкс	слк	clx
103 лк	килолюкс	клк	klx	10−3 лк	миллилюкс	млк	mlx
106 лк	мегалюкс	Млк	Mlx	10−6 лк	микролюкс	мклк	µlx
109 лк	гигалюкс	Глк	Glx	10−9 лк	нанолюкс	нлк	nlx
1012 лк	тералюкс	Тлк	Tlx	10−12 лк	пиколюкс	плк	plx
1015 лк	петалюкс	Плк	Plx	10−15 лк	фемтолюкс	флк	flx
1018 лк	эксалюкс	Элк	Elx	10−18 лк	аттолюкс	алк	alx
1021 лк	зетталюкс	Злк	Zlx	10−21 лк	зептолюкс	злк	zlx
1024 лк	иотталюкс	Илк	Ylx	10−24 лк	иоктолюкс	илк	ylx
применять не рекомендуется

Чувствительность видеокамер измеряют в люксах. Чем меньше абсолютное значение чувствительности в люксах — тем лучше камера «видит» при слабом освещении.

Световой поток — это… Что такое Световой поток?

Световой поток — физическая величина, характеризующая «количество» световой энергии в соответствующем потоке излучения. Иными словами, «cветовой поток является величиной, пропорциональной потоку излучения, оценённому в соответствии с относительной спектральной чувствительностью среднего человеческого глаза»^[1].

Вычисление

Для определения величины светового потока, сначала необходимо спектральную плотность мощности излучения умножить на величину относительной спектральной световой эффективности монохроматического излучения V_λ, затем проинтегрировать в пределах видимого диапазона длин волны (то есть от 380 до 780 нм). Затем полученный результат (Φ_e; измеряется в Вт) нужно умножить на фотометрический эквивалент излучения (K_m; константа=683 лм/Вт))^[2].

Интегрирующий сферический фотометр

Измерение

Измерение светового потока от источника света производится при помощи специальных приборов — сферических фотометров, либо фотометрических гониометров^[3]. Трудность измерения заключается в том, что необходимо измерить поток, который испускается во всех направлениях — в телесный угол 4π.

Для этого можно использовать сферический фотометр — прибор, представляющий собой сферу с внутренним покрытием, имеющим коэффициент отражения близкий к 1. Исследуемый источник света помещается в центр сферы и при помощи фотоэлемента, вмонтированного в стенку сферы и покрытого фильтром с кривой пропускания, равной кривой спектральной чувствительности глаза, измеряется сигнал, пропорциональный освещенности фотоэлемента, которая, в свою очередь, в данном устройстве пропорциональна световому потоку от источника света (фотоэлемент измеряет только рассеяный свет, так как заслонён от прямого излучения источника специальным экраном). Путём сравнения полученного сигнала с сигналом от эталонного источника света можно измерить абсолютный световой поток источника света.

Другая возможность состоит в применении фотометрических гониометров. В этом случае производится измерение освещённости, создаваемой исследуемым источником, на воображаемой сферической поверхности. Для этого люксметр проходит последовательно при помощи гониометра все позиции на сфере. Интегрируя измеренные освещённости (измеряются в люксах: 1 люкс = 1 люмен/м²) по площади сферы (м²), получим абсолютный световой поток источника света (в люменах). Условием получения абсолютных значений является калиброванный в абсолютных величинах люксметр. .

Пояснения

Спектральные зависимости относительной чувствительности среднего человеческого глаза для дневного (красная линия) и ночного (синяя линия) зрения.

Значение фотометрического эквивалента излучения K_m однозначно задаётся определением основной фотометрической величины — канделы, а именно, одна кандела — это сила света, излучаемая в каком-либо направлении источником монохроматического излучения с частотой 540·10¹²Гц, имеющим в этом направлении мощность излучения 1/683 Ватт/стерадиан. Частоте 540·10¹² Гц соответствует в воздухе длина волны 555 нм^[4], на которой располагается максимум спектральной чувствительности человеческого глаза для дневного зрения. Поэтому коэффициент K_m находится из тождества

1 кд = K_m·V_λ(555)·1/683 Вт/ср,

откуда K_m = 683 (кд·ср)/Вт = 683 лм/Вт.

Для случая ночного зрения значение фотометрического эквивалента излучения изменяется. Поскольку величина канделы не зависит от вида кривой спектральной чувствительности, то все предыдущие соображения остаются справедливыми. Для определения величины фотометрического эквивалента излучения ночного зрения K’_m достаточно заменить значение на (на значение кривой спектральной чувствительности для ночного зрения на длине волны 555 нм). При этом получим K’_m=1699 лм/Вт.

Человеческий глаз считается светлоадаптированным при яркостях более 100 кд/м². Ночное зрение наступает при яркостях менее 10⁻³ кд/м². В промежутке между этими величинами человеческий глаз функционирует в режиме сумеречного зрения.

Примечания

1. ↑ Гуревич М. М. Фотометрия. Теория, методы и приборы. — 2-е изд. — Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1983. — С. 24. — 272 с. — 7 500 экз.
2. ↑ Теория измерений. Точность средств измерений: Учебное пособие
3. ↑ Гониометры для фотометрических измерений
4. ↑ Более точное значение – 555,016 нм. Учёт отличия этого значения от величины 555 нм приводит лишь к незначительным для практики поправкам и поэтому здесь не производится.

Ссылки

См. также

Энергетическая фотометрическая величина — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Энергети́ческая фотометри́ческая величина́ — фотометрическая величина, количественно выражаемая в единицах энергии или мощности и производных от них^[1]. Энергетические величины характеризуют свет безотносительно к свойствам человеческого зрения.

Энергетические фотометрические величины обозначаются подстрочным индексом «e», например, X_e.

Спектральная плотность энергетической фотометрической величины Xe{\displaystyle X_{e}} — отношение величины dXe(λ),{\displaystyle dX_{e}(\lambda ),} приходящейся на малый интервал длин волн dλ,{\displaystyle d\lambda ,} заключённый между λ{\displaystyle \lambda } и λ+dλ,{\displaystyle \lambda +d\lambda ,}, к ширине этого интервала:

Xe,λ=dXe(λ)dλ.{\displaystyle X_{e,\lambda }={\frac {dX_{e}(\lambda )}{d\lambda }}.}

Обозначением спектральной плотности величины служит буква, представляющая соответствующую величину, с подстрочным индексом, указывающим спектральную координату. В качестве последней могут выступать не только длина волны, но и частота, энергия кванта света, волновое число и другие^[2].

Каждой энергетической величине соответствует аналог – световая фотометрическая величина. Световые величины отличаются от энергетических тем, что характеризуют свет с учётом его способности вызывать у человека зрительные ощущения.

Сведения об основных энергетических фотометрических величинах приведены в таблице.

Энергетические фотометрические величины[править | править код]

Энергетические фотометрические величины описывают энергетические параметры оптического излучения. Далее приведен список основных энергетических фотометрических величин с обозначениями по ГОСТ 26148—84 и единицами измерения Международной системы единиц (СИ)^[1].

Здесь dS1{\displaystyle dS_{1}} — площадь элемента поверхности источника, dS2{\displaystyle dS_{2}} — площадь элемента поверхности приёмника, ε{\displaystyle \varepsilon } — угол между нормалью к элементу поверхности источника и направлением наблюдения.