Светотехнические параметры и понятия. часть 1

Нормы освещения помещений по использованию (СНиП)

Норма освещенности обязательно учитывается при обустройстве административных, образовательных, досуговых учреждений, бытовых предприятий, торговых объектов, жилых домов, придомовых территорий, гостиниц, предприятий, а также пешеходно-автомобильных зон в городах и селах.

При подборе осветительной системы руководствуются документами СНиП 23-05-95 от 1995 г. и его обновленной версией СП 52.13330 от 2011 г. для естественных и искусственных источников света.

Освещение в офисе

От уровня освещения будут зависеть стрессоустойчивость, концентрация внимания, умственная деятельность персонала. Ознакомиться с нормативными требованиями можно в таблице.

Тип помещения	Освещенность, лк
Большой офис с компьютерной техникой	200-300
Большой офис с планировкой свободного типа	400
Офис для работы с чертежами	500
Конференц-зал	200
Лестница	50-100
Холлы, коридоры	50-75
Архивные помещения	75
Подсобки	50

Интенсивность освещенности на производстве

Для определения показателя принимается во внимание зрительная нагрузка

Зрительная работа, разряд	Напряжение органов зрения	Комбинированное освещение	Общее освещение
1	Наивысшая точность	1500-5000	400-1250
2	Очень высокая точность	1000-4000	300-750
3	Высокоточная	400-2000	200-500
4	Средняя точность	400-700	200-300
5	Минимальная точность	400	200-300
6	Грубая		200
7	Контроль производства (системы наблюдения)	400	200-300

Освещение на складах

Интенсивность источников света зависит от типа хранения и разновидности ламп.

Хранение	Лампы
Газоразрядные	Накаливания
На полу	75	50
На полках	200	100

Параметры освещения в жилых домах и досуговых центрах

Для кабинета, бильярдной, библиотеки стандартная высота стола – 0,8 м от линии пола.

Тип помещения	Освещение, лк
Лифтовые шахты	5
Ходы по этажам, чердакам, коридорам	20
Помещения для коммуникационного оборудования	20
Помещения для колясок и велосипедов	30
Лестницы	20
Пункты консьержа	150
Санузлы, душевые, ванны	50
Бильярдные	300
Тренажерные залы	150
Раздевалки, бассейны, сауны	100
Гардеробные помещения	75
Подсобки	300
Коридоры и холлы в квартирах	50
Библиотеки, кабинеты	300
Детская комната	200
Кухня	150
Жилые помещения	150
Вестибюль	30

Измерение

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

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

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

Сколько люменов в светодиодной лампочке

Характеристика световой мощности – вот что такое люмен. Перед тем, как открыть упаковку светодиодной лампочки, стоит поинтересоваться этой величиной, указанной на ней.

Внимание! Светоотдача прибора напрямую влияет на светопоток. Она показывает, насколько эффективно светодиоды, входящие в конструкцию прибора, преобразуют электрическую энергию в световую

Отдача света источником характеризуется отношением Лм/Вт и обозначается буквой Ƞ. Её формула:

Ƞ = Ф/P, где P – мощность, (Вт).

На основании этого можно найти, сколько люмен в светодиодной лампочке. К примеру, качественная 15-ваттная светодиодная лампа, с матовым колпаком, имеет Ƞ = 55,7 Лм/Вт. Если выразить Ф из формулы, получится:

Ф = Ƞ* P = 55,7*15 = 835,5 Лм.

Ватты и люмены

До недавнего времени при выборе лампочек ориентировались на мощность, или количество ватт. Чем оно больше, тем выше лучше было освещение. Сейчас обозначение качества освещения производится в люменах.

Но Ватт нельзя просто перевести в Люмен, поскольку первое обозначение – мощность, а второй – объем световых лучей источников. Для трансформации требуется знать светоотдачу (лм/Вт), а также тип лампы, эффективность светоотражателя, потери при наличии рассеивателя, процент утечки светового потока.

