Формула сила света: Сила света — Википедия с видео // WIKI 2

Важно! Вреден как недостаток, так и избыток света. Яркие пятна люминесцентных реклам и витринных окон, выполненных с превышением требований, загрязняют световой фон улиц.

Освещённость

Ограничения на расчеты освещенности

При первичных расчётах учитываются следующие значения:

• световой поток источников в светильнике;
• нормируемая освещённость;
• коэффициент запаса, зависящий от загрязнённости объекта и типа ламп;
• поправочный коэффициент – отношение средней освещённости к освещённости нормируемой;
• количество ламп;
• коэффициент использования светового потока;
• S помещения.

Теоретические расчёты содержат погрешность до 30%, значит, необходимы дополнительные измерения люксметром. При этом необходимо учитывать время суток и длительность пребывания человека в расчётном месте. Учитывается и конструктивное исполнение осветительного устройства: плафоны, крышки, стёкла. Защитные покрытия вносят искажения в характеристики ламп.

Особенности использования светодиодных ламп

Лидирующее место занимают LED-лампы, применяемые в современном освещении. В конструкцию входят от одного до нескольких светодиодов сразу. На первый взгляд это обычная лампа, но наличие электрической схемы и светоизлучающих элементов в сочетании с оптической системой обеспечивает иное качества излучения света. Изменяя количество светодиодов, можно менять мощность, применение разных оптических решений линзы позволяет фокусировать или рассеивать поток.

LED-лампы обладают рядом достоинств:

• отсутствие ультрафиолетовой части спектра;
• пульсация некоторых моделей менее 1%;
• экономичность;
• низкая теплоотдача;
• срок службы 100 000 ч.;
• минимальные размеры;
• мгновенное включение в полноценный режим.

К недостаткам можно отнести следующие пункты:

• стоимость;
• спектр излучения требует тщательного подбора;
• деградация кристалла;
• нейтральный и холодный оттенки в некоторых случаях влияют на регуляцию сна.

Параметры дешёвых китайских изделий нарушают все допустимые нормы качества освещения. При выборе ЛЭД-ламп следует тщательно изучить характеристики и приобретать изделия проверенных производителей.

Светодиодные лампы

Нормы освещения помещений по использованию (СНиП)

Подробные нормы для различных зданий и объектов можно посмотреть в СП 52.13330.2011 от 20.05.2011 года. Для комфортного и безопасного освещения желательно знать, какие параметры должны иметь бытовые помещения. Некоторые из них отражены в таблице.

Таблица параметров

Грамотно подобранное искусственное освещение по своему спектру приближается к дневному солнечному свету. Знание физических характеристик светового потока позволяет правильно выбрать и разместить источники этого вида излучения для обеспечения комфортной среды обитания.

Видео

Калькулятор люмены в канделы и канделы в люмены, энергия света Ватты

См. также: Оценка максимума эффективности белого света

Лю́мен (обозначение: лм, lm) — единица измерения светового потока в СИ.

Количество люмен указывает, сколько света испускает лампа во всех направлениях. Чем больше число люмен, тем больше света.

Один люмен равен световому потоку, испускаемому точечным изотропным источником, c силой света, равной одной канделе, в телесный угол величиной в один стерадиан (1 лм = 1 кд × ср). Полный световой поток, создаваемый изотропным источником, с силой света одна кандела, равен 4π люменам.

Канде́ла (обозначение: кд, cd) — единица измерения силы света в СИ (от латинского candela, свеча).

Количество кандел указывает, сколько света испускает лампа в одном направлении, в котором она светит наиболее интенсивно.

Одна кандела — сила света в данном направлении от источника монохроматического излучения с частотой 540*1012 Гц, (555 нм, зеленый цвет) имеющего интенсивность излучения в этом направлении равную 1 / 683 Вт в телесном угле равном одному стерадиану.

Калькулятор для перевода люмен в канделы

Пересчет ведется по формуле:
F_v=I*2π(1-cos(α)), где
F_v — световой поток
I_v — сила света
α — угол половинной яркости

Для расчета введите угол и силу света (световой поток). Учтите, результаты расчета зависят от оптических параметров светодиода и дают ориентировочный результат!

Световой поток типовых источников света

Приведены сравнительные параметры некоторых источников света, значения приблизительные, только для сравнительной оценки.

Мощность излучения, взаимосвязь энергии света (Ватты) и светового потока (люмен)

Важным параметром для оценки энергоэффективности светодиодного излучателя считается соотношение между излучаемой мощностью и мощностью, выделяемой в виде тепла.

Излучаемый светодиодом свет, как известно, обладает определенной энергией и энергия света зависит от длины волны. Однако сила света не пропорциональна энергии светового излучения, а зависит от чувствительности человеческого глаза. Иначе говоря, сила света — это мощность светового излучения, которое доступно для восприятия человеческим глазом. Чтобы пересчитать излучаемую энергию (Ватты) в световой поток (люмены), нужно знать длину волны излучения и кривую чувствительности человеческого глаза. Нетрудно догадаться, что для монохромного излучения эта задача решается легко, а для светодиода белого цвета, необходимо еще знать спектр его излучения и выполнить довольно сложное интегрирование.

Можно оценить, что белый светодиод мощностью 1 Вт с эффективностью 100 лм/Вт излучает в виде света 0,4 Вт и 0,6 Вт рассеивает в виде тепла, а лампа накаливания из потребляемых 100 Вт излучает в видимой области спектра только 6 Вт (0,06 Вт на 1 Вт).

Энергия, потребляемая источником света от сети питания, не полностью преобразуется в излучение. Особенно это актуально для светодиодных ламп. Кроме потерь энергии в самом светодиоде, мощность теряется в преобразователе питания, часть света задерживается оптикой — отражателями, рассеивателями, линзами. При использовании светодиода с эффективностью 100 lm/Вт, эффективность лампы редко достигает 80 lm/Вт, а для наиболее распространённых изделий бывает 60-70 lm/Вт. В итоге, современные лампы массового производства примерно в 10 раз эффективнее лампы накаливания.

Формула освещенности. Сила света . Световой поток. Источники света

Сегодня расскажем все о формуле освещенности для открытой местности и помещения, а также приведем величины светового потока при разных обстоятельствах.

Свеча и прялка

До широко распространенной электрификации источником света были солнце, луна, костер и свеча. Ученые уже в пятнадцатом веке умели создавать систему линз для усиления освещенности, но большинство людей работали и жили при свечах.

Некоторым было жалко тратить деньги на восковые источники света, или этот способ продлить день был просто недоступен. Тогда использовали альтернативные варианты топлива – масло, жир животных, дерево. Например, русские крестьянки средней полосы всю жизнь ткали лен при свете лучины. Читатель может спросить: «Почему это надо было делать ночью?» Ведь коэффициент естественной освещенности днем гораздо выше. Дело в том, что в светлое время суток у крестьянок было множество других забот. Кроме того, процесс ткачества весьма кропотлив и требует спокойствия. Женщинам было важно, чтобы никто не наступал на полотно, чтобы дети не путали нитки, а мужчины не отвлекали.

Но при такой жизни есть одна опасность: световой поток (формулу мы приведем чуть ниже) от лучины очень низкий. Глаза перенапрягались, и женщины быстро теряли зрение.

Освещение и обучение

Когда первоклассники идут в школу первого сентября, они с волнением ожидают чудес. Их захватывают линейка, цветы, красивая форма. Они интересуются, какой будет их учительница, с кем они будут сидеть за одной партой. И эти ощущения человек запоминает на всю жизнь.

Но взрослые, когда отправляют детей в школу, должны подумать о более прозаических вещах, нежели восторг или разочарование. Родителей и учителей заботит удобство парты, размер классной комнаты, качество мела и формула освещенности помещения. Эти показатели имеют нормы для детей всех возрастов. Поэтому школьники должны быть благодарны за то, что люди заранее продумали не только учебную программу, но и материальную сторону вопроса.

Освещение и работа

Недаром в школах проводятся проверки, в которых применяется формула расчета освещенности комнат для занятий. Дети десять или одиннадцать лет только и делают, что читают и пишут. Потом они вечером выполняют домашнее задание, снова не расставаясь с ручками, тетрадками и учебниками. После чего современные подростки еще и утыкаются в разнообразные экраны. В итоге вся жизнь школьника сопряжена с нагрузкой на зрение. Но школа – только начало жизненного пути. Дальше всех этих людей ждет вуз и труд.

Каждый вид работ требует своего светового потока. Формула расчета всегда учитывает, что человек делает по 8 часов в сутки. Например, часовщик или ювелир должен рассматривать мельчайшие детали и оттенки цветов. Поэтому рабочее место людей этой профессии требует больших и ярких ламп. А ботанику, который изучает растения тропического леса, наоборот, необходимо постоянно пребывать в полумраке. Орхидеи и бромелии привыкли к тому, что верхний ярус деревьев отбирает почти весь солнечный свет.

Формула

Подходим непосредственно к формуле освещенности. Ее математическое выражение выглядит так:

E_υ = dΦ_υ / dσ.

Рассмотрим выражение поближе. Очевидно, что E_υ – это и есть освещенность, тогда Φ_υ – это световой поток, а σ – малая единица площади, на которую поток падает. Видно, что Е — величина интегральная. Это значит, что рассматриваются очень небольшие отрезки и кусочки. То есть ученые суммируют освещенность всех этих маленьких участков, чтобы получить конечный результат. Единица освещенности – люкс. Физический смысл одного люкса – это такой световой поток, для которого на один квадратный метр приходится один люмен. Люмен, в свою очередь, – это весьма конкретная величина. Она обозначает световой поток, который излучает точечный изотропный источник (следовательно, свет монохроматический). Сила света этого источника равна одной канделе в телесный угол один стерадиан. Единица освещенности сложная величина, которая включает понятие «кандела». Физический смысл последнего определения таков: сила света в известном направлении от источника, который испускает монохроматическое излучение частотой 540·10¹² Гц (длина волны лежит в видимой области спектра), причем энергетическая сила света равна 1/683 Вт/ср.

Понятия, связанные с освещенностью

Конечно, все эти понятия на первый взгляд похожи на сферического коня в вакууме. Таких источников не существует в природе. И внимательный читатель непременно задаст себе вопрос: «Зачем это нужно?» Но у физиков есть необходимость сравнивать. Следовательно, им приходится вводить некие нормы, на которые надо ориентироваться. Формула освещенности проста, но многое может быть непонятно. Раскроем это подробнее.

Индекс «υ»

Индекс υ означает, что величина не совсем фотометрическая. И связано это с тем, что человеческие возможности ограничены. Например, глаз воспринимает только видимый спектр электромагнитного излучения. Причем центральную часть этой шкалы (относится к зеленому цвету) люди видят гораздо лучше, чем краевые области (красный и фиолетовый). То есть фактически человек не воспринимает 100% фотонов желтого или голубого цвета. При этом существуют приборы, лишенные такой погрешности. Редуцированные величины, которыми оперирует формула освещенности (световой поток, например) и которые обозначаются греческой буквой «υ», имеют поправку на человеческое зрение.

Генератор монохроматического излучения

В самой основе, как уже было сказано выше, лежит количество фотонов с определенной длиной волны, которые испускаются в определенном направлении за единицу времени. Даже самый монохроматический лазер имеет некоторое распределение по длинам волн. И уж точно он должен на чем-то держаться. Значит, фотоны испускаются не во всех направлениях. Но в формуле фигурирует такое понятие, как «точечный источник света». Это очередная модель, призванная унифицировать некоторую величину. И ни один объект вселенной не может так называться. Итак, точечный источник света – это генератор фотонов, который излучает равное количество квантов электромагнитного поля во всех направлениях, его размер равен математической точке. Однако есть одна хитрость, она может сделать реальный объект точечным источником: если расстояние, на которое долетают фотоны, очень велико по сравнению с размерами генератора. Таким образом, наша центральна звезда Солнце – это диск, а вот далекие звезды – это точки.

Беседка, колодец, парк

Наверняка внимательный читатель замечал следующее: в яркий солнечный день открытая местность кажется освещенной гораздо сильнее, чем закрытая с одной стороны поляна или лужайка. Поэтому берег моря так манит: там всегда солнечно и тепло. А вот даже большая поляна в лесу – более темная и холодная. И неглубокий колодец освещен плохо в самый яркий день. Это потому, что если человек видит только часть небосвода, до его глаза долетает меньше фотонов. Коэффициент естественной освещенности так и вычисляется, как соотношение потока света от всего небосвода к видимому участку.

Круг, овал, угол

Все эти понятия имеют отношение к геометрии. Но сейчас речь пойдет о явлении, которое непосредственно относится к формуле освещенности и, следовательно, к физике. До этого момента предполагалось, что свет падает на поверхность перпендикулярно, строго вниз. Это, конечно же, тоже приближение. При соблюдении данного условия удаление от источника света означает падение освещенности пропорционально квадрату расстояния. Таким образом, звезды, которые человек видит невооруженным глазом на небе, либо расположены не так далеко от нас (все они относятся к галактике Млечный Путь), либо очень яркие. Но если свет падает на поверхность под углом, все иначе.

Представьте себе фонарик. Он дает круглое пятно света, когда направлен строго перпендикулярно стене. Если его наклонить, то пятно изменит форму на овал. Как известно из геометрии, у овала площадь больше. А раз фонарик все тот же, значит, и сила света та же, но она как бы «размазана» на большую площадь. Сила света зависит от угла падения по закону косинуса.

Весна, зима, осень

Заголовок звучит как название красивого фильма. Но наличие сезонов напрямую зависит от угла, под которым падает свет в своей наивысшей точке на поверхность планеты. И в данный момент речь идет не только о Земле. Сезоны существует на любом объекте солнечной системы, ось вращения которого наклонена по отношению к эклиптике (например, на Марсе). Читатель, наверное, уже догадался: чем больше угол наклона, тем меньше фотонов приходится на квадратный километр поверхности в секунду. Значит, тем холоднее будет сезон. В момент наибольшего отклонения планеты в полушарии царит зима, в момент наименьшего – лето.

Цифры и факты

Чтобы не быть голословными, приведем некоторые данные. Предупреждаем: все они усреднены и для решения конкретных задач не годятся. Кроме того, существуют справочники освещенностей поверхностей разными типами источников. Лучше обращаться к ним при проведении расчетов.

1. На расстоянии от Солнца до любой точки пространства, которая примерно равна расстоянию до Земли, освещенность составляет сто тридцать пять тысяч люкс.
2. Наша планета обладает атмосферой, которая поглощает часть излучения. Поэтому поверхность земли освещена максимально на сто тысяч люкс.
3. Летом средние широты в полдень освещены на семнадцать тысяч люкс в ясную погоду и на пятнадцать тысяч люкс – в пасмурную.
4. Ночью в полнолуние освещенность составляет две десятые люкс. Свет звезд в безлунную ночь дарит всего лишь одну-две тысячные люкса.
5. Для чтения книги необходима освещенность минимум в тридцать-пятьдесят люкс.
6. Когда человек смотрит фильм в кинотеатре, световой поток составляет около ста люкс. Самые темные сцены будут иметь показатель в восемьдесят люкс, а изображение яркого солнечного дня «потянет» на сто двадцать.
7. Закат или восход Солнца над морем даст освещенность примерно в одну тысячу люкс. При этом на глубине пятидесяти метров освещенность будет составлять около 20 люкс. Вода очень хорошо поглощает солнечный свет.

Сила света — опубликовано в Википедии // WIKI 2

Видимый свет на единицу телесного угла

В фотометрии сила света является мерой взвешенной по длине волны мощности, излучаемой источником света в определенном направлении на единицу телесного угла, на основе функции яркости, стандартизированной модели чувствительности человеческого глаза. Единицей измерения силы света в системе СИ является кандела (кд), основная единица СИ.

Фотометрия занимается измерением видимого света, воспринимаемого человеческими глазами.Человеческий глаз может видеть свет только в видимом спектре и имеет разную чувствительность к свету с разными длинами волн в пределах спектра. При адаптации к ярким условиям (фотопическое зрение) глаз наиболее чувствителен к зеленовато-желтому свету с длиной волны 555 нм. Свет с такой же силой излучения на других длинах волн имеет более низкую силу света. Кривая, которая измеряет реакцию человеческого глаза на свет, представляет собой определенный стандарт, известный как функция яркости. Эта кривая обозначается V (λ) или Y ¯ ( λ ) {\ displaystyle \ textstyle {\ overline {y}} (\ lambda)} , основан на среднем значении сильно различающихся экспериментальных данных ученых, использующих разные методы измерения.Например, измеренная реакция глаза на фиолетовый свет различалась в десять раз. ^{[ требуется ссылка ]}

Энциклопедия YouTube

• 1/3

  Просмотры:

  5 359

  25 889

  7 358

• ✪ Световой поток, сила света и яркость света

• ✪ Что такое One CANDELA (сила света)

Содержание

Связь с другими мерами

Сила света не следует путать с другой фотометрической единицей, световым потоком, который представляет собой полную воспринимаемую мощность, излучаемую во всех направлениях.Сила света — это воспринимаемая мощность на единицу телесного угла . Если лампа имеет колбу в 1 люмен и оптика лампы настроена так, чтобы равномерно фокусировать свет в пучок в 1 стерадиан, тогда сила света этого луча будет равна 1 канделе. Если бы оптику изменили, чтобы сконцентрировать луч на 1/2 стерадиана, то источник имел бы силу света 2 канделы. В результате луч становится более узким и ярким, но его световой поток остается неизменным.

Сила света также отличается от силы излучения, соответствующей объективной физической величине, используемой в измерительной науке радиометрии.

Квартир

Как и другие базовые единицы СИ, кандела имеет рабочее определение — она ​​определяется описанием физического процесса, который будет производить одну канделу силы света. По определению, если создать источник света, который излучает монохроматический зеленый свет с частотой 540 ТГц и имеет силу излучения 1/683 Вт на стерадиан в заданном направлении, этот источник света будет излучать одну канделу в указанном направлении. , ^[1]

Частота света, используемая в определении, соответствует длине волны в вакууме 555 нм, что близко к пику реакции глаза на свет.Если бы источник излучал равномерно во всех направлениях, общий поток излучения был бы около 18,40 мВт, поскольку в сфере 4π стерадиана. Типичная свеча дает примерно одну канделу силы света.

До определения канделы в разных странах использовались различные единицы измерения силы света. Обычно они основывались на яркости пламени «стандартной свечи» определенного состава или яркости нити накаливания определенной конструкции.Одним из самых известных из этих стандартов был английский стандарт: Candlepower. Мощность одной свечи представляла собой свет, производимый чистой спермацетовой свечой, весящей одну шестую фунта и горящей со скоростью 120 гран в час. Германия, Австрия и Скандинавия использовали Hefnerkerze, устройство, основанное на мощности лампы Hefner. ^[2] В 1881 году Жюль Виоль предложил Violle в качестве единицы силы света, и она была известна как первая единица силы света, которая не зависела от свойств конкретной лампы.Все эти единицы были заменены определением канделы.

Использование

Сила света для монохроматического света с определенной длиной волны λ определяется выражением

я v знак равно 683 ⋅ Y ¯ ( λ ) ⋅ я е , {\ Displaystyle I _ {\ mathrm {v}} = 683 \ cdot {\ overline {y}} (\ lambda) \ cdot I _ {\ mathrm {e}},}

где

I _v — сила света в канделах (кд),

I _e — интенсивность излучения в ваттах на стерадиан (Вт / ср),

Y ¯ ( λ ) {\ displaystyle \ textstyle {\ overline {y}} (\ lambda)} — стандартная функция яркости. ^{a b c} Иногда встречаются альтернативные символы: Вт для световой энергии, P или F для светового потока и ρ для светового потока эффективность источника. Эта страница последний раз была отредактирована 11 августа 2020 в 17:27 ,

сила света — Calculator.org

Что такое сила света?

Сила света — это мера мощности, излучаемой источником света в определенном направлении на единицу телесного угла, с поправкой на весовой коэффициент длины волны, который определяется функцией яркости. Поскольку сила света является мерой того, как люди реагируют на свет заданной мощности, функция яркости взвешивается в соответствии со стандартизированной моделью того, как человеческий глаз реагирует на свет заданной длины волны.Единицей измерения силы света в системе СИ является кандела, которая также имеет единицы ватт на стерадиан. Одна кандела силы света равна 1/683 Вт на стерадиан.

Понятие телесного угла может ввести в заблуждение некоторых. Его следует рассматривать как трехмерный угол, определяющий конус света, исходящего от определенного источника, который в конечном итоге попадет в человеческий глаз. В зависимости от расстояния от источника телесный угол может меняться, что может повлиять на восприятие яркости источника света.Стандартный стерадиан — это световой конус, который освещает один квадратный метр сферы радиусом один метр вокруг источника. Можно вычислить силу света источника света для данного стерадиана, большого или малого, а затем умножить это значение или разделить, чтобы получить стандартное значение для одного стерадиана.

В результате естественного отбора человеческий глаз может видеть свет двумя способами. При фотопическом зрении человеческий глаз наиболее чувствителен к зеленому и желтому свету с длиной волны 555 нанометров.Фотопическое зрение — это зрительная система, адаптированная к ярким условиям. С другой стороны, скотопическое зрение — это система, которая лучше всего работает в условиях очень низкой освещенности, и у нее есть своя собственная длина волны высокой чувствительности. В скотопическом зрении эта длина волны составляет около 500 нанометров. Наши глаза, как правило, гораздо менее чувствительны к свету от фиолетового, красного до инфракрасного. Кривые как фотопического, так и скотопического зрения отражают этот факт.

Источник света может иметь одинаковую силу излучения, но разные значения силы света на разных длинах волн в зависимости от функции светимости.Интенсивность излучения — это мера мощности источника света, которая не взвешивается по функции яркости, которая зависит от того, как человеческий глаз воспринимает свет. Его можно представить как интенсивность света в объективном мире, не имеющую ничего общего с чувствительностью человеческого глаза. Например, источник света может иметь очень высокую силу излучения, но если он выходит за пределы диапазона видимого света, тогда, согласно функции светимости, этот источник света будет иметь нулевую силу света.Функция светимости для скотопического зрения находится в диапазоне длин волн от 400 нанометров до 625 нанометров. Любой источник света за пределами этого диапазона обязательно имеет нулевое значение.

Добавьте эту страницу в закладки в своем браузере, используя Ctrl и d или используя одну из следующих служб: (открывается в новом окне) ,

Объяснение измерений освещенности | LEDwatcher

Что такое люмен? Как измерить свет? Сколько ватт потребляет светодиодная лампа? Это лишь некоторые из тем о свете, затронутых в этой статье. Мы попытались объяснить основы света и способы измерения различных аспектов света на реальных примерах, выделив наиболее важные формулы, используя информационные изображения, графики и таблицы, а также сделали несколько калькуляторов для упрощения расчетов. Надеюсь, вы найдете эту статью полезной, и если у вас есть какие-либо комментарии, предложения или дополнения, не стесняйтесь использовать форму комментариев под статьей.

Вот содержание со ссылками на темы, затронутые в этой статье, для упрощения навигации:

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

ЛЮМЕНТЫ 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 разные 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) , которая является базовой единицей СИ. По сути, он измеряет количество видимого света, излучаемого под одним определенным углом от источника света, что является полезным измерением при сравнении устройств, производящих сфокусированный луч света, таких как прожекторы, фонарики и лазерные указки.

Определение канделы — кандела (кд) — единица измерения силы света в СИ. Кандела заменил старую единицу, которая использовалась для выражения 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 количество света, излучаемого 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 люмен 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 данную 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 узнаем, что сила света составляет 1 кд , а площадь поверхности сферы составляет 12,57 м² , мы можем вычислить:

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

Это же уравнение можно преобразовать для вычисления кандел:

1 кд = 1 лм / ср

Давайте посмотрим на новый пример, у нас есть лампочка, излучающая 700 люмен света равномерно во всех направлениях, с такой же прозрачной сферой с радиусом 1 м над лампочкой.

Теперь, если мы возьмем преобразованную формулу 1 кд = 1 лм / ср и узнаем, что световой поток равен 700 лм , а площадь поверхности сферы равна 12,57 м² , мы можем вычислить силу света лампы:

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

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

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

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

Вот почему вам следует сравнивать кандели при покупке точечного света или фонарика с концентрированным световым лучом и люмен (или люкс) при покупке внутреннего освещения, такого как потолочные светильники или наружное освещение.

Эти предыдущие вычисления 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 1 кд = 1 лм / ср , мы можем заключить, что, увеличивая силу света (кандел) , мы должны уменьшить угол обзора (стерадианы) , чтобы получить тот же световой поток (люменов). ) .

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

В то же время при расчете светового потока, если мы увеличиваем либо силу света, либо угол обзора, световой поток будет увеличиваться, и наоборот, если мы уменьшим либо силу света, либо угол обзора, световой поток также уменьшится. ,

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 люмен для этой лампы. Мы можем использовать предыдущее уравнение:

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

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

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

Это правда, что 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: 1 лм = 1 кд * ср .

Канделы 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 интенсивность света, 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 освещается, 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:

1лк = 1лм / м²

или

1 люкс = 1 кд * ср / м²

, потому что 1 лм = 1 кд * ср

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

Ножная свеча

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

1fc = 1 лм / фут²

Пояснение

Освещенность можно легко рассчитать, если известны световой поток (люмен), , выходная мощность 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 при определенном угле 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, где установлено специальное программное обеспечение. должны быть установлены, которые могут отображать несколько показателей, таких как световой поток или люмен, световая отдача, распределение светового спектра, цветовая температура и другие характеристики освещения.На самом деле люменметр — это не маленькое портативное устройство, которое вы можете приобрести за пару долларов, а больше похоже на лабораторию для измерения люменов и других показателей лампочек.

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

Световые метры

Существуют также другие типы измерителей для измерения различных световых метрик:

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

люксметров — 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 для безопасности. условия труда сотрудников (в офисах) или просто в целях дизайна (в художественных галереях), а также для определения видимости на открытых площадках, например, при выборе подходящего уличного освещения.

Люксметр

часто называют 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 измерения освещенности (бесплатные и платные) , доступных на устройствах iOS и Android, которые могут измерять освещенность, и некоторые из этих приложений на самом деле вполне подходят для основных задач измерения освещенности.

Приложения для экспонометра

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

Приложения для экспонометра iOS:

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

Приложения для экспонометра Android:

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

ЛЮМЫ И ВОДНОСТЬ

Измерение, которое описывает соотношение между люменами и ваттами, составляет световой отдачи . Световая отдача — это соотношение между световым потоком и электрической мощностью источника света, она 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 , производящей 600 люменов , будет 60 лм / Вт :

600 лм / 10 Вт = 60 лм / Вт

---

Калькулятор преобразования

люмен в ватт

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

Вт = 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 преобразования

Вт в люмены

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

люмен = мощность * люмен на ватт-час

10 Вт * 60 лм / Вт = 600 лм

---

Люмен Сравнение

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 Эффективность лампы ≈ 20 люмен на ватт (лм / Вт) ;
• Лампа накаливания КПД 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) .

,

Преобразователь силы света и светового потока

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 разных видов.Все эти лампы имеют разный КПД и разные формы свечения. выбор намного сложнее.

Просто глядя на мощность лампы в ваттах, мало что можно сказать об эффективном световой поток. Чтобы преодолеть эту проблему, сила света I _v (выраженная в канделах) и световой поток F (измеряется 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 подходящего 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. Затем можно рассчитать эффективность лампы 27 лм / Вт. (нажмите для увеличения)

---

Почему фотометрические единицы?

В физике используется радиометрических единиц: например, заданное излучение (световой) 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 сила света) 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 — это мера 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 (способ источник излучается во все стороны).

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 вы поставите 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, проецирующиеся 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 остается неизменным, если устройство вращается вокруг своей оптической оси.

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

Чтобы вычислить этот интеграл, вам потребуется 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).

Фактически 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 (кд).

---

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 предполагается, 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:

Тогда 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 работай.

---

А как насчет силы 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 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 интегрироваться для 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 эффективности, 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 рассчитывать 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, более эффективны для большие силы, потому что чем горячее нить накала генерирует более видимый свет. Таким образом, одна лампочка мощностью 75 Вт с ее 13 лм / Вт эффективнее. 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 необходимый цвет и не делается никаких компромиссов получить белый свет. По этой причине во многих странах уличные фонари желтые: натриевые лампы. обладают очень хорошей светоотдачей, 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 эффективности обычного белого цвета. домашние лампы:

Тип лампы:	Световая отдача:
Стандартные 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 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 — 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.

---

---

,