За последние годы плавно и безболезненно изменились подходы к организации освещения в быту и общественных помещениях. Светодиодными лампами теперь никого не удивишь.
Магазины продают светодиодные и люминесцентные светильники, но покупатель продолжает держать в уме «мощность», как главный показатель для источников освещения. Предусмотрительные производители, конечно, указывают мощность на упаковках светодиодных изделий, что это может значить. Стоит ли ориентироваться на мощность и как определить соответствие между типами приборов?
Больше об уровне освещения, который производит светодиодный источник света, скажет излучение, указанное в люменах. Что обозначают люмены в светодиодных лампах, разберемся в этой статье.
Что такое люмен
Понятие люмен было установлено международной системой измерений в середине ХХ века.
В люменах измеряют количество всего света, излучаемого источником. Параметр напрямую связан с понятием люкс, но существует между ними и разница.
Мнение эксперта
Алексей Бартош
Задать вопрос экспертуВажно понимать! Люмен (lumen) – полное количество света, которое способен излучать источник во всех направлениях. Люкс призван обозначать, сколько света попадает на квадратный метр поверхности.
Следовательно, если лампа, излучающая 100 Лм, освещает 1 м2 поверхности, то на нее будет падать поток равный 100 Лк. Если та же лампочка светит в помещении 10 м2, то его освещенность будет значительно ниже. Важно знать, что при расчетах следует учитывать весь световой поток, во всех направлениях.
В понимании этого скрывается одно из преимуществ светодиодных приборов перед лампами накаливания и люминесцентными устройствами, светящиеся во всех направлениях. У диодных светильников угол освещения приближается к 120 или 180 градусам. С помощью встроенных или наружных линз получают лучи любой ширины.
Светодиодная лампочка изнутри Вывод: световой поток направляется и используется в нужном направлении, увеличивая свою концентрацию.
Эту особенность производители активно применяют при разработке светодиодных ламп, устанавливаемых вместо галогеновых и ксеноновых, d2s lamp, приборов в автомобильные фары. Они дешевле ксенона, меньше нагружают электрику машин, чем галогеновые, не уступая по уровню освещенности.
Современные диоды используются для изготовления и замены ламп 20 Вт в габаритных фонарях и 55 W в фарах авто.
Параметры, определяющие показатель светового потока и его расчет
Для восприятия человеком важны несколько показателей светового потока:
- Количество всего исходящего от источника света.
- Длина волны. От нее зависит то, как глаз воспринимает яркость света. Излучение в средней, зеленой части спектра кажется более ярким, чем синие или красные участки, при одинаковой мощности ламп.
- Цветовая температура, измеряется в кельвинах и обязательно указывается на упаковках и паспортах изделий. На картинке показана шкала цветовых температур и цвет испускаемого света.
Обратите внимание! Теплые тона воспринимаются человеческим глазом как менее яркие, чем холодный цвет. При покупке «теплых» ламп делайте небольшой запас в сторону увеличения мощности для создания комфортных условий в помещении.
Цветовая температура в сравнении Сколько в 1 Вт светодиодной лампочки люмен
Узнать правдивый ответ на вопрос не так просто. Дело в том, что производители указывают мощность и световой поток, для светодиодов, а не лампочки. Измерить действительные значения можно только специальными приборами. Ориентироваться стоит на средние показатели.
В целом при потреблении 1 Вт мощности светодиоды излучают 90–100 Лм. Дорогие образцы способны «отдать» 130–140 Лм с одного Вт.
В лабораторных условиях получены светодиоды, выдающие 220 Лм/Вт, но в промышленных масштабах устройства не выпускаются из-за высокой стоимости.
Уменьшает коэффициент полезного действия встроенный драйвер питания светодиодов, снижая соотношение светового потока к мощности на 5–10%. Важно учитывать это при выборе и покупке источников света.
Перевод люменов в ватты
Для пользователей, которые не хотят изучать характеристики электроприборов и проводить вычисления, в сети интернет существует множество ресурсов со встроенными калькуляторами. Достаточно подставить данные представленные производителем (люмены) и выбрать тип светильника, чтобы получить требуемый показатель мощности.