Мощность, Вт	Световой поток, Лм
Лампы накаливания
20	250
40	400
60	700
75	900
100	1200
150	1800
Люминесцентные светильники
5-7	250
10-12	400
15-16	700
18-20	900
25-30	1200
40-50	1800
Светодиодные источники
3-4	250-300
4-6	300-450
6-8	450-600
8-10	600-900
10-12	900-1100
12-14	1100-1250
14-16	1250-1400

Как и в чем измеряется световой поток

Световая величина – СП измеряется в люменах. Один люмен аналогичен СП изотропного источника света с силой 1 канделу и углом 1 стерадиан.

На производстве для замеров используют специальные приборы. Этот метод позволяет точно определить СП:

• Фотометр – устройство со сферой-камерой. Коэффициент отражения внутренней части равен 1. Измерение проводится по принципу размещения лампочки в центре камеры и установления рассеянного светового луча.
• Гониометр – фотометрический прибор со встроенным люксметром, способным перемещаться по сфере. В процессе интеграции освещенностей выводится величина в люменах.

Обычному человеку, выбирая светильник или лампу, не обязательно углубляться в точную систему измерений. Заменяя прибор накаливания на галогенный, стоит помнить, что ватты – это не люмены. Первые используются для определения мощности, вторые – от освещенности, а при эксплуатации стандартная лампа теряет 15 % яркости, люминесцентная – 30 %, светодиодная – от 5 до 10 %.

Что такое световой поток

В старые добрые времена, основным параметром по которому выбирали лампочку в прихожую, на кухню, в зал, была ее мощность. Никто никогда и не задумывался спрашивать в магазине про какие-то люмены или канделы.

Говоря простыми словами, световой поток – это количество света, которое дает светильник.

Однако не путайте световой поток светодиодов по отдельности, со световым потоком светильников в сборе. Они могут существенно отличаться.

Надо понимать, что световой поток это всего лишь одна из множества характеристик источника света. Причем его величина зависит:

от мощности источника

Вот таблица этой зависимости для светодиодных светильников: 

А это таблицы их сравнения с другими видами ламп накаливания, люминесцентных, ДРЛ, ДНаТ: 

Однако есть здесь и нюансы. Светодиодные технологии до сих пор еще развиваются и вполне возможен вариант, когда светодиодные лампочки одинаковой мощности, но разных производителей, будут иметь абсолютно разные световые потоки.

Просто некоторые из них ушли более вперед, и научились снимать с одного ватта больше люмен, чем другие.

Кто-то спросит, для чего нужны все эти таблицы? Для того, чтобы вас тупо не обманывали продавцы и производители.

На коробочке красиво напишут:

мощность 9Вт

светопоток 1000Лм

аналог лампы накаливания 100Вт

Но с такой мощностью вам и близко не будет хватать прежнего света. Начнете ругаться на светодиоды и технологии их несовершенства. А дело то оказывается в недобросовестном производителе и его товаре.

от эффективности

То есть, насколько эффективно тот или иной источник преобразует электрическую энергию в световую. Например, обычная лампа накаливания имеет отдачу 15 Лм/Вт, а натриевая лампа высокого давления уже 150 Лм/Вт. 

Получается, что это в 10 раз более эффективный источник, чем простая лампочка. При одной и той же мощности, вы имеете в 10 раз больше света!

Измеряется световой поток в Люменах – Лм.

Что такое 1 Люмен? Днем при нормальном свете, наши глаза больше всего чувствительны к зеленному цвету. К примеру, если взять два светильника с одинаковой мощностью синего и зеленого цвета, то для всех нас более ярким покажется именно зеленый.

Длина волны зеленого цвета равна 555 Нм. Такое излучение называется монохроматическим, потому что содержит в себе очень узкий диапазон.

Конечно, в реалии зеленый дополняется и другими цветами, чтобы в итоге можно было получить белый.

Но так как чувствительность человеческого глаза максимальна именно к зелени, то и люмены привязали к нему.

Так вот, световой поток в один люмен, как раз таки и соответствует источнику, который излучает свет с длиной волны 555 Нм. При этом мощность такого источника равняется 1/683 Вт.

Почему именно 1/683, а не 1 Вт для ровного счета? Величина 1/683 Вт возникла исторически. Изначально, основным источником света была обычная свечка, и излучение всех новых ламп и светильников как раз таки и сравнивались со светом от свечи.

В настоящее время эта величина 1/683 узаконена многими международными соглашениями и принята повсеместно.

Это напрямую влияет на зрение человека.

Примечания

Комментарии

1. Иногда коэффициент Km{\displaystyle K_{m}} называют фотометрическим эквивалентом излучения.
2. Более точное значение — 555,016 нм. Учёт отличия этого значения от величины 555 нм приводит лишь к незначительным для практики поправкам и поэтому здесь не производится. Подробности имеются в статье «Кандела».

Источники

1. ↑ Гуревич М. М. Фотометрия. Теория, методы и приборы. — 2-е изд. — Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1983. — С. 23—24. — 272 с.
2. Бухштаб М. А. // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. — Т. 4. — 704 с. — 40 000 экз. — ISBN 5-85270-087-8.
3. // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. — Т. 4. — С. 463. — 704 с. — 40 000 экз. — ISBN 5-85270-087-8.

Пояснения

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

Значение фотометрического эквивалента излучения K_m однозначно задаётся определением единицы силы света канделы, являющейся одной из семи основных единиц системы СИ. По определению одна кандела — это «сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540·1012 Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683  Вт/ср». Частоте 540·1012 Гц соответствует в воздухе длина волны 555 нм, на которой располагается максимум спектральной чувствительности человеческого глаза для дневного зрения. Поэтому коэффициент K_m находится из равенства

1 кд = K_m·V_λ(555)·1/683 Вт/ср, откуда следует K_m = 683 (кд·ср)/Вт = 683 лм/Вт.

Для случая ночного зрения значение фотометрического эквивалента излучения изменяется.

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

Соответствие

Приличный вклад в запутывание по соответствию мощности и светопотока внесли китайцы. В советские времена светотехника соотвествовала государственным стандартам. Трудолюбивые китайцы стали производить светотехнику по собственным стандартам и импортировать в Россию. Теперь стандартная лампочка на 60W в зависимости от производителя может быть от 500лм до 700лм. По отечественным гостам этот параметр был от 600 до 650лм.

Мне попадались такие китайские, покупал 15 штук самых простых и недорогих. Вроде бы обычная, даже не мог представить, как её можно сделать плохо. В течение 1 месяца всё вышли из строя, у всех отвалилась стеклянная колба, одна даже попала мне в голову, хорошо что не разбилась.

Принцип работы

Чтобы понять, в чем удобство использования всех этих величин, надо рассмотреть направление излучения LED, и связанные с этим понятия.

Углы свечения светодиода с линзой

Конструкция светоизлучающего диода такова, что он не посылает свет равномерно во все стороны – нижняя полусфера закрывается подложкой, а конструкция линзы такова, что она не обеспечивает равномерное излучение в верхней полусфере. В итоге основной световой поток концентрируется в верхнем направлении и ослабевает к периферии светового конуса. При определенном угле зрения интенсивность свечения снижается наполовину, а при достижении еще большего угла свет становится невидимым. Первый угол (bac) называется углом половинной яркости, а второй – (fah) – полным углом свечения.

Углы свечения светодиода с люминофором

Эти же моменты применимы и к светодиоду с люминофором. Там угол излучения ограничен подложкой и углом наибольшей активности инициирующего излучения p-n перехода. Надо понимать, что на глаз точно определить эти углы невозможно – нужны специальные приборы. Но можно визуально сравнить два светодиода — у какого угол раскрыва больше.

§ 3. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ОПТИКИ

Геометрическая оптика – это приближенное рассмотрение распространения света в предположении, что свет распространяется вдоль некоторых линий – лучей (лучевая оптика). В этом приближении пренебрегают конечностью длин волн света, полагая, что λ→ 0.

Геометрическая оптика позволяет во многих случаях достаточно хорошо рассчитать оптическую систему. Но в ряде случаев реальный расчет оптических систем требует учета волновой природы света.

Первые три закона геометрической оптики известны с древних времен. 1. Закон прямолинейного распространения света.

Закон прямолинейного распространения света утверждает, что в

однороднойсреде свет распространяется прямолинейно.

Если среда неоднородна, т. е. ее показатель преломления изменяется от точки к точке, или n = n( r ) , то свет не будет распространяться по прямой. При

наличии резких неоднородностей, таких, как отверстия в непрозрачных экранах, границы этих экранов, наблюдается отклонение света от прямолинейного распространения.

