Сила света люмен: Калькулятор люмены в канделы и канделы в люмены, энергия света Ватты

Калькулятор люмены в канделы и канделы в люмены, энергия света Ватты

См. также: Оценка максимума эффективности белого света

Лю́мен (обозначение: лм, lm) — единица измерения светового потока в СИ.

Количество люмен указывает, сколько света испускает лампа во всех направлениях. Чем больше число люмен, тем больше света.

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 4π люменам.

Канде́ла (обозначение: кд, cd) — единица измерения силы света в СИ (от латинского candela, свеча).

Количество кандел указывает, сколько света испускает лампа в одном направлении, в котором она светит наиболее интенсивно.

Одна кандела — сила света в данном направлении от источника монохроматического излучения с частотой 540*1012 Гц, (555 нм, зеленый цвет) имеющего интенсивность излучения в этом направлении равную 1 / 683 Вт в телесном угле равном одному стерадиану.

Калькулятор для перевода люмен в канделы

Пересчет ведется по формуле:
F_v=I*2π(1-cos(α)), где
F_v — световой поток
I_v — сила света
α — угол половинной яркости

Для расчета введите угол и силу света (световой поток). Учтите, результаты расчета зависят от оптических параметров светодиода и дают ориентировочный результат!

Световой поток типовых источников света

Приведены сравнительные параметры некоторых источников света, значения приблизительные, только для сравнительной оценки.

Мощность излучения, взаимосвязь энергии света (Ватты) и светового потока (люмен)

Важным параметром для оценки энергоэффективности светодиодного излучателя считается соотношение между излучаемой мощностью и мощностью, выделяемой в виде тепла.

Излучаемый светодиодом свет, как известно, обладает определенной энергией и энергия света зависит от длины волны. Однако сила света не пропорциональна энергии светового излучения, а зависит от чувствительности человеческого глаза. Иначе говоря, сила света — это мощность светового излучения, которое доступно для восприятия человеческим глазом. Чтобы пересчитать излучаемую энергию (Ватты) в световой поток (люмены), нужно знать длину волны излучения и кривую чувствительности человеческого глаза. Нетрудно догадаться, что для монохромного излучения эта задача решается легко, а для светодиода белого цвета, необходимо еще знать спектр его излучения и выполнить довольно сложное интегрирование.

Цвет излучения	Формула пересчета светового потока в энергию излучения	Опт. мощность при Fv = 100 люмен, Вт	Сила света при P = 1 Вт, лм
зеленый 555 нм	Р = Fv/683 Вт/лм	0. 15	683
красный 650 нм	Р= Fv/68,3 Вт/лм	1.46	68.3
красный 625 нм	Р= Fv/222 Вт/лм	0.45	222
синий 465 нм	Р= Fv/68,3 Вт/лм	1.46	68.3
белый	Р= Fv/243 Вт/лм	0.41	243

Можно оценить, что белый светодиод мощностью 1 Вт с эффективностью 100 лм/Вт излучает в виде света 0,4 Вт и 0,6 Вт рассеивает в виде тепла, а лампа накаливания из потребляемых 100 Вт излучает в видимой области спектра только 6 Вт (0,06 Вт на 1 Вт).

Энергия, потребляемая источником света от сети питания, не полностью преобразуется в излучение. Особенно это актуально для светодиодных ламп. Кроме потерь энергии в самом светодиоде, мощность теряется в преобразователе питания, часть света задерживается оптикой — отражателями, рассеивателями, линзами. При использовании светодиода с эффективностью 100 lm/Вт, эффективность лампы редко достигает 80 lm/Вт, а для наиболее распространённых изделий бывает 60-70 lm/Вт. В итоге, современные лампы массового производства примерно в 10 раз эффективнее лампы накаливания.

На сколько люмен должен светить фонарь?

На сколько люменов должен светить фонарь?

Итак, вы решили приобрести фонарь, и думаете над тем, какими характеристиками он должен обладать. Логичнее всего предположить, что яркость света – главный параметр, по которому можно судить о том, хорош прибор или нет. Но не всё так однозначно. Сегодня настоящие фонари, а не жалкое их подобие, обязаны иметь достойную электронику, фурнитуру, защищённость от внешних воздействий, к примеру, от воды и пыли, быть устойчивыми к ударам, и ещё отличаться рядом полезных качеств. Как мы понимаем, эти качества невозможно воплотить в одной модели так, чтоб её себестоимость была на уровне игрушки. Разумеется, цена фонаря тоже играет роль. Можно ещё долго копать, рассуждая о том, что должно быть в хорошем фонаре. Но сейчас мы сконцентрируемся на вопросе о количестве люменов.

Что такое освещённость, яркость и сила света фонаря?

Для обычного пользователя все эти термины – освещённость, яркость, сила света – кажутся приблизительно идентичными понятиями. Но в действительности между ними есть определённая разница.

Сила света

Чтобы объяснить, в чём заключается сила света, нужно сперва сказать о световом потоке. Это такая величина, характеризующая количество световой энергии, переносимой через некую поверхность за единицу времени. Люмен — единица для измерения светового потока, которая обязательно указывается в характеристиках фонарей. Как говорится, фонарь потребляет ватты (мощность) из электросети, и производит люмены.

Вместе с тем понятно, что, если взять две лампы одного типа, то у более мощной будет больше и световой поток. Свет распространяется в разные направления, при этом, в разные стороны прибор может светить с разной силой. Предмет перед автомобильной фарой освещается хорошо, а стоящий чуть дальше сбоку — хуже. Величину светового потока в определённом направлении за единицу времени называют — силой света, и измеряют в канделах (свечах).

Большое число кандел у светильника означает, что он генерирует сильно сфокусированный свет, то бишь, даёт мощный луч, освещающий хорошо даже удалённые предметы. При этом объекты, на которые не направлен луч, почти не получат света. Другой пример — настольная лампа, которая равномерно светит во все стороны, но не сможет как следует осветить дальнее пространство.

Получается, фонарь и настольная лампа будут освещать предметы с разным количеством кандел, даже если испускаемое число люменов у них равное.

Яркость света

Яркость освещения, как физическая величина, представляет собой отношение светового потока, переносимого в элементарном пучке лучей и распространяющегося в телесном углу, к площади сечения данного пучка. Иначе её еще именуют плотностью освещения. Единица измерения – кандел на метр квадратный. Субъективно яркость определяет уровень зрительных ощущений смотрящего человека. Это, так сказать, о качестве освещения, комфорте восприятия. По-простому в характеристиках пишут «яркость», имея в виду люмены, чтобы пользователям было легче понимать возможности фонаря. Однако объективно «яркость» и «световой поток», как и «сила света», это не одно и то же.

Освещённость фонаря

Освещённость — световая величина, равная отношению светового потока, падающего на малый участок поверхности, к его площади. Освещённость показывает, какая часть светового потока попала на конкретный предмет или поверхность, и измеряется в люксах. Чем ближе предмет к источнику света и чем меньше разного рода препятствий на пути света, тем лучше предмет освещён. Световой поток и сила света показывают, как работает прибор. Освещённость демонстрирует, насколько освещены вокруг предметы. Фонарь может испускать мощный световой поток, но если поместить его в коробку — освещённость окружающих предметов будет стремиться к нулю.

То бишь, яркость, сила света, освещённость тесно связаны. И ориентироваться только лишь на люмены вовсе не правильно. Помните: световой поток показывает количество света, без учёта направления его распространения. Поэтому необходимо учитывать и другую характеристику – силу света. А она, как вы уже поняли, измеряется в канделах.

Так сколько же всё-таки люменов достаточно для фонаря?

Конечно, вопрос о люменах – совсем не лишний, и нужно всё же знать, какой световой поток считается нормальным для фонаря. Всё зависит от того, какое целевое назначение модели, и как она будет применяться. Например, 300 люменов будут с избытком выполнять задачу дальнобойного фонаря, в то время, как 3000 люменов может едва хватать при широком (флудерном) свете. Есть, конечно, очень яркие модели вроде Imalent MS12 с его 53 тысячами люменов, или же фонарь Fenix LR40R поисковый на 12 тысяч люменов. Но надо понимать, для чего будет в дальнейшем использоваться тот или иной прибор, и насколько целесообразна большая яркость света.

Казалось бы, очевидно, что чем люменов больше, тем фонарь лучше. Однако оказывается, что между этими утверждениями далеко не всегда прослеживается линейная связь. Яркость важна для всех без исключения фонарей. Однако этот фактор далеко не единственный среди тех, что влияют на общие характеристики освещения и то, насколько удобно будет использовать выбранную модель. Например, совершенно необязательно фонарь на 500 люменов будет светить дальше, чем тот, предел которого — 250 люменов. Поэтому утверждение некоторых пользователей фонарей о том, что для определённых целей достаточно того или иного количества люменов, смело можно считать голословным. Люмены – не главный показатель.

На что следует обратить внимание

Во-первых, производители указывают максимально доступное для своих фонарей значение яркости. Если же модель не оборудована специальным драйвером, который стабилизирует напряжение в батарейках или встроенном аккумуляторе, то с падением уровня заряда будет постепенно снижаться и яркость. А поэтому на практике количество люменов для того светового потока, что используется, будет ниже заявленного. Фонари, оборудованные соответствующим драйвером, будут продолжать светить с заявленной яркостью до тех пор, пока для этого будет хватать заряда элементов питания. Но обратите внимание, что стоят они дороже обычных.

Во-вторых, помимо люменов большое значение имеет форма луча, ширина его боковой засветки, фокусное расстояние луча, особенности центрального пучка света. Хорошо сфокусированный луч будет светить намного дальше, чем рассеянный. Поэтому владелец первого фонаря вполне может заявить, что его модель ярче и лучше. Однако сфокусированный луч гораздо менее удобен, если необходимо освещение территории на ближней или даже средней дистанции. Он будет выхватывать из темноты лишь небольшой сегмент, оставляя остальной участок неосвещённым. Обязательно обращайте внимание на характеристики фокусировки и боковой засветки.

Узконаправленные лучи эффективны для тактических фонарей. Они позволяют чётко подсвечивать цель, и ориентированы на большие дистанции. При этом не происходит напрасного распыления светового потока, который и не эффективен, и нежелателен с точки зрения маскировки охотника на местности. Но даже для охотничьих фонарей большое значение имеет каждая конкретная ситуация. Ведь прицеливаться приходится совсем не всегда к объектам, находящимся очень далеко, а слишком яркий поток света на ближнюю цель может оказаться избыточным. И попросту залить её светом настолько, что охотник даже не увидит, где границы этой цели. Тут поможет выбор фонарей с несколькими режимами яркости.

В то же время, фонари с широким углом освещения, мягкой боковой засветкой и плавным переходом к ней от центрального пучка позволяют получить гораздо более естественное освещение на ближних дистанциях. Они хороши, например, для туризма, поскольку позволяют удобнее ориентироваться в пространстве и снимают дополнительную нагрузку с глаз. И даже в этом случае будет очень хорошо, если для открытой местности и внутри палатки вы сможете использовать разные режимы яркости.

Выводы

Так что, выбирая для себя фонарь, смотрите не только на то, какой яркости свет он дает, но и обращайте внимание на более детальные характеристики светового потока для этой конкретной модели. Таким образом, вы сможете подобрать модель, работой которой будете действительно довольны. Правильно подобранный фонарь станет залогом того, что вы не потратите деньги понапрасну на невостребованную яркость или неудобные для вас характеристики луча.

