Позначення світлового потоку. Світловий потік: що це таке

Що таке світловий потік світлодіодних ламп? У чому вимірюється, чого залежить і що впливає. Читайте докладніше у нашій новій статті.

В останніх наших статтях ми вже розглядали важливі технічні особливості, від яких залежить енергоефективність освітлення, що встановлюється. Але ці характеристики більше описують споживання електрики електроприладом, а параметрів сили світла застосовується такий термін, як «світловий потік».

Що таке світловий потік? Фізичний сенс сили світлопотоку у якісному вираженні виробленого світла. З його допомогою можна визначити параметр випромінювання сили світла на одиницю площі.

Цей параметр використовують при , яка нормується згідно зі стандартом залежно від сфери застосування. Інтерпретуючи простими словами, світловий потік означає, що кожен тип світлотехніки видає світло різної якості та властивостей.

У чому вимірюють світловий потік? Цей параметр вимірюють у люменах, який відповідальні наносять безпосередньо на упаковку товару. Непосвяченому у фізиці людині навряд ці терміни і цифри скажуть, що вони позначають і чого залежить світловий потік насправді. Знаючи значення світлопотоку, можна зробити будь-яке приміщення залежно від фізіологічних особливостей людини сприймати палітру кольорів. Параметр світлопотоку, наприклад, для промислових цехівта учнівських класів буде відрізнятися. Усі параметри регламентуються відповідним вітчизняним стандартом.

Чи знаєте ви? Крім величини потоку світла, важливою величиною для якості світла є освітленість місцевості, яка показує кількість світлопотоку, що припадає на одиницю площі приміщення.

Освітленість вимірюється у люксах: 1 люкс=1люмен/1 м²

З підручників фізики відомо, що енергія світла переноситься електромагнітними хвилями. Тому значення світлового потокуосвітлювального приладу залежить в першу чергу від швидкості світла, що виробляється. Мерехтіння світла сприймається людським оком по-різному в залежності від довжини випромінювання з урахуванням чутливості людських очей. З цього можна дійти невтішного висновку, що світловий потік впливає насамперед зір людини, тому параметри світла також нормуються санітарними нормами.

Що таке світловий потік світлодіодних ламп?

Світловопотік визначає якість випромінюваного та видимого для зору світла, яке видає світильник. Він залежить від таких фізичних характеристик

• світловіддачі;
• потужності приладу;
• хімічного складу;
• особливості лінзи.

Відповідаючи на запитання, що таке світловий потік у люменах і який взаємозв'язок із потужністю світильника, можна спостерігати таку картину:

З представлених у табличних даних робимо висновок у тому, що світловий потік залежить від потужності освітлювальної техніки. Відповідно, чим вищий параметр потужності лампи, тим вищий її світлопотік, але при цьому також збільшується і споживання електрики.

Як розрахувати світловий потік, знаючи величину освітленості?

Якщо ви захочете виконати розрахунок даного параметра на практиці та підтвердити або спростувати інформацію виробника про технічні параметри лампи, для цього необхідно мати під рукою люксометр – електровимірювальний прилад, який використовується для вимірювання освітленості. За допомогою люксометра заміряємо величину освітленості в приміщенні, де здійснюватиметься встановлення світлодіодних світильників у кожній контрольній точці. Далі, використовуючи формулу для розрахунку потужності світлопотоку, визначаємо параметр потужності випромінювання джерела світла:

Де, X - значення світлопотоку, Лм;

Y – величина освітленості, Лк;

Z – площа досліджуваного приміщення, де заплановано монтаж світлодіодних ламп, м².

Наприклад, якщо площа освітлюваної території становить 20 м², освітленість становить 60 Лм, параметр світлопотоку становитиме 1200 Лм, що можна порівняти зі світлодіодною лампою потужністю 12-14 Вт.

Перерахунок параметрів світлопотоку найпопулярніших освітлювальних ламп на світлодіодне освітлення.

Економічний ефект від використання світлодіодних ламп на відміну, наприклад, від звичайних ламп розжарювання очевидний. Для того щоб видати світловий потік 900 Лм, потрібна звичайна лампа розжарювання потужністю 75 Ватт або світлодіодна лампаз потужністю 10 Вт, тобто при установці світлодіода замість лампи розжарювання з однаковою якістю світла дасть нам економію електроенергії у 7,5 разів.

Що стосується ламп ДРЛ і ДНаТ, то вони мають досить потужний світлопотік, але за рахунок тривалого терміну експлуатації, старіння та безпеки світлодіодні світильники є кращим рішенням для освітлення.