2. Закон независимости световых лучей утверждает, что лучи при пересечениине возмущают друг друга. При больших интенсивностях этот закон не соблюдается, происходит рассеяние света на свете.

3 и 4. Законы отражения и преломления утверждают, что на границе раздела двух сред происходит отражение и преломление светового луча. Отраженный и преломленный лучи лежат в одной плоскости с падающим

лучом и перпендикуляром, восстановленным к границе раздела в точке падения

(рис. 8.1).

Угол падения равен углу отражения

Что такое люмен

Lumens (lm) или люмен единица измерения (лм), принятая в системе СИ для определения величины светового потока (Φ). Световой поток показывает, сколько световой энергии переносит излучение за единицу времени через определённую поверхность. Когда изотропный источник точечной структуры испускает Φ с силой излучения одна кандела (кд) в один ср (стерадиан) телесного угла, то такой поток равен 1 лм.

Внимание! Изотропным называется источник, который излучает свет одинакового свойства во всех направлениях. Диаграмма направленности такого излучения – круговая в любом сечении

Телесный угол в 1 стерадиан

Световой поток и освещенность

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

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

Сами расчеты освещенности с целью получения максимально точных результатов, должны выполняться по определенным правилам. Например, освещенность помещений будет различной в определенное время дня. Поэтому световой поток и освещенность должны разбиваться на части в соответствии со своим временем. Кроме того, должна учитываться конструкция установленного прибора освещения. Например, матовый плафон способствует потере освещенности, а рефлектор карманного фонарика, наоборот, направляет усиленный поток света в нужную сторону. Поэтому величина светового потока во многом зависит от осветительных приборов, установленных в помещении.

Коэффициент использования светового потока

Световой поток светодиодных ламп

Световой поток светодиода онлайн расчет

Световой поток ламп накаливания

Световой поток люминесцентных ламп

Магнитный поток

Измерение светового потока

Перед тем как выпустить продукцию на рынок, производитель делает в лабораторных условиях определение и измерение характеристик осветительного прибора. В домашних условиях, не имея специальных приборов, это сделать нереально. Но проверить цифры, указанные производителем, можно с помощью вышеприведенных формул, воспользовавшись компактным люксметром.

Сложность точного измерения параметров света заключается в том, что он исходит во всех возможных направлениях распространения. Поэтому лаборатории используют сферы с внутренней поверхностью, которая имеет высокий коэффициент отражения – сферические фотометры; применяют их и для измерения динамического диапазона фотоаппаратов, т.е. светочувствительности их матриц.

В быту больше смысла имеет измерять такие важные параметры света, как освещенность помещений и коэффициент пульсации. Высокий коэффициент пульсации и тусклое освещение заставляют людей чрезмерно напрягать глаза, что быстрее вызывает усталость.

Коэффициент пульсации потока света – это показатель, характеризующий степень его неравномерности. Допустимые уровни этих коэффициентов регулируются СанПиН.

Не всегда можно заметить невооруженным глазом, что лампочка мерцает. Тем не менее даже незначительное превышение коэффициента пульсации влияет на центральную нервную систему человека негативно, а также уменьшает работоспособность. Свет, который может неравномерно пульсировать, излучают все экраны: мониторы компьютеров и ноутбуков, дисплеи планшетов и мобильных телефонов, экран телевизора. Пульсацию измеряют люксметром-пульсметром.

Cколько нужно света для освещения квартиры

Свет играет огромную роль в нашей жизни, он дает возможность не только видеть, но и оценивать цвета и формы окружающих предметов. От правильной освещенности помещения зависит эффективность работы, а так же наше психологическое состояние. Плохое освещение приводит к тому, что глаза начинают быстро уставать.

Для глаз человека наиболее комфортен естественный свет, но в темное время суток приходиться обходиться искусственными источниками света.

