Световой поток. Что такое Люмен? Как выбрать лампу

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

Рассчитать световой поток в лампе порой непросто

Взаимосвязь люменов и ватт

Почему недостаточно пользоваться привычными ваттами? Здесь все просто. Сама по себе мощность, измеряемая в ваттах, — это более общая характеристика. Возьмем в качестве примера лампу накаливания мощностью 100 Вт. Из них 70 Вт будут уходить на нагревание пространства, то есть устройство на такое количество мощности работает в невидимом человеку диапазоне. А вот уже 30 Вт — это тот свет, который мы видим.

Далее возьмем энергосберегающие лампы, которые были усовершенствованы по этому показателю. Там уже соотношение работы в видимом и невидимом диапазонах другое — 95 к 5. Если устройство имеет мощность 32 ватта, то в видимом диапазоне будет работать на 30 Вт.

То есть лампа накаливания на 100 Вт дает нам свет на 30 Вт. А энергосберегающая лампа на 100 Вт — почти в три раза больше. То же самое касается светодиодных изделий. Приведем таблицу сравнения, которая покажет, какой мощности должна быть лампа, чтобы получить определенное количество люменов.

Из этой таблицы видно, что для получения, например, 700 люменов нам понадобится приобрести лампу накаливания на 60 ватт, а вот светодиодной достаточно с показателями 8-10 ватт. И здесь становится понятно, почему те же LED-устройства намного экономичнее, ведь платим мы при расходе электроэнергии именно за ватты.

Или сравнение в другую сторону: лампа накаливания на 20 ватт и светодиодная лампа на 20 ватт дают колоссально разное количество люменов: 400 Лм и 1800 Лм соответственно. При этом учитываем: чем выше этот показатель, тем лучше освещение и тем больше свет приближен к естественному. А это хорошая цветопередача, меньшая нагрузка на глаза и т. д.

Отметим, что таблица предлагает приблизительные, средние показатели. Они могут отличаться в зависимости от устройства изделий, технологии их изготовления и т. д. Рекомендуем уточнять показатели для каждой отдельной лампы — если же люмены не указаны на упаковке, просто помните о соотношении эффективности ламп накаливания и светодиодных устройств.

Принцип работы

При подключении к электрической сети лампа накаливания преобразует электрическую энергию в световую, посредством нагревания проводника (нити) накала. Изготовленная из тугоплавкого вольфрама или его сплавов, нить находится в стеклянной колбе, заполненной инертным газом или вакуумом (для маломощных ламп до 25 Вт).

Устройство работы лампочки “Ильича”

Колба служит для защиты от воздействия внешних факторов, а инертный газ (криптон, азот, ксенон, аргон и их смеси) не позволяет вольфрамовому проводнику окислиться и уменьшает теплопотери. Нить раскаляется под действием проходящего через нее тока до температуры порядка 3000ºС (такая высокая температура со временем приводит к истончению и перегоранию проводника).

В результате нагрева происходит электромагнитное излучение, небольшая доля которого находится в видимом спектре, основная часть представляет собой инфракрасное излучение. Световой поток возникает, когда очень высокая температура нити накала преобразует электромагнитное излучение в видимый свет лампы.

Потребляемая лампой энергия частично преобразуется в видимое глазом излучение. Основная часть под действием конвекции внутри колбы рассеивается в процессе теплопроводности.

Возникающий в лампах накаливания свет находится в части желтого и красного спектра лучей, поэтому близок к дневному свету.

Что такое освещенность и как посчитать ее показатели?

Освещенность — это уровень светового потока, который приходится на 1 квадратный метр. Для этого есть отдельная величина — люксы (лк). То есть если на один квадратный метр падает один люмен света — это равняется одному люксу: 1 лк=1лм/м2.

Далее, чтобы посчитать необходимое количество люменов на одно помещение, надо знать санитарные нормы, разработанные для разных комнат.

Но еще нужно учесть и высоту потолков в помещении. До 2,7 метров этого не делают, а вот дальше уже добавляют еще один коэффициент.

Теперь у нас есть все данные для того, чтобы посчитать минимальный световой поток. Формула выглядит следующим образом:

Световой поток (лм) = площадь помещения (м2) х норма освещенности (лм/м2) х коэффициент высоты потолков (если он есть).