Так что, выбирая для себя фонарь, смотрите не только на то, какой яркости свет он дает, но и обращайте внимание на более детальные характеристики светового потока для этой конкретной модели. Таким образом, вы сможете подобрать модель, работой которой будете действительно довольны. Правильно подобранный фонарь станет залогом того, что вы не потратите деньги понапрасну на невостребованную яркость или неудобные для вас характеристики луча.

Купить фонари в России
Купить фонари в Украине

Популярные вопросы

Что такое люмен (lumen)

Люмен – единица измерения светового потока. Определяется, как величина светового потока, испускаемого точечным изотропным источником, c силой света, равной одной канделе, в телесный угол величиной в один стерадиан. Полный световой поток, что генерируется изотропным источником, с силой света одна кандела, соответствует 4π люменам. Где π (число «пи») равно примерно 3,14 (математическая константа).

Как влияет количество люменов на дальность света фонарика?

Число люменов не определяет дальнобойность фонаря, то есть, ту дистанцию, на которую распространяется поток освещения. А вот что влияет на расстояние действия, так это фокусировка луча и оптика модели. От того, сколько люменов имеет конкретный экземпляр, зависит его яркость. Для того, чтобы было понятнее, пример: прибора в 10 лм хватит для освещения пути под ногами, тёмной комнаты или подъезда. Фонарь в 20–30 лм позволит осветить ближайшие 10–20 метров.

Какие LED светодиоды выдают максимальное количество светового потока в люменах?

У светодиодов световой поток варьирует от 80 до 150 лм из 1 Вт. Это обусловлено некоторыми отличиями вольтамперных характеристик светодиодов и систем охлаждения. Световой поток экспериментальных светодиодов доходит до 220 лм/Вт, но такие диоды не выпускают массово. Наиболее мощный LED XLamp XM-L установил рекорд. Его соотношение яркости к мощности составило 160 люменов на ватт при потреблении тока 350 миллиампер.

Сколько люменов должно быть в налобном фонарике?

Налобные фонари – чрезвычайно удобная вещь, поскольку руки остаются свободными. Их применяют для работы и досуга разные категории лиц: шахтёры, рыбаки, туристы, спелеологи, велосипедисты и прочие. Налобный фонарик в среднем выдаёт от 30 до 100 люменов света. Есть модели с мощностью потока более 200 люменов, но они тяжеловаты (200-300 граммов без батарей). Форма светового пятна может быть любой: для спелеологии удобнее заливной луч, для туризма – точечный.

Люксы, Люмены, Канделы

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 < f a h — это видимый угол свечения. Максимальная яркость света у светодиода будет в точке (e) – эта точка находится прямо перпендикулярно кристаллу светодиода. Перемещаясь по окружности от точки (e) влево и вправо яркость будет уменьшаться. И в какой то точке (c) и точке (b)
яркость будет в два раза меньше яркости точки (e). Угол < b a c — и будет называться углом половинной яркости. И чем он ближе по величине к видимому углу свечения – тем лучше. За пределами этого угла тоже есть свет, но характеристикой угла половинной яркости будет только угол < b a c.

Буквально на пальцах и разными языками попробуем понять различие и отношение между Люменами и Канделами.

На языке математики! :)

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:

I = Ф / W

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.

Люмен

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

Ф = I • W

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.

Люкс

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

E=Ф/σ

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.

Люкс (от лат. lux — свет)

Типичная освещённость.

Прямые солнечные лучи в полдень 100 000 Лк

В светлой комнате 150 Лк

На рабочем столе для тонких работ 300 Лк

От полной луны 0,2 Лк

Интересно знать: Два брата — Люкс и Люмен.

Люкс и Люмен.

Зачастую обычный человек может не знать что такое люксы и люмены или вовсе путать их.

Рассмотрим подробнее эти понятия:

Люкс (от лат. lux — свет) — это единица измерения освещенности в Международной системе единиц. Русское обозначение — лк, международное — lx.

1 люкс равен освещенности поверхности площадью 1 квадратный метр при световом потоке падающего на нее излучения, равном 1 люмен.

1 лк = 1 лм/ м².

Также 1 люкс равен освещённости поверхности сферы радиусом 1 метр, создаваемой точечным источником света, находящимся в её центре, сила света которого составляет 1 кандела*.

1 лк = 1 кд/ м².

Примеры типовой освещенности:

Освещенность, лк	Где
10−5	Свет Сириуса, одной из самых ярких звезд ночного неба.
0,0003	Ночное звездное небо без лунного света.
0,01	Освещение от четверти луны.
0,27	Освещение от луны во время полнолуния.
1	Освещение от полной луны в тропиках.
20	Море на глубине около 50 метров.
50	Ванные комнаты, уборные, санузлы, душевые.
100	Очень пасмурный день.
150	Жилые комнаты, гостиные, спальни.
200	Детские комнаты.
320-500	Рабочий кабинет.
400	Восход или закат в ясный день.
1 тыс.	Пасмурный день или освещение в телестудии.
4-5 тыс.	Полдень в середине зимы.
10-25 тыс.	Ясный солнечный день в тени.
30-130 тыс.	Прямой солнечный свет.
135 тыс.	Вне атмосферы на среднем расстоянии Земли от Солнца.

 Люмен (от лат. lumen — свет) — единица измерения светового потока в Международной системе единиц, является световой величиной. Русское обозначение — лм, международное — lm.

1 люмен равен световому потоку, испускаемому точечным изотропным источником, с силой света, равной 1 канделе, в телесный угол величиной в один стерадиан.

1 лм = 1 кд × ср.

1 лм = 1 кд × 1 лк × м².

Световая отдача источника света — отношение излучаемого источником светового потока к потребляемой им мощности. В Международной системе единиц измеряется в люменах на ватт (лм/Вт). Является показателем эффективности и экономичности источников света.

Световая отдача типичных источников света:

*Кандела (от лат. candela — свеча) — единица силы света, одна из семи основных единиц Международной системы единиц. Русское обозначение — кд, международное — cd.

Сила света типичных источников света:

Люмен, единица светового поток — Справочник химика 21

    Люмен — единица светового потока — равен светового [c.57]

    Люмен — единица светового потока, равная мощности излучения в — — вт. Например, электрическая лампа мощностью 623 [c.115]

    Люмен (единица светового потока). . . .  [c.6]

    Единицей измерения освещенности является люкс (лк). Люкс — уровень освещенности поверхности площадью 1 м , на которую падает равномерно распределяясь, световой поток в 1 люмен, (лм). Люмен— единица светового потока в Международной системе единиц (СИ). Степень освещенности изменяется в очень щироких пределах например, ночью в полнолуние освещенность равна -0,2—0,3 лк, а под открытым небом в ясный солнечный день составляет от 20 000 до 100 000 лк. Глаз человека обладает громадной способностью приспосабливаться (адаптироваться) к переменам освещенности. [c.119]

    Единица светового потока — люмен (лм, 1т) — световой поток, равномерно испускаемый точечным источником с силой света в 1 свечу внутри телесного угла в 1 стер. [c.560]

    Оптика как техническая дисциплина, а не как часть физики, использует единицы измерения освещенности (люкс), светового потока (люмен) и силы света (кандела). Все они связаны друг с другом, а поскольку кандела равна силе света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540 10 Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении 1/683 Вт/ср ), все три величины могут быть выражены через три фундаментальные (см, с, г). [c.269]

    В видимой области спектра применяют систему световых единиц, соответствующую зрительному ощущению лучистых потоков с учетом спектральной чувствительности глаза. Единицей светового потока является люмен (1 лм = 1/683 Вт для X = 0,55 мкм), сила света измеряется в канделах (кд), освещенность — в люксах (лк), яркость — кд/м (1 кд = лм/ср, 1 лк = 1 лм/м ). [c.487]

    Световой поток есть поток лучистой энергии, оцениваемый по световому ощущению, которое он производит. За единицу светового потока принимают люмен. Люмен есть световой поток, испускаемый точечным источником света в 1 свечу внутри телесного угла в 1 стерадиан. [c. 52]

    Здесь Р ЛХ есть поток излучения в интервале длин воля, равном X и содержащем длину волны X, V (X) — функция относительной дневной световой эффективности. Множитель Ктп определяет максимальную световую эффективность (или максимальное отношение светового потока к потоку излучения) он соответствует длине волны, для которой V (Х) = 1. Единицей светового потока является люмен, определяемый как световой поток, испускаемый точечным источником (или бесконечно малым элементом поверхности протяженного источника), создающим одинаковую по всем направлениям силу света, равную 1 кд внутри телесного угла, равного 1 ср  [c.512]

    Фотоэлементы принято сравнивать между собой по чувствительности. Чем больший ток дает фотоэлемент, тем он считается чувствительнее. Чувствительность фотоэлементов измеряют в микроамперах (1 а= 10 а), приходящихся на единицу светового потока в один люмен. Различают два вида чувствительности общую (интегральную) и спектральную (цветовую).  [c.46]

    Световой поток мощность лучистой энергии, оцениваемой по световому ощущению, воспринимаемому человеческим глазом. За единицу светового потока принят Люмен (лм). Световой поток, отнесенный к пространственной единице— телесному углу [c.131]

    Световой поток F определяется мощностью лучистой энергии, оцениваемой глазом по световому ощущению. За единицу светового потока от точечного источника силой в одну новую свечу (кандела, кд) принимается люмен (1 лм). [c.103]

    Единица светового потока — люмен (лм, 1га). [c.501]

    Примечания. 1. Принятая ранее единица светового потока люмен равна 1,005 люмена, принятого в настоящее время. [c.560]

    Все остальные фотометрические единицы определяются на основании единицы силы света. Так, единица светового потока люмен (лм) — это световой поток, испускаемый точечным источником, сила света которого 1 кд, в телесный угол, равный 1 ср.  [c.8]

    За единицу светового потока, излучаемого источником света в 1 с по всем направлениям, принят 1 люмен (лм). На один квадратный метр поверхности земли в летнее время в солнечный день падает световой поток 10 000 лм. Лампа накаливания мощностью 150 Вт излучает световой поток 1 845 лм, люминесцентная лампа белого света мощностью 40 Вт — 1 920 лм. Освещенность поверхности, на которую падает световой поток, измеряется в люксах (лк) 1 лк представляет собой освещенность поверхности в 1 м , на которую падает световой поток величиной 1 лм. Общая минимальная освещенность объектов нефтепромыслов составляет 2—50 лк, в зависимости от рода выполняемых работ. Для ремонтно-механических работ средней точности требуется освещенность 50—60 лк. [c.368]

    Для проведения качественного и количественного анализа излучение источника света, разложенное в спектр в спектральном аппарате, нужно зарегистрировать. При количественном анализе, кроме того, необходимо измерить интенсивность спектральных линий. Обе эти операции проводят последовательно или одновременно. Например, при фотографическом методе сначала регистрируют спектр, а затем измеряют интенсивность спектральных линий по их почернению на фотографической пластинке. При фотоэлектрическом методе регистрация спектра и измерение интенсивности являются обычно одной операцией. Измерение интенсивности спектральных линий и полос (фотометрия) при количественном анализе всегда носит относительный характер. Никогда не измеряют абсолютные значения светового потока, составляющего спектральную линию в люменах, ваттах или других абсолютных единицах, а определяют интенсивность одной линии по отношению к другой. [c.152]

