Люмен и люкс как связаны. Что такое люмен? Что такое люмены в светодиодных лампах

Еще десять лет назад выбрать нужную лампочку было проще, ведь лампы накаливания имели маркировку с максимальной мощностью. В настоящее время все большую популярность приобретают новые LED-лампы. Выбрать изделие нужной мощности в современную эпоху освещения сложнее, ведь LED-лампы, компактные люминесцентные и другие энергосберегающие лампы полностью изменили значения мощности. Теперь ориентироваться на ватты будет не совсем правильно, да и не всегда возможно. Если в обычном магазине специалист еще может помочь подобрать нужную лампочку, то совершая покупку через интернет, ватт в описании этой лампочки вы вряд ли найдете.

Что такое световой поток?

Ватты означают количество потребляемой энергии. Например, больше энергии использует лампочка мощностью 100 Вт, чем лампочка в 60 Вт. Это значение показывает то, сколько энергии будет тратиться – оно никак не показывает количество световых лучей, которое дает лампа. То, сколько света вы получаете от лампочки, показывает 1 люмен.

Люмен - это единица измерения светового потока в системе исчислений. Чем ярче лампочка, тем больше будет это значение. Например, обычная лампа накаливания мощностью 40 Вт обладает световым потоком 300 люмен. Перевести люмены в ватты не так просто, как кажется.

На упаковке каждого изделия обязательно должна быть информация о том, какое количество света дает данное изделие. Когда электроэнергия преобразовывается в световые лучи, часть ее теряется и поэтому большие значения не достигаются. Можно заметить, что этот показатель ламп накаливания равен 12 люмен к одному ватту, тогда как люминесцентные лампы дают 60 люмен к одному ватту. У светодиодных ламп максимальное освещение при минимальном потреблении энергии – до 90 люмен на ватт.

Воспользовавшись таким подходом, не всегда можно получить верные результаты, ведь даже у лампочек одного типа с одинаковой мощностью может быть разное отношение светового потока к энергетическим затратам, причем разница может быть довольно значительна. Ниже приведена таблица, которая позволяет осуществить перевод ватт в люмены для светильника при первом использовании. С ее помощью можно легко узнать, сколько люмен в лампе накаливания, например.

Из таблицы следует, что светодиодная лампа со световым потоком 600 лм не является эквивалентом лампы накаливания 60 Вт, а 1 000 лм – не эквивалент лампы накаливания 100 Вт.

Параметры, определяющие показатель светового потока и его расчет

Луч состоит из потока частичек – фотонов. Когда эти частички попадают человеку в глаза, возникают определенные зрительные ощущения. Чем больше фотонов попало на сетчатку глаза в определенный промежуток времени, тем более освещенным кажется нам предмет. Таким образом, лампы испускают световой поток из фотонов, которые, попадая в глаза, позволяют нам хорошо видеть предметы перед собой.

К сожалению, чем дольше лампочка используется, тем меньшую яркость она сможет давать. Ухудшить показатель освещенности может также сама лампа, ведь часто потери зависят от качества материала лампы. Самые большие потери светового потока наблюдаются у газоразрядных источников, у люминесцентных ламп эти потери могут составлять 20–30%, у ламп накаливания – 10–15%. Светодиодные лампы обладают наибольшей светоотдачей – световые потери составляют менее 5%.

Чтобы перевести в люмены световой поток лампы, используйте средние значения светоотдачи:

• для диодных изделий умножьте мощность на 80–90 лм/вт для лампочек с матовой колбой и получите светопоток;
• для диодных филаментных (прозрачные изделия с желтыми полосками) умножайте энергопотребление на 100 лм/вт;
• люминесцентные энергосберегающие лампы умножайте на 60 лм/вт;
• для лампы ДНаТ это значение будет 66 лм/вт для 70W; 74 лм/вт для 100W, 150W, 250W; 88 лм/вт у 400W;
• для дуговой ртутной лампы множитель будет 58 лм/вт;
• лампа накаливания мощностью 100 Вт дает поток примерно 1 200 люмен. Если мощность уменьшить до 40 Вт, поток достигнет 400 лм. А вот лампочка в 60 ватт имеет показатель около 800 лм.