Что такое световой поток светодиодных и люминесцентных ламп

Световой поток (также сила света) – это мера, которая характеризует количество световой мощности в излучаемом потоке. У него есть отличие от электромагнитного излучения (включая инфракрасный, ультрафиолетовый и видимый свет). От светового электромагнитный поток отличается тем, что световой регулируется для отражения в соответствии с чувствительностью человеческого глаза к различным длинам волн света.

Сила света (или поток света) – частый параметр измерения светодиодов с малым уровнем мощности. Сила света должна измеряться на расстоянии, на котором модель (устройство) можно рассматривать как точечный источник света. Расстояние детектора от испытуемого образца, необходимое для соответствия этому критерию, носит название фотометрического расстояния. Оно зависит от габаритов тестируемого источника света. Минимальный коэффициент, который определяется отношением расстояния до детектора и максимальной протяженности светоизлучающей поверхности, может быть от 5 до 15.

Многие светодиоды имеют довольно большую площадь излучения. Линзы, если таковые имеются, могут очень быстро показать видимое положение излучающего центра. Излучение, измеренное на детекторе, сложно связано с интенсивностью источника.

В связи с этим Международная комиссия по освещению (МКО) целенаправленно разработала концепцию «усредненной интенсивности светодиодов» для решения проблемы, которая чаще всего имеет место быть в условиях ближнего поля. Это особенно актуально для всех светодиодов, включая —SMD светодиоды—.

Данная концепция потеряла свою актуальность относительно физически точного определения силы света. Однако в большей степени, относится к измерению освещенности на фиксированном расстоянии и габаритах самого детектора. Сверхъяркий диод расположен таким образом, что его механическая ось находится прямо на линии с центральной точкой круглого детектора с активной площадью, равной 1 см квадратный, а поверхность детектора должна быть перпендикулярна этой оси.

Бывает, что ни сила света, ни световой поток не дают так называемого «полезного» света для конкретного применения. В этой связи, необходимо нечто компромиссное. Количество частичного светодиодного потока было впервые введено МКО. Сила света включает в себя поток и телесный угол и является отношением этих двух значений. Это означает, что его единицей является кандела. Она составляет произведение люмена на стерадиан. Канделы указывают, насколько яркий свет в данном направлении.

Термин «световой поток» также используется для измерения мощности видимого света ламп, когда свет не направлен. Он относится к видимому свету, который излучается во всех направлениях в данный момент. В свою очередь поток излучения – это общее излучение (ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное), распространяемое от света во всех направлениях.

Частичный световой поток светодиодов также включает в себя как поток, так и угол, но выражается как поток в пределах угла, а не как отношение. Таким образом, его единица измерения – люмен с указанным углом (Лм). Как и усредненная сила света светодиодов, она представляет собой меру ближнего поля и аналогичным образом определяется в терминах физической геометрии, а не является фундаментальной единицей. Вот почему термин «светодиод» включен в количество. Это отличает его от фрагментарного потока, который можно рассчитать по гониометрическим измерениям в дальней зоне.

Характеристика распределения силы света светодиодов и источников светодиодного освещения является чисто фотометрической задачей измерения. Она осуществляется при помощи гониометра, который используется вместе со спектрорадиометром или фотометром. Фотометр позволяет проводить очень быстрые измерения, буквально «на лету». Его рекомендуется использовать для сугубо фотометрических измерений. Спектрорадиометры дают явное преимущество в том, что все характеристики (радиометрические, колориметрические и фотометрические) могут определяться с максимальной точностью. Однако, гониоспектрорадиометры имеют более длительное время для измерения. Данные способы измерения потока света также характерны и для люминесцентных.

Когда лампа новая, ее световая мощность максимальна. По мере её использования её производительность и светоотдача снижается. Определение, которое используется для описания снижения светоотдачи, называется стабильностью светового потока.

Данные стабильности светового потока важны для сферы строительства, особенно там, где необходимо поддержание или проектирование уровней освещения в зданиях. Это позволяет планировать замену ламп до того, как уровень освещенности станет слишком низким. Это называется плановым техническим обслуживанием и часто включает в себя очистку отражателей и рассеивателей светильника.