Світлодіодів залежить від потужності приладу та виробника. При покупці світлодіодів, потрібно звертати увагу на технічні параметри світильника, щоб не потрапити в халепу. Якщо ви встановите лампи з недостатнім світловим потоком, це може спричинити проблеми зі зором. Тому вибирати потрібно перевірених, які не спекулюють на технічних параметрах і пропонують якісну продукцію. Всім відомо, що китайські лампи найчастіше не відповідають заявленим параметрам, які в середньому завищені на 30-40%.

Детальніше

Що таке тепловідведення в світлодіодний світильник?

Детальніше

Скільки за рік можна заощадити на електроенергії з використанням світлодіодного освітлення?

Детальніше

20 вер

Енергоефективне освітлення як конкурентна перевага

Детальніше

Особливості експлуатації світлодіодного освітлення

Детальніше

Автоматизація освітлення

Детальніше

Окупність інвестицій у модернізацію системи освітлення

Детальніше

Оптична система LED світильника: лінзи, відбивачі

Світловий потік визначається за такою формулою:

S – площа приміщення;

N – число світильників;

n – число ламп у світильнику;

h - коефіцієнт використання світлового потоку (у відсотках), тобто. відношення потоку, що падає на розрахункову поверхню, до сумарного потоку всіх ламп. Коефіцієнт використання світлового потоку визначається залежно від величини індексу приміщення i, коефіцієнтів відображення стелі та стін rП та rС, а також типу світильника. Величина i обчислюється за такою формулою:

(5)

h = H - (c + d),

де Н - висота приміщення, Н = 2,8 м;

с – висота робочого столу, c = 0,8 м;

d – висота світильника, d = 0,17 м.

h = 2,8 - (0,8 + 0,17) = 1,83 м.

Площа стелі: S = 3*5,5 = 16,5 м²

Кількість світильників: N=S/4=16,5/4=4 шт.

Кількість ламп у світильнику – n=2.

Таким чином, розрахункова кількість світильників дорівнює 4, а в лаборантській встановлені лише 3 світильники по 2 лампи в кожному. Причому три лампи перебувають у неробочому стані. Схема розміщення світильників у лаборантській представлена ​​на малюнку 8.

3) Коефіцієнт запасу К = 1,5

4) У приміщенні встановлені люмінесцентні лампи. Тому приймаємо коефіцієнт Z, що дорівнює 1,1.

i = (5,5 * 3) / (1,83 * 8,5) = 1,06

F = (300 * 16,5 * 1,5 * 1,1) / (4 * 2 * 0,47) = 2172 лм

Тобто. лампа має забезпечувати світловий потік 2172 лм.

Виберемо лампу, що забезпечує потрібний світловий потік.

Лампи типу ЛД40 забезпечують світловий потік 2340 лм. Тоді визначимо величину відхилення розрахованого світлового потоку від дійсного.

((2340-2172)/2340)*100 % = 7 %

Це відхилення допускається.

Характеристики лампи наведені у таблиці 9.

Таблиця 9. Характеристики лампи ЛД40

Підберемо світильники для цього приміщення.

Для освітлення низьких приміщень (до 4,5 м) із нормальними умовами середовища підходять світильники типу ЛД – 2х40, з розмірами 1240х270х170 мм.

З урахуванням розмірів світильників спроектуємо освітлення даного приміщення (рис.9).

Таким чином, для забезпечення нормованої освітленості в приміщенні необхідно встановити 4 світильники по 2 лампи типу ЛД40 в кожному.

Проблему недостатньої освітленості робочого місця в приміщенні, що розглядається, також можна вирішити шляхом додавання місцевого освітлення.

Розрахунок штучного освітленнята розробка заходів щодо покращення умов праці у навчальному класі

Оскільки система штучного освітлення робочого місця забезпечує горизонтальну освітленість 300 лк, а горизонтальна освітленість, що нормується, становить 500 лк, наявна система штучного освітлення не забезпечує нормованої освітленості. Отже, необхідно спроектувати систему штучного висвітлення задля забезпечення нормативних вимог.

Оскільки у приміщенні використовується лише загальне рівномірне освітлення, для розрахунку освітлення скористаємося методом коефіцієнта використання світлового потоку.

Світловий потік визначається за формулою (4):

де F – світловий потік лампи, лм;

ЕН - мінімальна нормована освітленість;

К - коефіцієнт запасу, що враховує зниження освітленості внаслідок старіння ламп, запилення та забруднення світильників;

S – площа приміщення;

Z - відношення середньої освітленості до мінімальної;

N – число світильників;

n – число ламп у світильнику;

h - коефіцієнт використання світлового потоку (у відсотках), тобто. відношення потоку, що падає на розрахункову поверхню, до сумарного потоку всіх ламп. Коефіцієнт використання світлового потоку визначається залежно від величини індексу приміщення i, коефіцієнтів відображення стелі та стін rП та rС, а також типу світильника. Розмір i обчислюється за такою формулою (5) :

де h – розрахункова висота підвісу світильника над робочою поверхнею, м;

a і b - основні розміри (довжина та ширина) приміщення, м.м.

