Что такое люмен в освещении и люкс
Что такое люмен в освещении и люкс
Существует две основных физических величины, с помощью которых можно оценить насколько «светло» в помещении: люмены (Лм) и люксы (Лк). Если совсем коротко, то люмены дают понимание о световом потоке конкретного источника света, а люксы позволяют оценить световой поток, падающий на 1 квадратный метр при световом потоке 1 люмен (Лм).
Например, если подвесить две сотни светильников в пустой склад на этапе строительства, то световой поток на полу может составлять 250 Лк, а после монтажа стеллажей между рядами, освещенность может упасть до 200 или даже до 150 Лк, т.к. свет светильников соседних рядом не будет добивать до уровня пола, а будет распределяться по всей высоте стеллажей.
Чтобы оценить насколько ярко будет в конкретной точке помещения, нужно готовить проект и проводить моделирование подвеса светильников конкретных моделей на точки подвеса. Это позволяют сделать специализированные программы, самая популярная и удобная из которых немецкая DiaLux. Составить проект самостоятельно и не потратив много дней на изучение затруднительно, можно допустить ошибки, не учесть коэффициент отражения от стен, цвет стен.
Ведь каждый цвет отражает по-разному, существует и масса других нюансов: вид подвеса, направленность отдельных светильников, загрязненность производства и т.п.
В результате неправильного моделирования можно получить переосвещенность, которая повлечет ненужные расходы или создать недостаточность освещения, что создаст в помещении «темные» места на предприятии, в которых освещенность не будет соответствовать стандартам.
В данной ситуации будет невозможно провести аттестацию рабочих мест. Поэтому на этапе подготовки к переоснащению, за составлением светотехнического проекта лучше обратиться к профессионалам.
Для дома, когда помещение имеет вид параллелепипеда, нет высоких мешающих предметов, а светильник один, или несколько, но расположены они близко друг к другу, можно обойтись без составления проекта и сделать прогноз будущей освещенности по люксограме, показывающий световое пятно светильника при разных высотах подвеса. Если же светильников много, а помещение имеет неправильную форму с мансардами, разной высотой потолков, подвеса светильников, то без составления проекта не обойтись.
Возвращаясь к официальной терминологии
Люкс (от лат. lux — свет; русское обозначение: лк, международное обозначение: lx) — единица измерения освещённости в Международной системе единиц (СИ). Люкс равен освещённости поверхности площадью 1 м² при световом потоке падающего на неё излучения, равном 1 лм.
Люмен (русское обозначение: лм; международное: lm) — единица измерения светового потока в Международной системе единиц (СИ). 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 (= 1 лк × м2). Полный световой поток, создаваемый изотропным источником, с силой света одна кандела, равен 4\Pi люменам.
Кстати существуют и другие интересные параметры, такие как световая отдача, кандела и ряд других. Мы рассмотрим их в будущих статьях.
Как оценить, что такое люксы? Ведь свет окружает нас с утра до вечера. Даже ночью, когда мы спим, свет проникает сквозь закрытые веки.
Можно привести такой пример. Полнолуние в ясном небе дает освещенность на уровне поверхности земли 0,27 лк, тогда как в офисе освещенность при соблюдении санитарных норм и правил (СНиПов), составляет примерно 300-500 лк, а в жилой комнате около 50 лк, а под прямым солнцем до 130 тысяч люкс!
Конечно же существуют специальные приборы для измерения уровня освещенности, но об этом в следующих статьях.
Люкс, Люмен, Кандел и другие…
Люкс, Люмен и Кандел единицы измерения яркости светодиодов.
Чуствительность человеческого глаза неодинакова по спектру, она максимальна в зеленой области и резко спадает к фиолетовому и красному краям. Ориентируясь на глаз, как на приемник света вводят систему измерений, в которой равными принимаются такие воздействия, которые вызывают одинаковое зрительное ощущение, хотя физические приборы оценивают эти воздействия как разные.
Единицей светового потока является люмен (лм), физиологическое действие в 1лм одинаково во всем спектре, но его энергетическая «цена» для зеленой области составляет 1/683 Вт, для фиолетовой — 1/62 Вт, а для малино-красной — 1/6 Вт. Поэтому глазу комфортнее в зеленой области, здесь физической воздействие («давление») на него наименьшее.
Эффективность преобразования электрической мощности в световой поток характеризуют светоотдачей, измеряемой в люменах на ватт (лм/Вт). Ее иногда называют КПД, хотя ничего общего с действительным КПД эта величина не имеет.