Амортизация люменов газоразрядных ламп (люминесцентных и газосветных) и светодиодов значительно выше, чем у ламп накаливания или вольфрамовых ламп.

Приведем пример расчетов

Допустим, у вас есть детская комната размером 10 квадратных метров и высотой в три метра. В этом случае мы берем норму для детских — 200 лм/м2 и коэффициент для потолков от 2,7 до 3 метров — 1,2.

Умножаем эти показатели: 10м2 х 200 лм/м2 х 1,2 = 2400 лм.

Получается, что для этой детской вам нужен световой поток 2400 лм. Исходя из этого показателя, вы можете выбрать количество и тип ламп, обратившись к нашей первой таблице. Это очень удобная формула, поскольку она позволяет легко и быстро получить показатели для каждой комнаты.

Единицы измерения

Это физическая величина, которая по международной измерительной системе единиц измеряется в Лк и Лм. Как правило, для обозначения используется вторая величина. Единица мощности света не зависит от того, какую имеет цветовую температуру источник, или того факта, как получается свет. Это может быть лед кристалл с нитью накала либо газоразрядной квадратной дугой.

Основные величины измерения светопотока

Есть ли погрешности в вычислениях?

Поскольку мы уже делали скидку на особенности каждой отдельной лампы, справедливо уточнить, что погрешности в вычислениях будут. Максимально точные показатели требуемой освещенности можно получить при помощи специального прибора — люксометра.

Но приведенные нами таблицы позволяют добиться минимального уровня погрешности — он точно не скажется ни на комфорте, ни на здоровье. Если нет возможности воспользоваться профессиональными вычислениями, вы можете сами все посчитать и выбрать оптимальное решение.

70627

Дата публикации: 03.05.2018

Достоинства и недостатки энергосберегающих светильников

Улучшенное энергопотребление является несомненным достоинством люминесцентных и светодиодных источников освещения. Однако, можно выделить и несколько недостатков их применения.

Основным недостатком является, конечно, высокая стоимость этих изделий. Их цена в среднем в 10 раз превосходит цену стандартной лампы. Но этот недостаток компенсируется их долговечностью. Обычно люминесцентные светильники служат примерно в 8 раз дольше, а светодиодные — в 15 и более раз. Долговечность энергосберегающих источников света сильно зависит от перепадов напряжения в цепи питания. Если перепады случаются часто, долговечность изделий сокращается.

Как недостаток можно выделить линейчатый спектр излучения таких светильников. Это означает, что свет испускается им не в непрерывном диапазоне частот, а в коротких, самых интенсивных частях диапазона. То есть предметы, освещенными такими лампами, будут недостаточно точно передавать свой цвет. Это приводит к тому, что глаза быстрее устают при работе. Замена обычных на эконом — лампы при работе с повышенной напряженностью зрения не приветствуется.

Иногда люминесцентные светильники могут испускать ультрафиолетовое излучение, вероятность чего увеличивается со старением изделия. Ультрафиолет опасен для кожи и полимерных деталей, попадающих под излучение.

Кроме энергоэффективности, выделяются еще несколько достоинств таких светильников. Они хорошо компенсируют недостатки:

• Излучение света большой площадью поверхности;
• Долговечность при отсутствии частых включений;
• Отсутствие или небольшой нагрев корпуса при работе;
• Возможность подобрать комфортную цветовую температуру.

Таблица «Светоотдача разных типов ламп»

Светоотдача обозначает, что на 1 Вт мощности лампа дает определенное количество люмен света. Исходя из данных таблице «Светоотдача разных типов ламп», энергосберегающая компактная люминесцентная лампа окажется в четыре — девять раз экономичнее, чем лампа накаливания. Стандартная лампа в 60 Вт дает примерно 600 лм, тогда как компактная имеет такое же значение при мощности 10 — 11 Вт.

Теплоотдача

Теплоотдача осветительного прибора – это негативная и вредная характеристика для ламп освещения. Чем выше температура прибора при его работе, тем больше энергии он тратит впустую на никому ненужный нагрев. Более того, чрезмерная температура лампы может привести к ожогам (при случайном прикосновении к лампе) или к пожару и порче отделочных материалов (например, может расплавится пластиковый или натяжной потолок). По этому параметру лампы накаливания заметно уступают светодиодным, они очень сильно нагреваются и тратят большое количество энергии на нагрев. Это, безусловно, связано с принципом работы данного осветительного прибора.