Зробимо розрахунок необхідного світлового потоку:

1) Визначимо висоту підвісу світильників:

h = (0,2 ... 0,25) * Нпр;

Нпр = 2,8 - 0,8 = 2 м

h = 0,2 * 2 = 0,4 м

Нср = 2 – 0,4 = 1,6 м

2) Визначимо кількість світильників, необхідних для освітлення приміщення з розрахунку 1 світильник на 4 квадратні метри.

Площа стелі: S = 11*5,5 = 60,5 м²

Кількість світильників: N=S/4=60,5/4=15 шт.

Кількість ламп у світильнику – n=1.

Таким чином, розрахункова кількість світильників дорівнює 15.

3) Коефіцієнт запасу К = 1,5

4) У приміщенні встановлені світильники з лампами розжарювання. Тому приймаємо коефіцієнт Z, що дорівнює 0,8.

5) Визначимо коефіцієнт використання світлового потоку h. Для цього розрахуємо величину індексу приміщення за формулою 5:

i = (5,5 * 11) / (1,6 * 16,5) = 2,29

Т.к. стіни в приміщенні та стеля мають світлий тон - приймаємо коефіцієнт відбиття стін rС та коефіцієнт відбиття стелі rП рівними 50 і 70 % відповідно.

Залежно від коефіцієнта відбиття стін rС та коефіцієнта відбиття стелі rП по таблиці визначаємо h:

Тоді світловий потік лампи складає:

F = (500 * 60,5 * 1,5 * 0,8) / (15 * 1 * 0,68) = 3558 лм

Тобто. лампа має забезпечувати світловий потік 3558 лм. Серед ламп розжарювання немає такої, яка б забезпечити необхідний світловий потік. тому вибираємо люмінесцентну лампу типу ЛД65.

Одним із найцікавіших та неоднозначним явищем нашого світу є світло. Для фізики це один із основних параметрів численних розрахунків. За допомогою світла вчені сподіваються знайти розгадку існування нашого всесвіту, а також відкрити нові можливості для людства. У повсякденному житті світло також має велике значення, особливо при створенні якісного освітлення у різних приміщеннях.

Одним із важливих параметрів світла є його сила, що характеризує потужність даного явища. Саме силі світла та розрахунку цього параметра буде присвячена дана стаття.

Загальні відомості про поняття

У фізиці під силою світла (Iv) мається на увазі потужність світлового потоку, що визначається всередині конкретного кута тіла. З цього поняття випливає, що під даним параметром мається на увазі не все світло, що існує в просторі, а лише та його частина, яка випромінюється в певному напрямку.

Залежно від наявного джерела випромінювання цей параметр буде збільшуватися або зменшуватися. На його зміни чинитиме прямий вплив значення тілесного кута.

Зверніть увагу! У деяких ситуаціях сила світла буде однаковою для кута будь-якого значення. Це можливо у тих ситуаціях, коли джерело світлового випромінювання створює рівномірне висвітлення простору.

Цей параметр відображає фізичну властивість світла, завдяки чому вона відрізняється від таких вимірів, як яскравість, яка відображає суб'єктивні відчуття. Крім цього сила світла у фізиці сприймається як потужність. Якщо точніше, вона оцінюється як одиниця потужності. При цьому потужність тут відрізняється від свого звичного поняття. Тут потужність залежить тільки від енергії, яку випромінює освітлювальна установка, а й від такого поняття, як довжина хвилі.
Варто відзначити, що чутливість людей до світлового випромінювання залежить від довжини хвилі. Ця залежність знайшла свій відбиток у функції щодо спектральної світлової ефективності. При цьому сама сила світла залежить від світлової ефективності величиною. При довжині хвилі 550 нанометрів (зелений колір) цей параметр набуде свого максимального значення. Внаслідок цього очі людини будуть більш менш чутливі до світлового потоку при різних параметрах довжини хвилі.
Одиниця виміру даного показника є кандел (кд).

Зверніть увагу! Сила випромінювання, яке походить від однієї свічки, буде приблизно дорівнює одній канделі. Міжнародна свічка, що раніше застосовувалася для формули розрахунку, дорівнювала 1,005 кд.

Свічення однієї свічки

У окремих випадках застосовується застаріла одиниця виміру – міжнародна свічка. Але у світі вже практично скрізь використовується одиниця виміру цієї величини – кандела.