    Под интенсивностью света понимают мощность (энергию) светового потока, испускаемого источником света в 1 сек внутри телесного угла, равного единице. Единица световой анергии—люмен-секунда (лм-сек) — это энергия светового потока в 1 лм, расходуемая в течение 1 сек. [c.16]

    Энергию, излучаемую источником света в одну секунду, и световой поток измеряют в джоулях или в ваттах (1 вт= дж/сек единица мощности). Часто применяют также световые величины, например, световой поток измеряют в люменах (лм). Переход от энергетических величин к световым является довольно сложным. Например, для света с длиной волны 5550 А световому потоку в 650 лм соответствует мощность 1 вт. Это соотношение меняется с длиной волны так для Я, = 4500 А мощности в 1 вт соответствует световой поток, равный всего 25 лм. [c.23]

    Световой поток Ф измеряется количеством световой энергии, протекающей в единицу времени через некоторую поверхность 5. Единица измерения — ватт (для видимой области — люмен). [c.62]

    При практическом использовании фотоэффекта в фотоэлементах интегральную чувствительность последних в области видимого излучения какого-либо источника характеризуют не числом микроампер, соответствующих единице энергии, падающей на поверхность катода в 1 сек., а числом микроампер, приходящихся па один люмен светового потока, падающего на катод фотоэлемента (микроамперы на люмен). Чувствительность катода различна при различных источниках света, так как зависит от распределения энергии в спектре источника. [c.58]

    В табл. 1.3 приведены энергетические и световые единицы измерения. В ряде случаев один и тот же лучистый поток, монохроматический или сложного состава, может быть выражен как поток энергии (в ваттах) или как световой поток (в люменах). Представляет интерес установить соотнощение, позволяющее переходить от одних величин к другим. [c.16]

    Излучение распространяется от источника (равномерно во все стороны) в виде потока фотонов, который называют потоком излучения, или лучистым потоком (Ф). Мощность его, т. е. энергию, переносимую в единицу времени (1 сек), измеряют в ваттах. За единицу мощности светового потока (лучистого потока, воспринимаемого глазом) принят люмен (лм) он представляет собой поток, испускаемый точечным источником света силой в 1 свечу (св) в телесный угол, равный 1 стерадиану. Напомним, что полная сфера образует телесный угол 4 те, а стерадиан — телесный угол с вершиной в центре сферы радиусом м, вырезающий на ее поверхности площадь, равную 1 м . Освещенность такой сферической поверхности принимают [c.9]

    Единицы измерений. Абсолютная система единиц до сих пор не привилась для измерения силы света. Эталоном сравнения для разных источников видимого света служила до недавнего времени нормальная свеча Гефнера, представляющая собой пламя амилацетата длиной в 40 мм, горящее в горелке особого устройства на воздухе при атмосферном давлении с фитилем диаметром в 8,3 мм. Сейчас чаще применяют международную свечу, равную 1,17 свечи Гефнера. Световой поток, испускаемый свечей Гефнера в пределах телесного угла, равного единице, называется л ю м е н о м. Таким образом одна свеча испускает по всем направлениям световой поток в 4 я люменов. Яркость освещения или освещенность поверхности измеряется люксами. Один люкс равен освещенности поверхности, отстоящей на один метр от свечи Гефнера перпендикулярно к лучу. Для характеристики этой величины можно указать, что белая поверхность при ясной солнечной погоде летом в 12 часов получает 6 ООО люксов, если она находится в тени, и ок. 100 0(Х) люксов на солнце. Освещение полной луной равно V4 люкса. [c.477]

    Для расчета электрического освещения пользуются следующими основными светотехническими единицами освещенностью, выражаемой в люксах (лк) и световым потоком, выражаемым в люменах (лм), освещенность Е определяется по формуле [c.108]

    Здесь было бы правильнее говорить о мощности светового потока, которая представляет собой энергию светового потока, выделяемую в 1 сек источником света. Единица световой энергии 1 люмен в секунду лм1сек) — это световая энергия, которая при световом потоке в 1 лм расходуется в течение 1 сек. Интенсивностью же более точно было бы называть мощность излучения, испускаемую источником света в определенном направлении внутри телесного угла, равного единице. Однако в колориметрии принято пользоваться термином интенсивность вместо термина мощность. [c.12]

    Единица освещенности (практическая) люкс 1х) есть поверхностная плотность светового потока в один люмен, равномерно распределенного на площади в один квадратный метр.  [c.1053]

    Фотоэлементы принято сравнивать по их чувствительности. Чем больший ток дает с тоэлемент, тем он чувствительнее. Чувствительность фотоэлементов измеряют в микроамперах на единицу светового потока в один люмен. [c.43]

    Единицей измерения освещенности является люкс (лк). Люкс —это уровень освещенности, поверхности площадью 1 м , на которую падает, равномерно распределяясь, световой, поток в 1 люмен (лм). ЛШтвн — единица светового потока в Международной системе единиц (СИ). Показателем освещенности принято пользоваться для количественной оценки степени освещенности качественная сторона освещения определяется другими показателями, например, яркостью. Степень освещенности изменяется в очен 5 широких пределах например, ночью в полнолуние освещенность равна 0,2—0,3 лк, а под открытым небом в ясный солнечный день составляет от 20000—100000 лк. Однако глаз человека обладает громадной способностью приспосабливаться (адаптироваться) к переменам освещенности, и человек в известных пределах достаточно хорошо видит и при большой и малой освещенности.  [c.120]

    Единица светового потока люмен (/т), точное значение которой для СССР определяется по галопным электрическим лампам]накаливания, выверяемым и хранимым Всесоюзным научно-исследовательским институтом метрологии. [c.1053]

    В спектроскопии для измерений мощности, энергии и других характеристик излучения обычно пользуются не фотометрическими единицами, а энергетическими. Фотометрические величины связаны с энергетическими через функцию видности, которая отлична от нуля только в видимой части спектра. Поэтому в области длин волн короче 3600 и длиннее 7000 Л такие понятия как люмен, люкс, стильб, теряют смысл. Тем не менее понятия яркость, световой поток, освещенность сохраняются в спектроскопии и для ультрафиолетовой и для инфракрасной областей, несмотря на утрату их первоначального значения, связанного с визуальным восприятием. Однако в качестве единиц при спектроскопических измерениях используются либо единицы системы СИ или СГС, либо принятые в атомной физике электрон-вольты при измерении энергии термов, число квантов в секунду при измерении величины светового потока и др. Ниже приводятся основные величины, с которыми нам придется иметь дело, и их обозначения. [c.11]

    Люкс-—единица освещенности в светотехнике. 1 люкс (лк) равен плотности светового потока величиной в 1 люмен лм), равномерно раопределенного иа площади в 1 м . [c.114]

    Световая отдача источника света есть отношение светового потока источ ника света к величине его мощности. Для электрических источников света световая отдача выражается в люменах на ватт для источников свйта с непосредственным сжиганием горючего в люменах на большую калорию в единицу времеии. [c.1053]

    Равномерно излучающий во все стороны источник света в 1 свечу создает световой поток в 1 люмен в единице телесного угла (стеродиане), следовательно 1 свеча = 4тс люменам, или Р — 4к/0, где/0 — средняя сферическая сила света. [c.1053]

Обучающий ролик «Световой поток и сила света»

21.06.2016

Автор: ViLED

Что такое световой поток и сила света, и какой же физический смысл этих величин.
Попробуем разобраться в этих сложных, на первый взгляд, терминах.

Световой поток и сила света

Световой поток — мощность лучистой энергии, оцениваемая по производимому ею световому ощущению, и измеряется в Лм.

Попробую объяснить проще: в дневное время наши глаза максимально чувствительны к одному цвету – зеленому.

Длина волны этого излучения утверждена Международной Комиссией по Освещению (МКО наложение) и равна 555 нм. Так вот, 1 люмен соответствует потоку излучателя, с длиной волны 555 нм, и мощностью 1/683 Вт. А как Вы думаете, как получили значение 1/683 Вт?

Не секрет, что распределение излучения реального источника в окружающем пространстве не равномерно.

Какой-то источник света может светить узким пучком, другой широким, но при этом они будут иметь одинаковое количество Лм.

Именно поэтому световой поток не является исчерпывающей характеристикой источника света, если одновременно с ним не определяется распределение излучения по разным направлениям окружающего пространства.

И вот мы подобрались к понятию «сила света».

Сила света — отношение светового потока, распространяющегося заключенного внутри элементарного телесного угла, к этому углу.
Сложность в том, что телесный угол имеет нулевую физическую размерность. Но если определить форму светового потока, исходящего из источника, как конус, то можно сказать, что сила света, это один люмен в пределах конуса с углом 65 градусов. Для визуального представления размера величины, силу света в 1 кд дает обыкновенная восковая свеча.

На самом деле, еще удобнее использовать Кривую Силы Света, но о ней я расскажу в следующих видео.

По завершению хочу, как всегда, пожелать выбирать только правильные и надежные светильники.

кандела [кд] в люмен/стерадиан [лм/ср] • Конвертер силы света • Фотометрия — свет • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисления. Конвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер реактивной мощностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

Яркость Луны, отражающей солнечный свет в полнолуние, приблизительно равна от 4900 до 5400 кд/кв. метр. Освещенность поверхностей предметов в таком лунном свете в безоблачную погоду равна от 0,27 до 1 люкса. Черное Море ночью. Алупка, Крым, Россия.

Общие сведения

Сила света — это мощность светового потока внутри определенного телесного угла. То есть, сила света определяет не весь свет в пространстве, а только свет, излучаемый в определенном направлении. В зависимости от источника света, сила света уменьшается или увеличивается по мере изменения телесного угла, хотя иногда эта величина одинакова для любого угла, если источник равномерно распространяет свет. Сила света — физическое свойство света. Этим она отличается от яркости, так как во многих случаях, когда говорят о яркости, то подразумевают субъективное ощущение, а не физическую величину. Также, яркость не зависит от телесного угла, а воспринимается в общем пространстве. Один и тот же источник с неизменной силой света может восприниматься людьми как свет разной яркости, так как это восприятие зависит от окружающих условий и от индивидуального восприятия каждого человека. Также, яркость двух источников с одинаковой силой света может восприниматься по-разному, особенно если один дает рассеянный свет, а другой — направленный. В этом случае направленный источник будет казаться ярче, несмотря на то, что сила света обоих источников одинакова.

Сила света рассматривается как единица мощности, хотя она отличается от привычного понятия о мощности тем, что она зависит не только от энергии, излучаемой источником света, но и от длины световой волны. Чувствительность людей к свету зависит от длины волны и выражается функцией относительной спектральной световой эффективности. Сила света зависит от световой эффективности, которая достигает максимума для света с длиной волны в 550 нанометров. Это — зеленый цвет. Глаз менее чувствителен к свету с большей или меньшей длиной волны.

Сила света одной свечи примерно равна одной канделе

В системе СИ сила света измеряется в канде́лах (кд). Одна кандела приблизительно равна силе света, излучаемого одной свечой. Иногда также используются устаревшая единица, свеча (или международная свеча), хотя в большинстве случаев эта единица заменена канделами. Одна свеча примерно равна одной канделе.