Способ расчета освещенности для помещений
Расчет необходимого количества осветительных приборов применяется несложная методика.
Расчеты проводятся в два этапа:
- Расчет требуемой интенсивности светового потока.
- Определение количества ламп, способных обеспечить нужную освещенность.
Формула для приблизительного расчета уровня освещения, Лм.
Световой поток=нормативный показатель освещенности в люксах (приведен в таблице) * площадь помещения в м2 * коэффициент высоты потолков.
Таблица 1. Нормы освещенности Для потолков до 2,7 м применяется коэффициент 1, при высоте помещения от 2,7 до 3 м – коэффициент 1,2, от 3 до 3,5 м – 1,5.
Пример расчета. В детской норматив освещенности устанавливается в 200 Лк. Площадь комнаты 12 м2 Высота 3,1 м – применяем коэффициент 1,2.
Перемножив 200*12*1,2, получают требуемый световой поток 2880 Лм.
Зная световой показатель, выбирают способные его обеспечить приборы. Для приведенной комнаты достаточно одной светодиодной лампы мощностью 25–30 Вт, или трех 10-ваттных источников.
Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопрос экспертуВажно! Для лучшего освещения помещения разумно использовать несколько светильников. Это позволит равномерно осветить комнату и избавиться от тени.
Сравнительная характеристика лампы накаливания и светодиодной лампы
Использование мощности различными типами лампочек При сравнении технических характеристик все параметры говорят в пользу диодных приборов.
Таблица 2. Сравнение характеристик светодиодных и .
Регулярно снижающаяся цена на светодиодные лампы, и экономическая выгода от их применения делают устройства популярными среди покупателей.
Сколько люмен в светодиодах по отношению к другим источникам света
Таблица 3. Средние показатели светового потока для разной мощности потребления.
Светодиодные лампы проверенных производителей имеют неоспоримые преимущества при использовании в быту и на производстве. Они долговечны, экономичны, быстро окупаются. Возможность подобрать любой оттенок свечения сделают пребывание в помещении комфортным и безопасным.
Профессиональные светотехники и специалисты, работающие в области освещения, постоянно употребляют разные термины и определения, которые мало о чем говорят простому обывателю.
Чтобы было проще понимать, о чем идет речь, и что обозначают эти слова, мы подготовили список, объясняющий основные светотехнические термины и характеристики. Его не нужно учить наизусть, можно просто заходить на нужную страницу и освежать в памяти забытый параметр. Говорить «на одном языке» всегда проще.
Светотехнические параметры и понятия.
1 - Видимое и оптическое излучение
Весь окружающий нас мир образуется видимым излучением, сосредоточенным в полосе электромагнитных волн от 380 до 760 нм. К ней с одной стороны добавляется ультрафиолетовое излучение (УФ), а с другой инфракрасное (ИК).
УФ-лучи оказывают биологическое воздействия и применяются для уничтожения бактерий. Дозировано они используются для лечебного и оздоровительного эффектов.
ИК-лучи используются для нагрева и сушки в установках, так как в основном производят тепловое воздействие.
2 - Световой поток (Ф)
Световой поток характеризует мощность видимого излучения по воздействию на человеческое зрение. Измеряется в люменах (лм). Величина не зависит от направления. Световой поток - это самая важная характеристика .
Например, лампа накаливания Е27 75 Вт имеет световой поток 935 лм, галогенная G9 на 75 Вт - 1100 лм, люминесцентная Т5 на 35 Вт - 3300 лм, металлогалогенная G12 на 70 Вт (теплая) - 5300 лм, светодиодная Е27 9,5 Вт (теплая) - 800 лм.
3 - Люмен
Люмен (лм) - это световой поток от источника света (лампы) при окружающей температуре 25°, измеренной при эталонных условиях.
4 - Освещенность (Е)
Освещенность - это отношение светового потока, подающего на элемент поверхности, к площади этого элемента. Е=Ф/А, где, А -площадь. Единица освещенности - люкс (лк).
Чаще всего нормируется горизонтальная освещенность (на горизонтальной плоскости).
Средние диапазоны освещенности: на улице при искусственном освещении от 0 до 20 лк, в помещении от 20 до 5000 лк, 0,2 лк в полнолуние в природных условиях, 5000 -10000 лк днем при облачности и до 100 000 лк в ясный день.