Если необходимо точно определить световой поток, понадобится прибор люксометр. С его помощью можно вычислить, какой световой поток будет в выбранных точках помещения по известной методике.

Один люкс соответствует определенному световому потоку, попадающему на освещаемую поверхность площадью в один квадратный метр. Определить приблизительное значение светового потока, создаваемое определенным источником, можно, воспользовавшись формулой:

Ф = Е х S,
где S – это площадь всех поверхностей исследуемого вами помещения (в кв. метрах), а Е – это освещенность (в люксах).

Так если площадь поверхности 75 кв. метров, а освещенность 40 люкс, световой поток равен 3 000 люмен. Для точного расчета светового потока придется учитывать множество других пространственных факторов.

Если вы правильно, по всем параметрам подберете светодиодную лампу, при соблюдении всех требований завода-изготовителя она гарантированно прослужит долгие годы. В настоящее время наименее энергозатратные и обеспечивающие наибольшую освещенность изделия стоят недешево, но со временем они станут доступны всем потребителям.

И светового потока, соответственно, и их необходимо различать. Величина светового потока характеризует источник света, а уровень освещенности – состояние поверхности, на которую попадает свет. Для измерения освещенности используется единица измерения люкс (Лк), а для характеристики источника света применяется люмен (Лм).

Вам понадобится
- калькулятор.

Согласно определения, освещенность в один люкс создает источник света со световым потоком в один люмен, если он равномерно освещает поверхность площадью один квадратный метр. Следовательно, для перевода люменов в люксы воспользуйтесь формулой:
Клюкс = Клюмен / Км²
Чтобы перевести люксы в люмены, примените формулу:
Клюмен = Клюкс * Км²,
где:
Клюкс – освещенность (количество люкс);
Клюмен – величина светового потока (количество люмен);
Км² - освещаемая площадь (в квадратных метрах).


При расчетах учитывайте, что освещение должно быть равномерным. На практике это означает, что все точки поверхности должны быть равноудалены от источника света. При этом, свет должен попадать на все участки поверхности под одним и тем же углом. Также учтите, что на поверхность должен попадать весь излучаемый источником света световой поток.


Если источник света близок по форме к точечному, то равномерного освещения можно добиться только на внутренней поверхности сферы. Однако, если светильник достаточно удален от освещаемой поверхности, а сама поверхность относительно ровная и имеет небольшую площадь, то освещенность можно считать практически равномерной. «Ярким» примером подобного источника света можно считать солнце, которое за счет огромной удаленности является почти точечным источником света.


Пример: В центре кубической комнаты высотой 10 метров расположена лампа накаливания мощностью 100 Вт.
Вопрос: какова будет освещенность потолка комнаты?
Решение: лампа накаливания мощностью 100 Ватт создает световой поток примерно равный 1300 люмен (Лм). Этот поток распределяется на шесть равных поверхностей (стены, пол и потолок) общей площадью 600 м². Следовательно их освещенность (средняя) составит: 1300 / 600 = 2,167 Лк. Соответственно, средняя освещенность потолка будет также равной 2,167 Лк.


Для решения обратной задачи (определения светового потока при заданной освещенности и площади поверхности) просто умножьте освещенность на площадь.


Однако на практике, световой поток, создаваемый источником света, так не рассчитывается, а измеряется с помощью специальных приборов – сферических фотометров и фотометрических гониометров. Но так как большинство источников света имеют стандартные характеристики, то для практических расчетов воспользуйтесь следующей таблицей:
Лампа накаливания 60 Вт (220 В) – 500 Лм.
Лампа накаливания 100 Вт (220 В) – 1300 Лм.
Люминесцентная лампа 26 Вт (220 В) - 1600 Лм.
Натриевая газоразрядная лампа (уличная) - 10000...20000 Лм.
Натриевые лампы низкого давления - 200 Лм/Вт.
Светодиоды – порядка 100 Лм/Вт.
Солнце – 3,8 * 10^28 Лм.


