В чем измеряется световой поток лампы: Люмен, люкс, кандела, ватт, мощность светового потока. Как в этом разобраться?

Разное

Содержание

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.

Сила света типовых источников:

 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

Как измеряют освещенность в помещении?

На рынке освещения большая путаница с техническими параметрами, такими как световой поток и освещенность. Многие люди, при подборе осветительного оборудования обращают внимание на световой поток, а не на требования освещенности.   Чаще всего, предлагают суммированный световой поток — лампы или светодиодов, без световых и тепловых потерь.

Световой поток, можно измерить только в специальной лаборатории, самому это сделать с подручными приборами невозможно. В нормах существует понятие светового потока, но в СНиП нет определенных требований к нему.  Правильный подбор светотехнического оборудования, производится после проведения расчетов освещенности  —  это важно знать.  
Освещенность любой человек может измерить самостоятельно, без специально оборудования.

 

Что такое освещённость?

Освещённость – это величина отношения светового потока к площади, на которую он падает. Причём падать он должен на эту плоскость именно перпендикулярно. Измеряется в люксах, lux (лк). Один люкс равен отношению одного люмена к одному квадратному метру поверхности.

Люмен – единица измерения светового потока. Это в системе международных единиц. В Англии и Америке применяют такие единицы измерения освещённости, как люмен на фут в квадрате или фут-кандела. Это освещённость от источника света силой в одну канделу на расстоянии одного фута от поверхности.

Зачем проводить измерение освещённости? Доказано, что плохой (или наоборот, слишком хороший) свет через сетчатку глаза воздействуют на рабочие процессы мозга. И как следствие, на состояние человек. Недостаточная освещённость угнетает, понижается работоспособность, появляется сонливость. Слишком яркий свет, наоборот, возбуждает, способствует подключению дополнительных ресурсов организма, вызывая их повышенный износ. В процессе эксплуатации  любой осветительной установки возможен спад создаваемой ею освещенности. Для компенсации этого спада при проектировании ОУ вводится коэффициент запаса (КЗ).

(для искусственного освещения)
коэффициент учитывает снижение освещенности и яркости в процессе эксплуатации осветительной установки вследствие загрязнения и не восстанавливаемого изменения отражающих и пропускающий свойств оптических элементов осветительных приборов, спада светового потока и выхода из строя источников света, а также загрязнения поверхностей помещений, наружных стен здания или сооружения, проезжей части дороги или улицы.


(для естественного освещения)
расчетный коэффициент учитывает снижение КЕО (коэффициент естественной освещенности) в процессе эксплуатации вследствие загрязнения и старения светопрозрачных заполнений в световых проемах, а также снижения отражающих свойств поверхностей помещения.   

Измерение освещённости рабочих мест проводят вместе с замерами уровня шума, пыле- и загрязнённости, вибрации — в соответствии с СанПин (санитарные правила и нормы).

Медики уверены, что регулярное недостаточное освещение вызывает переутомление, снижение остроты зрения, снижает концентрацию внимания. То есть все предпосылки для несчастного случая.

В Европе есть стандарт освещения рабочих помещений. Вот некоторые рекомендации из него: освещение в офисе, где не требуется разглядывать мелкие детали должно быть порядка 300 лк.

Если рабочий процесс в течение дня протекает за компьютером или связан с чтением, рекомендуется освещение около 500 лк. Такое же освещение предполагается в переговорных комнатах. Не менее 750 лк в помещениях, где изготавливаются или читаются технические чертежи.

Освещение бывает естественным и искусственным. Источниками естественного освещения являются, разумеется, солнце, луна (точнее отражённый ею свет), рассеянный свет небосвода (такое поэтическое название используется даже в протоколах измерения освещённости).

Исходя из названия единицы освещённости (люкс), название прибора, которым её измеряют – люксметр. Это мобильный, портативный прибор для измерения освещенности, принцип работы которого идентичен фотометру.

Поток света, попадая на фотоэлемент, высвобождает поток электронов в теле полупроводника. Благодаря этому фотоэлемент начинает проводить электрический ток. Вот величина этого тока прямо пропорциональна освещённости фотоэлемента. Он и отражается на шкале. В аналоговых люксметрах шкала проградуирована в люксах, результат определяется по отклонению стрелки.

Сейчас на смену аналоговым приходят цифровые приборы для измерения освещенности. В них результат измерений выводится на жидкокристаллический дисплей. Измерительная часть во многих из них находится в отдельном корпусе и связана с прибором гибким проводом. Это позволяет проводить измерение в труднодоступных местах. Благодаря набору светофильтров пределы его измерений можно регулировать. В этом случае показания прибора нужно умножать на определённые коэффициенты. Погрешность люксметра, согласно ГОСТ должна быть не больше 10%.

Как проводятся измерение освещённости?

Применение любых методов измерения освещённости невозможно без люксметра. Причём соблюдается правило: прибор всегда находится в горизонтальном положении. Его устанавливают в необходимых точках. В Госстандартах находятся схемы расположения этих точек и методы их расчётов.

До недавнего времени в России для измерения освещённости руководствовались ГОСТ 24940-96. Это межгосударственный стандарт измерения освещённости. В этом ГОСТе используются такие понятия, как: освещённость, средняя, минимальная и максимальная освещённость, цилиндрическая освещённость, коэффициент естественной освещенности (КЕО), коэффициент запаса, относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения.

В 2012 году Россия ввела собственный, национальный стандарт измерения освещённости, ГОСТ Р 54944-2012. В этом ГОСТе к тем понятиям, что были раньше, добавлены: аварийное освещение, охранное освещение, рабочее освещение, резервное освещение, полуцилиндрическая освещённость, эвакуационное освещение. В обоих ГОСТах подробно описываются методы измерения освещенности.

Измерения проводятся отдельно по искусственному и естественному освещению. При этом нужно следить, чтобы на прибор не падала какая-либо тень, и поблизости не было источника электромагнитного излучения. Это внесёт помехи в результаты. После того как сделаны все необходимые замеры освещенности, на основе полученных результатов, по специальным формулам, рассчитываются нужные параметры, и делается общая оценка. То есть, полученные параметры сравниваются с нормативом, и делается вывод о том достаточно ли освещённость данного помещения или территории.

На каждый вид измерений в каждом помещении или участке улицы заполняется отдельный протокол. Оценочный протокол выдаётся как по каждому помещению или территории, так и по всему объекту. Этого требует «ГОСТ. Измерение освещённости» должно быть выполнено по правилам.


Известно, что светодиоды и источник питания выделяют большое количество тепла, которое отводится за счет теплоотводящих материалов (алюминий, компаунд и т.п) и определенной конструкции (ребра, большая радиаторная площадь и т.п.) Используют разные рассеиватели, оптику. Кто-то использует мощные светодиоды, которые работают на повышенных токах, а кто-то маломощные на маленьких токах. Марки и характеристики светодиодов разные. Готовые светодиодные светильники также будут различаться и по характеристикам, и, соответственно, по-разному будут работать в реальных условиях. Здесь мы не будем затрагивать системы контроля и защиты светильников от перегрева, хотя с освещенностью эта связь четко прослеживается.


Повышенные температурные режимы оказывают серьезное действие на освещенность. Это связано и с материалами, которые применяют в светильниках. Каждый из них имеет свои тепловые характеристики и режимы. Проблемы у светодиодных светильников возникают чаще всего при эксплуатации в повышенных температурных режимах — свыше +50°C. Поэтому замеры освещенности светодиодных светильников необходимо проводить после их 2 часовой работы, когда они выйдут на рабочий режим. Желательно, чтобы не возникло неточностей, замеры освещенности проводить несколько раз в течение рабочего дня. Затем этот контроль и замеры делать хотя бы один раз в год. Чтобы не ошибиться с параметрами освещенности, лучше при проектировании сразу закладывать коэффициент падение освещенности, который зависит от типа и характеристики объекта.


Из практики бывало, что при проектировании и расчетах светодиодных светильников, освещенность имела определенные параметры, но на практике, через короткий промежуток эксплуатации, освещенность уже не соответствовала изначальным расчетным данным и данным первых замеров. Это падение чаще всего связано с неправильным проектированием и применением светодиодных приборов не соответствующих нужным качествам по обеспечению теплоотвода и контролю за тепловыми режимами.


Важно! Когда проводите замеры освещенности светодиодных приборов, не поленитесь сделайте их несколько раз и законспектируете для себя. Следите за их работой и параметрами освещенности весь гарантийный срок.


Если производитель светодиодных изделий обеспечивает гарантийный срок 3 и более года, то светильники в заявленных температурных режимах и условиях должны сохранять свои параметры.  Это касается и освещенности. Допустим вам сделали расчеты или подобрали определенные марки светильников в проект. Если условия эксплуатации светильников происходят при температурных режимах свыше +45 гр, то замеры освещенности надо делать гораздо чаще, чем регламентируют нормы. Правило «доверяй, но проверяй» хорошо подходит под контроль работы светодиодных светильников.

Разоблачаем мировой заговор или как измерить световой поток светодиодов на коленке

Все вы, наверное, слышали про мировой заговор. Масоны, инопланетяне и евреи Производители электрических лампочек вступили в него сто лет назад, чтобы лампочки не служили вечно, а перегорали каждый месяц и жрали уйму электричества. И только сейчас путы заговора разорваны и лампочковые магнаты раздавлены великой империей Китая, завалившей весь мир вечными и экономичными светодиодными лампами. Но не расслабляйтесь – мировой заговор не сдается. Теперь он явился в виде Великой Светодиодной Ложи Лажи Лжи. Короче, все врут (с).

Шутки шутками, а в той или иной степени врут, наверное, все производители LED-светотехники. Кто-то нагло и откровенно, кто-то так, слегка подвирает – но так или иначе, кажется, нет ни одной фирмы, которая не завышала бы параметров своих изделий. Разными способами – кто-то просто пишет красивые цифры от фонаря, порой запредельные с точки зрения здравого смысла. А кто-то – просто пишет характеристики вполне правдивые, но полученные в условиях, далеких от реальных условий эксплуатации. Например, световой поток, измеренный при температуре 25°С в импульсном режиме. Так или иначе, а 15-20% «припуска на вранье» давать придется.

Освещенность измерить просто, световой поток – сложно и дорого. Необходимо собрать весь свет, испущенный лампой и в равной степени учесть лучи по всем направлениям. То есть, нужен фотоприемник в виде полой сферы с одинаковой светочувствительностью каждого участка ее поверхности. Изготовление такой фотометрической сферы и ее последующая калибровка – задача весьма непростая.

Другой подход – по точкам промерить диаграмму направленности источника света и проинтегрировать по всей сфере. Но и это непросто: надо иметь солидных размеров темное помещение с темными стенами. И гониометрическая головка с двумя осями нужна, желательно с автоматическим приводом, чтобы не задолбаться вручную выставлять углы для каждой из нескольких сотен точек.

Впрочем, есть пара частных случаев, которые часто встречаются на практике и для которых можно ограничиться одним измерением. Об одном из них я и хочу поведать хабрасообществу.

Этот частный случай – плоский косинусный излучатель. Косинусным называется такой излучатель, яркость которого не зависит от угла между нормалью к его поверхности и направлением на наблюдателя. Диаграмма направленности такого излучателя определяется исключительно геометрией – а именно видимой площадью поверхности. И для плоского косинусного излучателя существует простое соотношение между световым потоком и силой света в направлении нормали к плоскости:

.

То есть достаточно измерить люксметром освещенность в метре от источника света и умножить ее на 3,14 – и мы уже имеем величину светового потока (либо, если расстояние не равно метру, его придется учесть по закону обратных квадратов). Разумеется, источник света должен быть много меньше расстояния до люксметра – иначе закон обратных квадратов работать не будет и результат измерения будет завышен.

Какие же источники света можно с достаточной для практики точностью считать плоскими косинусными излучателями? Это практически любые белые осветительные светодиоды без линзы и плоские сборки на их основе. Всевозможные китайские 5730, 2835, 5050, 3030 и прочие, что встречаются обычно в светодиодных лампах с алиэкспресса, а также продаются там же отдельно в катушках за копейки – это оно. А также матрицы. И китайские квадратные на 10 ватт, и Cree CXA и CXB. А вот для любых светодиодов с линзой, а также для светодиодов без люминофора (например, RGB) такой метод не годится — их диаграмма направленности существенно отличается от косинусной. Плоские светильники, встраиваемые в потолок и закрытые молочным стеклом, также неплохо соответствуют этой модели.

Итак, давайте уже что-нибудь измерим. В качестве подопытных кроликов у нас сегодня:

1. Сборка китайская на 90 ватт из 156 светодиодов 5730 (в каждом по два кристалла 13х30 mil) со встроенным драйвером на CYT3000B. По заверениям китайцев, должна давать 9200 лм.

Потребляемая мощность по приборам — 85 Вт, на ней и остаемся.

2. Матрица CXA2530, новая версия, 3000 кельвин, Ra>80. Световой поток при 800 мА и 85°С согласно даташиту — не менее 3440 лм, а при 25°С (такой температуры не бывает, если только не захолодить сам светодиод до температуры ниже нуля — тепловое сопротивление не даст) — не менее 4150 лм.

Заводим на токе 800 мА, потребляемая мощность составила 28,64 Вт.

3. HPR20D-19K20 — древняя, как мамонт (покупалась году в 2010, если не раньше) матрица на 20 ватт фирмы HueyJann, похожая на нынешние 10-ваттные матрицы, отличается от них большим количеством кристаллов под люминофором — их 16 штук вместо девяти (4 штуки последовательно в каждой из четырех параллельно включенных цепочек). Заявлено 1830 лм при токе 1,7 А, реально на глаз не ярче, чем CXA2011 с подводимой мощностью 11 Вт.

Запускаем на паспортном токе 1,7 А, напряжение составило 12,2 В, мощность 20,74 Вт.

Освещенность измеряем люксметром UT382 (Uni-T), на «глазок» которого надеваем бленду из черной бумаги, чтобы не ловил отраженный от стен свет в неподготовленном помещении. Расстояние во всех случаях — метр. Результаты в таблице.

Выходит, что световой поток китайской сборки соответствует заявленному (в пределах погрешности люксметра), у Cree’шной матрицы тоже все в пределах даташита (учитывая, что температура ее неизвестна), а вот у HueyJann’овской матрицы обещанных люменов нет и близко.

Но что-то затерзали меня смутные сомнения: 9000 с хвостиком люмен при 85 ваттах, учитывая КПД драйвера 80% и при том, что светодиоды работают далеко не в облегченном режиме, по полватта на корпус, а пиковый ток вдвое больше среднего (никакого фильтрующего конденсатора у этих плат нет) — это очень даже круто. Вдобавок как-то не видно от этой сборки значительно большей освещенности в комнате по сравнению с люстрой, в которой пять лампочек по 950 лм (энергосберегайки).

