Как люксы перевести в канделы

Содержание

Что такое люмен и люкс
Как перевести люксы в люмены
Значения люменов для разных осветительных приборов
Нормы освещенности

ЛЮКСЫ ЛЮМЕНЫ КАНДЕЛЫ

Раз уж мы имеем дело со светом — не мешало бы научится мерить его силу, что бы понимать насколько ярко светит собранный нами светильник, и с чем эту яркость можно было бы сравнить. В большинстве статей в качестве примера будет приводится обычная лампа накаливания 100Вт. Такая лампа является Ламбертовским источником света, имеет силу света — 100 Кандел (100 Свечей) и световой поток около 1500 Люмен (примерно 15 Люмен на Ватт). Разберёмся по порядку!

Люмены – Канделы –Люксы

У светодиодов, особенно мощных, часто указывается тип распределения света. Как правило это Ламбертовская диаграмма. Дальше мы ее и будем рассматривать как самую распространенную. Что этот термин обозначает? "Ламбертовский" светодиод светит во все стороны одинаково, независимо от направления. Если бы светодиод был шариком, он бы во все стороны светил одинаково — вот суть диаграммы Ламберта. Что бы было понятно — солнце — это ламбертиановский источник. Обычная лампочка на 100Вт – это тоже Ламбертовский источник света — поверхность излучающая свет во все стороны равномерно. Идём дальше!

Угол половинной яркости

Возьмём светодиод и наложим на него систему координат X Y. Точка (a) – начало координат. Угол Кандела

Силой света ( I ) (Кандела кд) называют световой поток Ф, рассчитанный на телесный угол, равный стерадиану, т. е. отношение светового потока Ф, заключенного внутри телесного угла W, к этому углу:

Т.е. – это тот поток, который идет по определенному направлению или падает на определенную площадку.

Телесный угол W равен отношению площади поверхности s, вырезанной на сфере конусом с вершиной в точке S, к квадрату радиуса r сферы: W = s / r²

Если s = r², то телесный угол равен единице и называется стерадианом (ср)

Телесный угол, охватывающий все пространство вокруг источника, равен 4π • ср, ибо площадь полной поверхности сферы единичного радиуса есть 4π .

В канделах измеряется сила света направленных источников света, например, таких как светодиод в 5мм корпусе имеющий как правило линзу от 10 до 160 градусов, если быть точнее то в миликанделах 1Кд=1000мКд. У мощных светодиодов измерение в канделах не приветствуется. Всё по тому, что мощные светодиоды имеют Ламбертовскому диаграмму и оцениваются количеством светового потока измеряемого в Люменах.

Световым потоком ( Ф ) называют проходящую через данную поверхность в единицу времени световую энергию, оцениваемую по зрительному ощущению:

Ф = W / t (световой поток, испускаемого с единицы площади источника)

За единицу светового потока принят Люмен (обозначается лм). Люмен есть световой поток, испускаемый точечным источником, сила света которого равна 1 кд, внутри единичного телесного угла (т. е. угла, равного 1 ср).

1 лм = 1 кд • 1 ср

На «пальцах» это выглядит так. Вот у нас есть бочка и литровая банка (представим что бочка и банка это два разных телесных угла: бочка – это будет большой угол, а банка угол поменьше). Обе эти ёмкости наполнены водой. Затем мы берём одинаковое количество сахара(сахар будет люменами) и засыпаем в каждую из этих ёмкостей равное количество сахара например по 1кг сахара. Засыпали и размешали. В бочке — (в первом телесном угле) получилась не сильно сладкая вода, т.к. весь сахар рассредоточился по всему большому объёму воды в бочке или можно сказать что люмены рассредоточились по всему телесному углу, а в литровой банке (второй телесный угол) вода сладкая до безобразия, там тоже эти воображаемые люмены рассредоточились, но плотнее чем в бочке. Так вот! В этой аналогии концентрация сахара в бочке и банке и есть наши Канделы т.е. сила света. Чем больше телесный угол тем меньше сила света (Кд) при одинаковом световом потоке(Лм), потому что люмены как бы рассредоточиваются по всему этому телесному углу. Чем больше ёмкость с водой, тем менее сладкой получалось бы вода при одинаковом количестве сахара.

Теперь когда мы знаем что такое Люмены и Канделы можно перейти и к Люксам.

Единицей измерения освещённости служит люкс (1 люкс = 1 люмену на квадратный метр)

Освещенность 1 лк получается на поверхности сферы радиуса 1 м, если в центре сферы помещен точечный источник, сила света которого равна 1 кд.

При чём освещённость прямо пропорциональна силе света источника света. При удалении его от освещаемой поверхности её освещённость уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния. Другими словами если мы возьмём обычную лампу накаливания подвесим её в центре комнаты и померим освещённость люксметром на расстоянии от неё 1м люксметр покажет к примеру 100Лк а на расстоянии 2м от лампочки люксметр покажет 25Лк. Когда же лучи света падают наклонно к освещаемой поверхности, освещённость уменьшается пропорционально косинусу угла падения лучей.

