Люкс, Люмен, Кандел и другие…
Люкс, Люмен и Кандел единицы измерения яркости светодиодов.
Чуствительность человеческого глаза неодинакова по спектру, она максимальна в зеленой области и резко спадает к фиолетовому и красному краям. Ориентируясь на глаз, как на приемник света вводят систему измерений, в которой равными принимаются такие воздействия, которые вызывают одинаковое зрительное ощущение, хотя физические приборы оценивают эти воздействия как разные.
Единицей светового потока является люмен (лм), физиологическое действие в 1лм одинаково во всем спектре, но его энергетическая "цена" для зеленой области составляет 1/683 Вт, для фиолетовой — 1/62 Вт, а для малино-красной — 1/6 Вт. Поэтому глазу комфортнее в зеленой области, здесь физической воздействие ("давление") на него наименьшее.
Эффективность преобразования электрической мощности в световой поток характеризуют светоотдачей, измеряемой в люменах на ватт (лм/Вт). Ее иногда называют КПД, хотя ничего общего с действительным КПД эта величина не имеет.
Шестидесятиваттная лампочка накаливания "выдает на гора" 500 лм (8,33 лм/Вт), полутораметровая люминесцентная трубка — 5000 лм, уличная натриевая лампа -10 000-20 000 лм, а S-лампа с СВЧ возбуждением (одна из последних разработок западной осетительной моды) — 100 000лм. Так что светодиодам есть кого догонять.
Световой поток в 1 лм, приходящийся на площадку в 1кв.м., обеспечивает освещенность в 1 люкс (лк); для чтения книги достаточно несколько сот люксов.
Для источников направленного излучения определяющей становится пространственная плотность светового потока в заданном направлении, называемая силой света и измеряется в канделах (1кд=1лм/стерадиан*). При этом стремятся "сжать" все излучение источника до требуемого угла. Так, для уличных светофоров надо обеспечить силу света 200-300 кд в пределах угла 20°, а для железнодорожного — 2 000-4 000кд при расходимости 3°, что бы машинист мог увидеть его издалека. Яркость источника определяется отношением силы света к площади излучателя и измеряется в кд/кв.м., к примеру, упомянутые уличные и железнодорожные светофоры имеют яркость около 10 и 100 тыс. кд/кв.м., тогда как комнатному ТВ-экрану достаточно всего 500кд/кв.м.
Некоторые термины и понятия:
Освещенность
Освещенность показывает, как сильно освещена поверхность источником света. Она определяется отношением падающего светового потока к площади освещаемой поверхности. Единицей измерения является люкс (лк).
Равномерность освещения
Равномерное освещение очень важно для поддержания зрительного комфорта и физического состояния глаз. Неравномерная яркость и освещенность приводят к уменьшению контраста между предметами и окружением. Необходимость часто приспосабливаться к новым условиям освещенности вызывает ускоренное переутомление глаз
Распределение света
Сила излучаемого в разных направлениях света неодинакова; она отображается с помощью кривых распределения света. Самую гомогенную кривую распределения света — круг получают от плоской, диффузно светящей поверхности (источника, излучающего по закону Ламберта). На распределение света ламп можно влиять с помощью отражателей и оптических систем.
Световая отдача
Световая отдача показывает, с каким КПД полученная электрическая мощность преобразуется в свет. Она измеряется в люменах на Ватт (лм/Вт) и является главным показателем экономичности лампы.
Световая энергия
Под световой энергией понимается продукт, получаемый за единицу времени из отданного светового потока источника света. Единицей измерения является килолюмен в час (клм/ч). Световая энергия принимается во внимание, например, при оценке светогенерирующей способности ламп для фотовспышек.
Световой поток
Световым потоком называется общая мощность видимого излучения лампы. Световой поток показывает общее количество света, излучаемого источником во все направления. Единица измерения: люмен (лм).
Сила света
Сила света характеризует видимую силу излучения источником света в определенном направлении. По форме и симметрии распределения силы света различают светильники глубокого и широкого светораспределения. Единицей измерения силы света является кандела (кд).
Цветовое ощущение
Общее, субъективное ощущение, которое человек испытывает, когда смотрит на источник света. Свет может восприниматься как теплый белый, нейтральный белый или холодный белый. Объективное впечатление от цвета источника света определяется цветовой температурой.
Цветовая температура
Единица измерения: Кельвин [К]. Цветовая температура источника света определяется путем сравнения с так называемым "черным телом" и отображается "линией черного тела". Если температура "черного тела" повышается, то синяя составляющая в спектре возрастает, а красная составляющая убывает. Лампа накаливания с тепло-белым светом имеет, например, цветовую температуру 2700 К, а люминесцентная лампа с цветностью дневного света — 6000 К.
Цветность света
Цветность света определяется цветовой температурой К (в Кельвинах). Выделяют три основные группы цветности: — тепло-белая < 3300 K — нейтрально-белая 3300-5000 K — белая дневного света > 5000 K. Разные лампы, даже если они имеют одинаковую цветность света, по причине спектрального состава могут иметь абсолютно различные характеристики цветопередачи.
Цветопередача
Цветопередача отражает воздействие света лампы на цвета освещаемых ею объектов. В зависимости от места установки лампы и выполняемой ею зрительной задачи, ее искусственный свет должен обеспечивать максимально близкое к естественному дневному свету восприятие цветов. При оценке цветопередачи используется индекс цветопередачи Ra. Он определяется сравнением 8 эталонных цветов при освещении эталонным и тестируемым источниками. Чем ниже коэффициент, тем хуже цветопередача тестируемого источника света.
Особенности измерения яркости света
В мире давно доказано, что недостаточная и чрезмерная яркость света способна негативно влиять на сетчатку человеческого глаза, вызывая ее разрушение. К тому же, этот параметр освещения оказывает воздействие на работу головного мозга. В полумраке часто повышается сонливость, а яркий световой поток дает большой заряд энергии, ускоряющий наступление утомления.
Характеристика яркости света
Яркостью называется сила света, излученная с определенной площади объекта в заданном направлении (L=I/S).
Обратите внимание! Речь идет не только об излучаемом свете, но и об отраженном.
Яркость солнца
Поверхности с разными отражающими способностями при одинаковой освещенности имеют разные показатели яркости. На это влияют окраска и отражающие свойства объектов.
Этот параметр света, излучаемый поверхностью под углом Ф, равен отношению силы луча (I) к площади его проекции (S).
Яркость
Ни знаменатель, ни числитель этого отношения не зависят от расстояния до объекта, поэтому данная величина им тоже не обусловлена.
Если наблюдаемый объект находится под углом, отличающимся от 90 градусов, при расчетах учитывается также косинус данного угла: L=Ia/(S*cosa).
Вычисляя показатель для обычных ламп накаливания, учитывают, что проекция их поверхности имеет форму круга. А у газоразрядных источников света она представлена прямоугольниками. У объектов неправильной формы при измерениях могут быть захвачены промежутки между участками поверхности, не излучающие свет.
Яркости некоторых объектов
На заметку! Не стоит путать яркость с освещенностью, которая определяется отношением плотности света к площади освещенного объекта.
В каких единицах измеряется яркость света
Так как эта величина представляет собой отношение силы воздействия к площади проекции поверхности, в СИ принято измерять ее в единицах отношения данных величин (канделах, деленных на квадратный метр).
В каких еще единицах измеряется яркость: в апостильбах (асб) = 1/ π х 10−4; в стильбах (сб) = 0,3199; в ламбертах (Лб).
Какими приборами измерять яркость света
При инспекции охраны труда и соблюдения техники безопасности применяются яркомеры. В их число входят экспонометры и специальные датчики.
Конструкция устройств отличается наличием ограничителя угла обзора (обычно тубус, решетка или линза). Если область светоприема у них прямоугольной формы, то угла охвата сразу два – один расположен по горизонтали, другой – по вертикали.
Углы охватов приборов
Дополнительно! У профессиональных аппаратов в базовой комплектации установлены прицельные визиры.
Чувствительность прибора находится в прямой зависимости от квадрата угла его охвата. Максимальное расстояние от яркомера до точки измерения также зависит от его технических характеристик.
Расстояние от яркомера до объекта измерения
Обратите внимание! При превышении предельно допустимого расстояния в поле измерения прибора попадают посторонние предметы, расположенные по соседству с источником света.
Яркость объекта можно измерить двумя способами – прямым и косвенным. В первом случае прибором напрямую измеряются максимальный и минимальный параметры, во втором – оцениваются контрасты светлот и освещения.
Как правильно измерять яркость света
При тестировании лампочек и других осветительных приборов досконально выяснить уровень их яркости затруднительно, в виду округлости их поверхности. Чаще всего этот показатель определяют у мониторов, дисплеев и ТВ экранов.
Для того, чтобы получить верные показатели, необходимо соблюсти следующие условия:
- Экранировать объектив от посторонних источников света. В помещении можно производить замеры в условиях полной темноты.
- На объект измерения не должна падать тень (в том числе от прибора и человека, снимающего показания яркомера).
- В поле зрения датчика не должно находиться ничего, кроме измеряемого источника света.
- В начале и конце измерений проверяют уровень напряжения в сети.
- При наличии естественного источника света, отношение его освещенности к этому параметру не может превышать 0,1.
- Измерения производятся при нормальных погодных условиях.
Порядок измерения
Необходимый порядок действий для измерения уровня яркости:
- Включить яркомер и установить на нем режим измерения.
- Расположить его как можно ближе к источнику света, перпендикулярно лучам (параллельно поверхности).
Обратите внимание! Если поверхность горячая, расстояние до объекта измерения должно быть не меньше 1 см.
- Во время снятия показаний прибор должен находиться в статическом положении.
- Произвести замеры в нескольких точках, затем рассчитать среднее значение.
Нормы яркости света
Показатель свыше 160 000 кандел на м2 вызывает неприятные ощущения в глазах и слезоточивость. Поэтому производители ламп увеличивают площадь источников света (нить накаливания лампочки) за счет крупных матовых плафонов. Такой свет приятней и безопасней для органов зрения человека, не оказывает негативного воздействия на концентрацию внимания.
Нормы яркости по ГОСТ Р 52870-2007
Измеряя этот показатель, учитывают:
- При адаптации к свету данная величина должна быть ≥ 10 кд/м2, к тени – не более 0,01 кд/м2.
- На экранах этот параметр для монохромного изображения в норме должен составлять свыше 3 000 кд/м2, цветного – 10 000 кд/м2 (при этом, для каждого цвета более 1 500 кд/м2).
- При определении этого светового показателя в разных точках экрана разница между максимальным и минимальным числами определяется отношением первого значения ко второму, и величина должна быть в пределах от 0 до 0,7.
- Ночные показатели яркости должны быть в 2–100 раз меньше дневных.
Обратите внимание! Яркость мониторов при наличии внешнего освещения не нормируется.
Монитор при внешнем освещении
Яркость света – это очень важный параметр, влияющий на зрение и работоспособность человека, и им не стоит пренебрегать. Таким образом, для безвредной работы с монитором внутри помещения, можно установить на устройство регулятор яркости, который будет менять ее показатели в 10–100 раз, в зависимости от времени суток и наличия естественного освещения.
Люмен, люкс, кандела, ватт, мощность светового потока. Как в этом разобраться?
Люмен (лм, lm) — единица измерения светового потока в СИ. Где СИ — система единиц физических величин, (фр. Le Syst?me International d’Unit?s, SI).
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 4? люменам.
Обычная лампа накаливания мощностью 100 Вт создаёт световой поток, равный примерно 1300 лм. Компактная люминисцентная лампа дневного света мощностью 26 Вт создаёт световой поток, равный примерно 1600 лм. Световой поток Солнца равен 3,63·10 в 28 степени лм.
Люмен — полный световой поток от источника. Однако, это измерение обычно не принимает во внимание сосредотачивающую эффективность отражателя или линзы и поэтому не является прямым параметром оценки яркости или полезной производительности луча фонаря. У широкого светового луча может быть тот же самый показатель люмен, как и у узкосфокусированного. Люмены не могут использоваться, чтобы определить интенсивность луча, потому что оценка в люменах включает в себя весь рассеянный бесполезный свет.
Люкс (лк, lx) — единица измерения освещённости в системе СИ.
Люкс равен освещённости поверхности площадью 1 кв м при световом потоке падающего на неё излучения, равном 1 люмен .
100 люменов собрали и спроецировали на 1-метровую квадратную область. Освещенность области составит 100 люкс. Те же самые 100 люменов, направленные на 10 квадратных метров, дадут освещенность 10 люкс.
Кандела (кд, cd) — одна из семи основных единиц измерения системы СИ, равна силе света, испускаемого в заданном направлении источником монохроматического излучения частотой 540·10 в 12 степени Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет (1/683) Вт/ср. Стерадиа?н (русское обозначение: ср, международное: sr) — единица измерения телесных углов.
Выбранная частота соответствует зелёному цвету. Человеческий глаз обладает наибольшей чувствительностью в этой области спектра. Если излучение имеет другую частоту, то для достижения той же силы света требуется бо’льшая энергетическая интенсивность.
Ранее кандела определялась как сила света, излучаемого чёрным телом перпендикулярно поверхности площадью 1/60 кв см при температуре плавления платины (2042,5 К). В современном определении коэффициент 1/683 выбран таким образом, чтобы новое определение соответствовало старому.
Сила света, излучаемая свечой, примерно равна одной канделе (лат. candela — свеча), поэтому раньше эта единица измерения называлась «свечой», сейчас это название является устаревшим и не используется.
Сила света типовых источников:
| Источник | Мощность, Вт | Примерная сила света, кд |
| Свеча | 1 | |
| Современная (2016 г) лампа накаливания | 100 | 100 |
| Обычный светодиод | 0,015 | 5 мкд |
| Сверхъяркий светодиод | 1 | 25 |
| Сверхъяркий светодиод с коллиматором | 1 | 1500 |
| Современная (2016 г) люминесцентная лампа | 20 | 100 |
Black Diamond – фирма-законодатель мирового профессионального альпинистского и скалолазного снаряжения. Бренд выпускает высококачественные налобные и подвесные фонари, которые можно использовать даже на глубине одного метра под водой в течение получаса. BD предлагает туристические осветительные приборы с показателями светового потока до 200 люмен при сравнительно небольшом весе. Многие фонари наделены несколькими режимами освещения для удобства работы на альпинистском маршруте и в быту. Яркие, легкие, аккуратные и практичные, фонари БлекДиамонд не подведут даже в самой экстремальной ситуации.
Световой поток фонарей (лм)
big LED-high, big LED-med, big LED-low, 5 MM — High, 5 MM — medium, 5 MM — low