Подозрение падает на люксметр — не все из них адекватно измеряют светодиодные источники. Те из них, что сделаны на базе фотодиода BPW21R, имеют очень приблизительное соответствие спектральной чувствительности стандартной кривой видности, и относительная чувствительность к излучению 450 нм (это длина волны, соответствующая синему пику, имеющемуся в спектре почти всех белых светодиодов) превышает относительную чувствительность глаза в этой области в несколько раз. В данном приборе фотоприемник другой, что и являлось одним из критериев при выборе прибора, но все же сходим в охрану труда и возьмем другой люксметр. Это оказался ТКА-Люкс. В его методике поверки содержится проверка спектральной характеристики, то есть она должна соответствовать кривой видности с нормируемой погрешностью. Повторяем измерения с ним. Вот результаты:

Ну что тут сказать? Врут не только производители светодиодных ламп, но и мой люксметр. Причем врет, как и ожидалось, по-разному для разных светодиодов. Для матрицы CXA2530 разница с профессиональным аппаратом минимальная, скорее в пределах погрешности обоих приборов. Но у этой матрицы провал в спектре почти незаметен, если смотреть через компакт-диск (реально он, конечно, есть). А вот остальные подопытные «провалились» прилично. И теперь прекрасно видно, что до заявленных люменов они не дотягивают более чем заметно: китайская 90-ваттная сборка — на 25%, а матрица HPR20D-19K20 — почти вдвое.

Отсюда можно сделать следующие выводы:

  1. Да, описанным образом можно оценить световой поток, испускаемый светодиодами, матрицами и сборками (в пределах описанного частного случая).
  2. С измерением освещенности от светодиодов люксметром надо быть осторожным и убедиться, что он имеет корректную кривую спектральной чувствительности. Ибо врут все (с).
  3. Если измерения показывают, что китайским изделием достигнуты заявленные характеристики, значит, вполне вероятно, что прибор проградуирован в китайских люксах:).

Если вам захочется таким же образом оценить световой поток светодиодной лампочки с полусферическим рассеивателем, нужно снять рассеиватель. Под ним скорее всего будут вполне подходящие светодиоды. Но сам рассеиватель вносит потери 15-20 и более процентов светового потока.

Да, и последнее. Описанная методика ни в коей мере не является ни метрологически строгой, ни точной. Она оценочная и не более того. Именно поэтому я не привел здесь анализа погрешностей.

Что такое люксы и люмены, и почему ватты – не главное в светодиодном освещении

Почему одна LED-лампа светит сильнее, чем другая, такой же мощности? Что такое световой поток и чем он отличается от освещенности? Как определиться с количеством ламп, зная их световой поток и размеры помещения. Ответы на эти вопросы вы найдете в нашей новой статье.

Во времена повсеместного распространения ламп накаливания (ЛОН), зная, сколько ватт потребляет лампа, можно было с уверенностью предполагать, сколько света она будет давать. Две лампы одинаковой мощности, произведенные на разных заводах, излучают практически одинаковое количество света, и, приобретая ЛОН, покупателю достаточно было ориентироваться на показатель ее мощности. Сейчас ЛОН в прошлом, но до сих пор многие действуют подобным образом и при покупке светодиодных ламп, хотя с ними дело обстоит несколько иначе.

Световой поток и энергоэффективность

Основным и наиболее значимым параметром любого осветительного прибора является количество света, которое он вырабатывает в единицу времени. Эта величина называется световым потоком источника света, а единицей измерения для него в международной системе СИ официально принят Люмен (Lumen, Лм). Величина светового потока зависит от электрической мощности источника света, но не определяется только мощностью. Особенно это актуально для светодиодных ламп.

В ЛОН количество света, которое она вырабатывает, зависит от материала нити накаливания и ее температуры. Но эти параметры в разных лампах отличаются мало, поэтому и светят ЛОН одной мощности примерно одинаково. В LED-лампах свет вырабатывают светодиоды. Световой поток светодиода, как и лампы накаливания, также зависит от материалов и режима работы полупроводникового кристалла, но, в отличии от ЛОН, эти свойства у разных светодиодов сильно отличаются, и более качественные и современные светодиоды при одной и той же электрической мощности вырабатывают больше света.

Связь между электрической мощностью источника света и его световым потоком характеризуется энергоэффективностью и определяется как отношение величины светового потока к мощности. Энергоэффективность показывает, сколько света вырабатывает источник на 1 ватт затраченной мощности, иными словами это – световой КПД, и чем он больше, тем более экономичным является источник света.

Величину светового потока и мощность выбранной LED-лампы узнать достаточно просто, нужно всего лишь посмотреть на ее упаковку – в соответствии с требованиями стандартов производители светодиодных ламп обязаны указывать значение этих характеристик на упаковке продукции. Энергоэффективность лампы на упаковке приводить не обязательно, поэтому, если этот параметр не указан, покупатель легко может рассчитать его самостоятельно, разделив значение светового потока на мощность.

Рассмотрим конкретный пример:

Примерная величина светового потока бытовой лампы накаливания мощностью в 60 ватт составляет 700 люменов, а 100-ваттной – около 1200 люменов. Таким образом, разделив 700 на 60, получаем энергоэффективность 11,7 лм/Вт – у 60-ваттной лампочки и 12 лм/Вт – у 100-ваттной.

Если со стандартными ЛОН все достаточно просто, то, проведя анализ представленных на украинском рынке светодиодных ламп мощностью, к примеру, 6 Вт, мы увидим, что величина их светового потока находится в диапазоне от 450 до 700 люменов. То есть, их энергоэффективность колеблется от 75 до 117 лм/Вт, и может отличаться даже в рамках одной и той же серии у конкретного производителя. Эффективность LED-ламп зависит, прежде всего, от типа, качества и характеристик использованных при их создании светодиодов, а также технических решений, применяемых изготовителем. Наиболее качественные образцы продаваемых на украинском рынке светодиодных ламп традиционного типа имеют энергоэффективность до 120 Лм/Вт, а лампы на основе филаментной нити – до 150 Лм/Вт.

Что такое освещенность

Обладая информацией о величине светового потока определенной лампы и размерах освещаемого помещения, можно рассчитать другой важный показатель – освещенность.

Освещенность – это световая величина, отображающая количество света, попадающее на определенный участок площади. В международной системе (СИ) единицей измерения освещенности служит люкс (лк), при этом один люкс равен одному люмену на квадратный метр. Чем больший световой поток попадает на освещаемую поверхность, тем выше уровень ее освещенности.

Человеческий глаз неспособен определить конкретное значение уровня освещенности без вспомогательных средств, поэтому, если требуется получить точную информацию, используют специальный прибор – люксметр.

Насколько ярко следует освещать помещение

Основным критерием правильной организации освещения в любой комнате является, прежде всего, удобство и комфорт людей, которые ею пользуются. Тем не менее, существуют официальные нормы, определяющие оптимальный уровень освещенности комнаты, в зависимости от ее назначения.












Тип помещения

Норма освещенности (лк)

Жилые комнаты, гостиные, спальни, жилые комнаты общежитий

150

Кухни, кухни-столовые (рабочие поверхности)

150

Детские

200

Кабинеты, библиотеки (рабочие поверхности)

300

Внутриквартирные коридоры, холлы, ванные комнаты, уборные, санузлы, душевые

50

Кладовые и подсобные помещения

30

Гардеробные

75

Сауны, раздевалки

100

Тренажерные залы

150

Биллиардные (поверхность стола)

300

Нормы освещенности жилых помещений согласно ДБН В.2.5-28:2018

Расчет уровня освещенности

Профессиональные расчеты уровня освещенности помещений – сложная задача. Существуют специальные методы, а также компьютерные программы (к примеру, Dialux), позволяющие архитекторам и светодизайнерам проектировать и выполнять расчеты освещения.

Компания MAXUS предлагает всем клиентам, осуществляющим покупку в фирменном интернет-магазине, возможность заказать бесплатную услугу профессионального расчета освещения. Если требуется осветить магазин, салон, кафе или другие помещения, предъявляющие высокие требования к качеству освещения, стоит заранее обратиться к специалистам и произвести необходимые расчеты. Это позволит избежать неприятных неожиданностей после завершения ремонта.

Для решения бытовых задач, к примеру, выбора подходящих для домашней люстры светодиодных ламп, приблизительный расчет можно выполнить самостоятельно.

Сделать это можно таким образом: чтобы получить приблизительное значение необходимого светового потока (для стандартной квартиры или дома с высотой потолка до 2,7 м) нужно нормативный показатель освещенности (взятый из таблицы выше) умножить на площадь помещения (м2).

Следует заметить, что в реальных условиях далеко не весь излучаемый свет достигает освещаемых поверхностей: часть света «поглощается» стенами, мебелью и полом, поэтому получившееся значение нужно дополнительно разделить на усредненный поправочный коэффициент – 0,9 для светлых помещений и 0,6 для комнат, оформленных в темной цветовой гамме..

Рассмотрим конкретный пример:

Требуется обеспечить освещение в небольшой гостиной, площадь которой составляет 12 квадратных метров, а стены и мебель – светлые. Из таблицы выясняем рекомендуемую норму освещенности для гостиных – 150 люксов, умножаем ее на 12 и делим на 0,9. Получаем 2000 люменов. Это и есть минимально необходимый световой поток, который должны давать источники основного освещения.

Если бы в рассматриваемой гостиной были темные стены и мебель, то количество люменов, необходимое для обеспечения общего освещения в ней, было бы существенно большим.

Что такое температура света и как она влияет на восприятие освещенности

Единицей измерения цветовой температуры света является Кельвин (К), при этом, чем выше значение показателя – тем более «холодным» воспринимается свет. Так температура света пламени свечи составляет около 1800 К, а обычной 100-ваттной лампы накаливания – 2800 К. Чаще всего производители светодиодных ламп выпускают свою продукцию с температурой света 3000 К (теплый, расслабляющий свет) или 4100 К (нейтральный, приближенный к дневному солнечному).

Выбирая светодиодную лампу, учитывайте, что лампа, излучающая теплый оттенок света визуально светит слабее, чем лампа с таким же световым потоком, но более холодного оттенка. Поэтому, желающим осветить комнату «теплым» светом стоит подобрать более мощные лампочки.

Подведем итоги

  1. При выборе светодиодного источника света обращайте особое внимание на величину светового потока, измеряемую в люменах. Чем выше это значение, тем больше света будет вырабатывать лампа.
  2. Еще один важный параметр – энергоэффективность, он демонстрирует уровень экономичности осветительного прибора. Средний уровень энергоэффективности светодиодных лампочек – 80-85 лм/Вт, в то же время наиболее качественные модели на основе филаментной нити способны отдать до 150 люменов за каждый ватт потребляемой энергии.
  3. Уровень освещенности – величина, показывающая отношение светового потока к освещаемой площади. Существуют специальные нормы, определяющие оптимальный уровень освещенности для пространств разного типа. Зная эти нормы и площадь комнаты можно произвести приблизительный расчет нужного для ее освещения светового потока. Если требуется выполнить точный расчет освещения, стоит обратиться к профессионалам.
  4. Кельвин – единица измерения цветовой температуры света, чем выше это значение, тем «холоднее» выглядит свет. Освещение теплого оттенка для человеческого глаза кажется менее ярким, чем холодного.

Мы надеемся, что эта статья помогла вам лучше разобраться в особенностях организации светодиодного освещения. Если у вас остались вопросы, вы можете задать их в комментариях к этой статье или позвонить по телефону нашим специалистам.

Световой поток светодиодных ламп – как измерить, правила вычисления

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.

Как легко повысить качество освещения

Рисунок 2. Асимметричность ближнего света фар

 

Наиболее значимые точки измерения:

• 50V = расстояние в 50 метров перед транспортным средством

• 50R = расстояние в 50 метров на внешней границе проезжей части (для правостороннего движения)

• 75R = расстояние в 75 метров на внешней границе проезжей части (для правостороннего движения)

 

Значение коэффициента качества повсеместно используется для оценки фар ближнего света. Для его расчета складываются значения интенсивности света во всех точках измерения, при этом значение в точке 75 метров удваивается:

• Коэффициент качества [в люксах] = интенсивность света (2 x 75R + 50R + 50V)

 

Чем выше значение коэффициента качества, тем лучше освещенность. Конечно же, при этом предполагается, что максимально допустимые показатели освещенности (ослепленности) для пространства выше линии светотеневой границы не превышаются.

 

Принцип работы X-tremeVision

Лампы, обеспечивающие высокую освещенность дороги, такие как Philips X-tremeVision, оснащены уменьшенной нитью накаливания с увеличенной яркостью. Так как светящаяся поверхность уменьшена, общее количество света изменяется незначительно. Однако в таких лампах головного освещения свет задействуется более эффективно и направляется на дорогу таким образом, чтобы диапазон расстояний соответствовал описанному выше. В результате коэффициент качества повышается: яркость может увеличиваться на 130 %, а дальность — на 45 метров. Разумеется, существует зависимость и от строения самих фар.

 

Использование нити накаливания с более высокой яркостью и температурой также является причиной более короткого срока службы этих мощных ламп по сравнению со стандартными лампами. Компания Philips при производстве всех ламп использует особое, устойчивое к давлению кварцевое стекло. Высокое давление газа в лампе (до 15 бар) по крайней мере частично компенсирует сокращение срока службы. 15 бар — это давление для холодной лампы. Во время работы давление в стеклянной лампе до трех раз выше.

 

Заключение: указания относительно установки ламп

Часто говорится о том, что не следует прикасаться к галогенным лампам голыми руками, однако тот факт, что оставшийся на стеклянной колбе жир может обгореть и привести к повреждениям и сильнейшему загрязнению, — не самая большая проблема. Гораздо хуже то, что даже небольшое количество загрязнений испаряется и откладывается на деликатной зеркальной поверхности фар головного освещения. Это может вызвать относительно быстрое образование неприглядного слоя, который в какой-то момент начнет влиять на качество освещения. Поэтому рекомендуется всегда надевать пригодные для этой цели перчатки.

Как измерить световой поток? |Светодиодное освещение

Простой способ измерения светового потока, подходит для приближенной оценки светового потока большинства светильников или светодиодных модулей. Измерение светового потока своими руками.

Большинство бытовых и офисных матовых светильников имеют круглосимметричную «косинусную» кривую силы света (КСС) в нижней полусфере, то есть в направлении фотометрической оси (ориентация светильника – основной поток света вниз). Ширина угла излучения (по уровню 0,5) составляет 120°.

Для измерения светового потока потребуется: рулетка до 3 метров и бытовой люксметр для измерения освещенности. Измерение лучше всего проводить в большой комнате с темными стенами, при отсутствии естественного освещения и выключенных посторонних источниках света. Измерительный датчик люксметра располагают на расстоянии 2,5 метра от центра стекла (рассеивателя) светильника. Для первого измерения, плоскость стекла светильника должна быть перпендикулярна направлению на люксметр. Для второго измерения, можно повернуть светильник на месте, или переместить по окружности датчик, так чтобы расстояние до центра стекла не изменилось, а угол между плоскостью стекла и направлением на датчик люксметра стал 45⁰.

Далее смотрим таблицу соответствия освещенности и светового потока, выбираем ближайшее к измеренному значение освещенности из таблицы, и соответствующее значение светового потока в люменах. Зависимость освещенности и светового потока – линейная, поэтому промежуточные значения можно аппроксимировать через пропорцию. Для косинусной формы КСС первое измерение больше второго в 1,41 раза. Если соотношение другое, то форма КСС не косинусная и таблица не подходит. Для измерения светового потока с любой формой КСС можно обратиться в нашу светотехническую лабораторию.

Вид «косинусной» КСС в полярных и декартовых координатах.