ЛЮКСЫ ЛЮМЕНЫ КАНДЕЛЫ

Люмены – Канделы –Люксы

Угол половинной яркости

Возьмём светодиод и наложим на него систему координат X Y. Точка (a) – начало координат. Угол Кандела

Т.е. – это тот поток, который идет по определенному направлению или падает на определенную площадку.

Если s = r², то телесный угол равен единице и называется стерадианом (ср)

Ф = W / t (световой поток, испускаемого с единицы площади источника)

1 лм = 1 кд • 1 ср

Теперь когда мы знаем что такое Люмены и Канделы можно перейти и к Люксам.

Единицей измерения освещённости служит люкс (1 люкс = 1 люмену на квадратный метр)

Понимать, как правильно связаны между собой единицы измерения “люмен” и “люкс”, а также где они применяются, необходимо для успешного решения следующих бытовых ситуаций:

определение и проверка освещенности в жилом помещении на соответствие норме;
расположение светильников с целью создания одинаковой освещенности в любой точке комнаты;
предотвращение перерасхода электроэнергии на осветительные приборы;
профилактика глазных болезней, возникающих из-за недостатка света, и негативных телесных состояний, вызванных нарушением биоритмов.

Что такое люмен и люкс

Любой источник света можно охарактеризовать силой излучаемого света. В международной метрической системе она измеряется в канделах (кд). Производной от канделы является величина, характеризующая непосредственно световой поток, – люмен, сокращенно – лм.

Важно: на современных лампах и изделиях со светодиодами указывается величина испускаемого ими светового потока в люменах либо значение светоотдачи в люменах на Ватт (лм/Вт).

Световая отдача в конкретных цифрах описывает эффективность преобразования электрической энергии в световую и характеризует экономичность лампы. Чтобы получить только люмены, необходимо значение в лм/Вт умножить на значение мощности изделия в ваттах. Например, светоотдача 100-ваттной лампы накаливания составляет 15 лм/Вт. Значит теоретически она испускает свет в 1500 лм. В реальности всегда происходят потери в светосиле. В первую очередь, это обусловлено материалом самой лампы.

Рассмотрение движения световых волн в пространстве неизбежно приводит к возникновению понятия освещенности, потому что свет не светит сам в себя, он всегда направлен наружу от источника и делает другие предметы видимыми для человеческого глаза. Очевидно, что при этом он падает на поверхность определенной площади, отчего она становится освещенной.

Люкс – это единица измерения освещённости. Если световой поток в 1 люмен перпендикулярно и равномерно падает на участок поверхности единичной площади (1 м²), ее освещенность составит 1 люкс.

Абсолютное значение освещенности в люксах будет всегда кратно меньше значения светового потока в люменах для каждого конкретного источника света, так как связь между этими величинами обратно пропорциональна. Чем больше освещаемая площадь, тем характеристики освещенности хуже. Так, например, лампа накаливания в 1500 лм, помещенная в непрозрачный куб с площадью грани в 1 м², строго в его центре, то есть равноудаленно от всех его сторон, будет освещать всего 6 м² (4 боковые стороны по 1 м², 1 нижняя + 1 верхняя). Значит освещенность внутри такого куба составит:

1500 лм /6 м² = 250 лк.

Теперь пусть та же самая лампочка в люстре освещает квадратную – для удобства подсчета – комнату с длиной стены в 4 м. Это будет тот же куб с площадью каждой грани в 16 м², а общая площадь составит 96 м². При этом для чистоты подсчета лампочку следует подвесить в центре комнаты на отметке в 2 м от пола и потолка. Тогда освещенность в каждой точке комнаты составила бы:

1500 лм/96 м² = 15,625 лк.

На практике так никто не делает, максимальная длина подвеса люстры составляет всего 0,5 м. Ориентируясь на визуальные ощущения, человек почувствует, что непосредственно под лампочкой света больше, чем в углах комнаты, а лучше всего освещена небольшая площадь на потолке в месте крепления светильника при условии, что его конструкция открыта сверху.

В быту, кроме светосилы, на освещенность поверхности влияют следующие факторы:

расстояние до источника света;
расположение источника света;
его форма;
угол падения света (поворот и наклон цоколей);
кривизна самой поверхности;
изменение пространственных характеристик;
отражающие свойства поверхности (например, черную бархатную поверхность и зеркала следует освещать по-разному).

Поэтому на практике теоретические подсчеты бесполезны, и для измерения освещенности пользуются люксметром.

Как перевести люксы в люмены

Однако, если известно нужное значение освещенности в люксах и площадь освещаемой поверхности, можно подсчитать требуемую величину светового потока в люменах. При этом следует понимать, что подсчет будет выполнен со многими допущениями, так как приблизить условия его выполнения к физически идеальным не представляется возможным. При подсчете следует принять, что:

источник света располагается в центре;
освещенность равномерна на всей площади, что практически невозможно;
на всю площадь поверхности свет падает под одинаковым углом;
поверхность освещается изнутри мысленной сферы, предполагаемой вокруг источника.

Важно! Практическая формулировка этой задачи звучит намного проще: есть норма освещенности в люксах для конкретного помещения, например, для офиса – 300 лк. Сколько светильников нужно разместить, чтобы её соблюсти? Для этого сначала вычисляется требуемое значение в люменах. Неизбежная неравномерность в освещенности может быть скорректирована дополнительной подсветкой.

Для того, чтобы получить значение в люменах, нужно норму в люксах умножить на значение площади, нуждающейся в освещении.

Пример: Пусть офис при норме в 300 лк имеет длину стен 10 метров, а высоту потолка – 4 метра. Требуется подсчитать минимальное количество люменов, необходимое для соблюдения норматива.

Площадь пола и потолка составит: 10 х 10 = 100 м².
Площадь каждой стены: 4 х 10 = 40 м².
Теоретически с допущением на равномерное освещение и расположение источника, равноудаленного от всех точек поверхности, задача решается так:
300 лк х (4 х 40 + 100 + 100) м² = 300 х 360 = 108 000 лм.
Если это астрономическое значение “перевести” в обычные 100-ваттные лампы накаливания, то потребуется всего лишь… 72 штуки.

Практический подход будет другим. Совершенно не нужно освещать потолок – рабочие места сотрудников находятся внизу. Более того, конструкция многих потолочных светильников делает невозможным распространение света вверх. Значит из вычислений нужно убрать площадь потолка:

300 лк х 260 м² = 78 000 лм.

Современные потолочные светильники со светодиодами могут выдавать 5000 люменов. Соответственно их потребуется 16 штук (78 000/5000) с округлением до целого числа.

Это количество можно снизить. Согласно СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 замер освещенности производится над рабочей поверхностью, а также в контрольных точках, удаленных от стен и световых проемов на 1 м. Достаточно разместить осветительные приборы над рабочими местами сотрудников. Математически уменьшив геометрические характеристики пола на 1 м с каждой стороны, получим:

300 лк х (160 + 64)м² = 300 х 224 = 67200 лм.
Что в потолочных светильниках составит: 14 штук с округлением до целого числа.

Значения люменов для разных осветительных приборов

Современные требования к упаковке осветительных приборов обязывают доводить до потребителя их технические характеристики в полном объеме. Поэтому найти значение в люменах под сокращением “лм” или “lm” будет просто. Например:

лампа накаливания 100 Вт – 1300-1500 лм;
лампа накаливания 60 Вт “General Electric” – 660 лм;
лампа энергосберегающая “NetHaus”, галогеновая 13 Вт – 250 лм;
лампа светодиодная (LED) “Gauss Elementary” 12 Вт “как на 100 Вт” – 1130 лм;
лампа светодиодная (LED) “Gauss Elementary” 6 Вт “как на 60 Вт”- 420 лм;
светодиодный светильник Elektrostandard LTB0201D 60 см 18В – 1200 лм;
настольная светодиодная лампа Maytoni Nastro, 15 Вт – 900 лм;
офисный светильник TL-ЭКО на светодиодах 48,5 Вт – 4530 лм (итоговый световой поток после всех потерь).

Как видно из отношения светового потока к мощности устройства, светодиодные осветительные приборы являются самыми экономичными и эффективными на световую отдачу.

Внимание! Так как с 1 января 2020 года в РФ запрещены все компактные, трубчатые и промышленные люминесцентные лампы, содержащие ртуть и другие опасные металлы, они в список не вошли.

Нормы освещенности

Санитарными правилами СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 зарегламентирована средняя освещенность зданий, сооружений и учреждений различного назначения, а также освещенность вокзалов, дорог, пешеходных переходов, парков и стадионов.

Нормативы на искусственное освещение в жилых помещениях следующие:

рабочий кабинет – 300 лк;
детская комната – 200 лк;
жилые комнаты и кухня – 150 лк;
гардеробная – 75 лк;
санузел и ванная – 50 лк;
коридор – 50 лк;
кладовая – 30 лк.

Однако в большинстве случаев освещенность комнат и жилых зон подбирается на основании личных предпочтений самих жильцов, а следование нормативности осуществляется лишь применительно к производственным и рабочим помещениям.

В качестве выводов стоит запомнить следующее:

Численное значение светового потока указывается на упаковке осветительного изделия в люменах.
Чтобы получить величину освещенности в люксах, его нужно разделить на значение площади, которую требуется осветить, выраженную в кв. метрах.
На освещенность любого типа помещения существуют санитарные нормы.
Самыми экономичными и эффективными на световую отдачу являются светодиодные (LED) лампы.