Лм/Вт – показатель эффективности источника света. Так, например, светодиод мощностью 5 Вт обеспечит световой поток в 500 Лм. Что соответствует лампе накаливания, потребляющей мощность 60 Вт!

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 . 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:

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

Освещённость – самая распространённая фотометрическая величина, в повседневной жизни определяется простыми терминами: светло, темно, сумерки и т. д. Уровень освещённости оказывает значительное влияние на самочувствие и трудоспособность человека, его возможность получать информацию от самых разных источников с помощью зрения. Для создания комфортных условий необходимо измерить освещённость и определить оптимальные величины.

Понятие освещённости

Определение освещённости невозможно без применения других параметров видимого света – световых единиц:

• Кандела (кд). Сила света относится к основным единицам международной системы СИ. Ранее применявшееся название – свеча, служившая эталоном для измерений. Сейчас одна кандела – это световая эффективность монохромного излучателя на строго определённой частоте, с заданной энергией. В бытовом применении одной канделе соответствует сила света одной обычной свечи, 100 кд – лампа накаливания мощностью100 Вт;
• Световой поток – люмен (лм), производная единица измерения. Определение тесно связано с силой света. 1 люмен – это световой поток излучателя силой в одну канделу, распределённый в один стерадиан (телесный угол): 1 лм = 1 кд ∙ 1 ср. Типичное значение для ламп накаливания 100 Вт с прозрачной колбой составляет 1300-1400 лм.

Освещённость зависит от этих характеристик источника света и указывает на величину светового потока, падающего на некоторую площадь, измеряется в люксах (лк). За единицу освещённости принимается люкс – это световой поток в один люмен, падающий перпендикулярно на 1 м2 освещаемой площади и равномерно по ней распределённый. Так же определяется как освещённость сферы радиусом 1 метр, находящимся внутри излучателем с силой света 1 кд. Находится в прямо пропорциональной зависимости от интенсивности источника и в обратной – от квадрата расстояния до него. За источник принимается равномерно испускающий свет во все стороны (изотропный) точечный излучатель.

Вычисление конкретного значения кандел, люменов и люксов производится по формулам:

E = F / S, где Е – освещённость, люкс; S – площадь, м2.

E = I / R2, где R – расстояние до источника.

Из этих соотношений понятно, как перевести люксы в люмены, рассчитать требуемый поток при определённой освещённости:

F = E × S, где F – искомый световой поток в люменах, E – известная освещённость, люкс, S – площадь, м2 .

Величина уменьшается в том случае, если свет падает под углом, тогда результат необходимо умножить на значение косинуса угла падения лучей:

E = (F / S) × cos i;

E = (I / R2) × cos i.

В традиционной английской и американской системе измерений применяется понятие фут – кандела. Определяется как освещённость на расстоянии один фут, создаваемая источником силой света в одну канделу. Больше одного люкса приблизительно в десять раз, для пересчёта удобно использовать онлайн калькуляторы.

Средние значения для некоторых распространённых естественных и искусственных источников освещения:

• Солнце, в средних широтах, полдень – до 400000 лк;
• Пасмурная погода – 3000 лк;
• Восход солнца – 1000 лк;
• Полная луна без облаков – до 1 лк;
• Стадион при искусственном освещении – до 1300 лк.

Указанные величины ориентировочные и не могут применяться для расчётов – разница в измерениях бывает очень велика.

Основные требования

Освещённость любого объекта, на который падает световой поток, никак не зависит от его свойств – они определяют только отражающую способность поверхности, которую принято называть светимостью или яркостью. Отражённый свет от потолка, зеркал и других конструкций часто используется для усиления эффективности основного освещения, так в большинстве конструкций подвесных светильников предусмотрено направление части света в верхнюю полусферу.

• Гостиная – 200 лк;
• Санузел, душевая – 80 лк;
• Кабинет – 300 лк;
• Подсобные помещения – 50 лк.

Для производственных и служебных объектов установлены нормированные величины, указанные в своде правил СНиП.