 

Объяснение

световых измерений | 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 способы измерения различных аспектов света на реальных примерах, 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 содержание со ссылками на темы, затронутые в этой статье, для упрощения навигации:

  1. ЛЮМЫ И КАНДЕЛИ (световой поток, сила света)
  2. ОСВЕЩЕНИЕ, ОСВЕЩЕНИЕ, ЛЮКС И НОЖНЫЕ СВЕЧИ
  3. КАК ИЗМЕРИТЬ СВЕТ?
    1. Световые метры
    2. Приложения для экспонометра
  4. ЛЮМОВ И ВОДЫ
    1. Калькулятор световой отдачи
    2. Люмен в ватт калькулятор
    3. Калькулятор ватт в люмен
    4. Люмен диаграмма

ЛЮМЫ И КАНДЕЛИ

Что такое просвет?

Световой поток или сила света измеряет общее количество света, излучаемого источником света за 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 человеческим глазом в видимых длинах волн в диапазоне примерно 400-750 нм.

Световой поток — Люмен (лм) — единица измерения светового потока или силы света. Один люмен равен количеству света, излучаемого источником света (излучающим равное 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 его можно найти в специальных каталогах лампочек) и используется в качестве объективного измерения светоотдачи источника света для лучшего сравнить различные типы лампочек. Однако, поскольку люмен измеряется на определенном расстоянии во всех направлениях от источника света, это не лучшее измерение, чтобы описать, насколько ярким будет свет в определенной области. Для описания этого используется термин «освещенность» и единицы измерения, называемые люкс или фут-свеча.

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, производящих сфокусированный луч света, таких как прожекторы, фонарики и лазерные указки.

Определение канделы — кандела (кд) — единица измерения силы света в СИ. Кандела заменил старую единицу измерения силы света — силу свечи. Одна обычная свеча излучает приблизительно 1 канделу силы света, поэтому канделу в прежние времена 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, излучающего монохроматическое излучение с частотой 540 x 1012 герц и имеющего силу излучения в этом направлении 1/683 ватт на стерадиан.
Из http://physics.nist.gov/cuu/Units/current.html

Пояснение

Напомним, световой поток измеряет, сколько всего видимого света излучается источником света, единицей светового потока является люмен (лм) . Сила света измеряет, сколько света излучается источником света в одном направлении, единицей силы света является кандела (кд) . Итак, в основном, если вам нужна лампочка, которая излучает свет во всех направлениях (например, потолочный светильник в доме) , посмотрите на люмены при сравнении различных ламп, однако, если вам нужен свет, который может сфокусировать максимальное количество яркости в луч меньшего размера, такой как прожектор или фонарик, смотрите на свечки, сравнивая такие огни.Помимо этих двух, освещенность также является важным показателем, измеряющим количество света, падающего на заданную поверхность (измеряется в люксах или фут-канделах) , но позже с этим.

Классический пример объяснения люменов и кандел. Представьте, что вы помещаете прозрачную сферу радиусом 1 метр над свечой. Свеча дает силу света в 1 канделу и равномерно излучает свет во всех направлениях. Если вы прорежете в сфере отверстие размером 1 квадратный метр, из этого отверстия будет выходить 1 люмен света.Это дает в виде уравнения:

1лм = 1кд * ср

где:

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

Так в данном случае:

1лм = 1кд * 1

1 люмен = 1 кандела; источник света с интенсивностью 1 кандела дает световой поток 1 люмен 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 = 12,56sr

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

1лм = 1кд * 12,57ср
лм = 12,57 ; источник света с интенсивностью 1 кандела излучает световой поток 12,57 люмен в сфере с радиусом 1 метр (или площадью поверхности 12,57 м²).

То же уравнение можно преобразовать для вычисления кандел:

1 кд = 1 лм / ср

Давайте посмотрим на новый пример, у нас есть лампочка, излучающая 700 люмен света равномерно во всех направлениях, с такой же прозрачной сферой с 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 сферы равна 12,57 м² , мы можем вычислить силу света лампы:

1лм / ср = 1кд
700лм / 12,57см / 12,57см ≈ 56 кд

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

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

Чтобы еще лучше проиллюстрировать разницу между световым потоком (люмен) и силой света (канделы) , представьте себе лампочку, которая производит 1 канделу или 12,57 люмен, если вы закроете одну сторону лампы, она все равно будет производить такая же сила света в 1 кандела, но вдвое меньше светового потока — 6,28лм. Это связано с тем, что свечки измеряют мощность света, насколько яркий свет будет в определенном направлении, поэтому в этом случае покрытие половины лампы не повлияет на интенсивность света (если она измеряется на непокрытой части лампы. ) .Но поскольку люмены измеряют общее количество видимого света от источника, покрытие половины лампы уменьшит общее количество видимого света вдвое.

Вот почему вам следует сравнивать кандели при покупке точечного светильника или фонарика с концентрированным световым лучом и люмен (или люкс) при покупке внутреннего освещения, такого как потолочные светильники или наружное прожекторное 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 лампах под определенными углами.

Люмен, кандел, углы обзора

В том же уравнении 1cd = 1lm / sr sr указывает угол обзора (также называемый углом при вершине) , через который излучается свет при вычислении 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, которые освещают свет в под определенным углом прожекторы освещают под более узким углом, чтобы обеспечить более сфокусированный луч, в то время как прожекторы освещают под более широким углом, чтобы покрыть большую площадь поверхности.

Рассматривая то же уравнение 1cd = 1 лм / ср , мы можем заключить, что, увеличивая силу света (кандел) , мы должны уменьшить угол обзора (стерадианы) , чтобы получить тот же световой поток (люменов). ) .

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

В то же время при расчете светового потока, если мы увеличиваем либо силу света, либо угол обзора, световой поток увеличивается, и наоборот, если мы уменьшаем силу света или угол обзора, световой поток также будет уменьшаться. .

Итак, как мы можем определить этот угол при вершине светового луча?
В основном, угол при вершине — это угол между осью источника света, который дает наибольшую силу света, и осью, где сила света уменьшается до 50%.Формула для вычисления телесного угла (Ом) в стерадианах (ср) :

Ом = 2π (1 − cos (α / 2))

где α — угол при вершине, измеренный в градусах.

Так, например, если вы хотите вычислить телесный угол (Ω) в стерадианах (sr) , чтобы вычислить люмены или канделы светового курса, 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
Ом ≈ 0,38sr

Теперь, если мы хотим рассчитать световой поток источника света с интенсивностью 1 кандела и углом обзора , равным 40 ° , мы можем вставить ранее рассчитанный телесный угол Ом ≈ 0,38sr в основное уравнение :

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

Полное уравнение для расчета светового потока (люмен) источника света, если нам известна сила света (кандел) и угол при вершине (стерадианы) :

Φ = I2π (1 − cos (α / 2))

люмен = канделы * 2π * (1-cos (угол при вершине / 2))

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

Для расчета силы света (кандел) , если известны световой поток (люмен) и угол при вершине (стерадианы) , 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 дает силу света 3cd при угле при вершине 40 ° , и мы хотим рассчитать люмен для этой лампы. Мы можем использовать предыдущее уравнение:

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

Если мы увеличим угол обзора с 40 ° до 70 ° и оставим силу света на уровне 3 кд , общий световой поток должен увеличиться:

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

Итак, это правда, если мы увеличим угол наклона лампы, сохраняя при этом силу света той же самой, световой поток также увеличится.

Мы также можем проверить это наоборот, оставив угол при вершине 70 ° , но уменьшив интенсивность света наполовину, с 3 кд до 1,5 кд . Теперь лампа должна давать меньше люмен:

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

Так оно и есть, 3,39 лм> 1,69 лм.

Сводка люменов и кандел

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

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

ОСВЕЩЕНИЕ, ОСВЕЩЕНИЕ, ЛЮКС, НОЖНАЯ СВЕЧА

Освещенность

Освещенность — это количество света или светового потока, падающего на поверхность.Освещенность измеряется в люксах (люмен на квадратный метр) или фут-канделах (люмен на квадратный фут) с использованием американских и британских метрик. Освещенность не зависит от типа поверхности, на которую она освещает, и зависит только от количества света, падающего на эту поверхность, поэтому она будет одинаковой при освещении на стене, земле, полу, дереве или любом другом объекте. Освещенность (в отличие от люменов и других показателей освещения) можно легко измерить с помощью простого устройства, называемого люксметром, или даже с помощью смартфона, на котором установлено специальное приложение.

Люкс

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

1лк = 1лм / м²

или

1 люкс = 1 кд * ср / м²

, потому что 1 лм = 1 кд * ср

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

Ножная свеча

В британских и американских системах измерения вместо люкс используется термин фут-свеча (fc) . Фут-свеча также измеряет количество света, падающего на поверхность, но вместо люмен на квадратный метр, используемых для измерения люкс, люмен на квадратный фут используются для измерения фут-свечки. Одна фут-свеча составляет прибл. 10,764 лк. Фут-свечи рассчитываются по формуле:

1fc = 1 лм / фут²

Пояснение

Освещенность можно легко вычислить, если известны световой поток (люмен), , выходная мощность источника света, и площадь освещаемой поверхности.Например, концентрированный луч света со световым потоком 400 люмен осветит большую площадь площадью 1 квадратный метр с освещенностью 400 люкс:

лк = 400 лм / 1 м²
лк = 400

Однако, если мы увеличим площадь поверхности, на которую падает свет, в два раза с 1 квадратного метра до 2 квадратных метра и оставим световой поток на уровне 400 люмен , освещенность на этой площади уменьшится в два раза :

лк = 400 лм / 2 м²
лк = 200

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

Освещенность полезна при выборе подходящих лампочек или осветительных приборов для определенных областей, таких как спальня, гостиная, офис, магазин, театры, сцены 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.Единица измерения яркости — кандела на квадратный метр — кд / м² .

В основном, яркость используется для расчета того, сколько световой мощности будет излучаться от данной поверхности при определенном угле обзора и обнаруживаться человеческим глазом, или, другими словами, насколько яркой будет данная поверхность для человеческого глаза. На самом деле яркость — это единственная световая форма, которую мы можем видеть. Яркость используется, например, при оформлении дорожных знаков и дорожного освещения.

КАК ИЗМЕРИТЬ ОСВЕЩЕНИЕ?

Измерение люменов

Многие думают, что люмены для лампочки или осветительного прибора можно легко измерить с помощью дешевого люксметра или даже мобильного приложения, но на самом деле для этого требуется специальное устройство, называемое интегрирующей сферой , подключенное к спектрометру и компьютеру, на котором установлено специальное программное обеспечение. должен быть установлен, который может отображать несколько показателей, таких как световой поток или люмен, световая отдача, распределение светового спектра, цветовая температура и другие характеристики освещения.На самом деле люменметр — это не маленькое портативное устройство, которое вы можете приобрести за пару долларов, а больше похоже на лабораторию для измерения люменов и других показателей лампочек.

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

Световые метры

Существуют также другие типы измерителей для измерения различных световых метрик:

  • люксметр для измерения освещенности (люкс или фут-свечи) ;
  • измеритель силы света для измерения силы света кандел ;
  • измеритель яркости для измерения яркости.

Люксметры — самые распространенные из них, которые используются для измерения освещенности или количества света, падающего на поверхность. Люксметр используется для измерения количества света при фото- и видеосъемке в отдельных домах и многих общественных местах, таких как офисы, магазины, библиотеки, музеи и другие места, чтобы определить, имеет ли место достаточный уровень яркости в целях безопасности. условия труда сотрудников (в офисах) или просто в целях дизайна (в художественных галереях), а также для определения видимости на открытых площадках, например, при выборе подходящего уличного освещения.

Люксметр

часто называют люксметром из-за его популярности по сравнению с другими устройствами для измерения освещенности. На рынке доступен широкий ассортимент люксметров в зависимости от их цены, функциональности и точности, от пары долларов до нескольких сотен долларов за более продвинутые счетчики. Есть даже множество приложений для измерения освещенности (бесплатные и платные) , доступных на устройствах iOS и Android, которые могут измерять освещенность, и некоторые из этих приложений на самом деле довольно хороши для основных задач измерения освещенности.

Приложения для экспонометра

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

Приложения для экспонометра iOS:

    Карманный измеритель освещенности

  1. (от Nuwaste studios) ;
  2. myLightMeter Free (Дэвид Квилс).

Приложения для экспонометра Android:

  1. LightMeter Free (Дэвид Квилс) ;
  2. люксметр (Borce Trajkovski) ;
  3. Измеритель света beeCam (по FM.Bee Corp.).

ЛЮМЕНТЫ И МОЩНОСТЬ

Измерение, которое описывает соотношение между люменами и ваттами, составляет световой отдачи . Световая отдача — это соотношение между световым потоком и электрической мощностью источника света, оно измеряет, насколько эффективен источник света при преобразовании электрической энергии в видимый свет. Единица световой отдачи — лм / Вт (люмен на ватт) .

Калькулятор световой отдачи

Световую отдачу можно легко рассчитать по формуле:

Световая отдача (лм / Вт) = световой поток (лм) / мощность (Вт)

Так, например, световая отдача лампы 10 Вт , которая дает 600 люмен , будет 60 лм / Вт :

600 лм / 10 Вт = 60 лм / Вт


Калькулятор для перевода

люмен в ватт

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

мощность = люмен / люмен на ватт-час

600 лм / 60 лм / Вт = 10 Вт

мы можем подсчитать, что лампочка потребляет 10 ватт электроэнергии, чтобы произвести 600 люмен света.


Калькулятор для перевода ватт в люмены

Аналогичным образом мы можем рассчитать световой поток (люмен) лампочки, если мы знаем мощность ватт и световую отдачу лампы , преобразовав ту же формулу:

люмен = мощность * люмен на ватт-час

10 Вт * 60 лм / Вт = 600 лм


Сравнение люменов

Количество люмен в ватте будет зависеть от типа лампы, используемой в осветительном приборе.В среднем старые вольфрамовые лампы накаливания производят 15 люмен на ватт, а эффективные светодиодные лампы — около 75 люмен на ватт.

Среднее преобразование люмен в ватт для светодиодных, CFL, галогенных ламп и ламп накаливания:

  • LED КПД лампы накаливания ≈ 75 люмен на ватт (лм / Вт) ;
  • CFL КПД лампы накаливания ≈ 65 люмен на ватт (лм / Вт) ;
  • Галогенная лампа Эффективность лампы ≈ 20 люмен на ватт (лм / Вт) ;
  • Лампа накаливания Эффективность лампы накаливания ≈ 15 люмен на ватт (лм / Вт) .

Люмен диаграмма

Здесь мы составили сравнительную таблицу люменов для светодиодных, CFL, галогенных ламп и ламп накаливания (с использованием среднего значения люмен на ватт для каждого типа лампы) .

Как измеряется освещение | EGEE 102: Энергосбережение и защита окружающей среды

Когда большинство людей покупают лампочку, они ищут ватт (Вт). Напомним, что ватт — это единица мощности (т. Е. Скорость, с которой энергия потребляется поставщиком электроэнергии).Он ничего не говорит о свете.

Наиболее распространенным показателем светоотдачи (или светового потока) является люмен. Все лампы имеют люмен, как показано на рисунке ниже, и каждая лампа имеет 3 параметра, указанные на упаковке:

  • Световой поток лампы или световой поток
  • Потребляемая мощность в ваттах
  • Срок службы лампы в часах

Параметры, указанные на лампочке.

Посмотрите видеоролик в масштабе 1:41 ниже, чтобы узнать больше о люменах.