Какое количество света необходимо для освещения помещения?Каждый раз затевая ремонт в квартире все мы сталкиваемся с вопросом «Как посчитать количество лампочек, необходимое для создания комфортного освещения?».Специалисты уже давно исследовали данный вопрос и разработали соответствующие нормы для различных типов помещений. Все они сведены в документ под названием ДБН «Природнє і штучне освітлення» (в Украине) и СНиП «Естественное и искуственное освещение» (в России). Строительные нормы определяют комфортный уровень освещенности для человека, при чем для разных помещений эти значения будут отличаться.

Для определения освещенности помещения используются такие единицы измерения, как люксы и люмены, но в большинстве своем люди привыкли различать лампы по их мощности, которая измеряется в Ваттах

Но необходимо принимать во внимание, что при одинаковой мощности световые потоки от ламп разных типов будут различаться

Однако не будем глубоко погружаться в науку, так как расчетом освещенности должны заниматься специалисты, а рассмотрим упрощенный метод, которым могут пользоваться рядове покупатели при выборе осветительного устройства.При помощи приведенной ниже таблицы, можно прикинуть, сколько ватт нужно на один квадратный метр квартиры с высотой потолка до 3-х метров.

Так же читайте: виды светодиодных ламп 

Приміщення	Тип лампи	Потужність на квадратний метр (Вт/м2)
Приміщення, де використовується приглушене світло (100-150 люкс). Приклад приміщення – Спальня.	Лампа розжарення	10-12
Галогенна лампа	6-8
Люмінесцентна лампа	2,5-3
Світлодіодна лампа	1,5-2
Приміщення з середнім рівнем освітленості (150-200 люкс). Приклад приміщення – Санвузол, коридор, кухня.	Лампа розжарення	15-18
Галогенна лампа	10-12
Люмінесцентна лампа	3,5-4,5
Світлодіодна лампа	2-3
Приміщення з яскравою освітленістю (200-250 люкс). Приклад приміщення – Вітальня, робочий кабінет, дитяча кімната.	Лампа розжарення	20
Галогенна лампа	13
Люмінесцентна лампа	5-5,7
Світлодіодна лампа	2,5-3,5

Для  получения представления о том, сколько ламп необходимо для освещения комнаты, необходимо умножить площадь комнаты (в квадратных метрах) на величину мощности (Вт/м2)  из строчки таблицы.Пример расчета:

Нужно осветить детскую комнату площадью 30 квадратных метров и высотой потолка 2,8 метра.

Первое что нужно для расчета, это определиться с источником света который будем использовать. Предположим Вы решили использовать люминесцентные лампы (которых в народе ещё называют «экономки»). Тогда общую освещенность на квадратный метр берем из таблицы как 5,2Вт/м2, и умножаем это значение на площадь помещения: 30х5,2 =156 Вт. Получается, что общая освещенность должна быть примерно такой, какую обеспечат лампы, суммарно потребляющие 156 Вт.

То есть, необходимо купить светильник (или несколько светильников) в котором установлено 10 люминесцентных ламп мощностью 15 Вт, или 7-8 ламп по 20 Вт.

Таким же образом можно просчитать необходимое количество галогенных или светодиодных ламп.

Если высота потолков в комнате более 3-х метров, общее число необходимых Вт/м2 нужно умножить минимум на 1,5. И если стены квартиры имеют темную окраску, количество ламп тоже рекомендуется брать с запасом.

Необходимо обратить внимание, что в таблице приведены нормы освещенности для помещения в целом. В некоторых случаях, требуется расчет специального местного освещения, например «рабочей зоны» и т.д

Как посчитать люмены для помещения

Ещё совсем недавно, выбирая лампочку, мы прикидывали её мощность: купить лампу на сто ватт или хватит «шестидесятки». Но в последние годы в паспортах лампочек появилось непривычное для нас обозначение: не только в ваттах, но и в люменах. И знатоки заговорили, что именно люмены светильника или лампочки знать гораздо важнее, чем его ватты.

В словаре сказано: «Люмен (лм) – это единица измерения светового потока». Как это понимать? Для начала представим себе два потока воды. Чтобы оценить, какой из них даёт воды больше, надо просто измерить, сколько литров воды даст каждый из них, допустим, за секунду. Но свет не вода, его поток измеряют в других единицах – в люменах.