На картинке представлены: а - средняя освещенность на площади А, б - общая формула для расчета освещенности.
5 - Сила света (I)
Сила света - это пространственная плотность светового потока, ограниченного телесным углом. Т. е. отношение светового потока, исходящего от источника света и распространяющегося внутри малого телесного угла, содержащего рассматриваемое направление.
I=Ф/ω Единица измерения силы света - кандела (кд).
Средняя сила света лампы накаливания в 100 Вт составляет около 100 кд.
КСС (кривая силы света ) - распределение силы света в пространстве, это одна из важнейших характеристик светотехнических приборов, необходимая для расчета освещения.
6 - Яркость (L)
Яркость (плотность света) - это отношение светового потока, переносимого в элементарном пучке лучей и распространяющемся в телесном угле, к площади сечения данного пучка.
L=I/A (L=I/Cosα) Единица измерения яркости - кд/м2.
Яркость связана с уровнем зрительного ощущения; распространение яркости в поле зрения (в помещении/интерьере) характеризует качество (зрительный комфорт) освещения.
В полной темноте человек реагирует на яркость в одну миллионную долю кд/м2.
Полностью светящийся потолок яркостью боле 500 кд/м2 вызывает у человека дискомфорт.
Яркость солнца примерно миллиард кд/м2, а люминесцентной лампы 5000–11000 кд/м2.
7 - Световая отдача (H)
Световая отдача источника света - это отношение светового потока лампы к ее мощности.
Η=Ф/Р Единица измерения светоотдачи - лм/Вт.
Это характеристика энергоэкономичности источника света. Лампы с высокой световой отдачей обеспечивают экономию электроэнергии. Заменяя лампу накаливания со светоотдачей 7–22 лм/Вт на люминесцентные (50–90 лм/Вт), расход электроэнергии уменьшится в 5–6 раз, а уровень освещенности останется тот же.
8 - Цветовая температура (Тц)
Цветовая температура определяет цветность источников света и цветовую тональность освещаемого пространства. Цветовая температура равна температуре нагретого тела (излучатель Планка, черное тело), одинакового по цвету с заданным источником света.
Единица измерения Кельвин (К) по шкале Кельвина: Т - (градусы Цельсия + 273) К.
Пламя свечи - 1900 К
Лампа накаливания - 2500–3000 К
Люминесцентные лампы - 2700 - 6500 К
Солнце - 5000–6000 К
Облачное небо - 6000–7000 К
Ясный день - 10 000 - 20 000 К.
Индекс цветопередачи характеризует степень воспроизведения цветов различных материалов при их освещении источником света (лампой) при сравнении с эталонным источником.
Максимальное значение индекса цветопередачи Ra =100.
Показатели цветопередачи:
Ra = 90 и более - очень хорошая (степень цветопередачи 1А)
Ra = 80–89 - очень хорошая (степень цветопередачи 1В)
Ra = 70–79 - хорошая (степень цветопередачи 2А)
Ra = 60–69 - удовлетворительная (степень цветопередачи 2В)
Ra = 40–59 - достаточная (степень цветопередачи 3)
Ra = менее 39 - низкая (степень цветопередачи 3)
Ra он же CRI - color rendering index был разработан для сравнения источников света непрерывного спектра, индекс цветопередачи которых был выше 90, поскольку ниже 90 можно иметь два источника света с одинаковым индексом цветопередачи, но с сильно различающейся передачей цвета.
Комфортное для глаза человека значение CRI = 80–100 Ra
Световой поток - мощность светового излучения, т. е. видимого излучения, оцениваемого по световому ощущению, которое оно производит на глаз человека. Световой поток измеряется в люменах.
Например лампа накаливания (100 Вт) излучает световой поток, равный 1350 лм, а люминесцентная лампа ЛБ40 - 3200.
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.
Существует и другое определение: единицей светового потока является люмен (лм), равный потоку, излучаемому абсолютно черным телом с площади 0,5305 мм 2 при температуре затвердевания платины (1773° С), или 1 свеча·1 стерадиан.