Диаграмма силы света

Если измерять силу света, используя плоскость, которая показывает распространение света, как на иллюстрации, то видно, что величина силы света зависит от направления на источник света. Например, если принять направление максимального излучения светодиодной лампы за 0°, то измеренная сила света в направлении 180° будет намного ниже, чем для 0°. Для рассеянных источников величина силы света для 0° и 180° не будет сильно отличаться, а возможно будет одинаковой.

На иллюстрации свет, распространяемый двумя источниками, красным и желтым, охватывают равную площадь. Желтый свет — рассеянный, подобно свету свечи. Его сила — примерно 100 кд, независимо от направления. Красный — наоборот, направленный. В направлении 0°, там, где излучение максимально, его сила равна 225 кд, но эта величина быстро уменьшается при отклонениях от 0°. Например, сила света равна 125 кд при направлении на источник 30° и всего 50 кд при направлении 80°.

Сила света в музеях

Сотрудники музеев измеряют силу света в музейных помещениях, чтобы определить оптимальные условия, позволяющие посетителям рассмотреть выставленные работы, и в то же время, обеспечить щадящий свет, наносящий как можно меньше вреда музейным экспонатам. Музейные экспонаты, содержащие целлюлозу и красители, особенно из натуральных материалов, портятся от продолжительного воздействия света. Целлюлоза обеспечивает прочность изделий из ткани, бумаги и дерева; часто в музеях встречается много экспонатов именно из этих материалов, поэтому свет в экспозиционных залах представляет большую опасность. Чем сильнее сила света, тем больше портятся музейные экспонаты. Кроме разрушения, свет также обесцвечивает материалы с целлюлозой, такие как бумага и ткани, или вызывает их пожелтение. Иногда бумага или холст, на которых написаны картины, портятся и разрушаются быстрее, чем краска. Это особенно проблематично, так как краски на картине восстановить проще, чем основу.

Париж, Версаль

Вред, наносимый музейным экспонатам, зависит от длины световой волны. Так, например, свет в оранжевом спектре наименее вреден, а синий свет — самый опасный. То есть, свет с большей длиной волны безопаснее, чем свет с более короткими волнами. Многие музеи используют эту информацию и контролируют не только общее количество света, но и ограничивают синий свет, используя светло-оранжевые фильтры. При этом стараются выбирать фильтры настолько светлые, что они хоть и фильтруют синий свет, но позволяют посетителям в полной мере насладиться работами, выставленными в экспозиционном зале.

Важно не забывать, что экспонаты портятся не только от света. Поэтому трудно предсказать, основываясь только на силе света, как быстро происходит разрушение материалов, из которых они сделаны. Для долгосрочного хранения в музейных помещениях необходимо не только использовать слабое освещение, но и поддерживать низкую влажность, а также низкое количество кислорода в воздухе, по крайней мере, внутри выставочных витрин.

Табличка, запрещающая фотографирование со вспышкой

В музеях, где запрещают фотографировать со вспышкой, часто ссылаются именно на вред света для музейных экспонатов, особенно ультрафиолетового. Это практически необоснованно. Так же как и ограничение всего спектра видимого света намного менее эффективно, по сравнению с ограничением синего света, так и запрет на вспышки мало влияет на степень повреждения экспонатов светом. Во время экспериментов исследователи заметили небольшие повреждения на акварели, вызванные профессиональной студийной вспышкой только после более миллиона вспышек. Вспышка каждые четыре секунды на расстоянии 120 сантиметров от экспоната практически равносильна свету, который обычно бывает в экспозиционных залах, где контролируют количество света и фильтруют синий свет. Те, кто фотографируют в музеях, редко используют такие мощные вспышки, так как большинство посетителей — не профессиональные фотографы, и фотографируют на телефоны и компактные камеры. Каждые четыре секунды вспышки в залах работают редко. Вред от испускаемых вспышкой ультрафиолетовых лучей также в большинстве случаев невелик.

Сила света светильников

Свойства светильников принято описывать с помощью силы света, которая отличается от светового потока — величины, определяющей общее количество света, и показывающей насколько ярок этот источник в общем. Силу света удобно использовать для определения световых свойств светильников, например, светодиодных. При их покупке информация о силе света помогает определить с какой силой и в каком направлении будет распространяться свет, и подходит ли такой светильник покупателю.

Диаграмма распределения силы света

Распределение силы света

Кроме самой силы света, понять, как будет вести себя лампа, помогают кривые распределения силы света. Такие диаграммы углового распределения силы света представляют собой замкнутые кривые на плоскости или в пространстве, в зависимости от симметрии лампы. Они охватывают всю область распространения света этой лампы. На диаграмме видно величину силы света в зависимости от направления ее измерения. График обычно строят либо в полярной, либо в прямоугольной системе координат, в зависимости от того, для какого источника света строится график. Его часто помещают на упаковке ламп, чтобы помочь покупателю представить, как будет себя вести лампа. Эти сведения важны дизайнерам и светотехникам, особенно тем, кто работает в области кинематографа, театра, и организации выставок и представлений. Распределение силы света также влияет на безопасность во время вождения, поэтому инженеры, разрабатывающие освещение для транспортных средств, используют кривые распределения силы света. Им необходимо соблюдать строгие правила, регулирующие распределение силы света в фарах, чтобы обеспечить максимальную безопасность на дорогах.

Пример на рисунке — в полярной системе координат. A — центр источника света, откуда свет распространяется в разные стороны, B — сила света в канделах, и C — угол измерения направления света, причем 0° — направление максимальной силы света источника.

Измерение силы и распределения силы света

Силу света и ее распределение измеряют специальными приборами, гониофотометрами и гониометрами. Существует несколько типов этих приборов, например с подвижным зеркалом, что позволяет измерять силу света под разными углами. Иногда вместо зеркала двигается сам источник света. Обычно эти устройства большие, с расстоянием между лампой и сенсором, измеряющем силу света, достигающим 25 метров. Некоторые устройства состоят из сферы с измерительным прибором, зеркалом и лампой внутри. Не все гониофотметры — большие, бывают и маленькие, которые двигаются вокруг источника света во время измерения. При покупке гониофотометра решающую роль, кроме прочих показателей, играют его цена, размер, мощность, и максимальный размер источника света, который он может измерить.

Угол половинной яркости

Сила света, угол половинной яркости

Угол половинной яркости, иногда также называемый углом свечения — одна из величин, помогающих описать источник света. Этот угол показывает, насколько направлен или рассеян источник света. Его определяют как угол светового конуса, при котором сила света источника равна половине его максимальной силы. В примере на рисунке максимальная сила света источника — 200 кд. Попробуем определить с помощью этого графика угол половинной яркости. Половина силы света источника равна 100 кд. Угол, при котором сила света луча достигает 100 кд., то есть угол половинной яркости, равен на графике 60+60=120° (половина угла изображена желтым цветом). Для двух источников света с одинаковым общим количеством света, более узкий угол половинной яркости означает, что его сила света больше, по сравнению со вторым источником, для углов между 0° и углом половинной яркости. То есть, у направленных источников — более узкий угол половинной яркости.

Маска для подводного плавания Liquid Image с прикрепленными подводными фонарями

Преимущества есть и у широких, и у узких углов половинной яркости, и какой из них следует предпочесть — зависит от области применения этого источника света. Так, например, для подводного плавания стоит выбрать фонарь с узким углом половинной яркости, если в воде хорошая видимость. Если же видимость плохая, то не имеет смысла использовать такой фонарь, так как он только напрасно тратит энергию. В этом случае лучше подойдет фонарь с широким углом половинной яркости, который хорошо рассеивает свет. Также такой фонарь поможет во время фото и видео съемки, потому что он освещает более широкое пространство перед камерой. В некоторых фонарях для ныряния можно вручную настроить угол половинной яркости, что удобно, так как ныряльщики не всегда могут предвидеть, какая будет видимость там, где они ныряют.

Сила света и мощность

Матрица светодиодов 5050. Световой поток одного такого светодиода равен 16 лм.

В светодиодах сила света обычно соответствует потребляемой светодиодом мощности. Так, чем выше сила света, тем больше энергии он потребляет. Следует помнить, что чем больше потребление энергии, тем быстрее приходится заменять батарейки, если светодиод работает на батареях. Поэтому стоит выбирать лампы с такой силой света, которая необходима, но не больше, чем нужно.

Литература

Автор статьи: Kateryna Yuri

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

Сила света — обзор

1.1.2 Количества

В 1954 году 10-я Генеральная конференция по мерам и весам (CGPM) решила, что международная система должна быть основана на шести базовых единицах для измерения температуры и оптического излучения. помимо механических и электромагнитных величин. На этой конференции были рекомендованы шесть основных единиц измерения: метр, килограмм, секунда, ампер, градус Кельвина (позже переименованный в кельвин) и кандела. В 1960 году 11-я сессия CGPM назвала эту систему Международной системой единиц, SI от французского названия, Le Système International d Unités [1].Позже седьмая базовая единица, моль, была добавлена ​​в 1971 году 14-й ГКБМ [2]. СИ — это современная форма метрической системы, которая сегодня является наиболее широко используемой системой измерения.

Таким образом, Международная система количеств (ISQ) теперь является системой, основанной на семи основных величинах: длине, массе, времени, термодинамической температуре, электрическом токе, силе света и количестве вещества. Другие величины, такие как площадь, давление и электрическое сопротивление, выводятся из этих основных величин.ISQ определяет количество как любое физическое свойство, которое может быть измерено в единицах СИ [3]. Величина также может быть физической постоянной, такой как газовая постоянная или постоянная Планка. Несколько сотен величин используются для описания и измерения физического мира, и некоторые из этих величин перечислены ниже [4]: ​​

1.

1.2.1 Взаимосвязь между величинами

Изучение физики в значительной степени можно определить как изучение математических взаимосвязей между различными физическими свойствами. Физические величины определяются, как указано выше, когда эти свойства допускают разумное математическое описание. Взаимосвязь всех других величин может быть установлена ​​в терминах нескольких основных величин, выбранных должным образом, либо по определению, по геометрии, по физическому закону, либо по комбинации основных величин.

Например, давление — это величина, которая по определению связана с величиной силы, деленной на область количества. Площадь, с другой стороны, является величиной, геометрически связанной с произведением двух величин длины. Более того, сила — это величина, связанная (по второму закону Ньютона) с величиной, умноженной на массу, на величину ускорения.

Взаимосвязи между величинами выражаются в форме количественных уравнений. Мы можем связать даже изолированную величину, такую ​​как температура, с величинами давления, объема и массы. Мы можем дополнительно связать величины длины и времени, используя универсальную постоянную и скорость света. Следовательно, если мы правильно определяем наши понятия, мы можем соотнести любую величину с любой другой величиной. Таким образом, уравнение площадь = длина × ширина является количественным уравнением, в котором говорится, что количество (площадь прямоугольника) равно количеству (длине), умноженному на количество (ширину).

1.1.2.2 Базовые величины

Чтобы сократить набор количественных уравнений, мы должны сначала установить ряд так называемых базовых величин.Следовательно, базовые величины называются строительными блоками, на которых мы развиваем всю структуру и взаимосвязи физического мира. Как упоминалось ранее, в международной системе единиц СИ используются семь основных величин: масса (кг), длина (м), время (с), температура (К), электрический ток (А), сила света (кд ), и количество вещества (моль). Количество базовых величин, а также их выбор — выбор довольно произвольный; но, как правило, мы выбираем количества, которые легко понять и которые часто используются, и для которых могут быть установлены точные и измеримые стандарты.

1.1.2.3 Производные величины

Как упоминалось ранее в разделе о взаимосвязях, при использовании выбранных базовых величин в качестве строительных блоков производные количества выражаются как те, которые могут быть вычтены по определению, геометрии или физическому закону. Некоторыми примерами производных величин являются площадь (равна произведению двух длин), скорость (равна длине / времени) и сила (равна массе × ускорение), давление, мощность и т. Д. У нас также есть так называемые дополнительные единицы (как класс производных единиц), а именно, плоский угол (радиан = рад = мм ⁻¹ ) и телесный угол (стерадиан = sr = m ² м ⁻² ).

1.1.2.4 Кратные и подкратные величины

Обратите внимание, что величина величины может иметь очень большой диапазон. Пытаясь справиться с таким большим диапазоном, система единиц СИ сгенерировала 20 префиксов, показанных в таблице 1.

Таблица 1. Кратные и подмножественные единицы в системе единиц СИ

Префикс	Символ	Умножитель	Пример
Yotta	Y	10 24	5 Ym = 5 йоттаметров = 5 × 10 24 м
Zetta	Z	10 21	2 Zm = 2 зеттаметры = 2 × 10 21 м
Exa	E	10 18	7 Em = 7 exameters = 7 × 10 18 м
Peta	P	10 15	6 ПДж = 6 петаджоулей = 6 × 10 15 Дж
Тера	T	10 12	5 TW = 5 тераватт = 5 × 10 12 Вт
Гига	G	10 9	8 ГДж = 8 гигаджоулей = 8 × 10 9 Дж
Мега	M	10 6	2 МВт = 2 мегаватт = 2 × 10 6 W
Кило	k	10 3	3 км = 3 км = 3 × 10 3 м
Hecto	h	100	6 hL = 6 гектолитров = 600 L
Deka	da	10	2 плотины = 2 декаметра = 20 м
Deci	d	10 -1	3 дл = 3 децилитра = 0. 3 л
Сенти	c	10 −2	5 см = 5 сантиметров = 0,05 м
Милли	м	10 −3	9 мВ = 9 милливольт = 9 × 10 −3 V
Micro	µ	10 −6	5 мкм = 5 микрометров = 5 × 10 −6 м
Nano	n	10 −9	2 нс = 2 наносекунды = 2 × 10 −9 с
Пико	p	10 −12	3 пДж = 3 пикоджоулей = 3 × 10 −12 J
Femto	f	10 −15	6 fm = 6 фемтометров = 6 × 10 −15 м
Atto	a	10 −18	5 aJ = 5 аттоджоулей = 5 × 10 −18 J
zepto	z	10 900 67 −21	6 zJ = 6 zeptojoules = 6 × 10 −21 J
yocto	y	10 −24	8 yJ = 8 yoctojoules = 8 × 10 −24 Дж

1.

1.2.5 Типы количественных уравнений

Энергия ветра, давление на дне столба воздуха или воды, вес объекта и вязкость жидкости — все это физические величины природы. И независимо от того, измеряются они или нет, эти величины всегда взаимодействуют друг с другом в соответствии с фундаментальными законами. Физики часто выражают эти законы в терминах количественных уравнений, потому что величины соответствуют этим законам. Количественные уравнения обладают двумя важными особенностями: во-первых, они показывают взаимосвязь между величинами, а во-вторых, их можно использовать с любой системой единиц.

Существует три основных типа количественных уравнений:

1.

Количественные уравнения, полученные на основе законов природы ; например, второй закон движения Ньютона

F = ma

, где F — величина силы, м — величина массы, а a — величина ускорения.

2.

Количественные уравнения, полученные из геометрии ; например, площадь круга

A = πr2

, где A — величина площади, π — коэффициент, основанный на геометрии круга, а r — величина радиуса.

3.

Количественные уравнения, разработанные на основе определения ; например, определение давления

p = F / A

, где p — величина давления, F — величина силы, а A — величина площади.

Многие количественные уравнения могут быть разработаны как комбинация основных количественных уравнений, приведенных выше, и во всех случаях мы можем использовать любые единицы измерения, которые мы хотим, чтобы описать величины соответствующих физических величин.

Понимание силы света и интенсивности излучения, а также характеристики однородности (ЖУРНАЛ)

В этом отрывке из справочника под названием Handbook of LED and SSL Metrology ГЮНТЕР ЛЕШХОРН и РИЧАРД ЯНГ объясняют основы измерений силы света и излучения и способы их определения. однородность и блики.

Понимание силы света и интенсивности излучения, а также характеристики однородности для измерения характеристик SSL В октябрьском выпуске журнала LEDs Magazine статья «Понять, как измерять световой поток и мощность излучения» охватывала некоторые основы метрологии для твердотельных устройств. светотехническая (SSL) промышленность.Эта статья продолжает тему метрологии, охватывая измерения силы света и излучения, а также обсуждая однородность и блики. Предыдущая статья и эта статья были исключены из главы недавно опубликованного справочника Handbook of LED and SSL Metrology .

Заинтересованы в статьях и объявлениях о производительности и тестировании SSL?

Сила света и сила излучения

Сила света является наиболее часто измеряемым параметром для светодиодов малой мощности.Согласно определению, сила света должна измеряться на расстоянии, на котором образец можно рассматривать как примерный точечный источник света. Расстояние от детектора до испытуемого образца, необходимое для соответствия этому критерию, известно как фотометрическое расстояние. Он зависит от размера измеряемого источника света. Минимальный коэффициент, определяемый соотношением расстояния до детектора и максимальной протяженности светоизлучающей поверхности, варьируется от 5 до 15 в зависимости от применяемого стандарта и преобладающей пространственной диаграммы направленности.

Один из методов определения силы света I _v включает калибровку детектора по освещенности E _v и расчет силы света по закону обратных квадратов:

E _v = I _v / r ²

Помимо поддержания условий дальнего поля, достоверность этого расчета требует точного измерения расстояния r между детектором и светодиодом. Наличие множества различных конструкций затрудняет определение точного положения центра излучения (также известного как гониометрический центроид) светодиода.

Концепция «средней интенсивности светодиода»

Многие светодиоды имеют относительно большую площадь излучения по сравнению с коротким расстоянием, которое обычно используется для измерения. Линзы, если они есть, могут резко сместить видимое положение излучающего центра. Невозможно предположить точечный источник, и поэтому закон обратных квадратов больше не выполняется. Освещенность, измеряемая детектором, нелегко связать с интенсивностью источника. Следовательно, измерения, выполненные с использованием различных геометрических параметров, скорее всего, приведут к разным результатам, и их будет трудно сравнивать.

По этой причине CIE разработал концепцию «средней интенсивности светодиода» для решения проблемы, возникающей в условиях ближнего поля. Эта концепция больше не соответствует физически точному определению силы света, а больше относится к измерению освещенности на фиксированном расстоянии и размере детектора. Светодиод расположен так, чтобы его механическая ось находилась прямо на одной линии с центральной точкой круглого детектора с активной площадью 1 см ² , а поверхность детектора перпендикулярна этой оси.

CIE дает две рекомендации по расстоянию между светодиодом и поверхностью детектора (см. Таблицу). Условие B является наиболее часто используемой геометрией, поскольку оно также подходит для слабых светодиодных источников света. Передний конец светодиода всегда считается точкой отсчета расстояния. Это гарантирует, что при измерении силы света в разных лабораториях всегда используется одна и та же геометрия, независимо от конструкции светодиода.

На рис. 1 показана реализация данной концепции на практике.Датчик интенсивности представляет собой трубку с длиной, соответствующей желаемому состоянию CIE, в которую можно вставить гнездо для тестирования светодиодов. Расстояние между концом светодиода и детектором составляет ровно 100 мм в случае, показанном на рис. 1. Две перегородки на пути луча помогают уменьшить паразитный свет. Пучок волокон расположен за диффузором и направляет свет в калиброванный спектрорадиометр.

Концепция «частичного светодиодного потока»

Иногда ни сила света, ни световой поток не представляют пригодный для использования свет для конкретного применения, и требуется нечто среднее. Величина частичного потока светодиода была введена в публикации CIE 127-2007.

Сила света включает в себя поток и телесный угол и является соотношением двух величин; следовательно, его единицей является кандела, которая представляет собой люмен на стерадиан.Частичный световой поток светодиода также включает поток и угол, но выражается как поток внутри угла, а не как отношение; следовательно, его единица — люмен (с указанным углом).

Как и усредненная сила света светодиода, это измерение ближнего поля и, следовательно, аналогично определяется с точки зрения физической геометрии, а не является фундаментальной единицей. Вот почему термин «светодиод» включен в это количество. Это отличает его от парциального потока, который может быть вычислен с помощью гониометрических измерений в дальней зоне.

Расстояние d установлено для желаемого угла полуконуса x согласно

d = 25 / tan _{x /2} [мм]

где 0 ° ≤ x ≤180 °

Обозначение этого количества — Φ _{LED, x} , при этом значение x представляет собой угол конуса (диаметр) в градусах. Например, светодиод Φ _{, 180} — это поток, излучаемый в передней полусфере (прямой поток), и в этом случае d = 0.Любой поток, излучаемый в направлениях, отличных от заданного угла конуса, игнорируется. На рис. 2 слева показана основная концепция.

Контрольной точкой светодиода является кончик корпуса светодиода, хотя он может и не быть эффективным центром излучения света, поскольку его можно легко идентифицировать для любого типа светодиода, в то время как эффективный центр излучения трудно определить. определить, а иногда и неизвестно. Он выбран для простоты и воспроизводимости измерения. Диаметр апертуры (50 мм) фиксирован для обеспечения воспроизводимости измерений.Поскольку это измерение ближнего поля, результаты будут отличаться, если для одного и того же угла конуса будут использоваться апертуры разных размеров.

Для измерения частичного потока светодиода интегрирующая сфера диаметром, например, 250 мм может иметь входной порт с прецизионной апертурой диаметром 50 мм (см. Рис. 2 справа). Изменяя расстояние d , можно реализовать и измерить разные углы конуса.

Хотя единицей частичного светового потока СИД является люмен и, следовательно, такой же, как и общий световой поток, величины различны, и их не следует путать. Общий световой поток — это мера всего света, излучаемого светодиодом, будь то 2π или 4π. Частичный поток светодиода — это поток в пределах заданной геометрии измерения и, следовательно, может составлять весь излучаемый поток или его часть в зависимости от диаграммы направленности светодиода. Поэтому следует проявлять осторожность при сравнении частичных потоков светодиодов, чтобы убедиться, что используется тот же угол конуса, x , и он подходит для применения.

Пространственные характеристики излучения светодиодов

Множество различных корпусов и типов светодиодов генерируют разные пространственные характеристики излучения. Для некоторых приложений необходимо точное знание углового распределения излучения. Например, полноцветный (красный, зеленый, синий) светодиодный дисплей может казаться белым при наблюдении под нормальным углом, если все три цвета светятся одновременно. Однако, если светодиоды имеют разное пространственное распределение излучения для отдельных цветов, изменение цвета происходит, когда дисплей наблюдается вне оси.