Люмен, как измеряется свет

Щелкните здесь, чтобы увидеть стенограмму видео измерения освещенности

люмен; как измеряется освещение?

Хорошо, следующий вопрос: как измеряется освещение. Теперь у нас так много света, как нам измерить количество света, которое мы получаем? Обычно световой поток измеряется в световом потоке или количестве света, падающего на горизонтальную поверхность. У всех ламп, например, этой (стандартной), указано сколько люменов? Люмен — это световой поток конкретной лампочки.Сколько света мы получаем от этой лампочки? Люмен. Не ватты. Уоттс — второе, что вы здесь видите. И это сколько ватт или сколько мощности мы потребляем от электрических проводов? И третье, что указано на каждой посылке, которую вы видите, — это количество часов. Другими словами, это срок, ожидаемый срок службы этой лампочки. Как видите, люмен — это световой поток. Люмен — это показатель того, сколько света мы получаем от этих лампочек. Например, как я уже сказал, 40-ваттные лампы дают вам 500 люмен, а у нас есть 60-ваттная лампа, которая дает вам 865 люмен.Это не пропорционально, но по мере увеличения мощности вы получаете все больше и больше люменов.

Свечи

фут-кандела (fc) — стандартная единица измерения освещенности поверхности. Это световой люмен, распределенный по площади в 1 квадратный фут (0,09 квадратного метра).

Свеча для ног

Средний уровень фут-кандел на квадратной поверхности равен количеству люменов, падающих на поверхность, деленному на площадь поверхности.

FC = Люмены света / Площадь в квадратных футах

Пример

Лампа мощностью 40 Вт дает около 505 люмен и имеет срок службы около 1000 часов. Когда эта лампочка используется для освещения комнаты размером 10 x 10 футов, эти 505 люмен распределяются на 100 квадратных футов площади пола. Что такое подсветка?

505 люмен света / 100 футов 2 = 5,05 люмен на фут 2 или 5,05 фк

1 футовая свеча = 1 люмен / фут2 = 1 люкс (метрическая система)

Теперь посмотрите фильм в масштабе 1:15, в котором показано, как экспонометр используется для измерения люменов на фут 2 .Помните, что 1 люмен / фут2 = 1 фут-кандела.

Как измеряется свет?

Щелкните здесь, чтобы просмотреть стенограмму видео измерения освещенности.

Использование светомера

Я положил сюда лампочку на 60 ватт. И эта лампа мощностью 60 Вт дает 865 люмен света. Когда я держу эту лампочку очень близко к этой области поверхности здесь, где измеряется свет, все эти 800 единиц падают на небольшую область. Очевидно, если мы попытаемся измерить количество люменов, попадающих на эту небольшую площадь, мы увидим, что количество люменов на квадратный фут очень и очень велико.Как вы можете примерно видеть, у нас около 1200 люмен на квадратный фут — очень высокая концентрация. Когда я убираю эту лампочку, значение уменьшается, потому что такое же количество люменов распределяется по большей площади, как вы можете видеть здесь. Сейчас он составляет около 100 люмен. И если я пойду дальше, он уменьшится.

КАК ИЗМЕРЯЕТСЯ ЯРКОСТЬ СВЕТА?

люмен, люкс, ватт? Вот наше простое руководство по некоторым основам для понимания того, как измеряются яркость и свет в современном электрическом освещении.

Вт

Многие люди до сих пор думают о яркости света в ваттах и ​​имеют хорошее представление о разнице в яркости лампочек мощностью 40, 60 или 100 Вт. Раньше это работало лучше, так как большинство ламп накаливания и разница в эффективности у разных производителей была небольшой. В настоящее время с более энергоэффективным освещением ватты не столь полезны для оценки яркости. Ватт — это на самом деле единица мощности или скорость энергии, используемой или генерируемой с течением времени.Энергетические компании используют ватты для отслеживания количества потребляемой нами электроэнергии в киловаттах в час (кВтч), что составляет 1000 ватт мощности за один час использования. Таким образом, если у нас есть лампочка мощностью 100 Вт, включенная на 1 час, это будет 0,1 киловатт-часа или 1 ватт-час (Втч).

ЛЮМЕН

В общих чертах, люмен (лм) — это мера того, сколько видимого света излучается источником света, технически это описывается как его световой поток. Общая мощность видимого света представлена ​​общим количеством испускаемых люменов.Короче говоря, при поиске мощности лампы в осветительной арматуре обращайте внимание на общее количество люменов.

ЛЮКС

люкс (лк) используется для измерения количества видимого света (светового потока), распространяемого по площади поверхности, технически это известно как освещенность. Освещенность является фундаментальным фактором для дизайнеров освещения и архитекторов при выборе светильников для установки. Другой способ выразить эту единицу — люмен на квадратный метр, поскольку 1 люкс равен 1 люмену на квадратный метр, или 1 люкс = 1 лм / м2.В зданиях люкс можно измерить с помощью прибора, называемого люксметром, который дает точные показания освещенности.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ СВЕТИЛЬНИКА

Помимо самого света, при измерении количества излучаемого света необходимо учитывать и другие факторы. Большинство ламп заключено в световую арматуру, состоящую из таких элементов, как рассеиватели и отражатели. Эти элементы, а также такие вещи, как форма и количество ламп, будут влиять на яркость и распределение света от светильника.Эффективность светильника учитывает эти элементы, чтобы дать более точное измерение люменов, выделяемых всем светильником в полностью собранном состоянии.

ЛЮМОВ НА ВАТНУ

Это соотношение — это количество люменов, которые излучает свет на каждый ватт потребляемой мощности, технически называемое световой эффективностью. Например, свет, излучающий 1000 люмен, который потребляет мощность 100 Вт, будет давать 10 лм / Вт. Большинство производителей освещения указывают значение лм / Вт на своих светильниках и лампах в качестве ориентира для их общей эффективности.

КАНДЕЛА

Кандела (кд) — это стандартная единица силы света или яркости света в определенном направлении. Название кандела происходит от того факта, что обычная свеча дает примерно 1 канделу яркости в заданном направлении. Кандела в основном используется при работе с сфокусированным светом, например, от фонарей или прожекторов, и поэтому часто не указывается на светильниках.

КАК ИЗМЕРИТЬ ЯРКОСТЬ СВЕТА? УЗНАЙТЕ НАШУ ЯРКОСТЬ В ОСВЕЩЕНИИ ИНФОГРАФИЯ:

Версия PDF (высокое разрешение)

Глоссарий терминов по измерениям освещенности

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

Поглощение

Рассеяние света (излучения) на поверхности или в среде, вызванное преобразованием лучистой (световой) энергии в другую форму энергии, обычно в тепло, при взаимодействии с веществом.Поглощение — это «недостающий элемент» при сравнении полной отраженной и прошедшей энергии с падающей энергией. Отношение полного поглощенного лучистого или светового потока к падающему потоку называется поглощательной способностью. Стандартная единица измерения поглощения — это процент (%) или коэффициент от 0 до 1. Поглощение также можно определить по передаче через среду. Если% пропускания определенной длины волны составляет 70%, тогда материал имеет поглощение 30%.

Актиничный

Характеристика излучения, указывающая на его способность вызывать химические изменения.В нашей отрасли этот термин обычно используется в отношении УФ-излучения и его воздействия на биологические системы. Актинические полоски используются при УФ-обработке для контроля интенсивности источников. Цвет или оптическая плотность полоски меняется в зависимости от экспонирования. См. Страницу приложений оптической радиационной опасности для получения списка систем измерения света ILT, используемых для определения актинической опасности источника света.

Окружающий свет

Окружающий свет — это свет, рассеянный в среде, окружающей детектор, измеряющий оптическое излучение от другого источника.Этот свет вносит свой вклад в сигнал, измеряемый от источника. Для получения достоверных результатов из каждого измерения необходимо вычесть вклад окружающего света или фона.

Диафрагма

Отверстие, через которое может проходить лучистая энергия. Угловая апертура — это угол, под которым самые расходящиеся лучи могут проходить через отверстие или линзу. Апертура объектива часто выражается через f / #. F / # — это отношение фокусного расстояния объектива к его диаметру.Объектив с фокусным расстоянием 100 мм и диаметром 25 мм будет иметь апертуру f / 4.

Аттенюатор

Устройство, уменьшающее количество энергии, поступающей на датчик. Аттенюаторы обычно используются, когда лучистая энергия насыщает детектор. Фильтры QNDS, QNDS2 и QNDS3 являются аттенюаторами, уменьшающими плотность потока на детекторе в 10, 100 и 1000 раз соответственно.

Пропускная способность

Полоса пропускания описывает размер спектрального сегмента.Ширина полосы 10 нм означает диапазон излучения 10 нм. Это может быть, например, диапазон от 500 до 510 нм, от 1000 до 1010 нм или сегмент равного размера в любом месте спектра.

Ленточный элиминаторный фильтр

Фильтр-элиминатор полосы пропускает длины волн выше и ниже отсечки фильтра, подавляя при этом длины волн в пределах полосы. Эти фильтры также называются режекторными фильтрами. Полосовой фильтр на 500 нм с полосой пропускания 10 нм подавляет волны с длиной волны от 495 до 505 нм.

Ширина луча

Угловая ширина светового конуса, вершина которого находится в источнике. Ширина луча обычно определяется как угол, образуемый конусом, охватывающим 90% энергии.

Черный корпус

Черное тело — это объект, который поглощает всю падающую на него лучистую энергию. При нагревании черное тело излучает четко определенный характеристический спектр, который можно использовать для характеристики спектральной чувствительности детекторов.Поскольку идеального черного тела не существует, для этой цели используются симуляторы черного тела.

Калибровка

Процесс нормализации выходного сигнала детектора к выходному сигналу детектора, определенного в качестве стандарта (обычно определяемого Национальным институтом стандартов и технологий (NIST) при идентичных условиях освещения). Калибровку также можно выполнить с помощью стандартного источника (лампы), выходная энергия которого на определенных длинах волн и на расстояниях измерения сопоставима с эталонной лампой, определенной руководящим органом по стандартизации (NIST).

Кандела (CD)

Текущая единица силы света в системе СИ. Одна кандела эквивалентна 1 люмену на стерадиан. Используется для выражения интенсивности луча (кандела луча) и средней сферической интенсивности (средняя сферическая кандела). Также называется Candlepower (cp).

Кандела, пучок (cd или eff cd) фотометрическое измерение интенсивности

Отбирая очень узкий угол входного луча, кандела луча представляет только люмены на стерадиан при максимальной интенсивности луча.Угол отбора пробы определять не нужно. Может измеряться в канделах (кд) для устойчивых источников или в эффективных канделах (эфф. Кд) для мигающих источников.

Кандела, эффективная (эфф. Cd)

Единица силы светового луча, взвешенная с учетом повышенной чувствительности человеческого глаза к источнику вспышки.

Кандела, измерение средней сферической (кд) фотометрической интенсивности

Сила света источника, выраженная в канделах.Средняя сферическая кандела, измеренная в интегрирующей сфере, — это общий световой поток источника в люменах, деленный на стерадианы 4pi в сфере.

Мощность свечи (имп.)

Старое определение силы света. Мощность одной свечи (cp) была силой света стандартной свечи, сделанной из китового воска, весом 1/6 фунта, 7/8 дюйма в диаметре и сжигающей 120 зерен в час. В настоящее время единицей СИ для измерения силы света является кандела (кд). Одна кандела (кд) равна силе одной свечи, поэтому источник с силой света 10 кандел можно назвать источником мощности в 10 свечей.

ПЗС

ПЗС-матрица (устройство с зарядовой связью) — это детектор света с высокой чувствительностью, прежде всего в видимом спектре. ПЗС-матрицы обычно представляют собой линейные или двумерные матрицы, состоящие из миллионов отдельных элементов детектора. 2D-версии используются для записи изображений и встречаются в большинстве цифровых камер, используемых как в научных, так и в потребительских приложениях.

Цветность

Аспекты цвета, связанные с оттенком и насыщенностью, без привязки к яркости.

Координаты цветности (CIE)

Доля стандартных трехцветных значений, используемых при согласовании цветов. Цвета сравниваются по их координатам CIE X, Y и Z.

CIE

CIE (Международный комитет по освещению) — это международная организация по стандартизации освещения и цветового зрения.

Цветовая температура

Цветовая температура — это температура в градусах Кельвина, до которой необходимо нагреть черное тело, чтобы получить цвет, подобный эталонному.Лампа накаливания мощностью 40 Вт имеет цветовую температуру около 2680K, в то время как дневной свет в полдень имеет цветовую температуру около 5500K.

Коллектор косинусов

Косинусоидальный коллектор — это полупрозрачный коллектор света, который компенсирует нормальное блокирование излучения от плоских поверхностей. Коллектор косинуса измеряет излучение в соответствии с законом косинуса через полусферу над поверхностью. Косинусный коллектор также можно назвать ламбертовской поверхностью.

Закон косинусов (закон косинусов Ламберта)

Поток на единицу телесного угла, покидающий или входящий в поверхность, пропорционален косинусу угла по отношению к нормали к поверхности.В косинусоидальном коллекторе лучи, падающие на поверхность под углом 60 ° от вертикали, будут давать 0,5 (косинус 60 °) вклад идентичных лучей, приходящих вертикально.

Отсечной фильтр

Фильтр, который не пропускает свет с длинами волн короче длины волны отсечки и пропускает широкий диапазон длин волн выше длины волны отсечки. Длина волны отсечки указывается в некоторой точке при переходе от максимальной передачи к нулевой передаче.Один и тот же фильтр может иметь разные длины волны отсечки в зависимости от указанного% пропускания. Тот же самый фильтр может быть указан как отсекающий фильтр на 500 нм с точкой пропускания 50% в качестве эталона или как отсекающий фильтр на 485 нм, если спецификация — это точка пропускания 5%, где пропускание при 485 нм составляет 5%.

Адаптация к темноте

Способность человеческого глаза приспосабливаться к низкому уровню освещенности.

Темный сигнал (ток)

Темновой сигнал — это сигнал, который проходит через фотодетектор, когда на него не падает оптическое излучение.Этот сигнал создается внутри детектора и цепей усиления за счет термоэмиссионных (температурных) эффектов.

Плотномер

Денситометр измеряет непрозрачность или поглощающую способность материала. Измерение обычно выражается в AU (единицы поглощения) или OD (оптическая плотность).

Дифракционная решетка

Дифракционная решетка — это оптический компонент, который разделяет свет на составляющие его длины волн.Функционально эквивалентен призме, он рассеивает свет по его спектру, используя канавки для его рассеивания. Угол дифракции зависит от длины волны.

Диффузное отражение

Отношение падающего потока к отраженному потоку от рассеивающей поверхности в отличие от сильно направленной или зеркальной (зеркальной) поверхности.

Динамический диапазон

Динамический диапазон — это отношение максимального измеряемого сигнала до насыщения к минимальному измеряемому сигналу выше шума.Обычно динамический диапазон выражается либо в декадах (степень 10), либо в битах (степень 2). Динамический диапазон 5 декад указывает на то, что существует коэффициент 100000 между максимальным и минимальным сигналами, измеряемыми устройством. Динамический диапазон в 16 бит (264) указывает на коэффициент 65 532 между минимальным и максимальным измеряемыми сигналами.

Динамический диапазон также выражается в дБ (децибелах), определяемый как 10 log 10 (максимальный сигнал / минимальный сигнал). Пять декад динамического диапазона равны 50 дБ.