Применение в обычной жизни

В повседневной жизни источники света такого типа широко используются. Таблица светового потока люминесцентных ламп и светодиодных иллюстрирует это. Возможности применения варьируются от домашнего освещения до иллюминации ночных клубов и дискотек. Это освещение помещений, подсветка специализированных рабочих мест, дезинфекция ультрафиолетом, украшение, автомобильная подсветка. Энергосберегающие лампы- альтернативный источник света которым рекомендуется пользоваться, невзирая на высокую стоимость. В любом случае, это окупается и приносит человеку пользу.

Полезные советы Схемы для подключения Принципы работы устройств Главные понятия Счетчики от Энергомера Меры предосторожности Лампы накаливания Видеоинструкции для мастера Проверка мультиметром

Расчет окупаемости при замене ламп на светодиодные

Сравним светодиодную лампочку 10 Вт за 200 рублей и ЛЛ 15 Вт за 150 рублей. Если исходить из минимального срока службы последней (50 тыс. часов), люминесцентных изделий придется купить 7 штук, общая стоимость 1050 рублей.

Если осветительный прибор светится 5 часов в сутки, ЛЛ тратит 0,3 кВт, светодиоды – 0,2 кВт. За месяц получится 9 и 6 кВт, в рублях при тарифе 4 рубля за киловатт – 36 и 24 рубля, за год – 432 и 288 рублей. На первый взгляд различие небольшое.

Это расчет для одной лампочки, а в любой квартире несколько светильников, которые отличаются по мощности. Если провести расчет для каждого, результат будет более внушительный.

При расчетах необходимо учесть так же расходы на замену. Самые большие издержки при полной замене светильников. Сэкономить можно, если купить светодиодные изделия аналогичных размеров с таким же цоколем.

Если учесть самый главный параметр – светоотдачу, преимущество светодиодов еще более очевидно, ведь светодиодный источник с таким же количеством люмен, как у ЛЛ, освещает прострaнcтво лучше.

Основные выводы

После сравнения преимущество Led-ламп очевидно. Высокая стоимость светодиодов компенсируется длительным сроком эксплуатации и повышением качества освещения.

Преимущества Led-источников:

• экологичность;
• устойчивость к колебаниям напряжения;
• низкий коэффициент пульсации;
• отсутствие шума.

Все это справедливо лишь в том случае, если для замены используются высококачественные изделия. Хотя следует отметить, что светодиодная лампа не самого высокого качества повышает оптические показатели освещения за счет отсутствия шума и низкого коэффициента пульсации.

Виды цоколей ламп

В бытовых условиях применяют лампы с тремя видами цоколей: маленьким, средним и большим, или, говоря техническим языком, Е14, Е27 и Е40. Цифры в названии обозначают диаметр цоколя в миллиметрах. Самый распространенный размер цоколя — Е27. Цоколь Е14 часто называют «миньон» (в переводе с французского — «маленький»). Цоколь Е40 используется для лам уличного освещения мощностью 300, 500 и 1000 Вт.

Помимо цоколей, которые вкручиваются в патрон с помощью резьбы, существуют виды цоколей ламп штырькового типа. Их называют G-цоколями. Основные их виды G5, G9, 2G10, 2G11, G23 и R7s-7. G-цоколи используются в компактных люминесцентных и галогеновых лампах для экономии места. С помощью двух или четырех штырьков лампа крепится в гнезде светильника.

Мощность ламп накаливания

Одна из важнейших характеристик лампы — мощность ламп накаливания. Она всегда указывается производителем на баллоне или цоколе, и от нее зависит световой поток, который исходит от лампы и исчисляется в люменах. Не стоит путать светоотдачу лампы с уровнем света, который она излучает: энергосберегающая лампа при мощности 5 Вт будет светить не хуже лампы накаливания в 60 Вт. Как правило, данные о светоотдаче нигде не фиксируются, так что при выборе лампы необходимо ориентироваться на советы продавцов или воспользоваться данными таблице «Светоотдача разных типов ламп».