Расчет светового потока: Как рассчитать освещенность помещения (комнаты)

Содержание

Световой поток в параметрах светильника

С появлением светодиодных ламп и светильников на их основе, в процесс создания комфортного освещения на рабочем месте уверенно вошли новые термины — световой поток и освещенность. Связано это с тем, что лампы одной и той же мощности у разных производителей светят по-разному, и такой параметр как мощность, не отражает всех характеристик светодиодных светильников.

Определение светового потока

В светотехнике основным приемником освещения является глаз, и для оценки воздействия на него источника света, было введено понятие световой поток. Не вдаваясь в конкретику физических формул, его можно определить как мощность световой энергии источника света, или по другому — количеством излучаемого света.

Измеряется световой поток в люменах (лм).

Чем он больше, тем больше света выделяет лампа или светильник.

Освещенность

Световой поток обозначает общую световую мощность лампы, но не говорит нам о том, сколько энергии света дойдет до конкретного освещаемого места. Это связано с различными углами рассеивания разных лам.

Для того чтобы оценить количеством света доходящее до конкретного места ввели понятие освещенность.

Она выражает количество света падающего на единицу освещаемой площади. Измеряется освещенность в люксах. 1 люкс равен 1 люмену на 1 кв.м. площади.

Световой поток светодиодных светильников

Принято считать, что 1 Вт светодиодного светильника заменяет 10 Вт лампы накаливания. Такую цифру размещают и многие производители.Однако на практике можно столкнуться совсем с другими цифрами и тут на помощь приходит световой поток. Классическая лампа накаливания 100 Вт выдает световой поток в 1200 лм. Взглянув на этикетки светодиодных ламп мощностью 10 Вт, мы можем найти там довольно большой разброс — от 700 до 1200 лм. Этот разброс прямо указывает на качество приобретаемого изделия.

Чем больше световой поток светильников одинаковой мощности, тем более качественное изделие перед вами.

Как определить на практике освещенность рабочего места

Для расчета светового потока светодиодных светильников принято ориентироваться на рекомендуемые Строительными нормами и правилами уровни освещенности разных категорий промышленных, торговых и офисных помещений. На освещенность влияют многие факторы:

общая площадь помещений;
материал и цвет стен и потолков;
покрытие и цвет пола;
угол рассеивания используемых светильников.

Для точного расчета используются специальные формулы, таблицы и графики. Проверить сделанные расчеты на практике можно специальным прибором — люксометром.

Заключение

Компания КОЭНКО по вашему запросу готова выполнить бесплатный расчет освещенности помещения любого назначения. Мы также сделаем подбор светодиодных светильников с гарантированным световым потоком, по рекомендованным для этого помещения нормам.

Различные методы расчета искусственного освещения

Существуют различные методы расчета искусственного освещения, которые можно свести к трем основным: точечному и методу коэффициента использования светового потока и метод удельной мощности.

Точечный метод предназначен для нахождения освещенности в расчетной точке, он служит для расчета освещения произвольно расположенных поверхностей при любом распределении освещенности. Отраженная составляющая освещенности в этом методе учитывается приближенно. Точечным методом рассчитывается общее локализованное освещение, а также общее равномерное освещение при наличии существенных затенений.

Наиболее распространенным в проектной практике является метод расчета искусственного освещения по методу коэффициента использования светового потока

Под коэффициентом использования светового потока (или осветительной установки) принято понимать отношение светового потока, падающего на расчетную плоскость, к световому потоку источников света

где Фр – световой поток, падающий на расчетную плоскость; Фл – световой поток источника света; n – число источников света.

Коэффициент использования ОУ, характеризующий эффективность использования светового потока источников света, определяется, с одной стороны, светораспределением и размещением светильников, а с другой – соотношением размеров освещаемого помещения и отражающими свойствами его поверхностей.

Метод удельной мощности применяется для предварительного определения мощности установленной осветительной установки или для ориентировочной оценки правильности выполненного расчета. Он базируется на средних значениях мощности, необходимой для создания требуемой освещенности при средних значениях коэффициента использования осветительной установки.

Сущность расчета освещения по методу удельной мощности заключается в том, что в зависимости от типа светильника и места его установки, высоты подвеса над рабочей поверхностью, освещенностью, освещенности на горизонтальной поверхности и площади помещения определяется значение удельной мощности

Удельная мощность – отношение установленной мощности ламп к величине освещаемой площади (Вт/м2).

Значения удельной мощности для различных ламп приведены в таблицах.

Большие значения удельной мощности принимаются для помещений с меньшей площадью освещения.

Мощность общей лампы определяют:

Р=w•S/N,

Где w – удельная мощность общего равномерного освещения,
S – площадь помещения,
N – число светильников.

Расчеты со светодиодными светильниками рекомендуется производить точечным методом, в европейской программе «Dialux».

Главное усовершенствование DIALux затрагивает UGR расчет.

UGR (Unified Glare Rating) — обобщенный показатель дискомфорта, коэффициент ослепления.

DIALux может вычислять следующие UGR результаты:

UGR таблицы для всех светильников с прямым освещением согласно стандарта CIE (Международной комиссии по освещению), CIBSE TM10 или NB.
Вывод результата «одним листом» и резюме «стандартной комнаты» (прямоугольная, без мебели, только один тип светильника) показывают четыре стандартных UGR значения для левой и нижней стен, при просмотре вдоль и поперек оси светильника. Результат сохраняет ручной расчет с помощью стандартной таблицы.
Вы можете разместить UGR наблюдателей на рабочих местах, чтобы получить значения UGR в зависимости от

a. позиции и направления взгляда
b. всех использованных светильников
c. позиции и поворота светильников
d. затенения и отражения

С помощью UGR расчетных поверхностей Вы получаете распределение значений UGR по площади. Расчет сопоставим с расчетом UGR наблюдателей. В результатах перечисляется информация о локальных проблемах ослепления на произвольных местах в комнате.

Расчет светового потока Лм. (Киров, Россия)

Мы рассмотрим ответы на популярные вопросы о светодиодных светильниках и развеем мифы вокруг понятия “люмен”.

В последнее время мы все чаще слышим вопросы:

— Сколько люмен в лампе накаливания?

— Сколько люмен в лампочке?

— Сколько люмен у светильника?

— Сколько люмен в светодиодной лампе?

— Сколько люмен в 1 Вт светодиодной лампы?

— Как определить световой поток лампы?

— Какие светодиодные ламы являются аналогами ламп накаливания?

Давайте попробуем разобраться. Для начала ответим на вопрос: что такое люмен?

Люмен – это единица измерения светового потока источника света, в нашем случае источником света будет являться светодиодная лампа, лампа накаливания, сам светодиод или любой другой светильник.

Мы подготовили сравнительную таблицу соотношения светового потока (люмен) к мощности светильника (Вт) для светодиодных ламп, ламп накаливания и люминесцентных ламп.

Лампа накаливания, мощность в Вт	Люминесцентная лампа, мощность в Вт	Светодиодная лампа, мощность в Вт	Световой поток, Лм
20 Вт	5-7 Вт	2-3 Вт	Около 250 Лм
40 Вт	10-13 Вт	4-5 Вт	Около 400 Лм
60 Вт	15-16 Вт	8-10 Вт	Около 700 Лм
75 Вт	18-20 Вт	10-12 Вт	Около 900 Лм
100 Вт	25-30 Вт	12-15 Вт	Около 1200 Лм
150 Вт	40-50 Вт	18-20 Вт	Около 1800 Лм
200 Вт	60-80 Вт	25-30 Вт	Около 2500 Лм

Как видно из таблицы, в среднем светодиодные лампы эффективнее ламп накаливания в 10 раз, а люминесцентных — в 2 раза.

Стоит отметить, что светодиод, а, следовательно, и светодиодная лампа, испускает направленный свет, в отличие от ламп накаливания и люминесцентных ламп, и значит, на прямой освещенность от светодиодной лампы будет выше. При использовании светодиодных светильников в качестве точечного освещения эффективность такого освещения будет выше по сравнению с аналогами.

Сколько люмен в 1 Вт светодиодной лампочке?

Световой поток у современных светодиодов варьируется от 80 до 150 Лм с 1 Вт. Обусловлено это различиями в системах охлаждения и вольт-амперными характеристиками самих светодиодов.

У экспериментальных светодиодов световой поток может доходить до 220 Лм / Вт, но на практике светильники с такими показателями пока не производятся.

Как определить, сколько же люмен в нашей лампочке или светильнике?

Световой поток указывается на коробке или в спецификации к товару. Можно так же воспользоваться сравнительной таблицей выше.

Если мы хотим определить сами, то нужно воспользоваться люксметром и определить освещенность в каждой точке помещения. Люкс — это отношение количества люмен на освещаемую площадь (1 люкс — 1 люмен на квадратный метр). Полный световой поток, создаваемый изотропным источником, с силой света 1 кандела, равен 4π люменам.

Что такое люкс?

Люкс – это единица измерения освещенности. Люкс равен освещенности поверхности площадью 1 кв.м. при световом потоке от источника в 1 лм.

На практике основное значение имеет показатель освещенности на рабочей поверхности, измеряемый в Лк (Люкс) с помощью специального прибора — люксметра. Более того, освещенность рабочих поверхностей и помещений для различных сфер деятельности должна соответствовать государственным нормативам, указанным в СНиП 23.05.2010.

Сколько люмен в светильнике с лампой ДРЛ, Днат и светодиодами?