Распределение силы света

Определение характеристик распределения силы света светодиодов и источников SSL — это чисто фотометрическая задача измерения, которая может быть выполнена гониометром, используемым вместе со спектрорадиометром или фотометром. Фотометр позволяет проводить очень быстрые измерения «на лету» и рекомендуется для чисто фотометрических измерений и для критических по времени тестовых последовательностей. Спектрорадиометры обладают явным преимуществом, заключающимся в том, что все характеристики — радиометрические, колориметрические и фотометрические — могут быть определены с максимальной точностью. Тем не менее гониоспектрорадиометры имеют большее время измерения.

Сила света измеряется в дальней зоне (с соблюдением фотометрического расстояния) для различных углов азимута и возвышения. Использование системы координат C, γ приводит к полной пространственной диаграмме направленности силы света (распределение силы света).В качестве примера рассмотрим распределение силы света в трехмерном представлении светодиодной лампы накаливания (рис. 3). Одиночный профиль, созданный сканированием угла γ, также известен как кривая распределения силы света одной C-плоскости. Пример различных кривых распределения силы света дает радиальный график на рис. 4. Источник с почти ламбертовским распределением (синяя кривая), узкоугольный источник (красная кривая) и светодиод с отчетливой формой интенсивности для специальных применений ( зеленая кривая). В общем, различные варианты отображения для пространственных диаграмм направленности, такие как радиальная, полурадиальная, декартова, сферическая и трехмерная, являются общими и используются для оценки данных.

Данные, полученные при гониофотометрии, можно использовать в программах моделирования освещения. Производители осветительных приборов и другие производители используют два разных формата файлов для спецификации фотометрии светильника, особенно распределения силы света от источников света.Один из них — это стандарт Общества инженеров по освещению (IES), а другой — формат файла данных EULUMDAT. Расширения файлов — .ldt и .ies. Стандарт IES определен в документе LM-63-02. Формат EULUMDAT является европейским эквивалентом файлового формата IES.

Колориметрические пространственные диаграммы направленности

Колориметрические пространственные характеристики излучения могут быть измерены только с помощью гониоспектрорадиометра (или гониоколориметра, но этот метод на основе фильтра не рекомендуется для абсолютного измерения величин цвета). С помощью гониоспектрорадиометра вся соответствующая информация о цвете, такая как цветовые координаты, доминирующая длина волны, цветовая температура, индекс цветопередачи и т. Д., Может быть одновременно записана при измерении с угловым разрешением. Анализ потенциального углового изменения колориметрических величин важен как для производителей светодиодов, так и для производителей модулей и светильников. Например, цветовые координаты белого светодиода часто показывают значительный сдвиг в синий цвет, потому что путь света через желтый люминофор зависит от угла (см.рис.5).

Для светодиодных модулей можно наблюдать значительные изменения коррелированной цветовой температуры в зависимости от угла. На рис. 6 показаны вариации CCT в зависимости от угла для светодиодного модуля в трехмерном представлении и угловой профиль на декартовой диаграмме.

Типичное время измерения

Измерение фотометрических или колориметрических распределений с угловым разрешением занимает много времени. Время измерения сильно зависит от деталей измерения. Тип используемого детектора, характеристики образца и ожидаемое разрешение определяют время, которое пользователь должен потратить.Хотя невозможно дать надежный ответ на вопрос о времени измерения для всех случаев, типичное время можно оценить. Основная идея — проанализировать поведение двух типичных источников. Один с широким, а другой с узким распределением силы света.

Чтобы охватить вклад детектора, оба источника измеряются с помощью фотометра, спектрорадиометра с фиксированным временем интегрирования и спектрорадиометра в режиме автоматического выбора диапазона. Фиксированное время интегрирования устанавливается путем настройки спектрорадиометра вблизи насыщения под углом с максимальным уровнем сигнала. Измерение с автоматическим выбором диапазона автоматически регулирует время интегрирования спектрорадиометра во время углового сканирования (каждое изменение времени интегрирования должно соответствовать измерению темнового тока). Очевидно, что эта процедура самая медленная.

Чтобы охватить аспект ожидаемого разрешения, отклонение результата измерения от «реального» значения светового потока оценивается для измерений с использованием различных угловых приращений.

Результаты суммированы на рис. 7. Верхняя половина и нижняя половина рисунка соответствуют одному сканированию в плоскости C образцов, имеющих широкое и узкое угловое распределение, соответственно.Слева показано время измерения в минутах в зависимости от использованного углового приращения. Очевидно, что измерение «на лету» является самым быстрым и занимает примерно 15 секунд на С-плоскость, практически независимо от используемого разрешения. Оба измерения спектрорадиометром (фиксированное время интегрирования и автоматический выбор диапазона) показывают аналогичное поведение. Время измерения резко увеличивается, приближаясь к более высокому разрешению. На основе этих измерений могут быть даны рекомендации по ожидаемому разрешению, а также оценка времени измерения.Поскольку узкое угловое распределение приводит к увеличению отклонения светового потока с шагом> 2 ° -3 °, оптимальным выбором является шаг сканирования примерно 2 °. Если задача состоит в том, чтобы измерить такой источник с помощью спектрорадиометра, рекомендуется использовать фиксированное время интегрирования (отклонение почти одинаково для фиксированного времени интегрирования и автоматического выбора диапазона). Из нижнего левого графика на рис. 7 можно оценить время измерения 2,5 минуты на С-плоскость для этого приращения.Таким образом, измерение 16 C-плоскостей в этой конфигурации продлится примерно 40 минут.

РИС. 7. Результаты анализа для оценки типичного времени измерения. Верхняя половина соответствует источнику с широким угловым распределением. Нижняя половина соответствует узкому распределению. В левой части показан результат измерения времени в зависимости от использованного углового приращения одной C-плоскости. Справа показаны отклонения светового потока с угловым шагом.

Равномерность и блики

Определение однородности (или неоднородности) яркости часто зависит от области применения. Для дисплеев требуется единообразие положения на дисплее и угла к дисплею. В целом однородность определяется как:

Для общего освещения SSL важна равномерность освещенности, но часто однородность яркости не учитывается. Это меняется, и несколько групп работают над определениями единообразия, которые можно применять в целом.Однако приведенное выше определение неадекватно, поскольку местоположения L _min и L _max не имеют значения. Это означает, что панели на рис. 8 имеют одинаковую однородность, потому что они имеют одинаковые L _min и L _max .

Очевидно, что глаз воспринимает их как различную однородность, потому что он чувствителен к скорости изменения яркости, а не только к их абсолютным значениям. В настоящее время обсуждается несколько возможных методов описания однородности на основе частоты или значений по определенному шаблону, но пока ни один из них не является стандартным.

Блики

Когда яркие источники, такие как солнце или его отражение в воде, находятся в поле зрения человека, они могут повлиять на его способность видеть другие детали сцены. Блики обычно делятся на два типа: блики для людей с ограниченными возможностями и блики для дискомфорта.

Ослепление для людей с ограниченными возможностями — это снижение видимости, вызванное интенсивными источниками света в поле зрения, но не обязательно неудобное. Фактически, некоторые световые решения намеренно создают блики для людей с ограниченными возможностями, чтобы добавить «искорки» сцене.

Дискомфортный свет — это чувство раздражения или даже боли, вызванное чрезмерно яркими источниками. Оба типа бликов субъективны и варьируются от человека к человеку. Однако с возрастом общая чувствительность к бликам увеличивается.

Для внутренних источников наиболее часто используемой мерой дискомфортного ослепления является унифицированный рейтинг яркости CIE, UGR.Он определяется как:

• Где L _b — яркость фона [кд / м ² ].

• L — яркость [кд / м ² ] светящихся частей каждого светильника в направлении глаза наблюдателя.

• ω — телесный угол [sr] светящихся частей или каждого светильника перед глазом наблюдателя.

• p — индекс положения Guth (смещение от прямой видимости) для каждого светильника.

ПОДТВЕРЖДЕНИЕ

Полный справочник по метрологии светодиодов и SSL доступен под следующими номерами ISBN: ISBN 978-3-86460-643-4 (мягкая обложка, 40 евро), ISBN 978-3-86460-644-1 (твердая обложка, 78 евро) или ISBN 978-3-86460-917-6 (электронная книга, 39,99 евро). Дополнительная информация на www.instrumentsystems.com/handbook.

ГЮНТЕР ЛЕШХОРН — руководитель отдела управления продуктами в компании Instrument Systems (instrumentsystems.com). РИЧАРД ЯНГ недавно ушел на пенсию с должности главного научного сотрудника и теперь работает консультантом в компании Instrument Systems.

сила света — Светотехническое общество

[3.4]
(точечного источника света в заданном направлении)
I = dPhi / Domega

Световой поток на единицу телесного угла в рассматриваемом направлении. Следовательно, это световой поток на небольшой поверхности с центром и перпендикулярно этому направлению, деленный на телесный угол (в стерадианах), который поверхность образует у источника. Сила света может быть выражена в канделах (кд) или в люменах на стерадиан (лм / ср).

Примечание: Математически телесный угол должен иметь точку в качестве вершины; поэтому определение силы света применяется строго только к точечному источнику. Однако на практике свет, исходящий от источника, размеры которого незначительны по сравнению с расстоянием, с которого он наблюдается, можно рассматривать как исходящий из точки. В частности, это означает, что с изменением расстояния: 1) изменение телесного угла, создаваемого источником в точке приема, приближается к 1 / (расстояние) ² , и 2) средняя яркость области проецируемого источника, если смотреть со стороны точка приема существенно не меняется.(Для расширенных источников см. Эквивалентную силу света расширенного источника на указанном расстоянии .)

Слово сила света , как определено выше, используется для обозначения силы света (или силы света ). Он также широко используется другими способами, неформально или формально, в других дисциплинах. Интенсивность стимула может использоваться для обозначения освещенности сетчатки проксимального стимула (см. проксимальных стимулов, ) или яркости дистального стимула (см. дистальных стимулов, ). Интенсивность используется в том же смысле, что и другие модуляции, такие как прослушивание . Интенсивность используется для обозначения уровня освещенности на поверхности или плотности потока в поперечном сечении луча света. В физической оптике интенсивность обычно относится к квадрату амплитуды волны.

«Назад к указателю определений

Приборы для измерения силы света

Измерения освещенности можно разделить на ряд принципов измерения, каждый из которых оценивается количественно в соответствии с различными оптическими параметрами.Фотометрические измерения, например, выражаются в соответствии с реакциями человеческого глаза. Это основано на усредненной спектральной чувствительности, известной как функция яркости Vλ, которая классифицирует длины волн зелено-желтого света примерно 555 нм как концентрированную пиковую чувствительность человеческого зрения в ярких условиях.

Фотометрические измерения относятся к световой мощности (лм), освещенности (лм / м ² или люкс), яркости (кд / м ² ) и силе света (кд) источника света.В этом сообщении в блоге мы более подробно рассмотрим интенсивность света и рассмотрим некоторые подходящие инструменты для измерения освещенности для оценки интенсивности освещения.

Что такое сила света?

Сила света, которую часто ошибочно принимают за яркость, представляет собой взвешенную по длине волны мощность света, излучаемого на единицу телесного угла. Он выражается в канделах (кд) и измеряется в соответствии с функцией светимости Vλ.Сила света источника света отличается от его светового потока, который измеряет выходную мощность в соответствии с Vλ источника света во всех направлениях и выражается в люменах (лм).