Расчёт освещения производится с помощью громоздких формул, куда входит множество параметров: люксы и люмены, площадь, различные коэффициенты, сколько светильников и пр. Для простых применений в Интернете существует множество калькуляторов, значительно облегчающих вычисления.

Измерение

Прямое измерение освещённости производится специальным прибором – люксметром, который отображает результат непосредственно в люксах. Работает на принципе фотоэффекта, свойственного некоторым материалам: селеновый элемент или полупроводники. В фотографии применяются экспонометры, дающие результат в экспозиционных числах EV.

Люксметр регистрирует световой поток в конкретном месте, с учётом всех видов освещения: искусственного, естественного, отражённого.

Обозначения на источниках света

Способность светотехнического изделия создать определённый уровень освещённости указывается в виде значения светового потока в люменах.

Параметр может быть указан как эффективность, в люменах на ватт (лм/Вт), для расшифровки его надо умножить на мощность. Для лампы 10 Вт и 150 лм/Вт световой поток будет 1500 лм.

В большинстве случаев на упаковках приведены сравнительные характеристики с лампами накаливания, нередко завышенные. Для получения гарантированного результата лучше уменьшить мощность традиционного источника на 15-20 %.

Освещённость рабочего места, зон отдыха, как правило, подбирается индивидуально, кроме производства или офиса. Поэтому самым верным способом выбора светильников и их количества остаётся практический опыт и предпочтения пользователя.

Видео

Инструкция

Согласно определения, освещенность в один люкс создает со световым потоком в один люмен, если он равномерно освещает поверхность площадью один квадратный метр. Следовательно, для перевода люменов в люксы воспользуйтесь формулой:

Клюкс = Клюмен / Км²

Чтобы перевести люксы в люмены, примените формулу:

Клюмен = Клюкс * Км²,

где:
Клюкс – освещенность (количество люкс);
Клюмен – величина (количество люмен);
Км² - освещаемая площадь (в квадратных метрах).

При расчетах учитывайте, что освещение должно быть равномерным. На практике это , что все точки поверхности должны быть равноудалены от источника света. При этом, свет должен попадать на все участки поверхности под одним и тем же углом. Также учтите, что на поверхность должен попадать весь излучаемый источником света поток.

Если источник света близок по форме к точечному, то равномерного освещения можно добиться только на внутренней поверхности сферы. Однако, если светильник достаточно удален от освещаемой поверхности, а сама поверхность относительно ровная и имеет небольшую площадь, то освещенность можно считать практически равномерной. «Ярким» примером подобного источника света можно считать , которое за счет огромной удаленности является почти точечным источником света.

Пример: В центре кубической комнаты 10 метров расположена лампа накаливания мощностью 100 Вт.

Вопрос: какова будет освещенность потолка комнаты?

Решение: лампа накаливания мощностью 100 Ватт создает поток примерно равный 1300 люмен (Лм). Этот поток распределяется на шесть равных поверхностей (стены, пол и ) общей площадью 600 м². Следовательно их освещенность (средняя) составит: 1300 / 600 = 2,167 Лк. Соответственно, средняя освещенность потолка будет также равной 2,167 Лк.

Однако на практике, световой поток, создаваемый источником света, так не рассчитывается, а с помощью специальных приборов – сферических фотометров и фотометрических гониометров. Но так как большинство источников света имеют стандартные характеристики, то для практических расчетов воспользуйтесь следующей таблицей:

Лампа накаливания 60 Вт (220 В) – 500 Лм.
Лампа накаливания 100 Вт (220 В) – 1300 Лм.
Люминесцентная лампа 26 Вт (220 В) - 1600 Лм.
Натриевая газоразрядная лампа (уличная) - 10000...20000 Лм.
Натриевые лампы низкого давления - 200 Лм/Вт.
Светодиоды – порядка 100 Лм/Вт.
Солнце – 3,8 * 10^28 Лм.

Лм/Вт – показатель эффективности источника света. Так, например, светодиод мощностью 5 Вт обеспечит световой поток в 500 Лм. Что соответствует лампе накаливания, потребляющей мощность 60 Вт!