Эйнштейн

Единица энергии, эквивалентная количеству энергии, поглощаемой одной молекулой материала, подвергающегося фотохимической реакции, как определено законом Штарка-Эйнштейна.

Электромагнитное излучение

Излучение, испускаемое колеблющимися заряженными частицами. Комбинированное колебание электрического и магнитного полей, распространяющееся в пространстве со скоростью света. Электромагнитный спектр теоретически бесконечен, включает гамма, рентгеновские лучи, УФ, видимый, инфракрасный, микроволны и радиоволны.

Коэффициент излучения

Отношение яркости объекта к излучению черного тела при той же температуре и длине волны.

Плотность энергии

Энергия излучения, приходящая на поверхность на единицу площади, обычно выражается в джоулях или миллиджоулях на квадратный сантиметр (Дж / см² или мДж / см²). Это интеграл освещенности по времени. (Другие применяемые термины включают «излучение», «световую дозу» и «общую эффективную дозировку»).

Etendue

Также называется пропускной способностью оптической системы, это произведение ее входной апертуры и телесного угла, под которым свет может приниматься через эту апертуру.

Выход

Флюс, покидающий поверхность на единицу площади.

Воздействие

Распространенный, но широко используемый термин для обозначения плотности энергии или плотности лучистого потока на поверхности. (Это точно определенный термин в EB-отверждении: 1 Грэй (Гр) = 1 Дж / кг, мера поглощенной энергии на единицу массы).В других технологиях этот термин обычно применяется к энергии, поглощаемой в интересующей среде, но при УФ-отверждении он приравнивается только к плотности энергии излучения, поступающей на поверхность интересующей среды. [Предпочтительным сокращенным термином является плотность энергии, выражаемая в Дж / см² или мДж / см²]. Также может называться «доза» или «дозировка».

Нить накала

Тонкая металлическая проволока, специально помещенная внутри колбы лампы, которая генерирует излучение в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах при прохождении через нее электрического тока.Часто используется вольфрам, так как он обладает высокой прочностью на разрыв, очень прочен и может нагреваться до температуры, близкой к температуре плавления, без быстрого испарения. Лампы накаливания предлагаются в различных конструкциях, оптимизированных для конкретных применений.

Описание нити

Описание нити накала состоит из буквы префикса, указывающей, является ли провод прямой или свернутой в бухту, за которым следует число, указывающее расположение нити на опорах.Буквы префикса обычно являются одним из трех вариантов

    • S — Прямая, без катушки до нити
    • C — Спиральная, нить намотана в спиральную катушку
    • CC — Coiled Coiled, спирально свернутая нить накала снова наматывается в другую спиральную катушку.

Поток

Энергия в секунду (мощность) светового луча, выраженная в ваттах или джоулях в секунду.(Сияющая сила). При фотометрических измерениях сила света обычно выражается в люменах (лм).

Фотометрические измерения фут-канделей (fc)

Фут-свечки — это единица измерения освещенности (сколько света падает на точку на поверхности). Один раз фут-кандела эквивалентна 10,764 люкс.

Фотометрические измерения Footlambert (fl)

Единица яркости, равная 1 / p кандела / фут 2.

Бактерицидное

Все биологические организмы содержат ДНК.ДНК необходима для воспроизводства. Оптическое излучение в диапазоне УФС способно разрушать молекулярные связи внутри ДНК, эффективно убивая микроорганизмы. Бактерицидные УФ-лампы используются для очистки воды, стерилизации пищевых продуктов и их контейнеров, а также для очистки воздуха, особенно в больницах.

Фотометрические измерения с помощью блока Хефнера

Единица силы света, равная 0,9 свечи.

Фотометрические свойства освещенности

Световой поток, падающий на единицу площади поверхности.1 люмен / м² = 1 люкс.

Инфракрасный (ИК)

Невидимая часть электромагнитного спектра от 0,75 до 1000 микрон. Излучение в ближней инфракрасной области (NIR) вызывает ощущение тепла.

Интегрирующая сфера

Полая сфера, покрытая изнутри белым рассеивающим покрытием. Он используется для измерения диффузного отражения и пропускания объектов или полного потока от источника, который полностью находится внутри.

Интенсивность

Поток на телесный угол. Радиометрические измерения производятся в Вт / ср. Фотопические измерения производятся в люменах / св.

Закон обратных квадратов

Закон обратных квадратов коррелирует относительную интенсивность на разных расстояниях от точечного источника. Относительная интенсивность уменьшится до коэффициента квадратного корня из разницы в расстоянии. Например, если на расстоянии 2 метров от источника интенсивность составляет 16 Вт / м², она будет 4 Вт / м² на расстоянии 4 метра и Вт / м² на расстоянии 8 метров.Для протяженных (неточечных) источников спад интенсивности приближается к закону обратных квадратов на расстоянии, эквивалентном 5 диаметрам источника.

Радиометрические свойства энергетической освещенности

Падение лучистого потока на единицу площади поверхности; мощность падающая на единицу площади. Радиометрическая единица измерения — Вт / м² или ее коэффициент (мВт / см²). Фотометрическими единицами измерения являются люмен / м², люкс, фотон и фут-кандела.

Джоуль (Дж)

Джоуль — это единица измерения энергии в системе СИ.

Ламбертовская поверхность

Поверхность, излучение или рассеяние которой подчиняется закону косинусов Ламберта, в котором интенсивность излучения, покидающего поверхность, пропорциональна косинусу угла от нормали к поверхности. См. Сборщик косинусов.

Линейность

Точность, с которой существует прямая зависимость между падающим излучением и результирующим значением измерения до точки насыщения. Линейность 1% означает, что отношение измеренного значения к величине падающего излучения не будет отличаться от абсолютного более чем на 1%.

Люмен (лм) фотометрические измерения

Люмен — фотометрическая единица мощности. Это поток, излучаемый в единичном телесном угле точечным источником с силой света в одну канделу.

Фотометрические свойства яркости

Плотность потока на единицу телесного угла.

Радиометрические измерения люкс

S.I. единица освещенности, равная 1 люмен на квадратный метр.

Средняя сферическая мощность свечи (MSCP)

Сила света источника света.Рейтинг MSCP лампы измеряется при расчетном напряжении и представляет собой общее количество света, испускаемого источником света во ВСЕХ направлениях (измеренное в интегрирующей сфере).

Один MSCP эквивалентен всему свету, излучаемому во всех направлениях одной стандартной свечи со спермацетом. Средняя сферическая сила свечи — это общепринятый метод оценки общей светоотдачи миниатюрных ламп. 1 MSCP равен 12,57 (4 пи) люмен.

Micron
Единица длины, равная 10 -6 м.Длины инфракрасных волн обычно измеряются в микронах.

Монохроматор

Монохроматор — это устройство, в котором используется дифракционная решетка или призма для рассеивания света в спектре составляющих его длин волн. Диспергирующий элемент вращается так, что только узкая (монохроматическая) полоса света может выходить из монохроматора через узкую апертуру или щель.

Нано

Префикс, обозначающий 10 -9 .Один нановатт (нВт) = 10 -9 Вт.

Нанометр (нм)

Единица длины, равная 10 -9 м. Сокращенно нм. Обычно используется для определения длины волны света, особенно в УФ и видимом диапазонах электромагнитного спектра.

Узкополосный фильтр

Узкополосный фильтр пропускает только ограниченное количество длин волн. Узкополосные фильтры обычно указываются на определенной центральной длине волны, полоса пропускания указывает диапазон длин волн, которые будут проходить через нее, и% пропускания в пределах полосы пропускания.Узкополосный фильтр на 500 нм с полосой пропускания 10 нм с отсечкой 5% будет пропускать длины волн от 495 до 505 нм. Коэффициент пропускания выше и ниже этих длин волн будет менее 5%.

Фильтр нейтральной плотности

Фильтр, который снижает интенсивность проходящего через него света без изменения относительного спектрального распределения энергии. Нейтральные плотности даются логарифмической базой 10 их затухания. Ослабление 100 дает нейтральную плотность (ND) 2.См. Оптическая плотность.

Фотометрическое измерение нит (нт)

Единица измерения яркости (яркости), равная одной канделе на квадратный метр.

Шумовая эквивалентная освещенность (NEI)

Плотность лучистого потока в Вт / см 2 , необходимая для получения сигнала, равного собственному шуму системы обнаружения. Входная освещенность, при которой отношение сигнал / шум составляет 1.

Эквивалентная мощность шума (NEP)

Мощность излучения на указанной длине волны и полосе пропускания, которая будет производить выходной сигнал от детектора, эквивалентный собственному шуму в этом детекторе.

Обычное

Нормаль — это ось, перпендикулярная освещенной поверхности. Нормаль — это точка отсчета, от которой измеряются углы отражения, дифракции и преломления. Луч с нулевым углом падения попадает перпендикулярно поверхности. Луч с углом падения 90 ° параллелен поверхности и не может попасть в нее.

Узкий фильтр

См. Полосовой элиминирующий фильтр.

Непрозрачность

Мера способности материала блокировать свет.Это эквивалентно коэффициенту пропускания материала.

Оптический прерыватель

Механическое или электрооптическое устройство для пропускания и прерывания на постоянной частоте луча света.

Оптическая плотность (OD)

Мера пропускания T через оптическую среду. OD = -log 10 T. OD, равный 1, эквивалентен пропусканию 10%. Фильтр с 2 OD будет иметь пропускание 1%.

Пиковое излучение УФ-отверждение

Интенсивный пик мощности в фокусе прямо под лампой. Максимальная точка профиля освещенности. Измеряется в единицах энергетической освещенности (Вт / см²).

Фото (ph) фотометрические измерения

Единица измерения освещенности. Один фото = 10 000 люкс (лк).

Фотодиод

Фотодиод — это двухэлектродный полупроводниковый прибор с переходом, чувствительным к оптическому излучению, в котором обратный ток изменяется в зависимости от освещения.Чувствительность к длине волны зависит от материалов, используемых в устройстве. Кремниевые фотодиоды чувствительны в большей части видимого спектра. Фотодиоды InGaAs чувствительны в ближней ИК-области спектра. Фотодиоды на основе GaP используются для УФ-области спектра.

Фотодинамическая терапия

Использование оптического излучения для лечения болезней. Фотодинамическая терапия используется при лечении кожных заболеваний, таких как псориаз, желтуха у новорожденных, а в последнее время — при лечении некоторых видов рака.

Фотометр

Устройство для измерения силы света или яркости. В фотометре используется светофильтр с полосой пропускания, соответствующей реакции человеческого глаза. Используемые единицы измерения — люмен и люкс.

Фотоэлектронный умножитель (ФЭУ)

Фотоэлектронный умножитель — это вакуумное устройство, в котором фотокатод испускает электроны при воздействии света. Затем электроны ускоряются электростатическими полями к металлическим пластинам, из которых испускается большее количество вторичных электронов.Это повторяется в несколько этапов. Это усиливает ток на многие тысячи.

Фотопикс

Имеет характеристику чувствительности, аналогичную реакции человеческого глаза. Фотопический фильтр будет иметь полосу пропускания от 400 до 700 нм с максимальным пропусканием на 550 нм со спектральной чувствительностью, указанной CIE.

Фоторезист

Химическое вещество, которое становится нерастворимым при воздействии света. Воздействуя на фоторезист через маску, можно создать электрические цепи, промыв неэкспонированные области и протравив материал ниже.Фоторезисты обычно оптимизированы для определенных областей УФ-спектра, обозначенных как UVC, UVB и UVA, в зависимости от типа лампы, используемой для экспонирования.

Фотостабильность

Многие химические продукты, как лекарственные, так и защитные покрытия, могут разрушаться под воздействием света. Измерения фотостабильности производятся для определения основных длин волн, ответственных за разложение, и количества воздействия (дозы), необходимого для создания изменения, которое может отрицательно сказаться на эффективности продукта.В исследованиях фотостабильности следует отличать эффекты видимого света от УФ-излучения. Обычно используются два детектора с фильтрацией, каждый из которых ограничивает измерение только одной спектральной областью.

Пико (п)

Префикс, обозначающий 10 -12 . Один pW = 10 -12 Вт.

Радиометрическое измерение яркости

Мощность излучения на единицу площади источника на телесный угол. Вт / м² / стерадиан.

Радиометрические измерения лучистого излучения

Мощность излучения, излучаемая в полную сферу (4p стерадиан) единицей площади источника, выраженная в Вт / м². Для этого измерения обычно используется интегрирующая сфера.

Радиометрическое измерение лучистого выхода

Лучистый поток на единицу площади, излучаемый источником.

Радиометр

Устройство для измерения интенсивности или накопления лучистой энергии.Консультации по выбору радиометра.

Радиометрия

Наука об измерении радиации. Обнаружение и измерение энергии излучения либо на определенных длинах волн, либо в полосе пропускания, либо в зависимости от длины волны в широком спектре. Измерение взаимодействия света с веществом в отношении поглощения, пропускания и отражения.

Луч

Геометрическое представление светового пути через оптическую систему.

Отражение

Отношение отраженного потока к падающему с поверхности потоку. В некоторых случаях измерение может быть выполнено с использованием либо зеркальной, либо диффузной составляющей полного отраженного потока. Отражение выражается в процентах.

Относительная пространственная чувствительность

Относительная пространственная чувствительность детектора указывает угол приема и процент излучения, падающего под этим углом, которое попадает в детектор.Измерения обычно производятся в сравнении с идеальной ламбертовской поверхностью.

Чувствительность (спектральная чувствительность)

Отклик или чувствительность любой системы в зависимости от длины волны падающего излучения. В радиометрии это выходной сигнал устройства в зависимости от длины волны.

Насыщенность

Состояние, при котором плотность лучистого потока превышает либо способность фотодетектора излучать электроны в линейной зависимости от падающего потока, и / или ток, создаваемый детектором, превышает способность электроники измерять ток линейным образом. .

Scotopic

Относится к чувствительности человеческого глаза к длине волны в условиях адаптации к темноте.

Чувствительность

Отношение выходного сигнала детектора к входному сигналу. Это также может быть выражено как минимальный уровень входной освещенности, который будет производить выходной сигнал, превышающий уровень шума детектора; т.е. где отношение S / N больше 1.

SI

Международная система образования; международная метрическая система единиц.

Спектральный отклик

Мера относительной чувствительности детектора в зависимости от длины волны падающего света. Типичная кривая спектрального отклика будет отображать чувствительность в процентах на данной длине волны к длине волны максимальной чувствительности.

Спектрометр / спектрограф

Устройство для измерения взаимодействия света и материалов в зависимости от длины волны. Спектрометр обычно представляет собой монохроматор со встроенным детектором.Спектрограф не имеет выходной щели, что позволяет одновременно измерять широкий диапазон длин волн с помощью многоэлементного детектора или фотографической пластины.

Зеркальное отражение

Отражение от зеркальной поверхности, где когерентность падающего луча сохраняется в отраженном луче. Это противоположно диффузному отражению, при котором отраженный свет распространяется во всех направлениях ламбертовским способом.

Стерадиан (sr)

Единица телесного угла, образованная площадью на поверхности сферы, равной квадрату радиуса сферы.Один стерадиан можно представить в виде конического сечения с телесным углом примерно 66 °.

Стильб (сб) фотометрические измерения

Единица яркости, равная 1 кандела / см².