Это различие подчеркивает семантическую разницу между яркостью, световым потоком и силой света — последняя из которых относится к выходной оптической мощности в определенном поле зрения. Сила света особенно важна для измерения мощных светодиодов (LED) и твердотельного освещения (SSL) для домашних и коммерческих прожекторов.Количественная оценка оптического выхода направленного источника света в сравнении со средней чувствительностью человека является критическим процессом для разработки, производства и контроля качества коммерческих светодиодов и SSL.

Приборы для измерения силы света

Для оптимального отклика измерения силы света выполняются изолированно, без помех окружающего освещения. Измерительные приборы обычно используются для получения нескольких фотометрических измерений для оценки широких оптических характеристик источника света.Фотометры, способные выполнять измерения силы света, должны быть оснащены либо косинусным корректором, либо интегрирующей сферой в конфигурации 2π. Однако первое является наиболее компактным и, следовательно, наиболее практичным решением.

Косинусные корректоры улавливают свет в поле зрения 180 ° с ламбертовским откликом и рассеивают его, а интегрирующие сферы отражают полученные оптические сигналы вокруг внутренней полости в чувствительный детектор. Спектрофотометры могут использовать любую из этих геометрических конфигураций для определения силы света светодиода или продукта SSL.

Измерения силы света с помощью Admesy

Admesy предлагает широкий спектр фотометрических измерительных приборов и принадлежностей для измерения силы света ряда коммерческих и профессиональных осветительных приборов. В зависимости от потребности в измерении нескольких параметров Admesy предлагает несколько вариантов, обеспечивающих полный анализ оптических характеристик освещения на протяжении всего производственного процесса.

Наши измерительные приборы, способные получать данные об интенсивности света при оснащении косинусным корректором, включают:

• Спектрометр серии Rhea;

Спектрометр серии

• Hera;

Спектро-колориметр серии

• Cronus;

Люксметр серии

• Astera.

Если вам нужна дополнительная информация о проведении измерений силы света с помощью продуктов Admesy, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Конвертер силы света и светового потока

Конвертер силы света и светового потока

Введение

Много лет назад, когда лампы накаливания широко использовались и почти не использовались.
стандартный источник света для повседневного использования, выбор подходящей лампы был
довольно просто: нужно было «всего лишь» выбрать наиболее подходящую мощность для
предполагаемое приложение.Сегодня все намного сложнее: есть стандартные лампочки накаливания,
галогенные лампы, компактные люминесцентные лампы, люминесцентные лампы и светодиоды
лампы разных видов.
Все эти лампы имеют разный КПД и разные формы свечения.
выбор намного сложнее.

Просто глядя на мощность лампы в ваттах, мало что можно сказать об эффективном
световой поток.
Чтобы преодолеть эту проблему, сила света I _v (выраженная
в канделах) и световой поток F (в люменах) являются
лучший выбор, но, к сожалению, лишь немногие люди привыкли к этим агрегатам
и их значение иногда неверно истолковывают. Производители ламп часто указывают на упаковке одну из этих цифр, но
редко и то и другое, поэтому сравнивая лампу мощностью 1000 лм с другой
произвести 250 кд непросто: будут ли они светиться
такая же яркость?
Цель этого калькулятора — помочь преобразовать люмены в канделы для
выбор подходящего источника света.

Эта компактная люминесцентная лампа потребляет 20 Вт электроэнергии и
обеспечивает (номинальный) световой поток 1’300 лм.
Предположим, что диаграмма направленности направлена ​​во всех направлениях (угол конуса 360 °), с
с помощью калькулятора, представленного ниже, вы можете оценить силу света около
103 кд.Вы также можете рассчитать эффективность лампы 65 лм / Вт.
(нажмите для увеличения)

Эта светодиодная лампа потребляет 4 Вт электроэнергии и производит (номинальную)
сила света 350 кд в конусе с полным углом 36 °.
С помощью калькулятора, представленного ниже, вы можете оценить световой поток около
108 лм.
Затем можно рассчитать эффективность лампы 27 лм / Вт.
(нажмите для увеличения)

Почему фотометрические единицы?

В физике используется радиометрических единиц, единиц: например, заданное излучение
(свет) источник излучает количество энергии P (измеряется в ваттах) и
мы можем легко вычислить интенсивность излучения Дж (измеряется в Вт / стер) или
освещенность E (измеряется в Вт / м ² ), если мы хотим знать
количество мощности, излучаемой в заданном направлении (телесный угол) или в заданном
поверхность соответственно.

Но когда мы говорим о видимом свете, мы должны учитывать
чувствительность человеческого глаза, потому что
ощущение яркости зависит от цвета (спектра) света.
Поэтому предпочтительны фотометрические единиц .

Фотометрический эквивалент мощности излучения — световой поток.
(или световая мощность) F (измеряется в люменах).
Тогда сила света I _v (выраженная в канделах)
соответствует световому потоку в заданном телесном угле Ом
(1 кд = 1 лм / стер), а освещенность
E _v (измеряется в люксах) соответствует световому потоку на
заданной площади (1 лк = 1 лм / м ² ).

Зависимость силы света от светового потока

В фотометрии световой поток является мерой всего воспринимаемого света.
сила света, в то время как сила света — мера воспринимаемого
мощность, излучаемая источником света в определенном направлении на единицу твердого тела
угол. Это означает, что максимальная сила света зависит от общей освещенности.
потока источника света, но также и от его диаграммы направленности (то, как свет
источник излучает во всех направлениях).

Общий световой поток — это сумма всех потоков, излучаемых во всех
направления, независимо от диаграммы направленности источника света.

Сила света — это световой поток в заданном телесном угле.
Вот два примера разной силы света в двух произвольных конусах,
предположим, что диаграмма направленности этой лампы неоднородна.

Итак, один и тот же источник света, излучающий одинаковый световой поток (те же люмены)
может давать разную силу света (разные свечи) в зависимости от
его способность концентрировать свет.
Если вы поставите линзу перед лампой, чтобы сосредоточить свет в одном направлении,
сила света в этом направлении увеличится, а общая
световой поток остается прежним.
Чем выше способность концентрировать свет в одном направлении, тем терка
сила света.

Эти 2 светодиода имеют один и тот же чип, обеспечивающий одинаковый световой поток
0.2 лм при токе 30 мА.
У того, что слева, есть линза, которая концентрирует свет в узком конусе.
15 °, в то время как тот, что справа, имеет другую линзу, концентрирующую
свет в конусе 30 °.
В результате сила света светодиода слева составляет 3,7 кд.
и 0,9 кд для правого. (нажмите, чтобы увеличить)

Те же 2 светодиода, проецирующиеся на экран на расстоянии около 5 см.
Обратите внимание, что светодиод слева дает меньшее и яркое пятно.К сожалению, на этом HDR-изображении разница в яркости едва заметна.
видимый. (нажмите для увеличения)

Точное преобразование силы света в световой поток

Чтобы точно рассчитать общий световой поток F , нам необходимо
учитывать диаграмму направленности I (θ) светового
источник.
Без диаграммы направленности выполнить преобразование невозможно.
Точные числовые данные диаграммы направленности доступны очень редко, но
если у кого-то есть шанс иметь таблицу с красивым графиком диаграммы направленности,
бесплатную программу, такую ​​как Engauge Digitizer, можно использовать для преобразования графика в
числовые значения. Практически все источники света имеют симметричную диаграмму направленности, поэтому мы
используйте только данные от 0 ° до 180 ° (от 0 до π), и мы предполагаем, что это будет
остается неизменным, если устройство вращается вокруг своей оптической оси.

Зная I (θ) , мы можем вычислить эквивалентный телесный угол
Ом (в стерадианах):

Чтобы вычислить этот интеграл, вам потребуется числовая вычислительная программа, например
MATLAB, бесплатный Scilab или, возможно, даже электронная таблица.
В любом случае это недоступно для простого калькулятора JavaScript, такого как
тот, который вы найдете на этих страницах.

Обратите внимание, что I (θ) необходимо нормализовать по амплитуде перед
вычисляя вышеуказанный интеграл, что означает, что
макс (I (θ)) = 1 .

Ом представляет собой телесный угол, передающий постоянный и однородный
поток равен потоку, передаваемому I (θ) в 4π стерадианах
(вся поверхность сферы).

На самом деле это должен быть двойной интеграл в θ и φ .
покрывает всю сферу вокруг источника света, но из-за
симметричная диаграмма направленности большинства источников света, интеграл в
φ можно упростить до коэффициента 2π.

Теперь легко рассчитать световой поток F в люменах:

Где I _v — максимальная сила света, измеренная в
кандела (кд).

Простой преобразователь силы света / потока

Очень часто диаграмма направленности лампы неизвестна, но если мы знаем
ширина луча (расходимость луча) 2θ , который представляет собой угол конуса
свет излучаемый, мы можем сделать приблизительный расчет.Это приближение, потому что предполагается, что вся мощность равномерно распределена.
распределяется внутри этого конуса, и снаружи не излучается энергия.
Ширина луча обычно задается как полный угол конуса 2θ , что составляет
удвоение угла конуса θ между осью и конусом.

На этом чертеже вы видите синим цветом
угол конуса θ и в
красный конус полный
угол 2θ .

В этом приближении мы предполагаем, что весь поток равномерно распределен в
указанный конус и что снаружи нет излучения.Это, конечно, не очень точно.
Имейте в виду, что реальные цифры могут значительно отличаться, но это лучшее, что вы можете
получить только с углом конуса.
Но обычно порядок величины правильный.
Преимущество в том, что преобразование теперь легко и может быть выполнено с помощью
карманный калькулятор или этот конвертер JavaScript.

Зная ширину луча 2θ , мы можем легко вычислить
соответствующий телесный угол Ом в стерадианах с:

Затем мы можем использовать то же уравнение, что и раньше, для преобразования между светящимися
поток F и максимальная сила света I _v :

Следующий калькулятор сделает за вас вычисления:

Мобильная версия доступна здесь, если вы
нужно делать преобразования при покупке ламп. ..

Введите все известные данные в калькулятор ниже и оставьте поля
вычислить пустое значение, затем нажмите кнопку «вычислить», чтобы вычислить и
заполнить бланки.
Возможны не все комбинации; если данных недостаточно; всплывающее окно
коробка предупредит вас.
Убедитесь, что неизвестные поля полностью пусты: пробел не будет
работай.

А как насчет силы излучения?

Теперь, когда мы знаем световой поток F , можем ли мы вычислить мощность излучения
P или наоборот?
Что ж, теоретически да, но это не так просто, потому что вам нужно знать
спектр P (λ) излучаемого света для расчета
соответствующий коэффициент преобразования.Иногда производители предоставляют вам хороший график спектра, в противном случае вам нужно
измерить его с помощью оптического спектрометра (и если он у вас есть, вы, вероятно,
не нужны пояснения на этой странице).
Без точных спектральных данных преобразование из F в
П .

Предполагая, что вы знаете P (λ) (измерено, оцифровано с графика
предоставлено производителем), первое, что вам нужно сделать, это нормализовать его
в поверхности (поверхность под кривой должна быть равна единице):

Опять же, это недоступно для этого калькулятора JavaScript, и вам понадобится
мощная числовая вычислительная программа.