Ватты показывают мощность, которую лампа потребляет. Все знают: чем лампа мощнее, тем больше света она даст. Тогда зачем нам знать про неё какие-то люмены? А затем, что не вся потреблённая ею мощность расходуется на «производство» света. Часть энергии неизбежно рассеивается в виде тепла. Наши традиционные лампы накаливания 90% энергии превращают в тепло

Но нам-то они нужны не для обогрева помещения! Поэтому важно сравнить лампы ещё и по другому показателю – только по световому потоку, который они создают

Вот тут-то и приходят на помощь люмены. Именно по ним можно узнать, сколько света (и только света) даст лампочка.

Размышления у прилавка

Ясное дело, чем больше в лампочке люменов, тем ярче её свет. Но не будем забывать, что:

нам всё-таки привычнее ориентироваться по мощности лампы;
далеко не всегда на её упаковке или в паспорте обозначен световой поток, который она способна произвести;
потребляемые лампой ватты тоже важно знать – мы ведь платим по счётчику за них, а не за люмены.

Короче говоря, полезно иметь под рукой вот такой «переводчик»:

Таблица заодно показывает, насколько эффективнее используют электроэнергию лампы разных типов. Чтобы получить, например, света 700 люмен, лампа накаливания «съест» 60 Вт, а светодиодная – всего 8-10 Вт.

Обратите внимание на слово «приблизительно». В Интернете можно обнаружить довольно большой разброс в результатах «перевода» лампочных ваттов в люмены

Дело в том, что на практике характеристики ламп каждого типа могут быть разными. Это зависит и от деталей их устройства, материалов, качества продукции.

Поэтому 1 ватт потреблённой энергии, например, в лампах накаливания может давать света от восьми до 20 люменов. Выходит, 60-ваттные лампочки могут обеспечить и 480 (60 х 8), и 1200 (60 х 20) люменов света. То же касается и эконом-ламп (1 Вт: 35-70 лм), и светодиодных ламп (1 Вт: 90-110 лм). Тем не менее, числа в последней графе нашей таблицы помогают хотя бы ориентировочно оценить яркость ламп разного типа и мощности.

Сколько нужно люмен на м2?

…освещение должно быть не слишком сильным и не слишком слабым. Медицина своё слово давно сказала, существуют «Санитарные нормы и правила» (СанПиН) освещённости помещений с различной площадью и назначением. «СанПины» нетрудно найти и в Интернете.

Но прежде, чем заняться расчётами, отметим, что нормы определяют не яркость лампочек, а именно освещённость. То есть, какой световой поток приходится на 1 м2 поверхности. Измеряется эта величина в люксах, 1 люкс (лк) – это когда на квадратный метр падает 1 люмен света (1 лм/м2).

Ясно, что освещённость зависит от размеров помещения, покрытия стен и потолка, устройства светильников и т.п. По-настоящему освещённость определяют специальными приборами – люксметрами. Но не имея его, можно приблизительно прикинуть нужную освещённость, учтя лишь то, что на неё больше всего влияет. Ошибка при таком подсчёте будет невелика и на здоровье и комфорте не скажется.

Нормы освещённости квартиры выглядят так: ванная комната, санузел, коридор в квартире – 50 лм/м2, жилые комнаты и кухня – 150, детская – 200, рабочий кабинет – 300 лм/м2.

Рассчитаем, какой минимальный световой поток нужен, например, жилой комнате площадью 25 м2. Для этого 150 лм х 25 = 3750 лм. Если высота комнаты больше, то вводят коэффициент. При высоте 2,7–3 м он равен 1,2, при высоте 3,1-3,5 м – 1, 5, при высоте 3,5-4,5 м – 2. В нашем случае, будь комната трёхметровой высоты, ей для нормального освещения понадобилось бы не менее 3750 х 1,2 = 4500 люмен. Исходя из этой величины, можно решать, сколько и каких ламп покупать, как их размещать.

Соответствие мощности светодиодных ламп и ламп накаливания

Если вы хотите получить световой поток (яркость) определенного значения и сравниваете светодиодные лампы и лампы накаливания, то первые имеют меньшую мощность. Соответственно, при использовании светодиодного освещения увеличивается количество потребляемой электроэнергии.

Светодиодная лампа, мощность в Вт	2-3	4-5	8-10	10-12	12-15	18-20	25-30
Лампа накаливая, мощность в Вт	20	40	60	75	100	150	200
Световой поток, Лм	250	400	700	900	1200	1800	2500

Данная таблица поможет вам самому выбрать светодиодные лампы для эффективной замены старого освещения.

По световому потоку лампе накаливания на 60Вт соответствует светодиодная лампа 9Вт. Помимо меньшей потребляемой мощности при той же светоотдачи, светодиодная лампа имеет и другие преимущества. Энергоэкономичность светодиодных ламп в 7,5 раз большая. Это при освещении светодиодным источником света и лампами накаливания одной и той же мощности.

Эффективность замены ламп накаливания светодиодными очевидна. Вы получаете яркий белый свет, экономите на электричестве благодаря соответствию мощности и покупке новых ламп.

Сравнительная таблица Лампы накаливания 40W, люминесцентной 15W и светодиодной лампы 5W

Характеристики	Светодиодная лампа	Люминесцентная лампа	Лампа накаливания
Потребляемая мощность	5 W	15W	40 W
Эффективность светоотдачи	90 Lm/W	30 Lm/W	10,5 Lm/W
Световой поток	450 Lm	450	420 Lm
Рабочая температура	70°C	60°C	180°C
Срок службы	До 50 000 часов	До 25 000 часов	До 1 000 часов
Экологичность	да	Содержит ртуть	да
Необходимость утилизации	Не требует особых мер утилизации	Требует специальных мер утилизации	Не требует особых мер утилизации
Использование во влажных и пыльных помещениях	возможно	нежелательно, сокращается срок службы	возможно
Задержка включения	нет	да	нет
Частое включение и отключение питания	не влияет на срок службы	сокращает срок службы	сокращает срок службы
Мерцание	нет	возможно	нет
Нагрев поверхности лампы	30 градусов	60 градусов	120 градусов
Виброустойчивость	да	нет	нет
Техническое обслуживание	редко	умеренно	Часто

Сравнительная таблица Лампы накаливания 60W, люминесцентной 20W и светодиодной Лампы 9W

Характеристики	Светодиодная лампа	Люминесцентная лампа	Лампа накаливания
Потребляемая мощность	9 W	20W	60 W
Эффективность светоотдачи	78 Lm/W	28 Lm/W	12 Lm/W
Световой поток	700 Lm	Lm	720 Lm
Рабочая температура	70°C	60°C	180°C
Срок службы	До 50 000 часов	До 25 000 часов	До 1 000 часов
Экологичность	да	Содержит ртуть	да
Необходимость утилизации	Не требует особых мер утилизации	Требует специальных мер утилизации	Не требует особых мер утилизации
Использование во влажных и пыльных помещениях	возможно	нежелательно, сокращается срок службы	возможно
Задержка включения	нет	да	нет
Частое включение и отключение питания	не влияет на срок службы	сокращает срок службы	сокращает срок службы
Мерцание	нет	возможно	нет
Нагрев поверхности лампы	30 градусов	60 градусов	120 градусов
Виброустойчивость	да	нет	нет
Техническое обслуживание	редко	умеренно	Часто

Cравнительная таблица лампы накаливания 100W, люминесцентной 25W и светодиодной лампы 12W.

Характеристики	Светодиодная лампа	Люминесцентная лампа	Лампа накаливания
Потребляемая мощность	12 W	25W	100 W
Эффективность светоотдачи	75 Lm/W	40 Lm/W	13,6 Lm/W
Световой поток	900 Lm	1000 Lm
Рабочая температура	70°C	60°C	180°C
Срок службы	До 50 000 часов	До 25 000 часов	До 1 000 часов
Экологичность	да	Содержит ртуть	да
Необходимость утилизации	Не требует особых мер утилизации	Требует специальных мер утилизации	Не требует особых мер утилизации
Использование во влажных и пыльных помещениях	возможно	нежелательно, сокращается срок службы	возможно
Задержка включения	нет	да	нет
Частое включение и отключение питания	не влияет на срок службы	сокращает срок службы	сокращает срок службы
Мерцание	нет	возможно	нет
Нагрев поверхности лампы	30 градусов	60 градусов	120 градусов
Виброустойчивость	да	нет	нет
Техническое обслуживание	редко	умеренно	Часто

Интенсивность — световой поток

Изменение интенсивности светового потока, падающего на фотоэлемент, и соответствующее этому изменение тока вызывает отклонение стрелки миллиамперметра. С помощью другого потенциометра, соединенного с отсчетной шкалой, стрелку снова приводят к нулю и снимают показания оптической плотности ( или пропускания) исследуемого раствора при данной длине волны.
 