«Т» Номер лампы

Число «Т» лампы — это диаметр лампы с шагом 1/8 дюйма. Лампа «Т-1» имеет диаметр 1/8 дюйма, лампа «Т-2» — диаметр 1/4 дюйма и т. Д.

Фотометрические измерения Talbot

Единица измерения количества света в системе СИ, выраженная в люмен-секундах.

Термопара Термобатарея

Устройство, состоящее из разнородных металлов, в котором возникает небольшой ток, зависящий от разницы температур материалов на стыке. Термопары могут использоваться для измерения излучения в инфракрасной области спектра.

Коэффициент пропускания

Отношение мощности излучения, передаваемой через материал, к падающей мощности излучения. Коэффициент пропускания обычно выражается в процентах.Фильтр с коэффициентом пропускания 50% (на определенной длине волны) будет поглощать половину падающего на него света и пропускать половину света через него.

УФ (ультрафиолет)

Невидимая часть электромагнитного спектра с длинами волн от 1 до 400 нм.

UVA

Часть УФ-спектра, охватывающая диапазон длин волн от 320 до 400 нм. Эта спектральная область используется во многих областях медицины, УФ-отверждения и фотолитографии.Атмосфера Земли (на уровне моря) поглощает все длины волн короче УФА. Продолжительное воздействие УФА излучения вызовет солнечный ожог.

УВБ

UVB — это часть УФ-спектра, охватывающая диапазон длин волн от 280 до 320 нм. UVB-излучение обычно используется при УФ-отверждении и фотолитографии, а также в некоторых медицинских приложениях. Воздействие УФ-В излучения (от ламп или электрической дуги) может вызвать серьезные солнечные ожоги и вызвать повреждение глаз.

UVC

UVC — это часть УФ-спектра, которая простирается от 190 до 280 нм. УФС обычно используется при очистке воды и стерилизации. UVC также используется для УФ-отверждения и фотолитографии в приложениях микроэлектроники. Воздействие УФС-излучения (от ламп, дуг или лазеров) может вызвать серьезные биологические повреждения.

ВУФ (вакуумный ультрафиолет)

ВУФ — это часть УФ-спектра ниже 190 нм.Электромагнитное излучение ниже 190 нм поглощается кислородом воздуха. Физические или химические взаимодействия, требующие ВУФ-излучения, должны выполняться в среде, продуваемой азотом до 160 нм или в вакуумной камере ниже 160 нм.

Видимый спектр (VIS)

Видимая часть спектра простирается от 400 до 700 нм (согласно CIE). Он охватывает те длины волн света, которые может воспринимать человеческий глаз.

Радиометрическое измерение ватт (Вт)

Ватт — это единица мощности или работы.Один ватт соответствует одному джоуля в секунду.

Длина волны

Когда электроны вибрируют, они создают колеблющиеся перпендикулярные электрические и магнитные поля. Расстояние между последовательными максимумами напряженности поля определяется как длина волны. Эти расстояния для видимого излучения очень малы и обычно выражаются в единицах длины нанометров (нм).

МОЩНОСТЬ:

1 ватт (Вт):
= 0.27 лм при 400 нм
= 25,9 лм при 450 нм
= 220,0 лм при 500 нм
= 679,0 лм при 550 нм
= 683,0 лм при 555 нм
= 430,0 лм при 600 нм
= 73,0 лм при 650 нм
= 2,78 лм @ 700 нм

л люмен (лм)
= 1,465 x 10 -3 Вт при 555 нм
= 7,958 x 10 -2 кандела (4p ср)

1 джоуль (Дж)
= 1 ватт * секунда
= 1 x 10 7 эрг
= 0.2388 грамм *

калорий

1 лм * секунда
= 1 талбот (T)
= 1,464 x 10 -3 джоулей при 555 нм

ИЗЛУЧЕНИЕ:

1 Вт / см²
= 1 x 10 4 Вт / м²
= 6,83 x 10 6 люкс при 555 нм
= 14,33 г * кал / см² / мин

1 лм / м²

= 1 люкс
= 1 x 10 -4 лм / см²
= 1 x 10 -4 phot (ph)
= 9.290 x 10 -2 лм / фут²
= 9,290 x 10 -2 фут-свечей (fc)

ИНТЕНСИВНОСТЬ:

1 Вт / стерадиан (Вт / ср)
= 12,566 Вт (изотропный)
= 683 кандела при 555 нм

1 люмен / стерадиан (лм / ср)
= 1 кандела (кд)
= 12,566 люмен (изотропный)
= 1,464 x 10 -3 Вт / ср при 555 нм

СИЯНИЕ:

1 Вт / см² / ср
= 6.83 x 10 6 лм / м² / ср при 555 нм
= 683 кд / см² при 555 нм

1 лм / м2 / ср
= 1 кандела / м² (кд / м²)
= 1 нит
= 1 x 10 -4 лм / см² / ср
= 1 x 10 -4 кд / см²
= 1 x 10 -4 стильб (сб)
= 9,290 x 10 -2 кд / фут²
= 9,290 x 10 -2 лм / фут² / ср
= 3,142 апостиля (асб)
= 3,142 x 10 -4 ламбертов (L)
= 2.919 х


<Назад ко всем ресурсам для измерения освещенности

Понимание и использование люксметра

В архитектурном освещении интенсивность света или светоотдача измеряются, чтобы понять, обеспечивает ли конкретный источник света достаточно света для предполагаемого применения. В светотехнической отрасли есть хорошо зарекомендовавшие себя рекомендации по уровню освещенности для широкого спектра применений и типов помещений. Особенно полезно понимать интенсивность света, чтобы правильно оценить, есть ли в помещении адекватные условия освещения.В этой статье будут рассмотрены несколько основных принципов, связанных с интенсивностью света — как измерить интенсивность света, разница между люменами и освещенностью (и что они означают), а также мы обсудим, как искусственный свет стал настолько важным для нашей повседневной жизни. жизнь и благополучие.

Какая метрика лучше всего подходит для измерения силы света?

Освещенность — это показатель, который используется для измерения интенсивности света в помещении. Он измеряется в фут-канделах или люксах — это количество света (люмен), падающего на поверхность (на любой квадратный фут или квадратный метр).Поэтому интенсивность света измеряется в люменах на квадратный фут (фут-канделах) или люменах на квадратный метр (люкс). Измерение количества света, падающего на поверхность, позволяет нам оценить, достаточно ли у нас света для выполнения различных визуальных задач.

Теперь давайте глубже посмотрим, как мы измеряем освещенность. Начнем с рассмотрения двух основных единиц измерения освещения: люмен и освещенность (фут-кандела / люкс) . Часто эти два понятия путают по определению или просто используют один неточно вместо другого, так что давайте разберемся с этим.

Что такое люмен?

Люмен (лм) — это единица измерения, которую мы используем для количественной оценки количества видимого света, видимого человеческим глазом. Световой поток конкретного источника света измеряется в люменах. Вы многие замечали, покупая лампочки для дома, что они показывают световой поток. Чем выше световой поток, тем «ярче» или выше интенсивность источника света; чем меньше световой поток, тем меньше яркость или меньшая интенсивность источника света.

Когда вы покупаете лампочки на основании их интенсивности или яркости, вам нужны люмены, а не ватты — просто ватты определяют энергопотребление лампочки. Понимая люмены, мы можем исследовать другие показатели освещения, такие как освещенность (фут-канделы / люкс), и то, как это играет ключевую роль в оценке интенсивности источника света.

Источник света, например, лампа накаливания, излучает свет во всех направлениях, из которых общее измерение отображается как световой поток (об этом мы скоро поговорим).Люмены — это просто единица света, но когда их помещают в контекст для данной площади поверхности, они становятся особенно полезной метрикой. Что переводит нас на освещенность (фут-кандел / люкс) .

Что такое Люкс?

люкс — это просто единица измерения, используемая для описания количества люменов, приходящихся на квадратный фут (фут-кандела) или квадратный метр (люкс) поверхности. Допустим, у вас есть источник света с яркостью 1000 люмен. Если все эти 1000 люмен распределены на площади в 1 квадратный метр, у вас будет освещенность 1000 люкс — i.е. яркость пасмурного дня. Но что, если мы разложим это на 10-кратную площадь, то есть на 10 квадратных метров? Ну, освещенность или люкс уменьшится до менее интенсивного и более тусклого 100 люкс. Мы используем тот же подход для фут-свечей, только наши единицы измерения — люмен на квадратный фут.

Причина, по которой мы измеряем интенсивность света, состоит в том, чтобы обеспечить соблюдение определенного «стандарта» освещения. это имеет большое значение для фотографа (чья работа сосредоточена на освещении), как в хирургическом театре или в других помещениях, например, в офисах.

Что такое свеча?

Фут-свеча — это мера силы света — это количество люмен на квадратный фут. Теперь вы можете подумать, что мы уже рассмотрели люкс, так зачем добавлять этот показатель? Разные люди используют разные метрики и по разным причинам. Проще говоря, где 1 люкс равен 1 люмену на квадратный метр, 1 фут-кандела равен одному люмену на квадратный фут.

Что такое световой поток?

Световой поток — это способ измерения воспринимаемой мощности или общего количества светового потока от источника света.Когда количество люменов — единица количества видимого света, который может видеть человеческий глаз, используется для измерения интенсивности источника света. Для определения светового потока требуется квадратный метр площади (люкс).

Стандартные измерения освещенности

В светотехнике используется несколько типов показателей и измерений освещения. До сих пор мы рассматривали измерения, связанные с интенсивностью света — люменами, фут-канделами и люксами.

Хотя они полезны для специалистов по освещению, как эти термины соотносятся с реальным миром? Нам нужен небольшой контекст.Например, в типичной классной комнате рекомендуется иметь уровень освещенности около 30-50 фут-кандел или 300-500 люкс. Сравните это с профессиональной лабораторией, в которой стандарты освещения рекомендуют уровень освещенности 75-120 фут-кандел или 750-1200 люкс. Различия в рекомендуемых уровнях освещенности опубликованы IESNA (Общество инженеров по освещению Северной Америки). Рекомендации основаны на многолетнем визуальном тестировании, чтобы определить, сколько света нужно человеческому глазу, чтобы правильно видеть различные задачи с разным уровнем детализации.Из этого примера видно, как в конкретных средах требования к уровню освещенности сильно различаются.

Чтобы объяснить это дальше, вы, возможно, думаете о самом большом источнике естественного света, который у нас есть — солнце. Примеры распространенных уровней освещенности:

  • Яркий летний день: 100000 люкс (~ 10 000 фут-кандел)
  • Полный дневной свет: 10000 люкс (~ 1000 фут-кандел)
  • Пасмурные дни: 1000 люкс (~ 100 фут-кандел)
  • Традиционное офисное освещение: 300-500 люкс (30-50 фут-кандел)
  • Общая лестница: 50-100 люкс (5-10 фут-кандел)
  • Сумерки: 10 люкс (1 фут-кандела)
  • Полнолуние: <1 люкс (<0.1 фут-кандела)

Какой измеритель мне использовать для измерения силы света?

Специалисты по освещению используют люксметр (также называемый измерителем освещенности или люксметром) для измерения количества света в пространстве / на определенной рабочей поверхности. В экспонометре есть датчик, который измеряет падающий на него свет и предоставляет пользователю измеряемое значение освещенности.

Эти портативные устройства обычно используются фотографами для расчета надлежащей освещенности.Однако они также являются важным инструментом, который используется для измерения и проверки уровня освещенности в застроенной среде. Экспонометры — особенно полезный инструмент, если вы измеряете свет в целях безопасности или чрезмерного освещения, которое вызывает напряжение глаз и приводит к потере энергии.

Дополнительным преимуществом использования люксметра является возможность их калибровки. Почему это важно? Подумайте, как зрение одного человека будет определять одну длину волны света иначе, чем другого. Это означает, что один человек может определить источник света как более или менее интенсивный, поскольку они воспринимают или «видят» определенные длины волн по-разному.Добавьте к этому, что разные длины волн излучают свет разной интенсивности.

Вот почему люксметры настроены на стандартный источник света CIE A . Стандартный люксметр необходим для измерения освещенности лампами накаливания, но как насчет светодиодного освещения? Чтобы измерить интенсивность света от светодиодного освещения, вы должны использовать светодиодный люксметр .

Светодиодное освещение

становится все более распространенным в коммерческой среде из-за энергоэффективности, долговечности, настройки цветовой температуры, безопасности и низких эксплуатационных расходов.Но светодиоды излучают белый свет иначе, чем лампы накаливания или люминесцентные лампы, поэтому важно использовать правильный измеритель.

Как измерить интенсивность света с помощью экспонометра

Использование светомера (люкс) — лучший способ измерить интенсивность света — он дает нам возможность выбрать оптимальную интенсивность света для окружающей среды.

1. Измерьте окружающий свет в комнате

Для начала выключите все освещение в комнате, которую вы собираетесь измерять.Включите люксметр, чтобы определить так называемое базовое измерение — окружающее освещение.

Это означает, что вы можете увидеть, насколько существующее освещение добавляет комнате после его включения.

2. Включите свет, снимите мерки

Находясь в центре помещения, убедитесь, что экспонометр настроен на запись вашего нового показания. Не торопитесь — дайте свету несколько мгновений достичь полной яркости (особенно если вы измеряете свет от КЛЛ).

3. Обратите внимание на разницу в показаниях

Просто вычтите уровень окружающего освещения из уровня освещенности — это известное как дифференциальное (или дельта) измерение. Это количество света, производимого существующими светильниками. С помощью этого блока измерения освещенности вы можете оценить, насколько он соответствует оптимальному требуемому уровню освещения.

4. Проверьте другие области комнаты

Для освещения открытого офиса или коридора показания экспонометра теоретически должны быть постоянными.Однако, возможно, стоит проверить любые потенциальные «слепые» пятна, просто чтобы убедиться, что у вас есть последовательность.

Как сила света влияет на работу

Интенсивность света влияет на то, как люди живут, работают и взаимодействуют. Совсем недавно исследователи обнаружили, как свет влияет на наше здоровье и благополучие. Исследования показали, что, хотя стандартный искусственный свет отвечает нашим визуальным потребностям, его недостаточно для обеспечения надлежащих биологических сигналов, которые необходимы нашему телу и мозгу, и даже может оказать негативное влияние на наше здоровье в долгосрочной перспективе.Причина в том, что люди теперь проводят большую часть своей жизни в помещении — мы потеряли связь с солнцем и солнечным днем ​​и больше не получаем критические световые сигналы, необходимые нашему телу и мозгу для улучшения сна и дневной активности. Мы живем в помещении, в котором слишком темно, чтобы наш мозг мог идентифицировать себя как дневное время, и слишком яркий ночью, чтобы наш мозг мог распознать ночное время. Мы потеряли связь с нашим естественным циркадным циклом. Например, подумайте о ярко освещенном продуктовом магазине, в который вы ходите поздно вечером, или о тусклом лекционном зале или конференц-зале, в котором вы можете провести середину дня — это полная противоположность световым сигналам, вокруг которых развивалось наше тело.

Наш современный образ жизни достиг точки, когда большинство из нас проводит около 87% своего времени в помещении. Это означает, что большая часть нашего «дневного света» почти полностью обеспечивается искусственным освещением.

Без надлежащего дневного освещения и из-за того, что мы остаемся более активными в более яркой окружающей среде ночью, наши циклы сна и бодрствования, которые напрямую связаны с нашими циркадными ритмами и выработкой мелатонина (ключевого гормона сна) , становятся нерегулируемыми. Чтобы получить полноценный и спокойный сон, который способствует дневному бодрствованию и повышению уровня энергии, настроения и продуктивности; нам нужен хорошо функционирующий циркадный ритм.Когда это происходит, мы улучшаем качество сна, позволяя нашим циркадным системам восстанавливать как наше тело, так и наш разум.

Исследования также показали, что правильные дневные световые сигналы также влияют на серотонин (1), предшественник мелатонина. Серотонин помогает нам чувствовать себя позитивно, спокойно и продуктивно — это то, что мы получаем при достаточном дневном освещении, и именно поэтому сезонное аффективное расстройство (САР) является такой проблемой во время продолжительной темноты наших зимних месяцев!

В том же исследовании «Преимущества солнечного света» объясняется:

«Свет, который мы получаем на улице в летний день, может быть в тысячу раз ярче, чем мы когда-либо могли бы увидеть в помещении», — говорит , исследователь мелатонина Рассел Дж.Рейтер — Центр медицинских наук Техасского университета.

«По этой причине важно, чтобы люди, работающие в помещении, периодически выходили на улицу, и, кроме того, все мы стараемся спать в полной темноте. Это может иметь большое влияние на ритмы мелатонина и может привести к улучшению настроения, энергии и качества сна ».

Когда у нас есть доступ к солнечному свету каждый день, мы становимся здоровее, что означает лучшие результаты для людей и предприятий — сотрудники компании, которые хорошо отдохнули ночью, становятся более здоровыми, счастливыми и, следовательно, более продуктивными.Подумайте о времени, когда вы отправились в поход, в поход или просто провели весь день на улице — много раз мы обнаруживаем, что после этого мы можем спать лучше и крепче.

Что такое циркадное освещение или освещение, ориентированное на человека?

Циркадное освещение

, также известное как Human Centric Lighting (HCL), фокусируется на освещении для здоровья и благополучия человека и на том, как мы можем использовать искусственный свет, чтобы обеспечить преимущества естественного дневного света.До недавнего времени искусственное освещение было сосредоточено на зрительной системе человека, циркадное освещение отвечает потребностям человеческой биологии и циркадной системы человека — цель состоит в том, чтобы обеспечить свет, который помогает людям чувствовать себя более бдительными, счастливыми и продуктивными в течение дня и улучшает сон. ночью, вечером. При проектировании рабочей среды преимущества циркадного освещения или HCL могут способствовать благополучию и сплоченности среди рабочих.

Как выбрать идеальную интенсивность света

Для разных помещений требуются разные уровни и интенсивность освещения.Установление надлежащих уровней освещения не только позволяет нам видеть и выполнять задачи, но и интенсивность света также обеспечивает подсознательные визуальные подсказки, которые помогают в поиске пути и визуальной иерархии в пространстве. Вы можете этого не осознавать, но даже освещение в корпоративной среде часто используется для создания ощущения «корпоративной культуры». Итак, как выбрать идеальную интенсивность света?

Наиболее целостный подход заключается в рассмотрении различных вариантов использования пространства, возраста людей, которые могут использовать это пространство, и того, как долго они могут занимать каждое пространство.

Возьмем типичную офисную среду , рекомендуемый уровень освещенности для открытого офиса составляет около 30 фут-кандел (в среднем) или 300 люкс (в среднем). Однако не имеет смысла и неудобно иметь везде одинаковый уровень интенсивности света.

Давайте, например, подумаем о конференц-залах или переговорных комнатах. Для презентаций или встреч с большим количеством участников потребуется другая интенсивность света по сравнению с неформальным командным проектом.

Конференц-залы могут нуждаться в 30 фут-канделах (300 люкс) для личных встреч, но у вас также могут быть видеопрезентации, где вам нужно уменьшить интенсивность света, чтобы вы могли более четко видеть проекционный экран или изображения.В большинстве пространств важно иметь слои света и решение освещения, которое было бы универсальным и ориентированным на человека, отвечающим потребностям жителей. Некоторые конференц-залы предназначены для быстрого наверстывания, а другие используются для тренировок в течение всего дня. Если в этих помещениях нет доступа к дневному свету, чрезвычайно важно подумать о том, как можно использовать циркадное освещение, чтобы улучшить состояние этих пространств.

Еще одна среда, для которой интенсивность внутреннего освещения является важным фактором, — это классных комнат .Обучение — это очень наглядный опыт, поэтому соответствующие световые решения должны работать в соответствии с физической средой. Мы должны учитывать горизонтальные задачи (количество света, необходимое для столов) и вертикальные задачи (количество света, необходимое для того, чтобы видеть надписи на белых досках). Как правило, для типичного класса рекомендуется 30 фут-кандел (300 люкс) в горизонтальной плоскости.

В школьной среде мы также хотим рассмотреть методы уменьшения бликов при поддержании постоянного уровня освещенности, чтобы все ученики могли видеть.Кроме того, исследования показали, что дети и подростки, которые получают правильные утренние световые сигналы, улучшают работоспособность, бдительность и снижают гиперактивность.

Наконец, давайте посмотрим на больницы и медицинские центры. Больницы — это сложное для освещения пространство, есть множество людей, у которых есть противоречивые потребности в освещении — пациенты могут нуждаться в слабом освещении, в то время как медсестрам нужен свет, чтобы видеть, что они делают. Потребность в освещении дневных медсестер по сравнению с медсестрами ночной смены также является проблемой.

Помещения для ухода за пациентами нуждаются в высококачественном освещении, чтобы медицинские работники могли правильно видеть вены и тон кожи, чтобы оценить любые потенциальные проблемы, связанные с цианозом или сепсисом.

Кроме того, мы знаем, что дневной свет так важен для здоровья человека, но когда вы болеете и находитесь в неподвижности, вы не можете выйти на улицу, чтобы получить столь необходимые для здоровья преимущества дневного света. Это делает обеспечение циркадного освещения в зонах ухода за пациентами еще более важным. Кроме того, медицинский персонал также получает большую пользу от освещения циркадного ритма, чтобы способствовать формированию сильных дневных циркадных сигналов.

Если мы сосредоточимся на палатах , обеспечение здоровой, спокойной обстановки важно для выздоровления пациентов. Как правило, 10 фут-кандел (100 люкс) — это комфортный и более низкий уровень освещенности для отдыха.

Но что, если пациент хочет читать — пациенту может потребоваться немного более высокий уровень освещенности — около 20 фут-кандел (200 люкс). Однако мы также должны учитывать потребности медицинских специалистов — в палатах пациентов также есть отдельная лампа для осмотра, которую можно включать и выключать по мере необходимости для проведения обследований у постели больного и обеспечивать более высокий уровень освещения — до 50-75 фут-кандел или 500-750 люкс.Кроме того, когда пациент спит, медицинскому персоналу может потребоваться зайти в палату для измерения жизненно важных функций, и им понадобится рабочий свет, который может обеспечить 10 фут-свечей (100 люкс), в идеале, не беспокоя пациента.

Важность выбора интенсивности света, использования слоев света для визуального комфорта, а также реализации технологии циркадного освещения очевидна — она ​​лежит в основе технологии циркадного освещения. BIOS человеческого освещения потратил годы на разработку с использованием научных исследований данных для создавать решения, ориентированные на биологию.

(1) М. Натаниэль Мид, (апрель 2008 г.), «Преимущества солнечного света: яркое пятно для здоровья человека», Environ Health Perspect. />

Измерение светодиодов — LED professional

Введение

Разрабатываются и внедряются различные новые типы светоизлучающих диодов (СИД) для общего освещения и других приложений, и существует возрастающая потребность в точных измерениях различных оптических параметров светодиодов.Традиционные стандартные лампы не удовлетворяют требованиям калибровки для измерений светодиодов, поскольку светодиоды существенно отличаются от традиционных ламп с точки зрения физических размеров, уровней потока, спектров и пространственного распределения интенсивности. Температурно-зависимые характеристики и большая вариативность оптических конструкций светодиодов еще больше затрудняют воспроизведение измерений. Для обеспечения высокоточных измерений светодиодов большим спросом пользуются эталонные светодиоды и услуги по калибровке [1]. Национальный институт стандартов и технологий (NIST) недавно разработал и расширил возможности калибровки светодиодов для фотометрических, радиометрических и колориметрических величин и предоставляет различные услуги по калибровке светодиодов.В этой статье обсуждаются измерения силы света, общего светового потока, общего спектрального потока излучения и количества цветов светодиодов, а также средства измерения NIST и услуги по калибровке светодиодов.

Сила света

Сила света (единица измерения: кандела) светодиодов может быть измерена с помощью обычного фотометрического стенда и стандартных фотометров [2] в условиях дальнего поля на достаточно большом расстоянии, чтобы тестовый светодиод можно было рассматривать как точечный источник ( обычно 2 м или больше).Однако обычной практикой в ​​светодиодной индустрии было измерение светодиодов на гораздо более коротких расстояниях, например от 10 до 50 см. Предположительно традиция пришла из тех времен, когда светодиоды были очень тусклыми, а фотометры — не очень чувствительными. Эта практика все еще преобладает, хотя светодиоды намного ярче. Измерение силы света светодиодов на коротких расстояниях проблематично, потому что многие светодиоды имеют эпоксидные линзы, и они не ведут себя как точечный источник, и закон обратных квадратов не выполняется. Эффективный центр излучения светодиода может смещаться от физического центра светодиода.Это вызывает отклонения в измеренной силе света при измерении на разных расстояниях, особенно когда расстояние невелико. Было установлено, что это одна из основных причин различий в измерении силы света.

Для решения этой проблемы Международная комиссия по освещению (CIE) стандартизировала измерительные расстояния (100 мм и 316 мм) для измерений интенсивности светодиода, как первоначально опубликовано в CIE 127 (1997) и в недавней редакции CIE 127: 2007 [3 ]. Эта публикация также стандартизировала апертуру фотометра, сделав ее круглой с площадью 1 см2, расстояние должно измеряться от конца корпуса светодиода, а направление измерения должно совпадать с механической осью светодиода.Эта геометрия CIE показана на рисунке 1.

Сила света, измеренная в этих стандартизованных условиях, называется средней яркостью светодиода CIE, поскольку значение может немного отличаться от реальной силы света светодиода (дальнего поля). Эти два расстояния различаются Условием A и Условием B для 316 мм и 100 мм соответственно. Эту рекомендацию CIE следует использовать для определения интенсивности отдельных светодиодов. Эта рекомендация не применяется к светодиодным кластерам, массивам и светильникам, изготовленным из светодиодов.Тестовые светодиоды сравниваются с откалиброванными стандартными светодиодами или калиброванной стандартной головкой фотометра, с коррекцией спектрального несоответствия при необходимости.

NIST разработал стандартные фотометры в соответствии с этой рекомендацией CIE и создал службу калибровки для средней силы света светодиодов в условиях A и B. Неопределенность (расширенная неопределенность, k = 2) для этих калибровок обычно составляет от 1% до 3%. в зависимости от тестовых светодиодов. См. Ссылки [4-7] для подробностей.

Общий световой поток

Общий световой поток (единица: люмен), вероятно, является наиболее важной величиной для светодиодов, используемых для освещения. Световая отдача, люмен на ватт, имеет решающее значение для разрабатываемых белых светодиодов. По сравнению с измерениями традиционных ламп накаливания, погрешности измерений светодиодов, как правило, намного больше, в первую очередь из-за узкополосных спектральных распределений и разновидностей диаграмм направленности светодиодов. Общий световой поток светодиодов можно измерить либо с помощью системы интегрирующих сфер, либо с помощью гониофотометра.При использовании интегрирующих сфер в светодиодной индустрии было обычной практикой крепить светодиоды на стене со сферой. Этот метод во многих случаях не подходит, так как обратное излучение тестового светодиода исключено, а общий световой поток измеряется неправильно. В новой рекомендации CIE 127: 2007 [3] рекомендуется использовать геометрию интегрирующей сферы, как показано на рисунке 2. В случаях, когда важен только прямой поток, частичный поток светодиода определяется также в новой публикации CIE.

Геометрия (a) на рисунке 2 рекомендуется для всех типов светодиодов, включая светодиоды с узким профилем луча или светодиоды с широким и обратным излучением.Эту геометрию следует использовать для большинства 5-миллиметровых светодиодов эпоксидного типа, которые имеют обратное излучение. Геометрия (b) приемлема для светодиодов, не имеющих обратного излучения. Например, мощный светодиод с большим теплоотводом и отсутствием обратного излучения можно измерить с помощью геометрии (b), где только головка светодиода вставлена ​​в сферу, а большой теплоотвод остается вне сферы. Интегрирующие сферы любой геометрии должны быть откалиброваны стандартным светодиодом общего светового потока, имеющим такое же угловое распределение интенсивности и спектральное распределение, что и тестовые светодиоды, подлежащие измерению, с внесением поправок на спектральное рассогласование по мере необходимости.Для светодиодов обычно используются интегрирующие сферы размером от 20 см до 50 см.

Общий световой поток светодиодов откалиброван в NIST с использованием системы интегрирующих сфер длиной 2,5 м, которая также используется для определения светового потока и калибровки традиционных ламп. Даже при очень большом размере сферы система сфер имеет достаточную чувствительность для измерения светового потока светодиодов. Система сфер 2,5 м использует метод абсолютной сферы, как показано на рисунке 3. Спектральная пропускная способность сферы NIST была точно определена, и была применена коррекция спектрального рассогласования.Ошибки из-за пространственной неоднородности чувствительности сферы, связанные с различиями в угловом распределении интенсивности светодиода, также были проанализированы для исправления или определения погрешности. Неопределенность (расширенная неопределенность, k = 2) для калибровки светового потока светодиодов в NIST обычно составляет 0,7% для белых светодиодов и от 1% до 3% для одноцветных светодиодов. Подробная информация о сфере NIST 2,5 м [8] и процедурах калибровки светодиода для светового потока доступны в справочных материалах [4,9]. Геометрия (а) рекомендуется для всех типов светодиодов, включая светодиоды с узким профилем луча или светодиоды с широким и обратным излучением.Эту геометрию следует использовать для большинства 5-миллиметровых светодиодов эпоксидного типа, которые имеют обратное излучение. Геометрия (b) приемлема для светодиодов, не имеющих обратного излучения. Например, мощный светодиод с большим теплоотводом и отсутствием излучения в обратном направлении может быть измерен с помощью геометрии (b), в которой только головка светодиода вставлена ​​в сферу, а большой теплоотвод остается вне сферы. Интегрирующие сферы любой геометрии должны быть откалиброваны стандартным светодиодом общего светового потока, имеющим такое же угловое распределение интенсивности и спектральное распределение, что и тестовые светодиоды, подлежащие измерению, с внесением поправок на спектральное рассогласование по мере необходимости.Для светодиодов обычно используются интегрирующие сферы размером от 20 см до 50 см.