Сила света - пространственная плотность светового потока, равная отношению светового потока к величине телесного угла, в котором равномерно распределено излучение. Единицей силы света является кандела.
Освещенность - поверхностная плотность светового потока, падающего на поверхность, равная отношению светового потока к величине освещаемой поверхности, по которой он равномерно распределен.
Единицей освещенности является люкс (лк) , равный освещенности, создаваемой световым потоком в 1 лм, равномерно распределенным на площади в 1 м 2 , т. е. равный 1 лм/1 м 2 .
Яркость - поверхностная плотность силы света в заданном направлении, равная отношению силы света к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную тому же направлению.
Единица яркости - кандела на квадратный метр (кд/м 2).
Светимость (светность) - поверхностная плотность светового потока, испускаемого поверхностью, равная отношению светового потока к площади светящейся поверхности.
Единицей светимости является 1 лм/м 2 .
Единицы световых величин в международной системе единиц СИ (SI)
| Наименование величины | Наименование единицы | Выражение через единицы СИ (SI) |
Обозначение единицы | |
|---|---|---|---|---|
| русское | между- народное |
|||
| Сила света | кандела | кд | кд | cd |
| Световой поток | люмен | кд·ср | лм | lm |
| Световая энергия | люмен-секунда | кд·ср·с | лм·с | lm·s |
| Освещенность | люкс | кд·ср/м 2 | лк | lx |
| Светимость | люмен на квадратный метр | кд·ср/м 2 | лм·м 2 | lm/m 2 |
| Яркость | кандела на квадратный метр | кд/м 2 | кд/м 2 | cd/m 2 |
| Световая экспозиция | люкс-секунда | кд·ср·с/м 2 | лк·с | lx·s |
| Энергия излучения | джоуль | кг·м 2 /с 2 | Дж | J |
| Поток излучения, мощность излучения | ватт | кг·м 2 /с 3 | Вт | W |
| Световой эквивалент потока излучения | люмен на ватт | лм/Вт | lm/W | |
| Поверхностная плотность потока излучения | ватт на квадратный метр | кг/с 3 | Вт/м 2 | W/m 2 |
| Энергетическая сила света (сила излучения) | ватт на стерадиан | кг·м2/(с 3 ·ср) | Вт/ср | W/sr |
| Энергетическая яркость | ватт на стерадиан-квадратный метр | кг/(с 3 ·ср) | Вт/(ср·м 2) | W/(sr·m 2) |
| Энергетическая освещенность (облученность) | ватт на квадратный метр | кг/с 3 | Вт/м 2 | W/m 2 |
| Энергетическая светимость (излучаемость) | ватт на квадратный метр | кг/с 3 | Вт/м 2 | W/m 2 |
Примеры:
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК"
Под общей ред. профессоров МЭИ В.Г. Герасимова и др.
М.: Издательство МЭИ, 1998
Однако сегодня это неактуальный подход, поскольку кроме ватт нужно знать и люмены - этот показатель до конца понимают не все покупатели. Разберемся, о чем идет речь, как люмены отражаются на экономичности, качестве света и какие лампы с учетом этого показателя необходимо выбирать.
Люмен: что это такое
В словарях можно прочитать, что это единица измерения светового потока. Легко понять принцип этого показателя, если привести пример на потоке воды. Чтобы измерить его мощность, необходимо выяснить, сколько литров жидкости подается, например, за секунду. Чем больше литров - тем сильнее поток. Здесь то же самое, только вместо воды мы берем свет, а вместо литров - люмены.
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 .
Правила выбора лампы с учетом этого показателя
С выбором типа лампы мы разобрались, но теперь встает другой вопрос: каким должен быть световой поток с учетом размеров помещения. Санитарные нормы предполагают, что он должен быть и не слишком низким, и не слишком высоким. Оба варианта отклонения от нормы плохо отражаются на людях, вынужденных постоянно находиться в помещениях. В этом контексте мы будем говорить про освещенность.
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.
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).
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.
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.
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!
| Канделы в люмен | Люмен в канделы | |||||
|
Сила света, мкд |
Угол половинной яркости |
Cветовой поток, млм |
Угол половинной яркости |
|||
|
|
||||||
| Световой поток, млм: | Сила света, мкд: | |||||
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.
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.