Діаграма фотометричного параметра

Iv є найбільш важливим фотометричним параметром. Крім цієї величини до найважливіших фотометричних параметрів відноситься яскравість, а також освітленість. Всі ці чотири величини активно використовуються при створенні системи освітлення у найрізноманітніших приміщеннях. Без них неможливо оцінити необхідний рівень освітленості кожної окремої ситуації.

Чотири найважливіші світлові характеристики

Для простоти розуміння даного фізичного явища необхідно розглянути діаграму, що зображує площину, що відбиває поширення світла.

Діаграма для сили світла

Завдяки діаграмі видно, що Iv залежить від напрямку джерела випромінювання. Це означає, що для світлодіодної лампочки, Для якої напрям максимального випромінювання буде прийнято за 0 °, тоді при вимірюванні потрібної нам величини в напрямку 180 ° вийде менше значення, ніж для напрямку 0 °.
Як видно, на діаграмі випромінювання, яке поширюється двома джерелами (жовтий та червоний), охоплюватиме рівну площу. При цьому жовте випромінювання буде розсіяним, за аналогією зі світлом свічки. Його потужність приблизно дорівнюватиме 100 кд. Причому значення цієї величини буде однаковою у всіх напрямках. У той же час червоний буде спрямованим. У положенні 0° він матиме максимальне значення 225 кд. При цьому це значення буде зменшуватися у разі відхилення від 0°.

Позначення параметра СІ

Оскільки Iv є фізичною величиною, її можна розрахувати. Для цього використовується спеціальна формула. Але перш, ніж дійти до формули, необхідно дати раду тому, як шукана величина записується у системі СИ. У цій системі наша величина буде відображатися як J (іноді вона позначається як I), одиниця виміру якої буде кандел (кд). Одиниця виміру відображає, що Iv, що випускається повним випромінювачем на площі перерізу 1/600000 м2. буде прямувати в перпендикулярному даному перерізі напрямку. При цьому температура випромінювача буде раною рівнем, при якому при тиску 101325 Па спостерігатиметься затвердіння платини.

Зверніть увагу! Через канделу можна визначити решту фотометричних одиниць.

Оскільки світловий потік у просторі поширюється нерівномірно, необхідно ввести таке поняття, як тілесний кут. Він зазвичай позначається символом .
Сила світла використовується для розрахунків, коли застосовується формула розмірності.При цьому ця величина через формули пов'язана зі світловим потоком. У такій ситуації світловий потік буде твором Iv на тілесний кут, до якого поширюватиметься випромінювання.
Світловий потік (Фv) є добутком сили світла на тілесний кут, в якому поширюється потік. Ф=I .

Формула світлового потоку

З цієї формули випливає, що Фv являє собою внутрішній потік, що розповсюджується в межах конкретного кута тіла (один стерадіан) за наявності Iv в одну канделу.

Зверніть увагу! Під стерадіаном розуміють тілесний кут, що вирізує на поверхні сфери ділянку, що дорівнює квадрату радіусу даної сфери.

При цьому через світлове випромінювання можна зв'язати Iv та потужність. Адже під Фv розуміється ще й величина, що характеризує потужність випромінювання світлового випромінювання при сприйнятті його усередненим людським оком, що має чутливість до випромінювання певної частоти. В результаті з наведеної вище формули можна вивести наступне рівняння:

Формула для сили світла

Це добре видно з прикладу світлодіодів. У таких джерелах світлового випромінювання його сила зазвичай виявляється рівною споживаної потужності. В результаті, що вищий споживання електроенергії, то вищий рівень випромінювання.
Як бачимо, формула для розрахунку потрібної нам величини не така й складна.

Додаткові варіанти розрахунку

Оскільки розподіл випромінювання, що від реального джерела у простір, буде нерівномірно, то Фv не зможе виступати ролі вичерпної характеристикою джерела. Але тільки за винятком ситуації, коли одночасно з цим не визначатиметься розподіл випромінювання, що випускається, за різноманітними напрямками.
Щоб охарактеризувати розподіл Фv у фізиці, використовують таке поняття, як просторової щільності випромінювання світлового потоку для різних напрямків простору. В даному випадку для Iv необхідно використовувати вже знайому формулу, але в дещо доповненому вигляді:

Друга формула для розрахунку

Ця формула дозволить оцінити необхідну величину у різних напрямках.

Висновок

Сила світла займає важливе місце у фізиці, а й у приземлених, побутових моментах. Цей параметр особливо важливий для освітлення, без якого неможливе існування звичного світу. При цьому це значення використовується не тільки в розробці нових освітлювальних приладівз більш вигідними технічними характеристиками, а й за певних розрахунках, що з організацією системи підсвічування.

Підсвічування будівель ґрунтовими світильниками - огляд найпопулярніших, монтаж

Дитячі люстри для кімнати дівчинки: критерії вибору