Общий световой поток светодиодов откалиброван в NIST с использованием системы интегрирующих сфер длиной 2,5 м, которая также используется для определения светового потока и калибровки традиционных ламп. Даже при очень большом размере сферы система сфер имеет достаточную чувствительность для измерения светового потока светодиодов. Система сфер 2,5 м использует метод абсолютной сферы, как показано на рисунке 3. Спектральная пропускная способность сферы NIST была точно определена, и была применена коррекция спектрального рассогласования.Ошибки из-за пространственной неоднородности чувствительности сферы, связанные с различиями в угловом распределении интенсивности светодиода, также были проанализированы для исправления или определения погрешности. Неопределенность (расширенная неопределенность, k = 2) для калибровки светового потока светодиодов в NIST обычно составляет 0,7% для белых светодиодов и от 1% до 3% для одноцветных светодиодов. Подробная информация о сфере NIST 2,5 м [8] и процедурах калибровки светодиода для светового потока доступны в справочных материалах [4,9].

Полный спектральный поток излучения

Интегрирующие сферы, оснащенные спектрорадиометром в качестве детектора сферы, как показано на рисунке 4 (см. Журнал LpR), называемые сфер-спектрорадиометрами, все чаще используются для измерения светодиодов.Это удобный способ одновременного измерения фотометрических величин и величин цвета. Этот тип прибора измеряет общий спектральный поток излучения (единица измерения: Вт / нм), из которого получают общий световой поток, общий поток излучения и цветовые величины (пространственно интегрированные). Еще одно преимущество состоит в том, что общий световой поток может быть измерен теоретически без погрешности спектрального рассогласования. При использовании матричного спектрорадиометра измерение может быть таким же быстрым, как и система сферического фотометра. Такие системы сферических спектрорадиометров необходимо калибровать по эталону полного спектрального потока излучения.

NIST недавно установил шкалу общего спектрального потока излучения для диапазона от 360 до 830 нм, используя систему гонио-спектрорадиометра, как показано на рисунке 5, и предлагает услуги по калибровке [10]. Шкала распространяется путем выпуска калиброванных эталонных ламп полного спектрального лучистого потока (кварцевые галогенные лампы мощностью 75 Вт) и калибровки ламп, представленных потребителями.

См. Рисунок 5 (см. Журнал LpR)

Общий поток излучения

Полный лучистый поток (единица измерения: ватт) — это спектрально и пространственно интегрированный полный лучистый поток источника.Мощность излучения и оптическая сила также часто используются для одного и того же значения для светодиодов. Это количество необходимо для определения светодиодов в УФ- и ИК-диапазонах, а также полезно для одноцветных светодиодов, поскольку значения светового потока резко меняются в зависимости от максимальной длины волны даже в пределах одного и того же цветового диапазона, что затрудняет сравнение значений светового потока. Для светодиодов в видимой области общий лучистый поток может быть преобразован из значения светового потока и относительного спектрального распределения светодиода. Однако неопределенность увеличивается, особенно вблизи крыльев функции V ().NIST предоставляет услуги по калибровке полного лучистого потока светодиодов в диапазоне от 360 до 830 нм с использованием системы абсолютных сфер NIST 2,5 м, настроенной для режима полного спектрального лучистого потока, как показано на рисунке 6. Калибровка основана на спектральной энергетической освещенности NIST. масштаб. Спектрорадиометр представляет собой тип ПЗС-матрицы и корректируется на спектральный паразитный свет [11]. Подробнее о калибровке полного лучистого потока см. Ссылку [12].

См. Рисунок 6 (см. Журнал LpR)

Количество цветов

Параметры цвета, такие как координаты цветности, доминирующая длина волны, коррелированная цветовая температура (для белых светодиодов) и индекс цветопередачи (для белых светодиодов), используются для определения цветовых характеристик светодиодов.Даже если используется спектрорадиометр, откалиброванный по национальным стандартам, погрешность измеренного цвета светодиодов часто неизвестна или неожиданно велика, и поэтому пользователям часто требуются эталонные светодиоды, откалиброванные в национальных лабораториях, для проверки точности измерений цвета светодиодов.

См. Рисунок 7 (см. Журнал LpR)

NIST разработал эталонный спектрорадиометр для измерения цвета светодиодов (геометрия CIE Condition B), в котором используется монохроматор с двойной решеткой и оптической системой ввода излучения.Этот спектрорадиометр настроен на треугольную полосу пропускания шириной 2,5 нм (FWHM) и сканирование с интервалами 2,5 нм. Погрешности калибровки светодиодов для любого цвета находятся в пределах 0,001 цветности CIE (u ’, v’). На рисунке 7 показана оптическая конструкция системы спектрорадиометра NIST. Более подробную информацию об эталонном спектрорадиометре можно найти в ссылке [13].

В дополнение к направленной калибровке цвета, пространственно усредненные количества цветов светодиодов, интегрированные по всем углам излучения, доступны из измерения общего спектрального потока излучения, как описано выше.Рекомендуется измерять белые светодиоды для получения пространственно усредненных значений, поскольку цвет имеет тенденцию смещаться с углом обзора. Усредненные по пространству цветовые величины измеряются в NIST с использованием описанной выше установки для полного лучистого потока. Калибровку направленного или усредненного по пространству количества цветов светодиодов можно получить в NIST.

Стратегия на стандартных светодиодах в калибровке NIST услуг

Некоторые службы калибровки NIST выдают откалиброванные артефакты, а другие калибруют артефакты, представленные клиентами.Мы решили не готовить и не выпускать «стандартные светодиоды», потому что существует так много типов светодиодов, и постоянно появляются новые типы светодиодов, и, таким образом, любой стандартный светодиод, который мы могли бы разработать, не удовлетворил бы многих клиентов и быстро устареет. Мы стремимся предоставлять калибровки для любого типа светодиодов, представленных нашими клиентами, которые затем могут использоваться в качестве эталонных стандартных светодиодов того типа, который необходим в лаборатории заказчика. Заказчики несут ответственность за обеспечение качества светодиодов, представленных в NIST для калибровки.Информация об услугах фотометрической калибровки NIST доступна на сайте [14] или у авторов.

Фотометрические величины | auersignal.com

Важные фотометрические величины и единицы

При измерении освещенности различают различные фотометрические величины, с помощью которых можно оценивать свет. В следующей таблице представлен обзор наиболее важных фотометрических величин и единиц:

Photometrische Größe Единица СИ и расчет Определение
Световой поток2062 Мера общего количества света, излучаемого источником света.
Интенсивность света Кандела (кд) = лм / ср Отношение просвета к углу излучения. Предоставляет информацию о том, сколько света излучается в определенном направлении.
Освещенность Люкс (лк) = лм / м² Мера света, попадающего на поверхность приемника.
Яркость кд / м² Показатель яркости поверхности, воспринимаемой человеческим глазом.
Световая отдача лм / Вт Отношение излучаемого светового потока к требуемой электрической мощности.
Количество света лм * с Общий световой поток, излучаемый источником света за определенный период времени.

Что такое свет и как он создается?

Свет состоит из фотонов, также называемых световыми частицами. Они путешествуют волнами и передают импульсы энергии. Свет создается при преобразовании энергии.Когда излучается видимый свет, это также называется люминесценцией. Насколько яркий и красочный человеческий глаз может воспринимать свет, зависит от длины волны излучения и интенсивности, с которой излучение попадает на сетчатку.

Короткие волны называются ультрафиолетовыми, а более длинные — инфракрасными.

Какой световой поток (люмен)?

Световой поток измеряется в люменах (сокращенно лм). Люмен — это международно стандартизированная единица измерения светового потока источника света.Он показывает, сколько света испускает источник излучения во всех направлениях, поэтому он измеряет общий световой поток. Таким образом, люмены светильника дают информацию о его яркости. Одинаковые типы светильников можно сравнить по их мощности.

Однако разные лампы излучают разное количество света, поэтому их нельзя сравнивать по мощности. Для сравнения яркости разных ламп необходимо использовать световой поток.

Значение Люмен не учитывает ощущение яркости.На восприятие яркости дополнительно влияют угол луча и конструкция светильника. Кроме того, цветовая температура источника света и состояние окружающей среды играют роль в восприятии яркости.

Два примера типичных значений светового потока:

— Лампа накаливания с электрической мощностью 15 Вт: световой поток Φ = 90 лм
— Компактная люминесцентная лампа / энергосберегающая лампа: с электрической мощностью 15 Вт: световой поток Φ = 900 лм

Какова световая отдача (η)?

Световая отдача — это мера, которая показывает, насколько эффективен источник света.Это отношение люменов к мощности или ваттам, поэтому оно измеряется в люменах на ватт (лм / Вт) в Международной системе единиц (СИ). Чем выше значение, тем эффективнее источник света.

Примерные значения светового потока:

Люминесцентная лампа (48 Вт) 3000 лм
Энергосберегающая лампа (23 Вт) 1400 лм
Лампочка 131618

лм
Свеча 12 лм

Примеры световой отдачи различных ламп:

Инкадесцентные лампы 6-19 лм / Вт
916 Hалогенные лампы 13 —62 H16 лм / Вт
Люминесцентные лампы 52-85 лм / Вт
Ртутные лампы высокого давления 40-58 лм / Вт
Натриевые лампы высокого давления 70-140 лм / Вт

Что такое сила света (кандела)?

Сила света — это фотометрическая величина, которая описывает излучение света, излучаемого в определенном направлении.Поскольку поведение излучения оптического сигнального устройства определяется не только источником света, но и конструкцией куполов, сила света лучше всего подходит для характеристики сигнального эффекта оптических сигнальных устройств.

Сила света — одна из фотометрических величин. Он связывает световой поток с углом луча источника света. Таким образом, сила света показывает, насколько сконцентрирован свет или какую плотность имеет излучаемый свет.

Сила света выражается в канделах (кд).Например, сила света свечи составляет приблизительно одну канделу.

Что означает сила света?

Сила света — важная величина для сравнения различных ламп. Лампы с одинаковым световым потоком могут иметь совершенно разную силу света из-за угла луча. Угол луча указывает угол, под которым лампа излучает свет.

Сила света или значение в канделах указывает, насколько интенсивно излучается свет.Чем более сфокусированным свет излучается, тем он интенсивнее. На схеме показаны две лампы с одинаковым световым потоком (люменом), но с разными углами луча. Сила света лампы с меньшим углом луча выше, чем у лампы с более широким углом луча.

Как вы измеряете силу света?

Чтобы определить силу света лампы, вам понадобятся световой поток и угол луча или телесный угол. Значение силы света или силы света указывается в канделах.Единицами светового потока являются люмены, для телесного угла — стерадианы.

Сила света [кд] = световой поток [лм] / телесный угол [ср].

Если телесный угол неизвестен, а известен только угол луча, его можно определить с помощью формулы преобразования:

Если расчет по приведенным выше формулам невозможен для лампы, можно провести измерение света. с интегрирующей сферой и спектрометром. Это создает кривую распределения силы света.Отсюда можно сделать выводы об интенсивности света.

Стандартная свеча, например, излучает силу света 1 кд, т. Е. Излучает около 12 люмен (лм) во всех направлениях.

Что такое освещенность (люкс)?

Люкс предоставляет информацию об освещенности. Это мера яркости, с которой освещена область. Люкс показывает, сколько светового потока (люмен) источника света приходит на единицу площади поверхности приемника. Величина люкс — это чисто полученная величина.

Освещенность рассчитывается по следующей формуле: Люкс [лк] = световой поток [лм] / площадь [м2].

Освещенность составляет 1 люкс, если световой поток в 1 люмен равномерно падает на площадь 1 м².

Другая формула для расчета освещенности на больших расстояниях выглядит следующим образом: Люкс [лк] = сила света [кд] / радиус или квадрат расстояния

Чем дальше зона от источника света, тем ниже освещенность. Определенное значение люкс может использоваться, чтобы определить, достаточно ли хорошо освещены определенные области.Например, есть требования трудового законодательства о том, насколько ярко должна быть освещена рабочая зона для сотрудников.

Что измеряет люксметр?

Люксметр измеряет освещенность (люкс). Значение указывает, насколько ярким оно является в точке измерения. Люксметр состоит из фотодатчика и дисплея. Фотодатчик обычно состоит из фотодиодов, которые обнаруживают свет. Затем на дисплее появляется измеренное значение люкс.

Примерные значения люкс

0,19

Солнечный свет 40.000 лк
Рабочее место в офисе 300-500 лк
Жилая площадь 50-200 лк
Ночь полнолуния 0,3 лк
Звездная ночь lx

Как связаны люмен, кандела и люкс?

Термины люмен, кандела и люкс очень часто используются при измерении освещенности. Все они фотометрические величины. На следующей диаграмме показана взаимосвязь между тремя терминами.

Единица люмен — это общая светоотдача светильника, излучаемая во всех направлениях. Однако, поскольку свет, излучаемый светильниками, излучается неравномерно во всех направлениях, сила света указывается в канделах. Это значение указывает, сколько света излучается в определенном направлении. В отличие от этих двух излучаемых величин, есть еще количество люксов приемника. Единица люкс измеряет не количество излучаемого света, а то, сколько излучаемого света достигает определенной поверхности.

Чтобы оценить яркость светильника или осветительного прибора, необходимо учитывать все три значения. Люмен и кандела указаны большинством производителей. Производители не могут указать значение в люксах, потому что это значение зависит от условий окружающей среды в области применения.

Что такое телесный угол?

Телесный угол — это трехмерный размер светового конуса. Если светильник излучает свет, угол испускаемого света является трехмерным.Единицей телесного угла является стерадиан (ср). Сила света указывает количество света, которое источник света излучает на телесный угол.

Телесный угол рассчитывается делением площади (A) на радиус (r²).

Какая плотность яркости (кд / м²)?

Плотность яркости дает информацию о впечатлении от яркости светильника. Выражается в силе света на единицу площади (кд / м²). Плотность яркости описывает, насколько яркой нам кажется поверхность.На этот фактор также влияют другие обстоятельства, например состояние освещенной поверхности.

Что такое цветовая температура?

Цветовая температура лампы определяет, будет ли свет выглядеть теплым или холодным. Цветовая температура указывается в Кельвинах и может быть оценена по шкале. Чем ниже цветовая температура, тем теплее и темнее становится свет. Чем выше цветовая температура, тем холоднее и ярче свет.

Цветовая температура влияет на атмосферу в помещении.Для жилых комнат предпочтительна более низкая цветовая температура, для лабораторий или фабрик — свет с более высокой цветовой температурой. Шкала ниже показывает цветовую температуру и ее три диапазона: теплый белый, нейтральный белый и дневной белый.

Цветовую температуру можно измерить колориметром. Помимо цветовой температуры, индекс цветопередачи также важен для пространственной атмосферы.

Что такое индекс цветопередачи?

Индекс цветопередачи, сокращенно CRI (индекс цветопередачи) или RA (общий справочный индекс), сообщает нам, какое качество имеет излучаемый свет.

Когда объект освещен, он излучает цвета. Излучаемый цвет определяется не только цветом самого объекта, но и источником света. Источник света излучает волны различной длины, которые поглощаются или отражаются освещаемым объектом. Те длины волн, которые соответствуют освещаемому объекту, отражаются, остальные поглощаются. Таким образом, индекс цветопередачи зависит от длины волны, излучаемой источником света.

Естественный солнечный свет имеет значение RA, равное 100, что также является наивысшим значением RA.Чем ближе значение RA к 100, тем выше качество освещения.

Что такое коэффициент отражения?

Коэффициент отражения указывает процент светового потока, падающего на поверхность, которая отражается. В зависимости от характера освещаемой поверхности свет отражается, поглощается или пропускается.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *