Сила света и световой поток в светильниках: что это и как вычисляется

Обилие различных источников света в торговых сетях, различающихся не только ценой, формой и размером цоколя, зачастую вызывает затруднение в выборе подходящей лампочки для бытового использования. Особенно сложно приходится людям старшего возраста, которые слабо ориентируются в технических характеристиках, указанных на упаковке товара, живут привычными, укоренившимися с детства понятиями: энергия, мощность света, лампочка тем ярче светит, чем «больше» в ней ватт. При этом многие даже не знают, в чем измеряется свет.

Сила света и световой поток

Современные источники света, основанные на использовании энергосберегающих технологий, в корне изменяют устоявшееся восприятие соотношения яркости свечения и потребляемой мощности.

Чтобы не испытывать затруднений при выборе лампочки, столкнувшись с их разнообразием на полках магазина, прочтите статью. В доступной форме, стараясь избегать сложных для запоминания физических формул, мы постараемся объяснить, что такое освещение и чем измеряется свет. На какие характеристики незамысловатого бытового прибора – лампочки, следует обращать внимание в первую очередь. И как от правильного выбора будет зависеть комфорт в доме.

Что такое сила света

Для человека, не знакомого с основными физическими величинами, характеризующими распространение фотонов – источников света в окружающей среде, сила света определяется яркостью свечения электрической лампочки. Чем ярче она светит, тем сильнее сила света – широко распространенное мнение.

На самом деле сила света – это не так. Сила света – величина производная. Она рассчитывается по формуле, в которой определяющими являются световой поток (обозначается знаком Ф) и телесный угол (обозначается знаком ω).

Чтобы было понятнее, что сила света не зависит напрямую от мощности лампочки, приведем пример: все знакомы с устройством карманного фонарика или прожектора. В них используются лампы, помещенные в зеркальные конденсоры. Мощность лампочки фонарика обычно небольшая, редко превышающая 35 Вт (галогеновые). Если такую лампочку использовать без конденсора в темном помещении, то сила света, испускаемая ей равномерно во всех направлениях, будет небольшой. В помещении будет сумеречно и некомфортно. Чтобы усилить силу света используют параболический зеркальный конденсор, который направляет световые лучи в нужном направлении, одновременно ограничивая его распространение во все стороны.

Сила света в луче фонарика (прожектора) будет тем больше, чем уже будет телесный угол. Это явление конденсации светового потока на узком участке позволяет экономить электрическую энергию и использовать для получения требуемой освещенности  маломощные источники света.

Сила света не указывается на упаковке лампочек, поскольку зависит от устройства осветительного прибора (люстры, плафона, бра). При одинаковой мощности двух лампочек, находящихся в одном помещении, сила света, исходящего от лампы, помещенной в параболический плафон, будет больше, чем у свободно висящей.

Для тех, кто не знает или забыл, напомним, чем измеряется свет. Единицей измерения служит кандела (кд.). В переводе с латинского — свеча. Она соответствует световому потоку в 1 лм (люмен) приходящемуся на освещаемую поверхность в 1 ср. (стерадиан).

световые характеристики

Что такое световой поток светодиодной лампы

Световой поток светодиодных светильников – более близкая восприятию потребителя характеристика. Как раз она напрямую зависит от мощности источника света. По существу, световым потоком называется мощность лучистой энергии, воспринимаемой глазом человека. Обозначают в формулах для расчета (Фе )

Для  понимания того, как образуется световой поток светодиодной лампы, необходимо знать ее устройство. Большинство бытовых LED-ламп в качестве источника свет имеют не один, а несколько светодиодов, смонтированных на теплоотводящей плате. В силу физических свойств этого типа полупроводников, они не могут излучать большого количества света. Чтобы добиться требуемого светового потока их объединяют в группы. Световой поток светодиодов суммируется.

Так появляется удобная для покупателей информация на коробках LED-лампочек: соответствует мощности лампы накаливания N Вт.

Измерение светового потока

Существует измеритель светового потока, называемый люксметром. Польза прибора для измерения светового потока неоценима в тех случаях, когда существуют заданные параметры освещенности в помещении. Например, освещенность детской комнаты должна быть 200 лк (люкс), а для спален, гостиных и кухонь комфортной считается освещенность в 150 лк.

Ориентироваться на характеристики, указываемые на упаковке лампочек, можно, допуская большую долю погрешности. Особенно указанием неточных данных светоотдачи грешат китайские производители, склонные завышать характеристики своей продукции.

Большинство смартфонов оснащены встроенными датчиками, автоматически изменяющими яркость свечения экрана, в зависимости от уровня освещенности. Достаточно установить на смартфон программу «Люксметр», чтобы иметь возможность измерить освещенность в помещении.

Единица измерения светового потока

Мощность светового потока измеряется в люменах (лм). 1 лм равен потоку света, излучаемому в пределах телесного угла, точечным источником с силой в 1 кд. (кандела).

Определяющие формулы

Многообразие величин, характеризующих источники света, невозможно уяснить, не вникнув в суть того, как одни физические характеристики переходят в другие, и какие зависимости существуют между ними. Для этого используют несколько определяющих формул:

  • Световой поток:

  • Сила света:

  • Освещенность общая:

  • Освещенность в конкретной точке поверхности, не перпендикулярной источнику света:

  • Освещенность горизонтальной поверхности:

  • Освещенность вертикальной поверхности:

  • Светимость (для определения количества света, излучаемого плафонами люстр):

Редкий потребитель будет досконально вникать в эти формулы, рассчитывая величины, перед тем, как купить лампочку.

Цветовая температура светового потока

Комфортность нахождения в помещении определяется не только уровнем его освещенности, но и оттенком света, который излучают источники света. Эта характеристика лампочек называется цветовой температурой.

Человеческий глаз более адаптирован к восприятию длинноволнового светового излучения, в котором расположены красные и оранжевые цвета. Гораздо хуже он воспринимает коротковолновое излучение, располагающееся в синем и фиолетовом участках спектра.  Свет с голубоватым оттенком воспринимается глазом как резкий, надоедливый. Вызывает быстрое утомление.

Учитывая эти особенности, производители маркируют все источники света понятными потребителю наименованиями:

  • теплый;
  • дневной;
  • холодный.

По существу, речь идет о коммерческом обозначении температуры цветового потока. Чем цветовая температура ниже – тем более «теплый», приятный для зрения свет излучает лампочка.

Наглядно представлено восприятие человеком одного и того же интерьера (пейзажа) при различной цветовой температуре на рисунке:

РИСУНОК 1

Различие восприятия картинки в зависимости от цветовой температуры

Сила света

Отличие освещенности от светового потока

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

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

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

Типовое значение светового потока для различных источников света

Типовые значения светового потока для источников света зависят от их конструкции. Наглядно представить, насколько формируемый ими световой поток может отличаться, позволяет таблица:

ТАБЛИЦА 1

Световой поток ламп накаливания, формируемый различными источниками света

ТАБЛИЦА 2

Таблица светового потока люминесцентных ламп

Сравнение света разных источников

Чаще всего сравнению подлежать источники света, используемые в быту:

  • лампы накаливания;
  • галогеновые лампы;
  • люминесцентные лампы;
  • светодиодные (LED) лампы.

Максимально допустимая в быту лампа накаливания обычно не превышает мощности 200 Вт. Более мощные лампы сильно нагреваются и являются пожароопасными. Следует учитывать, что световая отдача различных видов ламп не характеризуется одной лишь мощностью.

Световой поток лампы накаливания мощностью 100 Вт достаточен для создания комфортного освещения в помещении площадью 9-12 м2 .

Такой же световой поток люминесцентных ламп обеспечивается при мощности 40 Вт.

Светодиодный источник света – самый экономичный в плане энергопотребления. Блок светодиодов мощностью 7 Вт по светоотдаче заменяет стоватовую лампочку.

световой поток

Освещение рабочей поверхности

К освещению рабочих поверхностей применяются требования, содержащиеся в:

  • СНиП 23-05-95;
  • СанПин 2.2.1/2.1.1.1278-03

Рабочий стол должен иметь освещенность 300 лк, рабочее место для производства точных работ – 500 лк, для освещения рабочих поверхностей на кухне достаточно 150 лк.

Другие световые характеристики

Частично характеристики света были рассмотрены в предыдущих разделах. Для лучшего запоминания повторимся.

Что такое кандела?

Кандела – единица силы света (кд). Одна из 7 основных единиц системы СИ. Равняется 1 люмену умноженному на 1 ватт в минус первой степени.

лм х Вт-1

Люмены и люксы

Как уже отмечалось, сходные по звучанию единицы используются для характеристики различных понятий:

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

Люмен и ватт

Люмен, как единица измерения силы светового потока не тождественен ватту – единице измерения мощности. Несмотря на то, что в бытовом плане люди часто отождествляют мощность лампочки, выраженную в ваттах со светоотдачей, делать это не следует. Наглядный пример: равенство светового потока излучаемого лампой накаливания 100 Вт и светодиодной лампой мощностью 7 Вт.

Итоги: как сделать выбор

Выбор электрической лампочки для бытовых нужд не представляет сложности, если покупатель представляет себе, в каком осветительном приборе она будет использоваться, и какой уровень светоотдачи должна обеспечивать. Высокая светоотдача светодиодных ламп позволяют заменить любой из ранее существовавших источников света, значительно экономя при этом на потреблении электроэнергии.

Исключения составляют дизайнерские «лампы Эдисона», которые невозможно имитировать с использованием светодиодов, хотя, некоторые попытки к этому предпринимаются. Тонкую вольфрамовую нить заменяют филаментными светящимися стержнями.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector