Что представляет собой световой поток и в чем он измеряется?
Содержание:
Нормы освещенности жилых помещений — правила, СНиП, советы, пример расчета
Ученые утверждают, что порядка 90% информации об окружающем мире мы получаем посредством глаз
Поэтому очень важно, чтобы помещения, в которых мы живем, были хорошо освещены. Но какие существуют нормы освещенности жилых помещений? Какие законы регулируют освещенность? И как самостоятельно произвести расчеты? Ниже мы узнаем ответы на эти вопросы
Законодательная база
Все нормы освещения жилых помещений и цехов закреплены в специальном документе СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение». В этом документе указано, какое количество количество света необходимо для освещения тех или иных объектов.
Следует понимать, что СНиП 23-05-95 является документов общего значения, поэтому в нем зафиксированы нормы освещения не только жилых, но и нежилых помещений (например, административные здания, склады, учебные заведения и так далее). Также при создании освещения жилых зданий в факультативном порядке могут учитываться европейские стандарты.
Единицы измерений и таблица ламп
В качестве основного показателя для измерения количества света в помещении используется физическое понятие освещённости.
Единица измерения освещенности светового потока — люкс. 1 люкс равен световому потоку мощностью 1 люмен, который падает на 1 квадратный метр площади.
Нормы освещения жилых помещений
На рекомендуемое количество света влияет назначение жилого помещения. Например, для освещения жилых комнат (гостиные, спальни и так далее) и рабочих комнат рекомендуемое количество света составляет 150 и 300 люкс соответственно, тогда как для освещения лестницы между квартирами будет достаточно 20 люкс. Нормы освещения жилых помещений следующие (согласно СНиП):
Пример расчетов
Давайте теперь попробуем самостоятельно рассчитать оптимальное количество света в своем жилом помещении:
- Допустим, у нас имеется спальная комната, размер которой составляет 16 квадратных метров, а в качестве светильника используется потолочная люстра. Смотрим во вторую таблицу — рекомендуемое количество света составляет 150 люкс. Вспоминаем, что 150 люкс — это количество света в расчете на 1 квадратный метр. Поэтому необходимо умножить 150 люкс на 16 квадратных метров. Получим люкс — это и будет рекомендуемое количество света для гостевой комнаты. Допустим, для освещения мы хотим купить обычные лампы накапливания — в таком случае нам придется купить 2 лампы по 100 Вт ( * 2 = люкс) либо 3 лампы по 75 Вт (900 * 3 = люкс).
- Другой пример. Допустим, мы хотим сделать ремонт в детской комнате и заменить люстру на множество небольших светодиодных ламп, которые мы хотим разместить по периметру комнаты; размер комнаты — 20 квадратных метров. Сколько лампочек нам понадобится? Смотрим во вторую таблицу — рекомендуемое количество света составляет 200 люкс. Умножаем 200 на 20, получим люкс — это и будем рекомендуемое количество света для детской комнаты. Теперь давайте определимся со светодиодными лампами: если вы будете покупать лампы мощностью 8-10 Вт — вам придется устанавливать 6 ламп (поскольку 6 * 700 = Люкс), если вы будете покупать лампы мощностью 10 — 12 Вт — вам придется устанавливать 5 ламп (поскольку 5 * 900 = Люкс) и так далее.
Рекомендации
Давайте узнаем общие рекомендации относительно освещения жилых помещений:
- Световой поток должен равномерно распределяться по всей комнате. Если для освещения комнаты используется несколько ламп, нужно лампы расположить таким образом, чтобы они были направлены в разные стороны.
- Должны отсутствовать резкие перепады в освещении.
- Лампы должны излучать приятный для глаза свет; для освещения жилых помещений рекомендуется покупать лампы с нейтральным или теплым свечением.
- При расчете также рекомендуется учитывать светоотражающие свойства пола, стен и различных предметов.
- Для измерения освещенности можно купить компактный прибор под названием люксметр.
Подведем итоги. Освещение жилых помещений регламентируется специальным документом СНиП 23-05-95.
Для определения уровня освещенности помещения используется физическое понятие освещенности. Рекомендуемая освещенность жилого помещения зависит от типа этого помещения; например, для освещения жилой комнаты лампы должны генерировать 150 люкс света, для освещения детской комнаты — 200 люкс света и так далее.
Как определить световой поток светодиодной и люминесцентной ламы
Существует простой метод определения светового потока для оценки общего освещения этих двух типов ламп.
Он состоят из двух этапов:
- Расчёт сплошного светового потока. Он нужен для освещения помещения.
- Определение количества светильников.
Формула расчёта: X*Y*Z.
X – показатель степени освещённости для помещения. Y – площадь помещения. Z – корректирующий коэффициент при учёте высоты потолка.
Показатель освещённости различных помещений измеряется в Люксах (Лк):
- Прихожая и коридор: 50-75 Лк.
- Стандартная жилая комната, гостиная: 150 Лк
- Кладовая: 50 Лк.
- Кузня: 150 Лк.
- Детская комната: 200 Лк.
- Кабинет: 300 Лк.
- Сауна: 100 Лк.
- Санузел (ванная и туалет): 50 Лк.
Затем нужно узнать, сколько светильников требуется. Как правило, световой поток каждой лампы указан на её упаковки или в инструкции. Например, у обычной LED-лампы с мощностью 8-10 Вт световой поток составляет примерно 900-1100 Лм.
У люминесцентной лампы 18 Вт световой поток составляет 1080 Лм. Классическим примером является PHILIPS TL-D 18Вт/54-765 G13 T8. У другой люминесцентной лампы 36 Вт световой поток уже составляет 2600 Лм. Пример – L 36ВТ/765 OSRAM BASIC T8.
Тем не менее светодиоды лидируют по качеству света и по мощности светового потока. По мере возрастания их популярности они подтверждают это, что световой поток 4000 Лм является одним из самых высоких показателей. Хорошим примером может служить LED Cree XLamp XHP70 с мощностью 32 Вт, где поток света достигает 4022 Лм.
Для расчёта нужно подставить числовые в формулу:
- Комната с площадью 30 кв. м.
- Высота потолков – 4 м.
- Мощность лампы – 10 Вт.
(Х)150*(Y)30*(Z)3.5 = 15750 Лм
Один люмен светового потока при 555 нм соответствует излучаемой мощности 1/680 Вт, а при 400 нм 3.5 Вт излучаемой мощности равны 1 люмену. Эта взаимосвязь между ваттом и просветом важна, поскольку можно рассчитать световой поток, который будет генерировать конкретная лампа, с учетом излучаемой мощности на каждой длине волны и соответствующей чувствительности глаза (как определено СИ) на этой длине волны. Это можно сделать математически или с помощью специально откорректированных фотоэлементов с реакцией, соответствующих СИ.
Например, натриевая лампа низкого давления излучает практически весь свет на длинах волн 589 и 589,6 нм. Поскольку это очень близко к пиковой светочувствительности глаза, оно очень эффективно с учётом количества люменов, производимых на каждый ватт мощности. Поэтому, если это возможно, то лучше всего использовать лампу, которая будет производить 160 люмен на каждый ватт мощности. Однако если лампа имеет монохромный тип света, результаты чаще всего будут неудовлетворительными.
2.2. Световые величины
Энергетические величины являются исчерпывающими с энергетической
точки зрения, но они не позволяют количественно оценить визуальное восприятие
излучения. Восприятие глазом определяется не только мощностью воспринимаемого
излучения, но также зависит от его спектрального состава (так как глаз
– селективный приемник излучения). Световые характеристики описывают,
как энергию излучения воспринимает зрительная система глаза с учетом спектрального
состава света.
2.2.1. Световые величины
Световые величины обозначаются аналогично энергетическим
величинам, но без индекса.
|
У световых величин нет никакой спектральной плотности,
так как глаз не может провести спектральный анализ.
Сила света:
Если в энергетических величинах исходная единица – это
, то в световых величинах
исходная единица – это сила света (так сложилось исторически). Сила света
определяется аналогично :
|
(2.2.1) |
– сила излучения эталона (эталонный излучатель или черное тело) при температуре
затвердевания платины ()
площадью .
Абсолютно черное тело
Рис.2.2.1. Абсолютно черное тело.
Поток излучения:
,
(2.2.2)
– это поток, который излучается источником с силой света
в телесном угле :.
Освещенность:
,
(2.2.3)
– освещенность такой поверхности, на каждый квадратный метр которой равномерно
падает поток в .
Светимость:
За единицу светимости принимают светимость такой поверхности,
которая излучает с
световой поток, равный .
Яркость:
За единицу яркости принята яркость такой плоской поверхности,
которая в перпендикулярном направлении излучает силу света с
.
2.2.2. Связь световых и энергетических
величин
Связь световых и энергетических величин связь устанавливается
через зрительное восприятие, которое хорошо изучено экспериментально.Функция видности
– это относительная спектральная кривая эффективности . Она показывает, как глаз воспринимает излучение различного
спектрального состава.
– величина, обратно пропорциональная монохроматическим мощностям, дающим
одинаковое зрительное ощущение, причем воздействие потока излучения с
длиной волны
условно принимается за единицу. Функция видности глаза максимальна в области
желто-зеленого цвета (550–570 нм) и спадает до нуля для красных и фиолетовых
лучей (рис.2.2.2).
2.2.2. Функция видности глаза.
Определить некую световую величину
(поток, сила света, яркость, и т.д.), по спектральной плотности соответствующей
ей энергетической величины
можно по общей формуле:
|
(2.2.4) |
где
– функция видности глаза, 680 – экспериментально установленный коэффициент
(поток излучения мощностью
с длиной волны
соответствует
светового потока).
Например, сила света: (2.2.5)яркость: (2.2.6)
Другие единицы измерения световых величин:
| сила света | ||
| яркость | ||
| освещенность |
Сопоставление энергетических и световых единиц:
| Энергетические | Световые | ||
| Наименование и обозначение | Единицы измерения | Наименование и обозначение | Единицы измерения |
| поток излучения | световой поток | ||
| энергетическая сила света | сила света | ||
| энергетическая освещенность | освещенность | ||
| энергетическая светимость | светимость | ||
| энергетическая яркость | яркость |
2.2.3. Практические световые величины
и их примеры
Световая экспозиция
Световая экспозиция –
это величина энергии, приходящейся на единицу площади за некоторое время
(, накопленная
за время от
до ):
|
(2.2.7) |
Если освещенность постоянна, то экспозиция определяется
выражением:
(2.2.8)
Блеск
Для протяженного источника характеристика, воспринимаемая
глазом – . Для характеристика, воспринимаемая глазом – блеск (чем больше
блеск, тем больше кажется яркость). Блеск – это величина, применяемая
при визуальном наблюдении точечного источника света.
Блеск
– это освещенность, создаваемая точечным источником в плоскости зрачка наблюдателя,
.
Видимый блеск небесных тел оценивается в звездных
величинах .
Шкала звездных величин устанавливается следующим экспериментальным соотношением:
(2.2.9)
Чем меньше звездная величина, тем больше блеск. Например: – блеск,
создаваемый звездой первой величины, – блеск,
создаваемый звездой второй величины.
Яркость некоторых источников, : – поверхность
солнца, – поверхность
луны, – ясное
небо, – нить лампы
накаливания, – ясное
безлунное ночное небо, – наименьшая
различимая глазом яркость.
Освещенность, : – освещенность,
создаваемая солнцем на поверхности Земли (летом, днем, при безоблачном
небе),– освещенность
рабочего места, – освещенность
от полной луны, – порог
блеска (примерно 8-ая звездная величина).
Решение задач на определение световых величин рассматривается
в практическом занятии “Энергетика
световых волн”, пункт “1.2.
Расчет световых величин”.
Подписка на рассылку
Важные термины: Люкс (Лк) – единица измерения уровня освещенности (в помещении), Люмен (Лм) – единица измерения силы светового потока (от солнца, лампы и др.).
Выдерживать нормы освещенности очень важно. От того, насколько правильно распределен световой поток ламп и светильников во многом зависит комфорт и работоспособность людей
По этой причине у нас активно внедряются современные европейские нормы освещенности в каждом помещении.
Расчет искусственного освещения помещения
Стоит отметить, что если норма освещенности склада и гаража совпадают, то для многих других типов помещений эти показатели существенно различаются. Так, расчет искусственного освещения помещения должен производиться исходя из следующих норм:
- гостиная, приемная комната – 500 люкс;
- офисный кабинет – 300-500 люкс;
- учебная комната – 300 люкс.
- столовая – 200 люкс;
- лестница – 100 люкс;
- коридор – 50 люкс;
Расчет нормы освещенности рабочего места также должен учитывать, что слишком мощное освещение, как и недостаточное, способно вызывать дискомфорт у пребывающих в помещении людей.
Что касается оптимального количества светильников, то нужно учитывать необходимую яркость освещения, сколько люмен в лампе, а также совмещенное естественное и искусственное освещение (чаще всего в дневное время помещениям хватает естественного света, но бывает, что его в комнате нет совсем, либо же он недостаточен).
Для начала нужно узнать значение Люмен для наиболее распространенных типов ламп (как правило, указывается на самой лампе или упаковке от нее):
| Лампа накаливания,Вт | Светодиодная лампа, Вт | Световой поток, Лм |
|---|---|---|
| 40 | 4-5 | примерно 400 |
| 60 | 8-10 | примерно 700 |
| 75 | 10-12 | примерно 900 |
| 100 | 13-15 | примерно 1200 |
Как рассчитать количество ламп
Чтобы узнать необходимое для нормального освещения помещения количество ламп, нужно сначала выбрать лампу. Значение ее светового потока разделить на освещаемую площадь, что будет равно количеству люкс, выдаваемых данным осветительным прибором. Далее остается только разделить требуемое для помещения количество люкс на полученное значение. Итоговая цифра – необходимое число ламп.
Например, вам нужно осветить домашний кабинет с площадью 20 кв.м. Вы выбрали для этого светодиодные лампы по 10Вт. Тогда ее световой поток (700 Лм) делим на площадь (20 кв.м.) = 35 Люкс. Требования к искусственному освещению кабинета – 300 Люкс, поэтому 300 делим на 35 = 8,5. Получается, что для нормативного освещения домашнего кабинета вам нужно 8-9 светодиодных ламп по 10Вт каждая. Размещать их желательно равномерно по всему потолку.
Если говорить про нормы освещенности наружного освещения, то для различных типов территорий (проезжие и непроезжие улицы, площади, стоянки, парки, проч.) они составляют 4-20 люкс.
Учитываем естественное освещение
Что касается совмещенного освещения, то расчет естественного и искусственного освещения довольно прост: за основу берется средний уровень естественного освещения, и если его недостаточно для определенного типа помещения, добавляются светильники дневного освещения. Например, если уровень естественного освещения рабочего места (кабинета) равен 200 люкс, то необходимо смонтировать дополнительную систему освещения с мощностью не менее 100 люкс, как того требуют нормы естественного и искусственного освещения для помещений данного типа.
В больших помещениях размещать осветительные приборы нужно равномерно по всему потолку, чтобы рассеять свет по всей площади. Комнаты с площадью до 10 кв.м вполне могут обойтись и одним светильником достаточной мощности, размещенным по центру потолка или над рабочей зоной.
Выбирая осветительные приборы, учитывайте, что привычные лампы накаливания являются наименее предпочтительными, поскольку потребляют в несколько раз больше энергии, чем светодиодные или галогенные лампы.
Многие люди традиционно при выборе лампы учитывают только ее мощность. Однако сегодня это неактуальный подход, поскольку кроме ватт нужно знать и люмены — этот показатель до конца понимают не все покупатели. Разберемся, о чем идет речь, как люмены отражаются на экономичности, качестве света и какие лампы с учетом этого показателя необходимо выбирать.
Перечень основных единиц измерения
На отечественном рынке представлена продукция производителей из разных стран, что объясняет определенную путаницу в терминах. Ниже приведены популярные единицы измерения освещенности совместно с формулами пересчета значений. Эти сведения пригодятся для корректного сравнительного анализа технических характеристик различных светильников.
Что такое «кандела»
Это классическая единица измерения освещенности. Канделой называют силу света в одну «свечу» (candela лат.), который излучает источник монохроматического излучения с рабочей частотой 540*1012 Герц. Энергетический потенциал такого потока составляет 1/680 Ватт на стерадиан (ст).
К сведению. Стерадианом называют телесный угол, который вырезает конусный луч на поверхности при размещении точечного источника в центре сферы. Угол раскрытия составляет приблизительно 65,5°.
Следует отметить! Приведенная частота соответствует зеленому цвету. Этот диапазон человеческий глаз способен фиксировать даже при минимальной интенсивности излучения. При работе с иными частями спектра делают необходимые коррекции.
Люмены и люксы
В люменах измеряют световой поток. Один лм создает точечный источник, который генерирует силу света в 1 канделу. Луч формирует раскрытие на 1 стерадиан. Объединяющая формула:
1лм = 1 кд * 1 ср.
Люкс, в свою очередь, равен яркости, которую создает на одном кв. метре ровной поверхности световой поток 1 люмен.
Люксы и люмены
Этот рисунок наглядно демонстрирует, что измеряется в лк и лм. Рядом показано изменение освещенности и размеров рабочей площади при разных положениях источника. Увеличение расстояния расширяет зону с одновременным уменьшением яркости светового пятна, которую определяют в люксах. Люмены нужны для оценки параметров светильника.
В реальных условиях проверяют пути прохождения лучей. Так, в пустом выставочном зале препятствия отсутствуют. Однако условия существенно изменяются после установки торговых стеллажей. Чтобы обеспечить видимость продукции на полках, приходится увеличивать мощность светильников либо выбирать оптимальные места крепления.
Освещение в супермаркете
Чтобы упростить расчеты, современные пользователи применяют специализированное программное обеспечение. С его помощью моделируют различные варианты размещения осветительных приборов с учетом расположения мебели, размеров оконных проемов, других важных факторов.
Люмен и ватт
Ранее рядовые потребители не задумывались о том, в каких единицах измеряется освещенность
При посещении магазинов обращали внимание только на Ватты. Однако в наши дни стандартная маркировка содержит необходимые для объективной оценки данные
Дело в том, что потребляемая мощность расходуется с разной эффективностью. Значительная часть излучения классических ламп накаливания расположена в невидимом инфракрасном диапазоне спектра. Дополнительным недостатком является паразитный нагрев, который увеличивает затраты на поддержание комфортных условий в летний период. Высокотемпературное воздействие быстро разрушает прочнейшие вольфрамовые нити.
Менее критичные рабочие режимы созданы изобретателями газоразрядных ламп. Эта особенность объясняет продление срока службы. Основные недостатки:
- хрупкая конструкция;
- раздражающие и утомляющие пульсации;
- необходимость особой утилизации ядовитых люминофоров.
Самые лучшие показатели обеспечивают современные светодиодные приборы. Они отличаются:
- высокой яркостью при минимальном потреблении энергии;
- гармоничным распределением спектра;
- долговечностью, устойчивостью к механическим и другим внешним воздействиям.
Сравнение ламп разных типов
При одинаковой освещенности светодиодный прибор потребляет в 10-12 раз меньше электроэнергии, по сравнению с лампами накаливания. С учетом реального срока службы и сниженных эксплуатационных расходов инвестиции в новые изделия будут экономически целесообразными.
Кратные единицы люмена
Для удобства, кроме целых, применяют кратные значения измеряемых величин по стандарту СИ. К базовому наименованию добавляют приставки, которые обозначают соответствующую степень:
- кило – 103;
- мега – 106;
- гига – 109.
Мощность светового потока
Световой поток характеризуется большой колючестью видимого света, который образуется при работе LED источника света. Складывается он из следующих показателей:
- светоотдача;
- мощность;
- используемые химические составы;
- качество линзы.
Основные формулы для вычисления светового потока
Яркость лампы диодного типа уменьшается в течение срока эксплуатации. Также он может теряться по мере прохождения через линзу или накладку, защищающую источник света. При этом потери остаются в пределах 5%.
Как определить порядок измерения
Световой поток представляет собой световое излучение, распространяющееся во всех направлениях, длину волн которого может воспринимать человеческий глаз. Единица измерения потока света лампы накаливания – люмен (Лм).
Светодиодный источник света излучает электромагнитные волны разной длины. Световой поток измеряется суммарным значением видимых глазом световых волн, а также волн инфракрасного и ультрафиолетового излучения, с учетом усредненной кривой чувствительности человеческого глаза к восприятию световых волн. По его значению определяется поток света светодиодных светильников.
Узнать больше можно просмотрев видео от всемирноизвестного производителя Philips. В видеоролике подробно рассказано о том, что такое люмен и как он поможет выбрать наиболее подходящий осветительный элемент.
Хозяйкам важно знать, что светодиодные лампы не так эффективны для выращивания цветов, как люминесцентные светильники для растений
Светоотдача светодиода
Сила света определяет интенсивность освещения источником света во множественных точках пространства. Единицей ее измерения является кандела (кд), зависящая от эталонного источника освещения. Световой поток светодиодной лампы рассчитывается как отношение потока света, равномерно распределенного в его пределах, к телесному углу.
Рекомендуем Вам также более подробно прочитать о том, как рассчитать освещенность помещения.
Подробнее о технических характеристиках светодиодных ламп читайте здесь.
Среди множества светодиодных светильников выделяют следующие виды:
- для домашнего освещения (например длинные светодиодные лампы);
- промышленные (светодиодные лампы используются для производственных площадей);
- офисные (для общественных и торговых мест);
- уличные.
Таблица яркости света
В таблице приведены соотношение мощности и уровня светоотдачи некоторых моделей диодных светильников.
| Тип (цоколь, назначение) | Мощность, Вт | Световой поток, Лм |
|---|---|---|
| Е27/14 (домашний) | 5 | 430 – 440 |
| Е27/14 (домашний) | 10 | 910 |
| GX70 (домашний) | 10 | 760 – 800 |
| СПДК18 (производственный) | 18 | 1836 |
| СДГ 120 / СДГ 150 / СДГ 180 (производственные) | 120 – 180 | 12000 – 18000 |
| СДП128 (производственные) | 128 | 14900 – 17135 |
| СДО30 (офисные) | 30 | 3000 |
| СДО44 (офисные) | 44 | 4400 |
| СДОТ10 (офисные) | 10 | 340 |
| СДУУ64 (уличные) | 64 | 4500 |
| СДУ 80 (уличные) | 80 | 7850 |
Сравнение дальности и яркости свечения ламп галогенного и LED типов
Сравнение светодиодных и люминесцентных ламп
ЛЕД лампы превосходят по техническим характеристикам энергосберегающие лампы, в том числе и по яркости. Убедиться в этом поможет следующая таблица.
| Cветодиодная лампа | Люминесцентная лампа | ||
|---|---|---|---|
| Мощность Вт | Световой поток Лм | Мощность Вт | Световой поток Лм |
| 5 | 450 | 15 | 450 |
| 9 | 700 | 20 | 700 |
| 12 | 900 | 25 | 1000 |
| 15 | 1200 | 30 | 1200 |
| 20 | 1800 | 50 | 1800 |
| 30 | 2500 | 80 | 2500 |
По приведенным выше сравнительным данным, можно сделать вывод, что светодиодные светильники более экономичны в потреблении электроэнергии. Световой поток таких источников света наиболее эффективен в применении в различных областях освещения.
Как определить световой поток и мощность
Определение потока и мощности светильника может быть осуществлено с помощью специальной таблицы, которая дана ниже. Чтобы сделать самостоятельное измерение, можно воспользоваться сферическим фотометром или фотометрическим гониометром. Основной проблемой самостоятельного нахождения необходимых данных будет определение параметров луча, который движется одновременно в нескольких направлениях.
Благодаря сферическому фотометру, можно измерить энергию рассеянного луча, имеющего единичный коэффициент отражения, а затем сравнить полученный результат с эталоном. С помощью фотометрического гониометра, в котором находится люксметр, можно измерить освещенность по всей сфере источника. Полученные данные интегрируются в люмены.
Также измерение можно сделать самостоятельно люксметром. По окончанию процедуры, записываются данные освещенности и площади помещения, а затем эти сведения подставляются под формулу для вычисления луча: П=ОПл.
Измерительный прибор люксметр в помощь
Подбор уровня освещения
Уровень освещения можно подбирать самостоятельно при помощи двух- или трехклавишных выключателей, а также при помощи устройств регулирования напряжения на источник света (электрические диммеры).
Диммер освещения позволит плавно убавлять или добавлять уровни светового потока в помещениях, также он нужен для регулировки внешнего освещения дома или офиса. Световой поток от светодиодных ламп является самым ровным источником, то есть он дает свет без различных пульсаций, как в газоразрядных лампах.
Свет от источников электрического освещения можно оптимизировать под свои потребности с использованием фильтров различного уровня. В качестве фильтров можно использовать оргстекло, кварцевое стекло, прозрачные или полупрозрачные пластиковые панели различной конфигурации.
Применение пластиковых панелей для создания световых фильтров – наиболее приемлемый вариант в отличие от панелей из оргстекла. Пластиковые панели со временем не будут терять прозрачность от воздействия солнечной радиации. Если применять в качестве светофильтров панели из оргстекла, то нужно понимать, что этот материал со временем становится матовым, и световой поток через такие фильтры ухудшается.
При помощи различного вида электроосветительных источников получаются интересные световые комбинации. Также в настоящее время есть немало светотехнических устройств, использующих в своей конструкции лазерные излучатели светового потока. Сами по себе лазеры работают в разных диапазонах светового спектра, диапазон излучения может быть как в видимом спектре излучения, так и в невидимом уровне света для глаз человека.
Лазерные световые потоки могут быть как опасным уровнем излучения для зрения человека или животных, так и безопасным. Все зависит от мощности излучателя лазерного устройства и длины радиоволн светового спектра излучения.
При помощи лазерных световых потоков можно создавать различные пространственные эффекты, объемные графические визуализации (3D, 5D). Также с помощью лазерных установок делается всевозможное освещение или подсветка фасадов зданий или рекламных баннеров.
Световые потоки от лазерных устройств позволяют получать контрастные и четкие изображения. Они дают возможность воспроизводить тексты, видеоизображения (в том числе объемные), качественные фотоизображения.
Поток от лазеров, особенно от достаточно мощных, следует направлять вверх, избегая попадания лазерного излучения в сторону людей или животных. Попадание излучения в глаза может нанести вред здоровью, в том числе и непоправимый.
§ 2. ИНТЕНСИВНОСТЬ СВЕТА. СВЕТОВОЙ ПОТОК
Частота световых волн очень велика, поэтому приемник света или глаз фиксирует усредненный по времени поток. Интенсивностью света называется модуль среднего по времени значения плотности энергии в данной точке пространства. Для световой волны, как и для любой электромагнитной волны, интенсивность (см (7.8)) равна:
I = <EH> .
Для световой волны μ≈ 1, поэтому из (7.5) следует:
μH = εε E ,
откуда с учетом (8.2):
|
H = |
ε |
E ~ nE . |
(8.5) |
|||||
|
ε |
||||||||
|
μ |
||||||||
Подставим в (7.8) формулы (8.4) и (8.5). После усреднения получим:
|
I = |
1 |
nEm2 |
ε |
|||
|
2 |
μ |
Значит интенсивность световой волны:
|
I ~ nE m2 |
(8.6) |
Следовательно, интенсивность света пропорциональна квадрату амплитуды световой волны и показателю преломления. Заметим, что для
вакуума и воздуха n = 1, поэтому I ~ E2m (сравните с (7.9)).
Для характеристики интенсивности света с учетом его способности вызывать зрительное ощущение вводится величина Ф, называемая световым потоком. Действие света на глаз сильно зависит от длины волны. Наиболее
чувствителен глаз к излучению с длиной волны λз = 555 нм (зеленый цвет).
Для других волн чувствительность глаза ниже, а вне интервала (400– 760 нм) чувствительность глаза равна нулю.
Световым потоком называется поток световой энергии, оцениваемый по зрительному ощущению. Единицей светового потока является люмен (лм). Соответственно, интенсивность измеряется либо в энергетических единицах (Вт/м2), либо в световых единицах (лм/м2).
Ватты и люмены
До недавнего времени при выборе лампочек ориентировались на мощность, или количество ватт. Чем оно больше, тем выше лучше было освещение. Сейчас обозначение качества освещения производится в люменах.
Но Ватт нельзя просто перевести в Люмен, поскольку первое обозначение – мощность, а второй – объем световых лучей источников. Для трансформации требуется знать светоотдачу (лм/Вт), а также тип лампы, эффективность светоотражателя, потери при наличии рассеивателя, процент утечки светового потока.
| Мощность, Вт | Световой поток, Лм |
| Лампы накаливания | |
| 20 | 250 |
| 40 | 400 |
| 60 | 700 |
| 75 | 900 |
| 100 | 1200 |
| 150 | 1800 |
| Люминесцентные светильники | |
| 5-7 | 250 |
| 10-12 | 400 |
| 15-16 | 700 |
| 18-20 | 900 |
| 25-30 | 1200 |
| 40-50 | 1800 |
| Светодиодные источники | |
| 3-4 | 250-300 |
| 4-6 | 300-450 |
| 6-8 | 450-600 |
| 8-10 | 600-900 |
| 10-12 | 900-1100 |
| 12-14 | 1100-1250 |
| 14-16 | 1250-1400 |
Как и в чем измеряется световой поток
Световая величина – СП измеряется в люменах. Один люмен аналогичен СП изотропного источника света с силой 1 канделу и углом 1 стерадиан.
На производстве для замеров используют специальные приборы. Этот метод позволяет точно определить СП:
- Фотометр – устройство со сферой-камерой. Коэффициент отражения внутренней части равен 1. Измерение проводится по принципу размещения лампочки в центре камеры и установления рассеянного светового луча.
- Гониометр – фотометрический прибор со встроенным люксметром, способным перемещаться по сфере. В процессе интеграции освещенностей выводится величина в люменах.
Обычному человеку, выбирая светильник или лампу, не обязательно углубляться в точную систему измерений. Заменяя прибор накаливания на галогенный, стоит помнить, что ватты – это не люмены. Первые используются для определения мощности, вторые – от освещенности, а при эксплуатации стандартная лампа теряет 15 % яркости, люминесцентная – 30 %, светодиодная – от 5 до 10 %.
Методы расчета
Вычислить требуемый и достаточный световой поток удастся одним из трех методов:
- Удельной мощности. Используется для оценивания общего освещения. Для просчета полной мощности требуется перемножить нормативные данные (удельную мощность) на площадь комнаты. Чтобы верно определить нормативный показатель необходимо учитывать: тип ламп, предназначение помещения, распределение ламп на стене и потолке. При этом после расчетов определяется удобная и комфортная для человека конфигурация и условия освещенности.
- Коэффициента применения. Для начала определяется расположение источников света с оглядкой на конфигурацию помещения и возможность отражения или поглощения света. По формуле предусматривается умножение норматива освещенности на площадь комнаты на коэффициент запаса и на коэффициент min освещенности. Все это разделить на перемноженные между собой количество светильников и коэффициент использования светового потока.
- Точечный. Данный метод считается подходящим для любого помещения, может использоваться, для просчета источников света на улице. Для получения результатов осуществляется оценка освещенности в отдельных точках, на которые попадает свет. При этом осветительные приборы могут размещаться как угодно. Оценка проводится в ключевых для пользователя точках. Особенно актуальная такая методика в комнатах, где на стенах темная отделка и сложный по конфигурации потолок.
Эти методы в реализации не очень сложные, но все же есть способ значительно проще, представлен он ниже.