Светильник, в отличие от лампы, имеет оптическую систему для более эффективного использования светового потока. В дешевых светильниках, не имеющих специальных отражателей и качественных рассеивателей, световой поток при использовании мощных ламп ДРЛ и Днат значительно ниже и может упасть до 50-60 % от общего светового потока отдельной лампы, тогда как у светодиодных светильников, имеющих более направленный световой поток, эти потери будут значительно меньше — до 5% в зависимости от оптической системы.

Светильник с лампой ДРЛ	Светильник с лампой Днат	Светодиодный светильник	Световой поток, Лм
125 Вт	70 Вт	30-40 Вт	Около 3 500 Лм
250 Вт	100 Вт	40-60 Вт	Около 8 000 Лм
400 Вт	150 Вт	80-120 Вт	Около 12 000 Лм
700 Вт	250 Вт	140-160 Вт	Около 20 000 Лм
1000 Вт	400 Вт	180-200 Вт	Около 30 000 Лм

Расчет освещения в доме и квартире

ОСК Лампы.РФ представляет широкий ассортимент прожекторов, светодиодов и ламп разных типов. Перед выбором моделей и их количества нужно произвести расчет освещения. В этой статье мы расскажем о нескольких распространенных способах, их особенностях и целях. Данная информация будет полезна электрикам, дизайнерам и проектировщикам объектов разных типов: как производственных, так и жилых и офисных.

Для чего надо проводить расчет освещения?

Основная цель такого планирования — грамотный расход ресурсов, иными словами, экономия. При составлении проекта нужно ответить на вопрос: как обеспечить необходимое количество света при минимуме затрат? При этом освещенность может быть разной — учитывается специфика помещения, его форма, размеры, предназначение, наличие/отсутствие естественных источников света: стеклянных потолков, окон и т. д. С целью получения данных, необходимых для установки светильников, производится расчет освещения. С его помощью можно определить:

мощность ламп, требуемую для получения заданной освещенности при известном типе, числе и месте размещения приборов;
расположение и количество — в случае, если известны тип осветительных конструкций и их мощность;
расчетную освещенность: когда указаны тип, мощность и место размещения ламп.

Первый пункт позволяет решить указанный ранее вопрос экономичного расхода ресурсов. Это первостепенная задача при проектировании и расчете освещения. Второй пункт подходит лишь в том случае, когда уже известны используемые приборы (например, нужно применить светильники с лампочками люминесцентного типа, мощность которых 80 Вт). Третий пункт актуален, когда измерить освещенность невозможно, или в качестве проверки расчетов освещения и готовых проектов.

Методы расчета освещения

Получить необходимые для работы данные можно разными способами. В некоторых случаях достаточно обратиться к нормативам. Они указывают точную мощность ламп для определенных помещений (жилых комнат, коридоров, лестниц и т. д.). В других ситуациях актуальны методы расчета освещения.

Коэффициент использования светового потока. Подходит для приборов любого типа, если нужно осветить горизонтальную поверхность равномерно. Расчет освещения производится по формуле: F = (Емин х S х kз х z) / (n х η). F здесь обозначает световой поток, Емин — освещенность по нормативам СанПиН, kз — коэффициент запаса (зависит от загрязненности помещения и типа ламп), z — это поправочный коэффициент, а n — число ламп, η — коэффициент использования потока, S — площадь помещения в м².
Метод удельной мощности: необходим для предварительного приближенного расчета мощности освещения конкретной осветительной установки. Он определяется по формуле Руд = (P л х n) / S. Здесь первое — удельная мощность в Вт/м², Р л — это мощность лампы, n — их количество, S — площадь в кв. метрах. При известных других показателях в процессе расчета освещения можно вычислить необходимую мощность 1 лампы: (Pуд х S) / n. Для этого берется тип приборов, определяется расчетная высота, в таблицах нормированности берется удельная мощность, после чего производятся расчеты.
Точечный метод подходит для светильников прямого света.Применяется при расчете освещения локализованного и общего равномерного освещения вне зависимости от расположения поверхности. Сначала выясняется тип и размещение ламп на чертеже, определяется расчетная высота Hр. На план наносится контрольная точка и высчитывается расстояние от нее до светильников. Затем находится освещенность е от каждого из них. После определяется общая условная освещенность ∑е. В итоге осуществляется расчет освещения. Выясняется горизонтальная освещенность в месте, обозначенном А: (F х μ / 1000х kз) х ∑е.

Есть еще и комбинированный метод расчета освещения. Он используется, если метод коэффициента использования не подходит, но лампы не относятся к виду прямого света.

Проектирование освещения

Определение площади помещения: S=a • b
Определение индекса помещения:

Определение требуемого количества светильников:

Офис подвесные потолки «Байкал», светло-зеленые обои, серый ковролин

№	Помещение	Освещенность (лк) по российским нормам (СНиП 23-05-95)	Освещенность (лк) по международным нормам (МКО)
1	Рабочие кабинеты, офисы	300	500
2	Проектные и конструкторские бюро	500	750
3	Кабинеты для работы с ПЭВМ	400	500
4	Учебные аудитории и классы	300	300
5	Кабинеты в медицинских учреждениях	300	300-500
6	Конференц-залы	200	500
7	Помещения общественного питания	200	200-300
8	Торговые залы магазинов	200-500	300-500
9	Спортивные залы	200	500
10	Коридоры	75	100
Поверхность	Материал	Коэффициент отражения, %
Потолок	Бетон	40
	Штукатурка	73
	Плитка подвесного потолка белая	70
	Плитка подвесного потолка светло-серая	50
Стены	Пластик светлый	60
	Гипсокартон белый	80
	Обои (желтые, бежевые, розовые)	50
	Обои (голубые, светло-зеленые)	30
	Обои (красные, коричневые)	20
Пол	Плитка однотонная светлая	30
	Паркетная доска светлая	20
	Паркетная доска темная	10
	Ламинат светлый (ясень)	30
	Линолеум светло-серый	20
	Ковролин однотонный серый	10

Методы расчета искусственного освещения / Публикации / Элек.ру

Наиболее распространенным в проектной практике является метод расчета искусственного освещения по методу коэффициента использования светового потока.

где Фр — световой поток, падающий на расчетную плоскость; Фл — световой поток источника света; n — число источников света.

Коэффициент использования ОУ, характеризующий эффективность использования светового потока источников света, определяется, с одной стороны, светораспределением и размещением светильников, а с другой — соотношением размеров освещаемого помещения и отражающими свойствами его поверхностей.

Удельная мощность — отношение установленной мощности ламп к величине освещаемой площади (Вт/м2).

Значения удельной мощности для различных ламп приведены в таблицах.

Большие значения удельной мощности принимаются для помещений с меньшей площадью освещения.

Мощность общей лампы определяют:

Р=w•S/N,

Где w — удельная мощность общего равномерного освещения,
S — площадь помещения,
N — число светильников.

Главное усовершенствование DIALux затрагивает UGR расчет.

UGR (Unified Glare Rating) — обобщенный показатель дискомфорта, коэффициент ослепления.

DIALux может вычислять следующие UGR результаты:

UGR таблицы для всех светильников с прямым освещением согласно стандарта CIE (Международной комиссии по освещению), CIBSE TM10 или NB.
Вывод результата «одним листом» и резюме «стандартной комнаты» (прямоугольная, без мебели, только один тип светильника) показывают четыре стандартных UGR значения для левой и нижней стен, при просмотре вдоль и поперек оси светильника. Результат сохраняет ручной расчет с помощью стандартной таблицы.
Вы можете разместить UGR наблюдателей на рабочих местах, чтобы получить значения UGR в зависимости от
- a. позиции и направления взгляда
- b. всех использованных светильников
- c. позиции и поворота светильников
- d. затенения и отражения
С помощью UGR расчетных поверхностей Вы получаете распределение значений UGR по площади. Расчет сопоставим с расчетом UGR наблюдателей. В результатах перечисляется информация о локальных проблемах ослепления на произвольных местах в комнате.

ООО «Аксиома Электрика»

Онлайн калькулятор расчета светового потока светодиода

Современные приборы освещения отличаются не только энергоэффективностью, в сравнении с теми же лампами накаливания, но и параметрами работы. Так, для обеспечения достаточного уровня освещенности в каком-либо помещении необходимо использовать значительно меньшее количество лампочек или устанавливать устройства меньшей мощности. Которых будет достаточно для создания нужного вам уровня освещенности. Эта величина определяется для каждого светодиодного светильника индивидуально.

Чтобы определить величину светового потока в Люменах (Лм) или Канделах (Кн) используется онлайн калькулятор. Данная опция позволяет пересчитать размерность светового потока светодиода.

Чтобы перевести световой поток из Кн в Лм выполните такие действия:

Введите в соответствующее окошко величину силы света в миликанделах;
Укажите в окошке ниже половинный угол яркости для данного типа светодиода;
Нажмите кнопку «Вычислить» и в соответствующем окошке появится величина светового потока в милилюменах.

Если же вам известны Лм, а получить нужно Кн, то воспользуйтесь второй половиной онлайн калькулятора:

Введите в соответствующем поле значение светового потока в милилюменах;
В поле ниже укажите половинный угол яркости для соответствующего светодиода;
Нажмите кнопку «Вычислить», после чего в соответствующем поле появится величина силы света в миликанделах.

Обратите внимание, что вся размерность должна приводиться к указанным параметрам. Если результат необходимо перевести в Лм или Кн, умножьте полученную величину на 1000.

Все вычисления в калькуляторе расчета светового потока светодиода производятся по формуле: F = i*2*π*(1-cos a)

Для пересчета в обратной последовательности, величину силы света определяют по такой зависимости: i = F / (2*π*(1-cos a))

Где,

F – это величина светового потока;
i – величина силы света;
a – значение угла половинной яркости;
π – константа.

Конвертер силы света и светового потока

Введение

Много лет назад, когда лампы накаливания широко использовались и почти не использовались. стандартный источник света для повседневного использования, выбор подходящей лампы был довольно просто: нужно было «всего лишь» выбрать наиболее подходящую мощность для предполагаемое приложение. Сегодня все намного сложнее: есть стандартные лампочки накаливания, галогенные лампы, компактные люминесцентные лампы, люминесцентные лампы и светодиоды лампы самых разных видов.Все эти лампы имеют разный КПД и разные формы свечения, что позволяет выбор намного сложнее.

Просто глядя на мощность лампы в ваттах, мало что можно сказать об эффективном светоотдача. Чтобы преодолеть эту проблему, сила света I _v (выраженная в канделах) и световой поток F (в люменах) являются лучший выбор, но, к сожалению, мало кто привык к этим агрегатам и их значение иногда неверно истолковывают.Производители ламп часто указывают на упаковке одну из этих цифр, но редко и то и другое, поэтому сравнивая лампу мощностью 1000 лм с другой произвести 250 кд непросто: будут ли они светиться такая же яркость? Цель этого калькулятора — помочь преобразовать люмены в канделы для выбор соответствующего источника света.

Эта компактная люминесцентная лампа потребляет 20 Вт электроэнергии и обеспечивает (номинальный) световой поток 1’300 лм. Предположим, что диаграмма направленности направлена во всех направлениях (угол конуса 360 °), с с помощью калькулятора, представленного ниже, вы можете оценить силу света около 103 кд.Вы также можете рассчитать эффективность лампы 65 лм / Вт. (нажмите для увеличения)

Эта светодиодная лампа потребляет 4 Вт электроэнергии и производит (номинальную) сила света 350 кд в конусе с полным углом 36 °. С помощью калькулятора, представленного ниже, вы можете оценить световой поток около 108 лм. Вы можете рассчитать эффективность лампы 27 лм / Вт. (нажмите для увеличения)

Почему фотометрические единицы?

В физике используется радиометрических единиц: например, заданное излучение (свет) источник излучает количество мощности P (измеряется в ваттах) и мы можем легко вычислить интенсивность излучения Дж (измеряется в Вт / стер) или освещенность E (измеряется в Вт / м ²), если мы хотим знать количество мощности, излучаемой в заданном направлении (телесный угол) или в заданном поверхность соответственно.

Но когда мы говорим о видимом свете, мы должны учитывать чувствительность человеческого глаза, потому что ощущение яркости зависит от цвета (спектра) света. Поэтому предпочтительнее фотометрических единиц .

Фотометрический эквивалент мощности излучения — световой поток. (или световая мощность) F (измеряется в люменах). Тогда сила света I _v (выраженная в канделах) соответствует световому потоку в заданном телесном угле Ом (1 кд = 1 лм / стер), а освещенность E _v (измеряется в люксах) соответствует световому потоку на заданной площади (1 лк = 1 лм / м ²).

Радиометрические единицы	Фотометрические единицы
Мощность излучения P Вт [Вт]	Световой поток F Люмен [лм]
Интенсивность излучения Дж Ватт на стерадиан [Вт / стер]	Сила света I _v Кандел [cd = лм / стер]
Энергия излучения E Ватт на квадратный метр [Вт / м ²]	Освещенность E _v Люкс [лк = лм / м ²]

Зависимость силы света от светового потока

В фотометрии световой поток является мерой всего воспринимаемого света. сила света, в то время как сила света является мерой воспринимаемого мощность, излучаемая источником света в определенном направлении на единицу твердого тела угол.Это означает, что максимальная сила света зависит от общей световой поток источника света, но также и его диаграмма направленности (то, как свет источник излучает во всех направлениях).

Общий световой поток — это сумма всех излучаемых потоков направления, независимо от диаграммы направленности источника света.

Сила света — это световой поток в заданном телесном угле. Вот два примера разной силы света в двух произвольных конусах, предположим, что диаграмма направленности этой лампы неоднородна.

Итак, один и тот же источник света, излучающий одинаковый световой поток (одинаковые люмены) может давать разную силу света (разные свечи) в зависимости от его способность концентрировать свет. Если поставить линзу перед лампой, чтобы сосредоточить свет в одном направлении, сила света в этом направлении увеличится, а общая световой поток остается прежним. Чем выше способность концентрировать свет в одном направлении, тем терка сила света.

Эти 2 светодиода имеют один и тот же чип, обеспечивающий одинаковый световой поток 0.2 лм при токе 30 мА. У того, что слева, есть линза, которая концентрирует свет в узком конусе. 15 °, в то время как тот, что справа, имеет другую линзу, концентрирующую свет в конусе 30 °. В результате сила света светодиода слева составляет 3,7 кд. и 0,9 кд для правого. (нажмите, чтобы увеличить)

Те же 2 светодиода, которые проецируются на экран на расстоянии около 5 см. Обратите внимание, что светодиод слева дает меньшее и яркое пятно.К сожалению, на этом HDR-изображении разница в яркости едва заметна. видимый. (нажмите для увеличения)

Точное преобразование силы света в световой поток

Чтобы точно рассчитать общий световой поток F , необходимо: учитывать диаграмму направленности I (θ) светового источник. Без диаграммы направленности выполнить преобразование невозможно. Точные числовые данные диаграммы направленности доступны очень редко, но если у кого-то есть шанс иметь таблицу с красивым графиком диаграммы направленности, бесплатную программу, такую как Engauge Digitizer, можно использовать для преобразования графика в числовые значения.Практически все источники света имеют симметричную диаграмму направленности, поэтому мы используйте только данные от 0 ° до 180 ° (от 0 до π), и мы предполагаем, что это будет остаются неизменными, если устройство вращается вокруг своей оптической оси.

Зная I (θ) , мы можем вычислить эквивалентный телесный угол Ом (в стерадианах):

Чтобы вычислить этот интеграл, вам понадобится числовая вычислительная программа, например MATLAB, бесплатный Scilab или, возможно, даже электронная таблица. В любом случае это недоступно для простого калькулятора JavaScript, такого как тот, который вы найдете на этих страницах.

Обратите внимание, что I (θ) необходимо нормировать по амплитуде перед вычисляя вышеуказанный интеграл, что означает, что макс (I (θ)) = 1 .

Ом представляет собой телесный угол, пропускающий постоянную и однородную поток равен потоку, передаваемому I (θ) в 4π стерадианах (вся поверхность сферы).

На самом деле это должен быть двойной интеграл в θ и φ . покрывает всю сферу вокруг источника света, но из-за симметричная диаграмма направленности большинства источников света, интеграл в φ можно упростить до коэффициента 2π.

Теперь легко рассчитать световой поток F в люменах:

Где I _v — максимальная сила света, измеренная в кандела (компакт-диск).

Простой преобразователь силы света / потока

Очень часто диаграмма направленности лампы неизвестна, но если мы знаем ширина луча (расходимость луча) 2θ , который представляет собой угол конуса излучаемого света, мы можем сделать приблизительный расчет.Это приблизительное значение, поскольку оно предполагает, что вся мощность равномерно распределена. распределяется внутри этого конуса, и снаружи не излучается энергия. Ширина луча обычно определяется как полный угол конуса 2θ , что составляет удвоение угла конуса θ между осью и конусом.

На этом чертеже вы можете видеть синим цветом угол конуса θ и в красный конус полный угол 2θ .

В этом приближении мы предполагаем, что весь поток равномерно распределен в указанный конус и что снаружи нет излучения.Это, конечно, не очень точно. Имейте в виду, что реальные цифры могут значительно отличаться, но это лучшее, что вы можете получить только с углом конуса. Но обычно порядок величины правильный. Преимущество в том, что преобразование теперь легко и может быть выполнено с помощью карманный калькулятор или этот конвертер JavaScript.

Зная ширину луча 2θ , мы можем легко вычислить соответствующий телесный угол Ом в стерадианах с:

Затем мы можем использовать то же уравнение, что и раньше, для преобразования между светящимися поток F и максимальная сила света I _v :

Следующий калькулятор выполнит вычисления за вас:

Мобильная версия доступна здесь, если вы нужно делать преобразования при покупке ламп…

Введите все известные данные в калькулятор ниже и оставьте поля вычислить пустое значение, затем нажмите кнопку «вычислить», чтобы вычислить и заполнить бланки. Возможны не все комбинации; если данных недостаточно; всплывающее окно коробка предупредит вас. Убедитесь, что неизвестные поля полностью пусты: пробел не будет Работа.

А как насчет мощности излучения?

Теперь, когда мы знаем световой поток F , можем ли мы вычислить мощность излучения P или наоборот? Что ж, теоретически да, но это не так просто, потому что вам нужно знать спектр P (λ) излучаемого света для расчета соответствующий коэффициент преобразования.Иногда производители предоставляют вам красивый график спектра, в противном случае вам нужно измерить его с помощью оптического спектрометра (и если он у вас есть, вы, вероятно, не нужны пояснения на этой странице). Без точных спектральных данных преобразование из F в П .

Предполагая, что вы знаете P (λ) (измерено, оцифровано с графика предоставленные производителем), первое, что вам нужно сделать, это нормализовать его в поверхности (поверхность под кривой должна быть равна единице):

Опять же, это недоступно для этого калькулятора JavaScript, и вам понадобится мощная числовая вычислительная программа.

Убедившись, что P (λ) нормализовано, вы можете рассчитать коэффициент преобразования лучистого потока в световой η _v :

Где В (λ) — стандартное функция яркости (фотопическое зрение), и вы должны интегрировать весь видимый спектр (скажем, от λ _мин = От 380 нм до λ _макс = 770 нм) или не менее часть, где P (λ) отлична от нуля.

Зная η _v , теперь возможно преобразование между лучистый и световой поток со следующим соотношением:

Обратите внимание, что η _v выражается в лм / Вт, но не эффективность лампы, это просто мера видимости света для человеческого глаза. Эффективность лампы, выраженная также в лм / Вт, также учитывает потери лампы.

Другими словами, если у вас есть точные спектральные данные и подходящий числовой вычислительное программное обеспечение, вы можете это сделать, но все же вам нужно много мотивации чтобы преодолеть эти два препятствия.И не нужно просто покупать лампочку…

Световая отдача лампы

Световая отдача лампы — это соотношение между производимой световой отдачей. поток и используемая электрическая мощность и выражается в люменах на ватт. (лм / Вт), чем выше, тем лучше. В основном это зависит от технологии изготовления ламп: у старых ламп накаливания очень низкий КПД, галогенные лампы немного лучше, люминесцентные лампы и светодиоды имеют лучшая эффективность (для белого света) на сегодняшний день (2013 г.).

Обратите внимание, что используемая электрическая мощность отличается от (и всегда выше, чем) мощность излучения обсуждалась ранее. Чтобы вычислить эффективность лампы, нет необходимости вычислять или знать лучистая сила.

Эта старинная лампа накаливания потребляет 75 Вт электроэнергии и обеспечивает (номинальный) световой поток 950 лм. Предположим, что диаграмма направленности направлена во всех направлениях (угол конуса 360 °), с С помощью калькулятора, приведенного выше, вы можете оценить силу света около 76 кд.Вы также можете рассчитать эффективность лампы 13 лм / Вт. (нажмите для увеличения)

Лампы накаливания, независимо от того, галогенные они или нет, лучше подходят для большие силы, потому что чем горячее нить накала генерирует более видимый свет. Таким образом, одна лампочка мощностью 75 Вт с ее мощностью 13 лм / Вт более эффективна. чем две лампы мощностью 40 Вт с мощностью всего 10 лм / Вт.

Цветные лампы накаливания имеют очень низкий КПД, потому что большинство свет отфильтровывается цветным стеклом, оставляя только одну часть спектр.С другой стороны, цветные газоразрядные лампы или светодиоды обладают очень высокой эффективностью. потому что излучается только требуемый цвет и не делается никаких компромиссов получить белый свет. По этой причине во многих странах уличные фонари желтые: натриевые лампы. имеют очень хорошую светоотдачу, но излучают уродливый желтый свет.

Для белых ламп, как правило, наиболее эффективны газоразрядные или светодиодные лампы. излучают холодный (голубоватый) свет и плохо передают цвета; это может изменения в будущем.

Наконец, прозрачные лампы имеют лучшую эффективность, чем диффузные, но они иногда тревожно смотреть. Добавление диффузора к прозрачной лампе, конечно, снизит ее эффективность.

В следующей таблице приведены обычные значения световой отдачи обычного белого цвета. домашние лампы:

Тип лампы:	Световая отдача:
Эталонные лампы накаливания	8 … 15 лм / Вт
Галогенные лампы накаливания	15.0,2 лм / Вт
Компактные люминесцентные лампы	30 … 60 лм / Вт
Люминесцентные лампы	60 … 110 лм / Вт
Современные светодиодные лампы	60 … 100 лм / Вт

Практически для всех типов ламп, кроме светодиодных, световая отдача больше или меньше. менее стабильный уже много лет, и здесь нет больших сюрпризов. Для светодиодов эффективность постоянно повышается: десять лет назад эффективность Светодиодные лампы были сравнимы с галогенными лампами, первые эффективные светодиоды имели очень низкие уровни мощности и были практически бесполезны.Сегодня (в 2013 году) можно купить хорошие светодиодные лампы с превышением КПД. 100 лм / Вт в местном универсальном магазине, и эта цифра продолжает расти.

Заключение

Два основных фотометрических понятия, световой поток и сила света, имеют были кратко описаны и простой примерный калькулятор для преобразования между два доступны на этой странице. Чем отличаются некоторые аспекты преобразования лучистого потока в световой поток. было объяснено, но, к сожалению, нет простого способа конвертировать между их.Наконец, была обсуждена световая отдача лампы. Цель состоит в том, чтобы помочь сравнить лампы или источники света в целом после завершения технические данные отсутствуют.

Библиография и дополнительная литература

[1]	Уоррен Дж. Смит. Современная оптическая инженерия — Дизайн оптических систем. 3 ^rd Edition, McGraw-Hill, 2000 г., Глава 8.
[2]	А.Даешлер, Г. Кампоново. Elettrotecnica. Edizioni Casagrande, Беллинцона, 1974 г., capitolo 11.

Общие сведения о световом потоке (люмен) и освещенности (люкс) _ YUJILEDS

Мы часто видим данные о световом потоке или освещенности на упаковке лампочек или других ламп. Возможно, вы знаете, что эти два параметра используются для описания яркости света. Но каковы конкретные определения светового потока и освещенности? В чем разница между ними?

Что такое световой поток?

Световой поток — это мера общего количества видимого света, излучаемого лампой.Он отличается от лучистого потока. Поток излучения — это измерение всего испускаемого электромагнитного излучения (включая инфракрасное, ультрафиолетовое и видимое), которое представляет собой общее количество света объектива. Световой поток — это количество света, которое воспринимает человеческий глаз. Он отражает чувствительность человеческого глаза, взвешивая каждую длину волны с функцией яркости. Таким образом, это взвешенная сумма всех длин волн мощности в диапазоне видимого света, исключая инфракрасный и ультрафиолетовый.

Что такое функция яркости?

Функция яркости описывает относительную чувствительность глаз человека к свету с разной длиной волны путем субъективной оценки яркости света разных цветов.Его не следует считать абсолютно точным, но он дает хорошее представление о зрительной чувствительности человеческого глаза и является ценным исходным показателем для экспериментальных целей.

Рисунок 1: Фотопическая (черная) и скотопическая (зеленая) функции светимости

Единица светового потока — Люмен

Единицей светового потока в системе СИ является люмен (лм). Люмен определяется по отношению к канделе, которая является единицей силы света, как

1 лм = 1 кд ⋅ sr

То есть, когда световой угол источника света равен одному телесному углу, а световой поток равен 1 люмену, его сила света составляет 1 канделу.Когда световой поток источника света также составляет 1 люмен, но световой угол становится 1/2 телесного угла, сила света этого источника света считается равной 2 канделам.

И наоборот, когда сила света точечного источника света, который излучает свет во всех направлениях, равна 1 канделе, поскольку полная сфера имеет телесный угол 4π стерадиан, световой поток этого источника света составляет 4π люмен или 12,56 люмен.

Рисунок 2: Графическое представление 1 стерадиана.

Что такое освещенность?

В фотометрии освещенность — это полный световой поток света, падающий на единицу площади. Другими словами, световой поток представляет собой общее количество света, излучаемого источником, а освещенность — это общее количество света, получаемого объектом.

Связь между освещенностью и световым потоком аналогична соотношению между энергетической яркостью и потоком излучения, то есть потоком излучения, принимаемым на единицу площади.Однако освещенность взвешивается в соответствии с чувствительностью человеческих глаз к свету с разными длинами волн, что представляет собой интенсивность света, воспринимаемого человеческими глазами.

Единица освещенности — люкс

Единица освещенности в системе СИ — люкс (лк). Он равен одному люмену на квадратный метр.

1 лк = 1 лм / м2 = 1 кд · ср / м2.

В фотографии также есть неметрическая единица освещенности — фут-свеча.Фут-свеча означает «свечение источника свечи на поверхности на расстоянии одного фута». Таким образом, одна фут-свеча равна одному люмену на квадратный фут или примерно 10 люксам.

И расстояние, и наклон влияют на освещение

Освещенность — это количество люмен на квадратный метр. Это означает, что когда источник света в 1000 люмен освещает площадь в 1 квадратный метр, освещенность в этой плоскости составляет 1000 лк. Когда источник света в 1000 люмен освещает площадь в 10 квадратных метров, освещенность на плоскости становится 100 лк.

Так что, покупая лампочки, мы не должны выбирать их только по количеству люменов. Это происходит потому, что, когда в гостиной и туалете устанавливаются лампы с одинаковым световым потоком, из-за разного размера комнат различие в освещенности, которое может восприниматься глазами, может быть значительным.

Понять, как измерить световой поток и мощность излучения (ЖУРНАЛ)

В этом отрывке из готовящегося к выпуску справочника под названием «Справочник по светодиодной и SSL-метрологии», ГЮНТЕР ЛЕШХОРН и РИЧАРД ЯНГ объясняют основы светового потока и излучения. Измерение мощности — важнейшая задача при разработке продуктов твердотельного освещения (SSL).

Обычно световой поток и мощность излучения являются наиболее важными оптическими параметрами для светодиодов, хотя иногда также требуется пространственное распределение интенсивности. Для небольших устройств средняя интенсивность светодиода в состоянии B по-прежнему является обычным явлением. Частичный световой поток светодиодов — это величина, которая получает все большее признание, но все еще широко не измеряется. Для источников SSL важны фотометрические и колориметрические характеристики излучения.

Заинтересованы в статьях и объявлениях о тестировании / метрологии светодиодов и SSL?

Двумя основными методами измерения общей мощности излучения и светового потока являются использование либо интегрирующей сферы, либо гониофотометра / гониоспектрорадиометра.В следующих двух разделах объясняются эти два метода измерения с учетом типичных задач измерения.

Метод интегрирующей сферы и геометрия измерения

Величину светового потока иногда называют общим световым потоком, чтобы подчеркнуть тот факт, что он является суммой для всех направлений. Его также называют потоком 4π, поскольку полная сфера имеет 4π стерадиана телесного угла. Чтобы собрать весь свет в пределах 4π стерадианов, источник должен находиться в центре сферы.Эта 4π-геометрия является стандартной конфигурацией для измерения светового потока (см. Рис. 1a). Улавливается излучение, испускаемое во всех направлениях, и измеряется общий световой поток.

Для источников света, которые имеют незначительное излучение или совсем не имеют направленного назад излучения, полный поток может быть измерен в более удобном прямом потоке или геометрии 2π. Здесь источник света расположен в отверстии в стенке сферы. Для измерения регистрируется только световое излучение, испускаемое в передней полусфере (см. Рис.1б). Это прямое излучение типично для большинства светодиодных продуктов. Интегрирующая сфера должна быть откалибрована абсолютно на основе геометрии измерения в соответствии с принципом замещения. Этот принцип гласит, что тестовый источник света всегда следует измерять путем сравнения со стандартным источником, имеющим аналогичные пространственные и спектральные распределения.

Поправка на самопоглощение

Тестовый объект сам способствует поглощению светового излучения в интегрирующей сфере.Эта форма помех, известная как самопоглощение, может привести к значительному ослаблению светового излучения и к отклонениям в измерениях. Это затухание становится более выраженным, когда испытуемый образец становится больше и темнее. На рис. 3 показаны два типичных примера испытуемого образца и полученная зависимость пропускания от длины волны. Самостоятельное поглощение может привести к коррекции до нескольких десятков процентов.

РИС. 2. Сфера диаметром 1 м (слева) идеально подходит для измерения большинства светодиодов и модулей с рекомендованной геометрией 4π и 2π.2-метровая сфера (справа) идеально подходит для больших светильников и продуктов SSL.

Коррекция самопоглощения с помощью подходящего вспомогательного источника света поэтому необходима для точных измерений. Для этой цели обычно используется галогенная лампа с широким спектральным диапазоном. Вспомогательный источник света должен быть расположен за перегородкой, чтобы избежать прямого освещения образца, и он должен работать от стабильного источника питания. Этот источник света используется для определения характеристик спектрального поглощения испытуемого устройства, держателя образца и соединительных кабелей, а затем смещения с фактическим измерением.Эффект самопоглощения увеличивается по мере увеличения отражательной способности покрытия и уменьшения отношения площади сферы к исследуемому образцу.

Поглощение в ближнем поле

Любой объект (например, розетка), находящийся в непосредственной близости от источника света, значительно поглощает свет и может вызвать большие ошибки. Это так называемое поглощение в ближнем поле не может быть исправлено измерением самопоглощения. Таким образом, следует избегать причины этого эффекта. Предмет следует размещать как можно дальше от лампы, избегая образования полостей.Кроме того, рекомендуется покрытие поверхности объекта материалом с высоким коэффициентом отражения. В качестве примера хорошее решение линейного держателя трубки показано на Рис. 4.

Рис. 3. Спектры собственного поглощения для двух типичных ИУ (тестируемых устройств).

Положение горения

Как описано в другой главе книги, измерения пассивно охлаждаемых источников SSL должны выполняться в положении горения, определенном производителем. Это также относится к сферической фотометрии.При измерении в геометрии 4π удобно использовать внутренний фонарный столб, который может быть установлен вверх-вниз или вниз-вверх, чтобы реализовать проектное положение горения источника света. В случае 2π-геометрии предпочтительным методом является вращающаяся сфера (см., Например, рис. 5). Вся сфера может вращаться внутри монтажной рамы. Таким образом, измерительный порт расположен сбоку, сверху или снизу.

Учет ошибок измерения

Вклады в ошибки измерения многочисленны.Анализ ошибок при использовании спектрорадиометра в качестве детектора можно найти в другой главе книги. Широкий диапазон характеристик излучения, отображаемых светодиодами, может привести к ошибкам калибровки при измерении светового потока. Отклонение 5% может быть получено для компонентов с диффузным излучением, но отклонения более 10% возможны для светодиодов с узким углом наклона.

Как описано выше, выбор правильного размера шара, выполнение коррекции самопоглощения, избежание поглощения ближнего поля и измерение в заданном положении горения источника света имеют решающее значение для высокоточного измерения.

Узнайте, как измерить световой поток и мощность излучения для светодиодов и продуктов SSL

РИС. 4. Пример исключения эффектов поглощения в ближней зоне. Держатель линейной трубки размещен как можно дальше от источника света и покрыт материалом с высоким коэффициентом отражения.

Еще одна большая часть ошибки вносит вклад при запуске измерения до того, как источник станет термически стабильным. Кроме того, при испытаниях в соответствии с CIE S 025 или EN 13032-4 рекомендуется температура окружающей среды 25 ° C.Если поместить источник тепла в корпус (интегрирующий шар), температура окружающей среды (температура в сфере) повысится, и она будет отличаться от «нормальных» рабочих условий. Поэтому при измерениях в конфигурации 4π рекомендуется стабилизировать источник с открытыми полусферами сфер. Сфера должна быть закрыта непосредственно перед измерением. Таким образом, можно лучше всего смоделировать окружающие условия при нормальной работе. Следует проявлять осторожность, чтобы неуловимо закрыть сферу, чтобы избежать движения воздуха, которое может нежелательным образом способствовать регулированию температуры.

Метод гониофотометра

Хотя измерение светового потока или мощности излучения с помощью гониофотометра занимает больше времени по сравнению с использованием интегрирующих сфер, оно намного точнее. Эта процедура измерения не требует эталонных ламп светового потока в качестве эталонного значения, как это имеет место при сферической фотометрии. Это метод выбора, если необходимо измерить лампы с различным распределением силы света, и это базовый уровень для калибровки эталонных ламп светового потока, который обеспечивает эталонное значение для других процедур испытаний.Другой отличительной чертой гониофотометрии по сравнению с сферической фотометрией является возможность измерения парциального светового потока и угла половинной интенсивности. Эти значения необходимо определять при измерении характеристик, относящихся к энергоэффективности и соответствию спецификациям Zhaga.

Метод лучше всего описать воображаемой сферой, окружающей светодиод. Детектор с косинусной коррекцией движется по поверхности сферы по определенным траекториям на расстоянии r (радиус сферы).Детектор используется для определения энергетической освещенности E , возникающей в результате падающего на область детектора dA парциального лучистого потока d Φ в зависимости от θ и φ.

Чтобы определить полную мощность излучения, детектор перемещают постепенно под углом θ. Для каждого угла θ выполняется несколько измерений, причем угол φ изменяется от 0 ° до 360 °. Сканируются отдельные зоны, соответствующие постоянной широте сферы. Тогда полная мощность излучения Φ составляет

. В качестве альтернативы, вместо перемещения детектора, которое может потребовать значительных механических усилий, можно использовать стационарный детектор, и светодиод сканируется вокруг его конца.Однако для модулей и светильников с конвекционным охлаждением это может не применяться, и может быть указана поправка на положение светильника.

РИС. 5. Вращающаяся сфера длиной 1 м. Позиционно-чувствительные источники света могут быть измерены в их расчетном рабочем положении.

На рис. 6 показана установка для этого типа светодиодного гониофотометра. Угол φ регулируется поворотом светодиода вокруг его механической оси, а угол θ — поворотом вокруг его наконечника. Детектор установлен на оптической рейке, что позволяет проводить измерения на различных расстояниях.

РИС. 6. Гониоспектрорадиометр в компактном светозащитном кожухе. Светодиод перемещается вместо извещателя. Угол φ регулируется поворотом светодиода вокруг его механической оси, а угол θ — поворотом вокруг его наконечника.

Большие расстояния необходимы для распределения силы света в условиях дальнего поля. Для измерения полного потока с помощью гониометра большие расстояния не требуются. При условии, что детектор имеет хороший косинусоидальный отклик, энергетическую освещенность можно точно измерить под всеми углами.Освещенность — это не свойство лампы, а свет, падающий на поверхность. Путем измерения энергетической освещенности в достаточных местах вокруг виртуальной сферы, окружающей лампу, можно получить общий поток путем интегрирования. При условии отсутствия взаимодействия между источником и детектором размер источника может быть почти размером с виртуальную сферу.

Эффективность и эффективность

Если общая оптическая мощность, излучаемая светодиодом, модулем или светильником, известна, то ее можно объединить с электрической мощностью P [Вт или ватт], подаваемой на устройство, для повышения эффективности:

Эффективность безразмерная (единицы в числителе и знаменателе отменяют) и зависит от условий измерения.Эффективность драйвера может быть включена или исключена, и для практических применений может потребоваться снижение номинальных значений температуры в соответствии с условиями эксплуатации.

Световая отдача рассчитывается аналогично, но с использованием общего светового потока:

Световая отдача выражается в лм / Вт. Как и эффективность, значения световой отдачи зависят от условий измерения и могут включать или исключать эффективность драйвера и температурные эффекты.

ПОДТВЕРЖДЕНИЕ

Этот текст взят из Handbook of LED and SSL Metrology , который будет опубликован компанией Instrument Systems в конце 2016 года.Ссылки на рисунки были изменены по сравнению с оригиналом для ясности.

ГЮНТЕР ЛЕШХОРН — руководитель отдела управления продуктами в компании Instrument Systems (instrumentsystems.com). РИЧАРД ЯНГ недавно ушел на пенсию с должности главного научного сотрудника и теперь работает консультантом в компании Instrument Systems.

Справочник по измерениям света: геометрия измерений

Справочник по измерениям света: геометрии измерений

Твердые уголки

Одна из ключевых концепций для понимания взаимосвязи между измерениями геометрия — это телесный угол или стерадиан.Сфера содержит 4p стерадианы. Стерадиан определяется как телесный угол, имеющий вершину в центре сферы, отрезает сферическую поверхность, равную квадрату радиуса сфера. Например, сечение в один стерадиан радиуса один метр сфера образует сферическую поверхность площадью один квадратный метр. Сфера, показанная в поперечном сечении на рисунке 7.1, иллюстрирует концепцию. Из сферы удален конус с телесным углом в один стерадиан. Этот удаленный конус показан на рисунке 7.2. Телесный угол, W, в стерадианах равна площади сферической поверхности A, деленной на квадрат радиуса, r.

Большинство радиометрических измерений не требуют точных расчетов площади сферической поверхности для преобразования между единицами измерения. Плоская поверхность оценки могут быть заменены сферической площадью, когда телесный угол равен менее 0,03 стерадиана, что приводит к ошибке менее одного процента. Это примерно соответствует расстоянию, по крайней мере, в 5 раз превышающему наибольший размер детектора.В общем, если следовать правило пятикратного приближения к точечному источнику, можно смело оценивать с помощью плоской поверхности.

Излучение и световой поток

Лучистый поток — это мера радиометрической мощности. Поток, выраженный в Вт — это мера скорости потока энергии в джоулях в секунду. Поскольку энергия фотона обратно пропорциональна длине волны, ультрафиолетовое излучение фотоны более мощные, чем видимые или инфракрасные.

Световой поток — это мера мощности видимого света.Фотопикс поток, выраженный в люменах, взвешивается, чтобы соответствовать чувствительности человеческий глаз, наиболее чувствительный к желто-зеленому. Скотопический поток взвешивается с учетом чувствительности человеческого глаза в адаптированном к темноте состоянии.

Преобразование единиц: мощность

⁷

^-3

л нм	Фотопикс. светящийся КПД	Фотопикс. лм / Вт Преобразование	Scotopic светящийся КПД	Scotopic лм / Вт Преобразование
380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 507 510 520 530 540 550 555 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720 730 740 750 760 770	0.000039 .000120 .000396 .001210 .004000 .011600 0,023000 0,038000 0,060000 .0	. 139020 .208020 .323000 .444310 0,503000 .710000 .862000 . 954000 .994950 1.000000 .995000 . 952000 0,870000 .757000 .631000 0,503000 0,381000 .265000 0,175000 .107000 .061000 .032000 0,017000 .008210 .004102 .002091 .001047 .000520 .000249 .000120 .000060 .000030	0,027 0,082 0,270 0,826 2,732 7,923 15,709 25,954 40,980 62,139 94,951 142.078 220,609 303,464 343,549 484,930 588,746 651,582 679,551 683,000 679.585 650,216 594,210 517.031 430.973 343,549 260,223 180,995 119,525 73.081 41,663 21,856 11,611 5,607 2,802 1,428 0,715 0,355 0,170 0,082 0,041 0,020	0,000589 .002209 .009290 0,034840 .096600 .199800 .328100 .455000 .567000 .676000 .793000 .	0 . 982000 1.000000 .997000 . 935000 .811000 .650000 .481000 .402000 .328800 . 207600 .121200 .065500 0,033150 .015930 .007370 .003335 .001497 .000677 .000313 .000148 .000072 .000035 .000018 .000009 .000005 .000003 .000001 .000001	1,001 3.755 15,793 59,228 164,220 339,660 557,770 773,500 963.900 1149.200 1348.100 1536,800 1669.400 1700.000 1694.900 1589,500 1378.700 1105 000 817,700 683 000 558,960 352,920 206,040 111,350 56,355 27,081 12,529 5,670 2,545 1,151 0,532 0,252 0.122 0,060 0,030 0,016 .008 .004 .002 .001

Спектрорадиометрия — калиброванный анализ света от источников излучения, например солнце, лампы и другие источники света.

Фотометрия включает измерение излучения, видимого человеческим глазом.

Источник света	Принадлежность	Радиометрический блок	Фотометрический блок
Вольфрамовая галогенная лампа	Интегрирующая сфера	Мощность излучения [Вт / нм]	Световой поток [лм]
светодиод	Светодиодный адаптер	Интенсивность излучения [Вт / ср нм]	Сила света [кд]
Солнце	Внешний оптический датчик	Энергия излучения [Вт / м ² нм]	Освещенность [люкс]
Дисплей	Головка телескопа	Radiance [Вт / см ² ср нм]	Яркость [кд / м ^2]

Освещенность и освещенность:

Энергия излучения — это мера радиометрического потока на единицу площади или плотности потока.
Энергия излучения обычно выражается в Вт / см. ² (Вт на квадратный метр). сантиметр) или Вт / м ² (ватт на квадратный метр).

Освещенность — мера фотометрического потока. на единицу площади или видимой плотности потока.
Освещенность обычно выражается в люксах. (люмен на квадратный метр) или фут-свечи (люмен на квадратный фут).

На рисунке 7.4 выше лампочка производит 1 канделу. Кандела является базовой единицей измерения освещенности и определяется следующим образом: источник света 1 кандела излучает 1 люмен на стерадиан во всех направлениях (изотропно).Стерадиан определяется как телесный угол, который, имеющий вершину в центре сферы, отрезает площадь, равную квадрат его радиуса. Количество стерадианов в пучке равно на площадь проекции, деленную на квадрат расстояния.

Итак, 1 стерадиан имеет проектируемую площадь 1 квадратный метр на расстоянии от 1 метра. Следовательно, источник света 1 кандела (1 лм / ср) будет аналогичным образом производят 1 люмен на квадратный фут на расстоянии 1 фут и 1 люмен на квадратный метр на 1 метр.Обратите внимание, что по мере того, как луч света распространяется дальше от источника он расширяется, становясь менее плотным. На рис. 7.4, например, свет расширился с 1 лм / фут ² на расстоянии 1 фут до 0,0929 лм / фут ² (1 люкс) на расстоянии 3,28 фута (1 м).

Закон косинусов

Если возможно, измерения энергетической освещенности следует проводить лицом к источнику. Освещенность будет зависеть от косинуса угла между оптическая ось и нормаль к детектору.

Расчет расстояния до источника

Линзы искажают положение точечного источника.Вы можете решить для виртуального происхождения источника путем измерения освещенности в двух точках и решение для расстояния смещения X, используя закон обратных квадратов: E ₁ (d ₁ + X) ² = E ₂ (d ₂ + X) ²

На рисунке 7.5 показана типичная установка для определения местоположения виртуальный точечный источник светодиодов (который находится за светодиодом из-за встроенного линза). Два измерения энергетической освещенности на известных расстояниях от эталона точка — это все, что нужно для расчета смещения виртуальной точки источник.

Преобразование единиц: плотность потока

⁶

^-4

^-2

Сияние и яркость:

Яркость — это мера плотности потока на единицу телесного угла обзора. выражается в Вт / см ² / ср. Сияние не зависит от расстояния для источника с расширенной областью, поскольку область выборки увеличивается с расстоянием, отмена обратных квадратов потерь.

Яркость L диффузной (ламбертовской) поверхности связана с лучистая выходная способность (плотность потока) M поверхности по соотношению:

L = M / p

Некоторые единицы яркости (апостиль, ламберт и фут-ламберт) уже содержать p в знаменателе, что позволяет упростить преобразование в единицы освещенности.

Пример:

Решение:

Освещенность из расширенного источника:

Освещенность E на любом расстоянии от источника однородной протяженной области связана с яркостью L источника следующим соотношением: который зависит только от предполагаемого центрального угла обзора q, детектора излучения: E = p L sin ² (q / 2)

Итак, для протяженного источника с яркостью 1 Вт / см ² / ср, и детектор с углом обзора 3 °, освещенность на любом расстоянии будет 2.15 x 10 ^-3 Вт / см ². Это предполагает, что Конечно, источник выходит за пределы угла обзора детектора. входная оптика.

Преобразование единиц: Сияние и яркость

⁶

^-4

^-2

^-4

^-1

Сияние и сила света:

Сила излучения — это мера радиометрической мощности на единицу телесного угла, выражается в ваттах на стерадиан. Точно так же сила света мера видимой мощности на телесный угол, выраженная в канделах (люменах). на стерадиан). Интенсивность связана с освещенностью обратным квадратичный закон, показанный ниже в альтернативной форме: I = E * d ²

Если вам интересно, как юниты отменяют получение потока / ср из потока / площади умножить на квадрат расстояния, помните, что стерадианы — безразмерная величина. Телесный угол равен площади, деленной на квадрат радиуса, поэтому d ² = A / W, и замещение дает:

I = E * A / W

Самый большой источник путаницы в отношении измерений интенсивности связан с разница между Mean Spherical Candela и Beam Candela, оба из которые используют единицу канделы (люмен на стерадиан). Среднее сферическое измерения производятся в интегрирующей сфере и представляют собой общую мощность в люменах делится на 4p ср в сфере. Таким образом, изотропная лампа в одну канделу дает один люмен на стерадиан.

Луч кандела, с другой стороны, дает очень узкий угол и только представитель люменов на стерадиан при максимальной интенсивности луч. Это измерение часто вводит в заблуждение, поскольку отбор проб угол определять не нужно.