Для источников направленного излучения определяющей становится пространственная плотность светового потока в заданном направлении, называемая силой света и измеряется в канделах (1кд=1лм/стерадиан*). При этом стремятся «сжать» все излучение источника до требуемого угла. Так, для уличных светофоров надо обеспечить силу света 200-300 кд в пределах угла 20°, а для железнодорожного — 2 000-4 000кд при расходимости 3°, что бы машинист мог увидеть его издалека. Яркость источника определяется отношением силы света к площади излучателя и измеряется в кд/кв.м., к примеру, упомянутые уличные и железнодорожные светофоры имеют яркость около 10 и 100 тыс. кд/кв.м., тогда как комнатному ТВ-экрану достаточно всего 500кд/кв.м.
Некоторые термины и понятия:
Освещенность
Освещенность показывает, как сильно освещена поверхность источником света. Она определяется отношением падающего светового потока к площади освещаемой поверхности. Единицей измерения является люкс (лк).
Равномерность освещения
Равномерное освещение очень важно для поддержания зрительного комфорта и физического состояния глаз. Неравномерная яркость и освещенность приводят к уменьшению контраста между предметами и окружением. Необходимость часто приспосабливаться к новым условиям освещенности вызывает ускоренное переутомление глаз
Распределение света
Сила излучаемого в разных направлениях света неодинакова; она отображается с помощью кривых распределения света. Самую гомогенную кривую распределения света — круг получают от плоской, диффузно светящей поверхности (источника, излучающего по закону Ламберта). На распределение света ламп можно влиять с помощью отражателей и оптических систем.
Световая отдача
Световая отдача показывает, с каким КПД полученная электрическая мощность преобразуется в свет. Она измеряется в люменах на Ватт (лм/Вт) и является главным показателем экономичности лампы.
Световая энергия
Под световой энергией понимается продукт, получаемый за единицу времени из отданного светового потока источника света. Единицей измерения является килолюмен в час (клм/ч). Световая энергия принимается во внимание, например, при оценке светогенерирующей способности ламп для фотовспышек.
Световой поток
Световым потоком называется общая мощность видимого излучения лампы. Световой поток показывает общее количество света, излучаемого источником во все направления. Единица измерения: люмен (лм).
Сила света
Сила света характеризует видимую силу излучения источником света в определенном направлении. По форме и симметрии распределения силы света различают светильники глубокого и широкого светораспределения. Единицей измерения силы света является кандела (кд).
Цветовое ощущение
Общее, субъективное ощущение, которое человек испытывает, когда смотрит на источник света. Свет может восприниматься как теплый белый, нейтральный белый или холодный белый. Объективное впечатление от цвета источника света определяется цветовой температурой.
Цветовая температура
Единица измерения: Кельвин [К]. Цветовая температура источника света определяется путем сравнения с так называемым «черным телом» и отображается «линией черного тела». Если температура «черного тела» повышается, то синяя составляющая в спектре возрастает, а красная составляющая убывает. Лампа накаливания с тепло-белым светом имеет, например, цветовую температуру 2700 К, а люминесцентная лампа с цветностью дневного света — 6000 К.
Цветность света
Цветность света определяется цветовой температурой К (в Кельвинах). Выделяют три основные группы цветности: — тепло-белая 5000 K. Разные лампы, даже если они имеют одинаковую цветность света, по причине спектрального состава могут иметь абсолютно различные характеристики цветопередачи.
Цветопередача
Цветопередача отражает воздействие света лампы на цвета освещаемых ею объектов. В зависимости от места установки лампы и выполняемой ею зрительной задачи, ее искусственный свет должен обеспечивать максимально близкое к естественному дневному свету восприятие цветов. При оценке цветопередачи используется индекс цветопередачи Ra. Он определяется сравнением 8 эталонных цветов при освещении эталонным и тестируемым источниками. Чем ниже коэффициент, тем хуже цветопередача тестируемого источника света.
Что измеряется в люменах и какие нормы освещенности на 1 квадратный метр?
Люмен — единица измерения яркости излучения. Является световой величиной в международной системе единиц. Люмен характеризует количество светового излучения, отдаваемого источником. Является более точной величиной, чем мощность, поскольку источники света с одинаковой мощностью, но различными КПД и спектральными характеристиками, излучают неодинаковый поток света.
Что такое люмен?
Существует несколько единиц измерения освещенности. Основные величины — люкс и люмен. Их отличие заключается в том, что люкс показывает освещенность единицы площади поверхности, а люмен это единица измерения всего потока излучения источника света. Таким образом, чем больше величина люкс, тем ярче освещена поверхность, а чем больше люмен, тем ярче сам светильник. Данное различие помогает оценить эффективность осветительных устройств различной конструкции.
Необходимо рассмотреть, что такое люмены в светодиодных лампах. Это поможет понять тот факт, что такие источники света характеризуются направленным излучением. Лампы накаливания и люминесцентные излучают свет во всех направлениях. Для получения одинаковой освещенности поверхности необходимы светодиодные элементы меньшей яркости, поскольку излучение сосредоточено в одном направлении.
Лампы накаливания и экономичные дают ненаправленное излучение, что требует применения рефлекторов (отражателей), перенаправляющих поток света в необходимом направлении. При использовании светодиодных устройств необходимость в рефлекторах отсутствует.
Параметры, определяющие показатель светового потока и его расчет
На параметры освещенности влияет не только уровень яркости источников освещения. Следует принимать в расчет:
Световой поток в люменах производителями указывается редко, поскольку большинство покупателей ориентируются на мощность светильников и их цветовую температуру.
Сколько люмен в 1 Вт светодиодной лампочки
Производители осветительной аппаратуры не всегда наносят на упаковку товара полный перечень характеристик. Это может быть по нескольким причинам:
Проблема заключается в том, что уровень излучения светодиодов и конструкций, выполненных на их основе, неравнозначный:
Точное определение возможно только при помощи измерительных приборов (люксометров), но для некоторых типов светодиодов удастся привести примерные данные:
Перечисленные данные можно использовать для определения потребляемого тока при использовании светодиодных устройств, для которых определена величина яркости. Если установлен светодиодный прожектор с прозрачным защитным стеклом и его параметр яркости заявлен как 3000 люмен, то потребляемая мощность составит 30 Вт. Зная мощность и напряжение питания, легко определить потребляемый ток.
Перевод люменов в ватты
Для сравнения эффективности работы источников света различных типов и конструкций удобно иметь перед собой таблицу, где собраны данные о мощности осветительных приборов с одинаковыми значениями яркости.
Как выполнить перевод люменов в люксы
Понимать, как правильно связаны между собой единицы измерения «люмен» и «люкс», а также где они применяются, необходимо для успешного решения следующих бытовых ситуаций:
Что такое люмен и люкс
Любой источник света можно охарактеризовать силой излучаемого света. В международной метрической системе она измеряется в канделах (кд). Производной от канделы является величина, характеризующая непосредственно световой поток, — люмен, сокращенно — лм.
Важно: на современных лампах и изделиях со светодиодами указывается величина испускаемого ими светового потока в люменах либо значение светоотдачи в люменах на Ватт (лм/Вт).
Световая отдача в конкретных цифрах описывает эффективность преобразования электрической энергии в световую и характеризует экономичность лампы. Чтобы получить только люмены, необходимо значение в лм/Вт умножить на значение мощности изделия в ваттах. Например, светоотдача 100-ваттной лампы накаливания составляет 15 лм/Вт. Значит теоретически она испускает свет в 1500 лм. В реальности всегда происходят потери в светосиле. В первую очередь, это обусловлено материалом самой лампы.
Рассмотрение движения световых волн в пространстве неизбежно приводит к возникновению понятия освещенности, потому что свет не светит сам в себя, он всегда направлен наружу от источника и делает другие предметы видимыми для человеческого глаза. Очевидно, что при этом он падает на поверхность определенной площади, отчего она становится освещенной.
Люкс — это единица измерения освещённости. Если световой поток в 1 люмен перпендикулярно и равномерно падает на участок поверхности единичной площади (1 м²), ее освещенность составит 1 люкс.
Абсолютное значение освещенности в люксах будет всегда кратно меньше значения светового потока в люменах для каждого конкретного источника света, так как связь между этими величинами обратно пропорциональна. Чем больше освещаемая площадь, тем характеристики освещенности хуже. Так, например, лампа накаливания в 1500 лм, помещенная в непрозрачный куб с площадью грани в 1 м², строго в его центре, то есть равноудаленно от всех его сторон, будет освещать всего 6 м² (4 боковые стороны по 1 м², 1 нижняя + 1 верхняя). Значит освещенность внутри такого куба составит:
1500 лм /6 м² = 250 лк.
Теперь пусть та же самая лампочка в люстре освещает квадратную — для удобства подсчета — комнату с длиной стены в 4 м. Это будет тот же куб с площадью каждой грани в 16 м², а общая площадь составит 96 м². При этом для чистоты подсчета лампочку следует подвесить в центре комнаты на отметке в 2 м от пола и потолка. Тогда освещенность в каждой точке комнаты составила бы:
1500 лм/96 м² = 15,625 лк.
На практике так никто не делает, максимальная длина подвеса люстры составляет всего 0,5 м. Ориентируясь на визуальные ощущения, человек почувствует, что непосредственно под лампочкой света больше, чем в углах комнаты, а лучше всего освещена небольшая площадь на потолке в месте крепления светильника при условии, что его конструкция открыта сверху.
В быту, кроме светосилы, на освещенность поверхности влияют следующие факторы:
Поэтому на практике теоретические подсчеты бесполезны, и для измерения освещенности пользуются люксметром.
Как перевести люксы в люмены
Однако, если известно нужное значение освещенности в люксах и площадь освещаемой поверхности, можно подсчитать требуемую величину светового потока в люменах. При этом следует понимать, что подсчет будет выполнен со многими допущениями, так как приблизить условия его выполнения к физически идеальным не представляется возможным. При подсчете следует принять, что:
Важно! Практическая формулировка этой задачи звучит намного проще: есть норма освещенности в люксах для конкретного помещения, например, для офиса — 300 лк. Сколько светильников нужно разместить, чтобы её соблюсти? Для этого сначала вычисляется требуемое значение в люменах. Неизбежная неравномерность в освещенности может быть скорректирована дополнительной подсветкой.
Для того, чтобы получить значение в люменах, нужно норму в люксах умножить на значение площади, нуждающейся в освещении.
Пример: Пусть офис при норме в 300 лк имеет длину стен 10 метров, а высоту потолка — 4 метра. Требуется подсчитать минимальное количество люменов, необходимое для соблюдения норматива.
Площадь пола и потолка составит: 10 х 10 = 100 м².
Площадь каждой стены: 4 х 10 = 40 м².
Теоретически с допущением на равномерное освещение и расположение источника, равноудаленного от всех точек поверхности, задача решается так:
300 лк х (4 х 40 + 100 + 100) м² = 300 х 360 = 108 000 лм.
Если это астрономическое значение «перевести» в обычные 100-ваттные лампы накаливания, то потребуется всего лишь… 72 штуки.
Практический подход будет другим. Совершенно не нужно освещать потолок — рабочие места сотрудников находятся внизу. Более того, конструкция многих потолочных светильников делает невозможным распространение света вверх. Значит из вычислений нужно убрать площадь потолка:
300 лк х 260 м² = 78 000 лм.
Современные потолочные светильники со светодиодами могут выдавать 5000 люменов. Соответственно их потребуется 16 штук (78 000/5000) с округлением до целого числа.
Это количество можно снизить. Согласно СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 замер освещенности производится над рабочей поверхностью, а также в контрольных точках, удаленных от стен и световых проемов на 1 м. Достаточно разместить осветительные приборы над рабочими местами сотрудников. Математически уменьшив геометрические характеристики пола на 1 м с каждой стороны, получим:
300 лк х (160 + 64)м² = 300 х 224 = 67200 лм.
Что в потолочных светильниках составит: 14 штук с округлением до целого числа.
Особенности люменов и люксов
Выбирая лампочку в 90-x годах прошлого столетия, человек ориентировался лишь на количество Ватт в ней. Чем их больше – тем ярче светило данное устройство. Однако сегодня, когда на прилавках магазинов появилось множество разновидностей ламп, все чаще приходиться сталкиваться с понятиями «люкс» и «люмен». Что это такое, чем отличается от Ватта, где используется и как перевести люмены в люксы? Подробные ответы на эти вопросы приводятся в данной статье.
Что такое Люмен и люкс
Любой источник света можно охарактеризовать силой излучения. В международной системе она измеряется в канделах (Лд). Производной от канделы является величина, характеризующая световой поток – люмен, сокращенно – Лм. То есть, Люмен – это единица измерения светового потока.
Какое-то количество световых лучей, измеряемых в Лм, падает на поверхность с определенной площадью, от чего она становится освещенной. Люкс – это и есть единица измерения освещенности, которая тесно связана с люменом.
Отличие же Ватта заключается в том, что он обозначает количество потребляемой энергии. Это значение показывает не число испускаемых лучей, а сколько энергии будет тратиться при работе светодиода. Например, лампочка мощностью 200 Вт потребляет больше электроэнергии, чем 100 Вт.
Мощность лампочек в Ватт
Обратите внимание! На современных лампах и продукции со светодиодами указывается величина испускаемого света в люменах, либо значение светоотдачи в Лм на Вт.
На упаковке продукции обязательно находится информация о том, какое количество света она дает. Можно заметить, что показатель ламп накаливания равен 12 Люмен к 1 Ватту, в то время, как светодиодные устройства дают до 90 Люмен на каждый Ватт. У люминесцентных ламп максимальное освещение при потреблении энергии – 60 Лм на Вт.
Важно! Воспользовавшись таким подходом, не всегда можно получить верные результаты, ведь даже у продукции одинакового типа с эквивалентной мощностью может быть разное соотношение.
Ниже приведена таблица, где представлены точные значения перевода Ватт в люмены для лампочек:
| Лампа накаливания, мощность в Ватт | Люминесцентная лампа, мощность в Ватт | Светодиодная лампочка, мощность в Ватт | Световой поток в люменах |
| 20 | 5–7 | 2–3 | 250 |
| 40 | 10–13 | 4–5 | 400 |
| 60 | 15–16 | 8–10 | 700 |
| 75 | 18–20 | 10–12 | 900 |
| 100 | 25–30 | 12–15 | 1200 |
| 150 | 40–50 | 18–20 | 1800 |
| 200 | 60–80 | 25–30 | 2500 |
Из таблицы следует, что светодиодная лампа со световым потоком 600 Лм не является эквивалентом лампы накаливания 60 Вт, а 1000 Лм – не эквивалент прибора освещения в 100 Вт.
Где используются
Понятия «Люкс» и «Люмен» применимы для всей продукции, которая излучает свет, поэтому они используются для успешного решения следующих бытовых задач:
Важно! Правилами СанПиНа от 2.2.1/2.1.1.1278-03 установлена средняя освещенность зданий, учреждений, жилых помещений. Люксы помогают определить, достаточно ли освещена комната для комфортной жизнедеятельности и работы человека.
Нормативы на искусственное освещение в жилых помещениях следующие:
Что измеряется в люменах и люксах
Люмен и Люкс — это единицы измерения яркости излучения и освещенности помещения. Это более точные величины, чем мощность, поскольку источники света с одинаковыми показателями, но различными КПД и спектральными характеристиками, излучают неодинаковый поток света.
Однако стоит помнить, что на уровень яркости влияет не только источник освещения, но и 2 других фактора:
Чем отличается Люмен от Люкса
Сегодня неопытные потребители не понимают, в чем состоит разница между Люменами и Люксами. На самом деле, различия между ними существенные: первая величина показывает световую мощность, а вторая – освещенность. То есть, Лк отличается от Лм тем, что он показывает соотношение светового потока, падающего на небольшой участок поверхности, к его площади.
Потребитель выбирает лампочки
Соотношение люмена и люкса
Соотношение люмена и люкса нетрудно запомнить. Правильно гласит, что, если световой поток в 1 Лм перпендикулярно и равномерно падает на участок поверхности единичной площади, ее освещенность составит 1 Лк.
Как перевести Люксы в Люмены и наоборот
Если известно нужное значение освещенности в люксах и площадь поверхности, на которую падают лучи, можно подсчитать требуемую величину светового потока в Люменах.
Следует понимать, что расчет будет выполнен с некоторыми погрешностями, так как приблизить его выполнение к физически идеальным условиям не представляется возможным. При расчете точного количества Лк необходимо принимать во внимание, что:
Важно! Для того, чтобы перевести Люксы в Люмены и посчитать их минимальное количество для комнаты, необходимо норму в Люксах умножить на значение площади, нуждающейся в освещении. Люкс, Люмен формула: КЛк х Км² = КЛм.
Пример: Офис при норме в 200 Лк имеет длину стен 5 метров, а высоту потолка – 3 метра. Площадь пола и потолка составит: 5 x 5 = 25 м2. Площадь каждой стены будет 4 x 5 = 20 м2. Теоретически, если не брать во внимания 3 вышеуказанных фактора, количество Люменов будет равно: 200 Лк х (4 х 20 + 25 + 25) м² = 200 х 130 = 26 000 Лм.
По обратной формуле можно высчитать Люксы – КЛм/Км2 = КЛк. Для этого количество Люменов делят на площадь помещения.
Обратите внимание! Если отсутствует желание делать сложные расчеты, можно воспользоваться онлайн конвертерами перевода Люксов в Люмены, и наоборот. Пользователю потребуется лишь ввести требуемые данные для подсчета в графы.
При организации освещения в доме, офисе или на производстве нужно обязательно учитывать такие показатели, как Люмен и Люкс. Они помогут создать комфортные условия, которые точно не навредят человеку.