Убедившись, что P (λ) нормализовано, вы можете рассчитать
коэффициент преобразования лучистого потока в световой η _v :

Где В (λ) — стандартное
функция яркости (фотопическое зрение), и вы должны интегрироваться для
весь видимый спектр (скажем, от λ _мин =
От 380 нм до λ _макс. = 770 нм) или не менее
часть, где P (λ) отлична от нуля.

Зная η _v , теперь возможно преобразование между
лучистый и световой поток со следующим соотношением:

Обратите внимание, что η _v выражается в лм / Вт, но не
эффективность лампы, это просто мера видимости света
для человеческого глаза.
Эффективность лампы, выраженная также в лм / Вт, также учитывает потери лампы.

Другими словами, если у вас есть точные спектральные данные и подходящий числовой
вычислительное программное обеспечение, вы можете это сделать, но все же вам нужно много мотивации
чтобы преодолеть эти два препятствия. И не нужно просто покупать лампочку…

Световая отдача лампы

Световая отдача лампы — это соотношение между производимой световой отдачей.
поток и используемая электрическая мощность и выражается в люменах на ватт.
(лм / Вт), чем выше, тем лучше.
В основном это зависит от технологии изготовления ламп: у старых ламп накаливания очень низкий
эффективности, галогенные лампы немного лучше, люминесцентные лампы и светодиоды имеют
лучшая эффективность (для белого света) на сегодняшний день (2013 г.).

Обратите внимание, что используемая электрическая мощность отличается от (и всегда
выше, чем) мощность излучения обсуждалась ранее.
Чтобы вычислить эффективность лампы, нет необходимости рассчитывать или знать
лучистая сила.

Эта старинная лампа накаливания потребляет 75 Вт электроэнергии и
обеспечивает (номинальный) световой поток 950 лм.
Предположим, что диаграмма направленности направлена ​​во всех направлениях (угол конуса 360 °), с
С помощью калькулятора, приведенного выше, вы можете оценить силу света около
76 кд. Вы также можете рассчитать эффективность лампы 13 лм / Вт.
(нажмите для увеличения)

Лампы накаливания, независимо от того, галогенные они или нет, лучше подходят для
большие силы, потому что чем горячее
нить накала генерирует более видимый свет.
Таким образом, одна лампочка мощностью 75 Вт с ее мощностью 13 лм / Вт более эффективна.
чем две лампы мощностью 40 Вт с мощностью всего 10 лм / Вт.

Цветные лампы накаливания имеют очень низкий КПД, потому что большинство
свет отфильтровывается цветным стеклом, оставляя только одну часть
спектр.С другой стороны, цветные газоразрядные лампы или светодиоды обладают очень высокой эффективностью.
потому что излучается только требуемый цвет, и не делается никаких компромиссов
получить белый свет.
По этой причине во многих странах уличные фонари желтые: натриевые лампы.
имеют очень хорошую светоотдачу, но излучают уродливый желтый свет.

Для белых ламп в целом наиболее эффективны газоразрядные или светодиодные лампы.
излучают холодный (голубоватый) свет и плохо передают цвета; это может
изменения в будущем.

Наконец, прозрачные лампы имеют лучшую эффективность, чем диффузные, но
иногда тревожно смотреть.
Добавление диффузора к прозрачной лампе, конечно, снизит ее эффективность.

В следующей таблице приведены обычные значения световой эффективности обычного белого цвета.
домашние лампы:

Практически для всех типов ламп, кроме светодиодных, световая отдача больше или меньше.
менее стабильный уже много лет, и здесь нет больших сюрпризов.
Для светодиодов эффективность постоянно повышается: десять лет назад эффективность
Светодиодные лампы были сравнимы с галогенными лампами, первые эффективные светодиоды имели очень
низкие уровни мощности и были практически бесполезны.Сегодня (в 2013 году) можно купить хорошие светодиодные лампы с превышением КПД.
100 лм / Вт в местном магазине, и эта цифра продолжает расти.

Заключение

Два основных фотометрических понятия, световой поток и сила света, имеют
были кратко описаны и простой примерный калькулятор для преобразования между
два доступны на этой странице.
Чем отличаются некоторые аспекты преобразования лучистого потока в световой поток.
было объяснено, но, к сожалению, нет простого способа конвертировать между
их.Наконец, была обсуждена световая отдача лампы.
Цель — помочь сравнить лампы или источники света в целом после завершения
технические данные отсутствуют.

Библиография и дополнительная литература

[1]	Уоррен Дж. Смит. Современная оптическая инженерия — Дизайн оптических систем. 3 rd Edition, McGraw-Hill, 2000 г., Глава 8.
[2]	А.Даешлер, Г. Кампоново. Elettrotecnica. Edizioni Casagrande, Беллинцона, 1974 г., capitolo 11.

Сила света | Психология вики

{

Оценка |
Биопсихология |
Сравнительный |
Познавательный |
Развивающий |
Язык |
Индивидуальные различия |
Личность |
Философия |
Социальные |
Методы |
Статистика |
Клиническая |
Образовательная |
Промышленное |
Профессиональные товары |
Мировая психология |

Когнитивная психология:
Внимание ·
Принимать решение ·
Учусь ·
Суждение ·
Объем памяти ·
Мотивация ·
Восприятие ·
Рассуждение ·
Мышление —
Познавательные процессы
Познание —
Контур
Индекс

В фотометрии сила света является мерой взвешенной по длине волны мощности, излучаемой источником света в определенном направлении, на основе функции яркости, стандартизированной модели чувствительности человеческого глаза. Единицей силы света в системе СИ является кандела (кд), основная единица СИ.

Фотометрия занимается измерением видимого света, воспринимаемого человеческими глазами. Человеческий глаз может видеть свет только в видимом спектре и имеет разную чувствительность к свету с разными длинами волн в пределах спектра. При адаптации к ярким условиям (фотопическое зрение) глаз наиболее чувствителен к зеленовато-желтому свету с длиной волны 555 нм. Свет с такой же силой излучения на других длинах волн имеет более низкую силу света.Кривая, измеряющая реакцию человеческого глаза на свет, представляет собой определенный стандарт, известный как функция яркости. Эта кривая, обозначенная или, основана на среднем значении сильно различающихся экспериментальных данных, полученных от ученых, использующих разные методы измерения. Например, измеренные реакции глаза на фиолетовый свет различались в десять раз.

Силу света не следует путать с другой фотометрической единицей, световым потоком, который представляет собой полную воспринимаемую мощность, излучаемую во всех направлениях. Сила света — это воспринимаемая мощность на единицу телесного угла .
Сила света также отличается от силы излучения, соответствующей объективной физической величине, используемой в измерительной науке радиометрии.

Одна кандела определяется как сила света монохроматического источника света 540 ТГц, который имеет силу излучения 1/683 Вт на стерадиан, или около 1,464 мВт / ср. Частота 540 ТГц соответствует длине волны около 555 нм, что соответствует зеленому свету около пика отклика глаза.Поскольку в сфере около 12,6 стерадианов, общая интенсивность излучения будет около 18,40 мВт, если источник будет излучать равномерно во всех направлениях. Типичная свеча дает примерно одну канделу силы света.

В 1881 году Жюль Виоль предложил Violle в качестве единицы силы света, и она была известна как первая единица силы света, которая не зависела от свойств конкретной лампы. В 1946 году его заменила кандела.

Сила света для монохроматического света определенной длины волны определяется выражением

где

— сила света в канделах,

— интенсивность излучения в Вт / ср,

— это стандартная функция яркости.

Если присутствует более одной длины волны (как это обычно бывает), необходимо суммировать или интегрировать по спектру имеющихся длин волн, чтобы получить силу света:

Общие сведения о световом потоке (люмен) и освещенности (люкс)

Мы часто видим данные о световом потоке или освещенности на упаковке лампочек или других ламп. Возможно, вы знаете, что эти два параметра используются для описания яркости света. Но каковы конкретные определения светового потока и освещенности? В чем разница между ними?

Что такое световой поток?

Световой поток — это мера общего количества видимого света, излучаемого лампой.Он отличается от лучистого потока. Поток излучения — это измерение всего испускаемого электромагнитного излучения (включая инфракрасное, ультрафиолетовое и видимое), которое представляет собой общее количество света объектива. Световой поток — это количество света, которое воспринимает человеческий глаз. Он отражает чувствительность человеческого глаза путем взвешивания каждой длины волны с помощью функции яркости. Таким образом, это взвешенная сумма всех длин волн мощности в диапазоне видимого света, исключая инфракрасный и ультрафиолетовый.

Что такое функция яркости?

Функция яркости описывает относительную чувствительность человеческого глаза к свету с разной длиной волны путем субъективной оценки яркости света разных цветов.Его нельзя считать совершенно точным, но он дает хорошее представление о зрительной чувствительности человеческого глаза и является ценным исходным показателем для экспериментальных целей.

Рисунок 1: Фотопическая (черная) и скотопическая (зеленая) функции светимости

Блок Световой поток —— Люмен

В системе СИ единицей светового потока является люмен (лм). Люмен определяется по отношению к канделе, которая является единицей силы света как

.

1 лм = 1 кд ⋅ sr

То есть, когда световой угол источника света равен одному телесному углу, а световой поток равен 1 люмен, его сила света составляет 1 канделу.Когда световой поток источника света также составляет 1 люмен, но световой угол становится 1/2 телесного угла, сила света этого источника света считается равной 2 канделам.

И наоборот, когда сила света точечного источника света, который излучает свет во всех направлениях, равна 1 канделе, поскольку полная сфера имеет телесный угол 4π стерадиан, световой поток этого источника света составляет 4π люмен или 12,56 люмен.

Рис. 2: Графическое представление 1 стерадиана.

Что такое яркость ?

В фотометрии освещенность — это полный световой поток света, падающий на единицу площади. Другими словами, световой поток представляет собой общее количество света, излучаемого источником, а освещенность — это общее количество света, получаемого объектом.

Связь между освещенностью и световым потоком аналогична соотношению между энергетической яркостью и потоком излучения, то есть потоком излучения, принимаемым на единицу площади.Однако освещенность взвешивается в соответствии с чувствительностью человеческих глаз к свету с разными длинами волн, что представляет собой интенсивность света, воспринимаемого человеческими глазами.

Блок Освещенность —— Люкс

Единицей освещенности в системе СИ является люкс (лк). Он равен одному люмену на квадратный метр.

1 лк = 1 лм / м ² = 1 кд · ср / м ² .

В фотографии есть и неметрическая единица освещенности фут-свеча.Фут-свеча означает «свечение источника свечи на поверхности на расстоянии одного фута». Таким образом, одна фут-свеча равна одному люмену на квадратный фут или примерно 10 люксам.

Расстояние между обоими и d Влияние наклона Освещение

Освещенность — это количество люмен на квадратный метр. Это означает, что когда источник света в 1000 люмен освещает площадь в 1 квадратный метр, освещенность в этой плоскости составляет 1000 лк. Когда источник света в 1000 люмен освещает площадь в 10 квадратных метров, освещенность на плоскости становится 100 лк.

Так что, покупая лампочки, мы не должны выбирать их только по количеству люмен. Это связано с тем, что, когда в гостиной и туалете устанавливаются лампы с одинаковым световым потоком, из-за разного размера комнат различие в освещенности, которое может восприниматься глазами, может быть значительным.

.