Предположим, что два светодиода излучают в целом 0,1 лм узким лучом: Один имеет телесный угол 10 °, а другой — угол 5 °. В Светодиод 10 ° имеет яркость 4,2 кд, а светодиод 5 ° — яркость 16,7 кд. Они оба излучают одинаковое количество света, однако — 0.1 п.м.

Фонарик с лучом в миллион кандел звучит очень ярко, но если ширина его луча равна ширине лазерного луча, поэтому от него мало пользы. С осторожностью относитесь к спецификациям, приведенным в канделах луча, потому что они часто искажают общая выходная мощность лампы.

Преобразование единиц: интенсивность

^-3

Преобразование геометрии

Преобразование между геометрическими единицами измерения затруднено и должно пытаться предпринимать только тогда, когда невозможно измерить в фактическом желаемом единицы измерения. Вы должны знать, что каждая из геометрий измерения неявно предполагает, прежде чем вы сможете преобразовать. Пример ниже показывает преобразование между люксами (люменами на квадратный метр) и люменами.

Пример:

Вы измеряете 22.0 люкс от лампочки на расстоянии 3,162 метра. Сколько света в люменах производит лампа? Предположим, что Лампа с прозрачной оболочкой является изотропным точечным источником, за исключением того, что основание блокирует телесный угол 30 °.

Решение:

₁

₂

₁

₂

_{1,0 м}

W = 2p [1 — cos (330 / 2)] = 12,35 ср

220 лм / ср * 12,35 ср = 2717 лм

Содержание

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:

ЛЮМЫ И КАНДЕЛИ (световой поток, сила света)
ОСВЕЩЕНИЕ, ОСВЕЩЕНИЕ, ЛЮКС И НОЖНЫЕ СВЕЧИ
КАК ИЗМЕРИТЬ ОСВЕЩЕНИЕ?
1. Световые метры
2. Приложения для экспонометра
ЛЮМЫ И ВОДА
1. Калькулятор световой отдачи
2. Люмен в ватт на калькуляторе
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 как объективное измерение светоотдачи источника света, чтобы лучше 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, излучающих 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 интенсивность 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 той же прозрачной сферой с радиусом 1 м над лампой.

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 / 12,57ср ≈ 56 кд

Но если мы хотим вычислить интенсивность света в определенном направлении, скажем, проходя 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 закрытие 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 света или фонарика с концентрированным световым лучом и люмен (или люкс) при покупке внутреннего освещения, такого как потолочные светильники или наружное освещение.

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

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) для получения того же светового потока (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 (Ω) в стерадианах (sr) :

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 пути, 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 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 мы знаем силу 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 люмены 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 ° дает световой поток прибл. 1,13 лм)

Если мы увеличим угол обзора с 40 ° до 70 ° и оставим силу света на уровне 3cd , 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, 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: 1lm = 1cd * sr .

Candelas в основном используются для описания яркости осветительных приборов, которые производят 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 1лм = 1кд * 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) , выходящий из источника света, и площадь освещаемой поверхности.Например, сконцентрированный 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 под определенным углом обзора и обнаруживаться человеческим глазом, или, другими словами, насколько яркой будет данная поверхность для человеческого глаза. Яркость — это фактически единственная световая форма, которую мы можем видеть. Яркость используется, например, при оформлении дорожных знаков и дорожного освещения.

КАК ИЗМЕРИТЬ СВЕТ?

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 люмен-метр — 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 счетчиков 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 для 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 экспонометром 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 люксметров (бесплатных и платных) , 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 из самых популярных приложений для экспонометров для устройств iOS или Android, которые вы можете протестировать самостоятельно.

Приложения для экспонометра iOS:

Карманный измеритель освещенности (от Nuwaste studios) ;
myLightMeter Free (Дэвид Куилс).

Приложения для экспонометра Android:

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

ЛЮМЫ И МОЩНОСТЬ

Измерение, которое описывает соотношение между люменами и ваттами, составляет световая отдача . 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 лампочки.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 вычислить, что лампочка потребляет 10 ватт электроэнергии, чтобы произвести 600 люмен света.

Калькулятор для перевода ватт в люмены

Точно так же мы можем рассчитать световой поток (люмен) лампочки, если мы знаем 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 зависит 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 КПД ≈ 20 люмен на ватт (лм / Вт) ;
Лампа накаливания Эффективность лампы ≈ 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) .

Полное руководство по измерению освещенности

Это новое руководство покажет вам все, что вам нужно знать об измерении света.

Важно понимать различные термины, используемые для описания света.Это руководство охватывает все, от измерения света в электромагнитном спектре до понимания воспринимаемой яркости человеческим глазом, интенсивности света и инструментов, используемых для измерения света.

Погрузимся в …

Хотите узнать больше об измерении освещенности? Получите бесплатный PDF

Я пришлю вам копию, чтобы вы могли прочитать ее, когда вам будет удобно. Просто дайте мне знать, куда его отправить (занимает 5 секунд):

Содержание

Глава 1. Единицы света — Общие термины измерения освещенности

Глава 2: Радиометрия — Сколько там света

Глава 3: Фотометрия — Как вы видите свет (человеческое восприятие)

Глава 4: Спектрометрия — Измерение длины волны

Глава 5: Способы измерения света — Как измерить интенсивность света

Глава 6. Инструменты для измерения освещенности — Какие инструменты используются для измерения освещенности

Глава 1:

Единицы света

(Общие термины измерения освещенности)

В осветительной промышленности для измерения света используется несколько различных единиц измерения, в зависимости от того, какая информация требуется.

Ниже приведены несколько наиболее распространенных единиц и терминов:

Поток (световой поток) — Произошедшее от латинского слова «Fluxus», означающего поток , поток — это количество энергии, излучаемой светом в секунду, измеряемое в люмен (лм) .

Когда дело доходит до освещения, необходимо учитывать Вт (Вт), (потребляемая энергия) и люмен (лм), (яркость). Или потребление электроэнергии по сравнению с светоотдачей. Люмены оцениваются для человеческого восприятия, а ватты — нет.

Люмен (лм) — единица светового потока в системе СИ, это единица светового потока.
Вт (Вт) — единица измерения электрической мощности, это радиометрическое измерение.

Интенсивность света — Количество видимого света, которое излучается в единицу времени на единицу телесного угла

Кандела (кд) — Базовая единица измерения силы света в системе СИ. Это единица силы света источника света в определенном направлении.2 = 1 нит
- Nit (nt) — Название, данное для единицы яркости

Для облегчения понимания представьте себе лампу, излучающую свет.

Свет от лампы измеряется в люменах (мера силы света)
Свет, падающий на поверхность, выражается как
Человеческий глаз видит это визуально с точки зрения яркости или яркости, которая измеряется в канделах

Глава 2

Радиометрия — Сколько там света

Что такое радиометрия

В целом радиометрия — это наука об измерении электромагнитного излучения.Что касается оптики, это относится к обнаружению и измерению световых волн в оптической части электромагнитного спектра (инфракрасного, видимого и ультрафиолетового). Радиометрия также включает определение распределения абсолютной мощности излучения.

Почему важна радиометрия

Радиометрия охватывает широкий спектр потребностей в обнаружении и измерении света.

Вот несколько распространенных приложений:

[источник]

4 Традиционно используемые геометрические описания в радиометрии

Основная единица радиометрии называется Radiant Flux .

1. Radiant Flux / Power — Выраженный в ваттах, лучистый поток можно определить как полную оптическую мощность источника света. Его также можно определить как скорость потока лучистой энергии. Вы можете думать об этом как об общем количестве света, излучаемого лампочкой.

2. Интенсивность излучения — Также измеряется в ваттах, интенсивность излучения — это количество потока, излучаемого через известный телесный угол.

3. Энергия излучения — Энергия освещенности, измеряемая в ваттах на квадратный метр, представляет собой измерение лучистого потока на известной площади поверхности.

4. Сияние — Сияние измеряется в ваттах на квадратный метр, стерадиан. Сияние — это мера силы излучения, излучаемого из единицы площади источника.

Глава 3:

Фотометрия — как вы видите свет

(видимый свет)

Что такое фотометрия

Фотометрия — это разновидность радиометрии, которая применяется только к видимой части электромагнитного спектра. В то время как радиометрия фокусируется на измерении энергии излучения с точки зрения абсолютной мощности, фотометрия учитывает реакцию человеческого глаза и фокусируется на измерении света с точки зрения воспринимаемой яркости.

Фотометрия — это «наука об измерении силы света, где« свет »относится к общему интегрированному диапазону излучения, к которому чувствителен глаз.

Фотометрия отличается от радиометрии, в которой каждая отдельная длина волны в электромагнитном спектре обнаруживается и измеряется, включая ультрафиолет и инфракрасный свет ». Фотометрия. В EDU.photonics.com/Photometry: Ответ на вопрос о восприятии света Получено с https : //www.photonics.ru / a25119 / Photometry_The_Answer_to_How_Light_Is_Perceived

Почему важна фотометрия

Фотометрия измеряет видимый свет с точки зрения человека.

Общие приложения для фотометрии:

Как и радиометрия, применение фотометрии также разнообразно. Он используется в ряде отраслей для проверки интенсивности света, производимого дисплеями, приборными панелями, приборами ночного видения и т. Д.

Основной единицей фотометрии является люмен.Фотометрия состоит из четырех основных понятий:

1. Световой поток — Световой поток, измеряемый в люменах, представляет собой измерение общей воспринимаемой мощности, излучаемой источником света во всех направлениях.

2. Сила света — Сила света в канделах — это количество света, излучаемого источником в определенном направлении.

3. Освещенность — Освещенность измеряется в люменах на единицу площади; это количество света, падающего на поверхность.Освещенность также можно назвать фут-свечой.

4. Яркость — Яркость, измеряемая в канделах на квадратный метр или нит, представляет собой общий свет, излучаемый или отраженный от поверхности в заданном направлении. Он показывает, насколько ярко мы воспринимаем результат взаимодействия падающего света и поверхности.

Изображение предоставлено: J.C. Walker, Light Sources — Technology and Applications [CC Attribution-ShareAlike 3.0]

Глава 4:

Спектрометрия — Измерение длины волны

Спектрометрия известна наукой и использованием спектрометров для измерения и анализа.Это исследование взаимодействия между светом и веществом, а также реакций и измерения интенсивности излучения и длины волны .

На схеме ниже показано, как спектрометрия используется для анализа образца. Образец показан на этапе 2. Спектрометрия также может использоваться для анализа длин волн, присутствующих в данном источнике света. В этом случае между источником и дифракционной решеткой не было бы образца.

i Источник: Спектрометрическая диаграмма публичной лаборатории [CC BY 2.0] (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/), с сайта flickr

Использование для спектрометрии:

В статье «Что такое спектрометрия и для чего она используется», написанной ATA Scientific Instruments, подробно описаны современные способы использования спектроскопии:

В астрономии мы можем использовать уникальные спектры для определения химического состава объектов в космосе.
Мы также можем использовать его для определения свойств космических объектов: в основном их температуры, а также их скорости.
Применяется для скрининга метаболитов, а также для анализа и улучшения структуры лекарственных средств.

Биомедицинское использование света состоит из диагностических и терапевтических применений. Узнайте больше о спектроскопии в биомедицинских услугах.

Спектрорадиометрия — это «измерение энергии света на отдельных длинах волн в пределах электромагнитного спектра. Оно может быть измерено по всему спектру или в определенной полосе длин волн».

Спектрорадиометрия.В KonicaMinolta.us: Радиометрия, спектрорадиометрия и фотометрия Получено с: https://sensing.konicaminolta.us/learning-center/light-measurement/radiometry-spectroradiometry-photometry/

Две основные концепции спектрорадиометрии:

Spectral Radiance — яркость поверхности на единицу частоты или длины волны. Единицы СИ для спектральной яркости — стерадианный нанометр ватт / квадратный метр.

Спектральная освещенность — энергетическая освещенность поверхности на единицу частоты или длины волны.В системе СИ для спектральной освещенности используется ватт / кубический метр.

Глава 5:

Как измерить интенсивность света

Расчет интенсивности света зависит от источника света и направления, в котором он излучает свет. Количество света, падающего на поверхность, называется освещенностью и измеряется в люксах.

Sciencing написал пошаговую статью / эксперимент о том, как рассчитать интенсивность света с помощью силы света вокруг лампы, которая излучает свет одинаково во всех направлениях.В заключении уточняется, что «интенсивность света в вашей точке на сфере равна количеству ватт, которое излучает лампочка, деленному на площадь поверхности сферы». Полные расчеты можно найти здесь.

В фотометрии сила света является мерой мощности излучения, излучаемой объектом в определенном направлении , и зависит от длины волны излучаемого света.

Что наиболее важно с точки зрения измерения силы света , так это фактическое количество люменов, падающих на определенную поверхность ().

Измерение уровня освещенности

Как отмечалось выше, поток — это общий световой поток. Ватты относятся к абсолютной мощности, а люмены — к человеческому восприятию.

В чем разница между яркостью и освещенностью

«Яркость — это количество света, отраженного от освещаемой поверхности».

Освещенность — это количество света, падающего на поверхность.

Яркость — это то, что мы измеряем по поверхности, на которую падает свет.

Top Light Co назвал его лучшим …

Думайте об этом так: IL-яркость, IL, I = падающий свет. Освещенность измеряет падающий свет. Яркость — это то, что уходит с поверхности — L = уходит. Освещенность измеряет происшествие, яркость — то, что уходит.

Глава 6:

Какие инструменты используются для измерения света

1. Фотометр

Фотометр — это прибор для измерения силы света.Его можно определить как прибор, измеряющий видимый свет.

Два типа фотометров:

1. Измерители яркости — определяют выходную видимую энергию источника света

Измерения яркости используются для таких продуктов, как светофоры и автомобильные задние фонари.

2. Измерители освещенности — измеряют видимую энергию, падающую на поверхность объекта.

Измерители яркости и колориметры

2.Интегрирующая сфера

«Интегрирующая сфера собирает электромагнитное излучение от источника, полностью внешнего по отношению к оптическому устройству, обычно для измерения потока или оптического ослабления».

Интеграция основ и приложений Sphere

3. Спектрометр

«Основная функция спектрометра состоит в том, чтобы улавливать свет, разбивать его на его спектральные составляющие, оцифровывать сигнал в зависимости от длины волны, считывать его и отображать через компьютер.”

Спектрометр

4. Измеритель освещенности

Люксметр — это прибор, используемый для измерения уровня освещенности . Уровень освещенности — это количество света, измеренное на плоскости.

Заключение

Когда речь идет о мощности света и его измерении, используется множество терминов и технологий. Ключ к пониманию того, как сочетаются все эти уникальные аспекты.

Понимание измерения света помогает нам, как поставщику световых решений, соответствовать требованиям к яркости и однородности для ваших конкретных приложений.

Плотность светового потока | Освещенность | Освещение | Люкс | Световой выход

Плотность светового потока

Освещенность
Световая мощность

Освещение — устаревший термин для обозначения «Освещенность».
Световой поток — устаревший термин для Световой выход.

(Условия фотометрии )

Плотность светового потока фотометрически взвешена. плотность лучистого потока , что означает световой поток на единицу площади при точка на поверхности, где поверхность может быть реальной или воображаемой.Например, воображаемую поверхность можно использовать для измерить или рассчитать освещенность в любом месте космоса, возможно для определения коэффициента дневного света на рабочей плоскости.

Есть два случая:

Освещенность (обычно E в формулах) — это общая количество видимого света, освещающего (падающего на) точка на поверхности со всех сторон над поверхностью. Эта «поверхность» может быть физической поверхностью или воображаемой плоскостью. Следовательно, освещенность эквивалентна энергетической освещенности взвешено с кривой отклика человеческого глаза.

Стандартная единица освещенности Люкс (лк) что составляет люмен на квадратный метр (лм / м ²).

Есть несколько более старых единиц освещенности:

педаль	1 фк = 10,764 лк.
dalx (на канадском правила техники безопасности)	1 dalx = 10,764 лк.
фото (устарело)	1 фаза = 10’000 люкс

Типичные значения освещенности:

1 лк	полнолуние
10 лк	уличное освещение
100-1’000 лк	освещение рабочего места
10’000 люкс	хирургическое освещение
100’000 люкс	простой солнечный свет

Поверхность получит 1 люкс освещенности от точечный источник света, излучающий 1 кд силы света в ее направлении с расстояния 1 м.
При использовании нестандартных единиц США это переводится в 1 fc получен от источника 1 cd на расстоянии 1 фута.

Световой поток в параметрах светильника

Определение светового потока

Освещенность

Световой поток светодиодных светильников

Заключение

Различные методы расчета искусственного освещения

Расчет светового потока Лм. (Киров, Россия)

Расчет освещения в доме и квартире

Для чего надо проводить расчет освещения?

Методы расчета освещения

Проектирование освещения

Методы расчета искусственного освещения / Публикации / Элек.ру

Онлайн калькулятор расчета светового потока светодиода

Конвертер силы света и светового потока

Введение

Почему фотометрические единицы?

Зависимость силы света от светового потока

Точное преобразование силы света в световой поток

Простой преобразователь силы света / потока

А как насчет мощности излучения?

Световая отдача лампы

Заключение

Библиография и дополнительная литература

Общие сведения о световом потоке (люмен) и освещенности (люкс) _ YUJILEDS

Что такое световой поток?

Что такое функция яркости?

Единица светового потока — Люмен

Что такое освещенность?

Единица освещенности — люкс

И расстояние, и наклон влияют на освещение

Понять, как измерить световой поток и мощность излучения (ЖУРНАЛ)

Метод интегрирующей сферы и геометрия измерения

Рекомендации по выбору правильного размера

Поправка на самопоглощение

Поглощение в ближнем поле

Положение горения

Учет ошибок измерения

Метод гониофотометра

Эффективность и эффективность

ПОДТВЕРЖДЕНИЕ

Справочник по измерениям света: геометрия измерений

Твердые уголки

Излучение и световой поток

Преобразование единиц: мощность

Освещенность и освещенность:

Закон косинусов

Расчет расстояния до источника

Преобразование единиц: плотность потока

Сияние и яркость:

Пример:

Решение:

Освещенность из расширенного источника:

Преобразование единиц: Сияние и яркость

Сияние и сила света:

Преобразование единиц: интенсивность

Преобразование геометрии

Пример:

Решение:

Предыдущий

Содержание

световых измерений | LEDwatcher

ЛЮМЫ И КАНДЕЛИ

Что такое просвет?

Сила света (кандела)

Пояснение

Люмен, кандел, углы обзора

Сводка люменов и кандел

ОСВЕЩЕНИЕ, ОСВЕЩЕНИЕ, ЛЮКС, НОЖНАЯ СВЕЧА

Освещенность

Люкс

Ножная свеча

Пояснение

Яркость

КАК ИЗМЕРИТЬ СВЕТ?

Измерение люменов

Световые метры

Приложения для экспонометра

ЛЮМЫ И МОЩНОСТЬ

Калькулятор световой отдачи

люмен в ватт