Уравнивание интенсивности световых потоков через исследуемый и стандартный растворы может осуществляться изменением не только толщины слоев растворов, но и интенсивности световых потоков.
 

Ослабление интенсивности светового потока при прохождении через раствор, газ или твердое тело, очевидно, зависит от количества поглощающих свет центров, встречающихся на пути потока излучения.
 

Между интенсивностью светового потока, воздействующего на фотокатод, и фототоком в широком интерпале значений наблюдается линейная зависимость. Длинноволновая граница спектральной чувствительности фотокатода определяется работой выхода электронов из материала катода.
 

Чувствительность определяет интенсивность светового потока, попадающего на входной зрачок преобразователя, при котором обеспечивается определенное отношение сигнал / шум. Разрешающая способность определяет свойство создавать сигнал от мелких деталей изображения. Характеристика передачи уровней представляет собой зависимость размаха сигнала от интенсивности светового потока и определяет способность преобразователя передавать полутона ( градации) яркости. Зависимость величины сигнала от длины волны падающего света постоянной интенсивности называется спектральной характеристикой преобразователя.
 

Чем больше интенсивность светового потока, тем больше квантов световой энергии падает на поверхность металла. Но так как каждый квант поглощается каким-либо электроном, то количество освобожденных электронов прямо пропорционально количеству квантов.
 

Электронная регистрация спектра.

Он пропорционален интенсивности светового потока, падающего на фотокатод или в объем счетчика.
 

Спектральные характеристики растворов до и после титрования.

Изменения в интенсивности светового потока, прошедшего через титруемый раствор, при автоматическом титровании фиксируют с помощью светочувствительных элементов. В качестве последних используют фотоэлементы, фотосопротивления, фототриоды и фотодиоды.
 

Для регистрации интенсивности светового потока, прошедшего через контролируемый раствор, применяются различные типы фотоэлементов, поэтому приборы с такими приемниками получили название фотоколориметров.
 

Для регистрации интенсивности световых потоков в фотоэлектрических колориметрах в качестве приемников применяются различные типы фотоэлементов, фотосопротивления и фотоумножители.
 

Для регистрации интенсивности светового потока, прошедшего через контролируемый раствор, применяются различные типы фотоэлементов, поэтому приборы с такими приемниками получили название фотоколориметров.
 

Вольт-амперная характеристика фотоэлемента с внешним фотоэффектом.| Зависимость фототока от температуры.

Сила фототока пропорциональна интенсивности светового потока на сравнительно большом интервале интенсивности светового потока.
 

ЛЕКЦИЯ № 8

Световые волны.

Законы геометрической (лучевой) оптики

Световые волны. Интенсивность света. Световой поток. Законы геометрической оптики. Полное внутреннее отражение

Оптика – это раздел физики, изучающий природу светового излучения, его распространение и взаимодействие с веществом. Раздел оптики, в котором изучается волновая природа света, называется волновой оптикой. Волновая природа света лежит в основе таких явлений, как интерференция, дифракция, поляризация. Раздел оптики, в котором не учитываются волновые свойства света и который основывается на понятии луча, называется геометрической оптикой.

Отличие освещенности от светового потока

Предельно просто объяснить разницу между этими понятиями можно сравнив их с простыми физическими величинами: давлением и силой. Используя небольшой по площади предмет (иголку) можно приложив минимум силы создать большое давление. Точно так же обстоит и со световым потоком. Используя лампочку, обеспечивающую невысокую освещенность, но сконцентрировав световой поток на ограниченном участке, можно добиться локальной освещенности в десятки раз превосходящей общую.

Следует помнить, что освещенность и световой поток измеряются различными единицами:

• освещенность – люксами (лк);
• световой поток – люменами (лм).