Что называется световым потоком: Что такое световой поток?

Содержание

Что такое световой поток?

Световой поток — термин, косвенно характеризующий то, какое количество света излучается световым прибором, а также то, как именно прибор излучает и распределяет этот свет. Для оценки и сравнения традиционных световых приборов чаще всего используется понятие светового потока, измеряющегося в люменах. Люмен — это единица измерения всего воспринимаемого светового потока, испускаемого источником света.

В быту специалисты, занимающиеся освещением, покупатели и просто пользователи для оценки осветительного оборудования часто прибегают к термину «яркость». Это не только ошибочно, но и может ввести в заблуждение, особенно в отношении светодиодных световых приборов. В чём здесь загвоздка? Итак, суммарная электромагнитная энергия, излучаемая источником света в диапазоне длин волн видимого света, называется световым потоком и измеряется в люменах (лм). Но так как «видимость» относится только к человеку, фотометрические данные учитывают чувствительность глаза человека, которая зависит от длины волны видимого света (цвета).

Зависимость чувствительности глаза человека с нормальным зрением от длины волны представляет собой колоколообразную кривую.

Функция спектральной эффективности светового потока взвешивает воспринимаемую интенсивность света с разными длинами волн на основании зависимости чувствительности глаза человека от длины волны света. Глаз человека имеет максимальную чувствительность для света с длиной волны 550 нм в зелено-желтой части видимого спектра и менее чувствителен на его красном и синем краях. Фото: Philips

Эта кривая известна часто называется кривой относительной спектральной чувствительности глаза. Согласно ей, наивысшая чувствительность глаза достигается в зелёной спектральной области (длина волны 550 нм) и постепенно снижается как к красному, так и к синему краям спектра. Лампа накаливания излучает на всём протяжении видимого спектра, а вот светодиоды — только в узкой «синей» его части. Поэтому и возникает парадокс: при излучении одинакового количества энергии источник с зелёным светом даёт световой поток в несколько раз большей мощности, нежели источник с синим светом.

Для оценки светодиодных осветительных приборов вместо понятия «световой поток» лучше использовать термин «освещённость». Освещённость характеризует интенсивность света, падающего на поверхность. Если площадь поверхности измеряется в квадратных метрах, то единицей освещённости является люкс (лк). Световой поток в один люмен, падающий на поверхность площадью один квадратный метр, даёт освещённость в один люкс. Нормы освещённости для всех типов помещений можно узнать из СНиП или из специализированных справочников, например, таких как «Строительное проектирование» Эрнста Нойферта.

Таблица. Нормы освещённости для некоторых помещений, лк
Помещение Освещённость, лк
Вестибюль 30
Ванные комнаты, санузлы, душевые 50
Кабинет, библиотека 300
Детские 200
Кухня 150
Жилые комнаты 150
Лестницы 20

Упрощённо — зная площадь помещения и требуемую освещённость, мы можем посчитать нужное количество и мощность ламп.

Например, для освещения кухни площадью 10 м2 нам потребуется источник света в 1500 лм, то есть, две светодиодные лампы со световым потоком 750 лм каждая (мощностью примерно 5-6 В). На практике же, весьма вероятно, потребуется вдвое большее количество ламп, потому что значительная часть светового потока (40-50%) пропадает зря из-за несовершенства конструкции ламп и светильников. Точный расчёт лучше поручить профессионалам. Редакция благодарит компанию Philips за помощь при подготовке материалов

Что такое световой поток? | ОАО «Энергия»

Энергия излучения определяется количеством квантов, которые излучаются излучателем в пространство. Энергию излучения (лучевую энергию) измеряют в джоулях. Количество энергии, которое излучается за единицу времени, называется потоком излучения или лучевым потоком.

Измеряется лучевой поток в ватах, обозначается Фе.

Поток излучения характеризуется распределением по времени, спектру и в пространстве.

В большинстве случаев, когда говорят о распределении потока излучения по времени, не учитывают квантового характера возникновения излучения, а понимают под этим функцию, которая дает изменение во времени мгновенных значений потока излучения Ф(t). Это допустимо, поскольку число фотонов, которые излучаются источником в единицу времени очень большое.

По спектральному распределению потока излучения источники разбивают на три класса: с линейным, полосным и сплошными спектрами. Поток излучения источника с линейным спектром состоит из монохроматических потоков отдельных линий:

У источников с полосным спектром излучение проходит в пределах достаточно широких участков спектра — полос, отделенных одна от другой темными промежутками. Для характеристики спектрального распределения потока излучения со сплошным и полосным спектрами пользуются величиной, которая называется спектральной плотностью потока излучения

Спектральная плотность светового потока — это характеристика распределения лучевого потока по спектру и ровна отношению элементарного потока , что соответствует бесконечно малому участку, к ширине этого участка:

Спектральная плотность светового потока измеряется в ваттах на нанометр.

В светотехнике, где основным приемником излучения является глаз человека, для оценки эффективного действия лучевого потока, вводится понятие светового потока.

Световой поток — это лучевой поток, который оценивается его действием на глаз, относительная спектральная чувствительность которого определяется усредненной кривой спектральной эффективности, утвержденной МКО (рис. 1).

В светотехнике используется и такое определение светового потока: Световой поток это мощность световой энергии. Единица светового потока — люмен (лм). 1лм соответствует световому потоку, излучаемому в единичном телесном угле точечным изотропным источником с силой света 1 кандела.

Таблица 1 показывает, что нет какого-то стойкого отношения между электрической энергией, которая рассевается в лампе, и излучаемым световым потоком. Это отношение называется световой отдачей, которая измеряется в лм/Вт.

Таблица 1.

Типичные световые величины источников света

 

Электрическая энергия (Вт)

Световой поток (лм)

Световая отдача (лм/Вт)

Лампа накаливания

100

1360

13,6

Люминесцентная лампа

58

5400

93

Натриевая лампа высокого давления

100

10000

100

Натриевая лампа низкого давления

180

33000

183

Ртутная лампа высокого давления

1000

58000

58

Металлогалогенная лампа

2000

190000

95

 

Рис. 1. Среднее значение спектральной чувствительности глаза V(л).

Основные понятия и определения, применяемые в светотехнике

В светотехнике, как и в любой отрасли науки и техники, существует ряд понятий, характеризующих свойства ламп и светильников в стандартизированных единицах измерения.
Важнейшие из них приводятся ниже в кратком изложении.


Свет и излучение.
Под светом понимают электромагнитное излучение, вызывающее в глазу человека зрительное ощущение. При этом речь идет об излучении в диапазоне от 360 до 830 нм, занимающем мизерную часть всего известного нам спектра электромагнитного излучения.


Световой поток Ф. 
Eдиница измерения: люмен [лм].
Световым потоком Ф называется вся мощность излучения источника света, оцениваемая по световому ощущению глаза человека.


Сила света I характеризует мощность светового потока лампы Ф телесном углу W


Сила света I.
Единица измерения: кандела [кд].
Источник света излучает световой поток Ф разных направлениях с различной интенсивностью. Интенсивность излучаемого в определенном направлении света называется силой света I.


Изображение силы света в полярных координатах


Освещенность Е.
Единица измерения: люкс [лк].
Освещенность Е отражает соотношение падающего светового потока к освещаемой площади. Освещенность равна 1 лк, если световой поток 1 лм равномерно распределяется по площади 1 м

2.


Освещенность Е


Яркость L.
Единица измерения: кандела на квадратный метр [кд/м2].
Яркость света L источника света или освещаемой площади является главном фактором для уровня светового ощущения глаза человека.


Яркость L


Основные светотехнические формулы:

Сила света I [кд] 

Освещенность E [лк] 

Освещенность E [лк] 

Яркость L [кд/м2

Световая отдача h [лм/Вт] 


Световая отдача h.
Единица измерения: люмен на Ватт [лм/Вт].
Световая отдача h показывает, с какой экономичностью потребляемая электрическая мощность преобразуется в свет.


Цветовая температура.
Единица измерения: Кельвин [K].
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 очень хорошо описывается цветовой температурой. Существуют следующие три главные цветности света:
тепло-белая < 3300 К
нейтрально-белая 3300 — 5000 К
белая дневного света > 5000 К.
Лампы с одинаковой цветностью света могут иметь весьма различные характеристики цветопередачи, что объясняется спектральным составом излучаемого ими света.


Цветопередача
В зависимости от места установки лампы и выполняемой ими задачи искусственный свет должен обеспечивать возможность наиболее лучшего восприятия цвета (как при естественном дневном свете). Данная возможность определяется характеристиками цветопередачи источника света, которые выражаются с помощью различных степеней “общего коэффициента цветопередачи” Ra.
Коэффициент цветопередачи отражает уровень соответствия естественного цвета тела с видимым цветом этого тела при освещении его эталонным источником света. Для определения значения Ra фиксируется сдвиг цвета с помощью 8 указанных в DIN 6169 стандартных эталонных цветов, который наблюдается при направлении света тестируемого или эталонного источника света на эти эталонные цвета. Чем меньше
отклонение цвета излучаемого тестируемой лампой света от эталонных цветов, тем лучше характеристики цветопередачи этой лампы.
Источник света с показателем цветопередачи Ra = 100 излучает свет, оптимально отражающий все цвета, как свет эталонного источника света. Чем ниже значение Ra, тем хуже передаются цвета освещаемого объекта.

Термины и определения

Подробности
Категория: Информация RU


Основные термины и определения: *

СВЕТ, электромагнитные волны в интервале частот, воспринимаемых человеческим глазом (4,01014-7,51014 Гц). Длина волн от 760 нм (красный) до 380 нм (фиолетовый). В широком смысле — то же, что и оптическое излучение.

СВЕТОВАЯ ВОЛНА, электромагнитная волна видимого диапазона длин волн. Частота световой волны (или набор частот) определяет «цвет». Энергия, переносимая световой волной, пропорциональна квадрату ее амплитуды.

ОСВЕЩЕНИЕ, создание освещенности поверхностей предметов, обеспечивающее возможность зрительного восприятия этих предметов или их регистрации светочувствительными веществами или устройствами.

ОСВЕТИТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ, создают необходимые условия освещения, которые обеспечивают зрительное восприятие (видение), дающее около 90% информации, получа-емой человеком от окружающего его предметного мира.

СВЕТОВЫЕ ВЕЛИЧИНЫ, величины, характеризующие процессы излучения и распространения света, которые могут быть оценены по зрительному ощущению: световой поток, светимость, освещенность , сила света, яркость.

СВЕТОВОЙ ПОТОК, мощность лучистой энергии, оцениваемая по производимому ею зрительному ощущению или по ее действию на селективный приемник света. В СИ измеряется в люменах (лм).

ЛЮМЕН (от лат . lumen — свет), единица светового потока; обозначается лм. 1 лм — световой поток, испускаемый точечным источником в телесном угле 1 ср при силе света 1 кандела .

ТЕЛЕСНЫЙ УГОЛ, часть пространства, ограниченная некоторой конической поверхностью. Ед. измерения телесного угла называют стерадианом .

СТЕРАДИАН (от греч . stereos — телесный, пространственный и радиан), телесный угол, вершина которого расположена в центре сферы и который вырезает на поверхности сферы площадь, равновеликую площади квадрата со стороной, равной радиусу сферы. ср. Полная сфера образует телесный угол, равный 4 ср. Стерадиан имеет лишь теоретическое и расчетное значение. Например, телесному углу в 1стер соответствует плоский угол между образующими конуса в 65°32′.

СВЕТИМОСТЬ, величина полного светового потока, испускаемого единицей поверхности источника света. В СИ измеряется в лм/м2 .

ОСВЕЩЕННОСТЬ, величина светового потока, падающего на единицу поверхности, измеряется в люксах .

ЛЮКС (от лат . lux — свет), единица освещенности СИ; обозначается лк. 1 лк — освещенности поверхности пл. 1 м2 при падающем на нее световом потоке, равном 1 лм.

ЛЮКСМЕТР (от лат . lux — свет и …метр), прибор для измерения освещенности, один из видов фотометров. Простейший люксметр состоит из фотоэлемента и микроамперметра, проградуированного в люксах.

СИЛА СВЕТА, световой поток, распространяющийся внутри телесного угла, равного 1 стерадиану. Единица измерения в системе СИ — кандела (кд).

КАНДЕЛА (от лат . candela — свеча), единица силы света (светового потока на единицу телесного угла).Кд — сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540 · 1012 Гц, энергетическая сила которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.

ЯРКОСТЬ, характеристика светящихся тел, равная отношению силы света в каком-либо направлении к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению. В системе СИ измеряется в канделах на м2 .

СВЕТОВАЯ ОТДАЧА источника света, световой поток, получаемый на единицу затраченной мощности. В СИ измеряется в лм/Вт.

СВЕТЛОТА, безразмерная величина, используемая для количественной оценки различия между зрительными (световыми) ощущениями, вызываемыми 2 смежными одноцветными поверхностями.

СВЕТОТЕХНИКА, область науки и техники, предмет которой — исследование принципов и разработка способов генерирования, пространственного перераспределения, измерения характеристик оптического излучения(света) и преобразования энергии света в др. виды энергии. С . охватывает также вопросы конструкторской и технологические разработки источников света ( ИС ), осветительных, облучающих и светосигнальных приборов и устройств, систем управления ИС , вопросы нормирования, проектирования, устройства и эксплуатации светотехнических установок.

ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ (от лат . lumen,) свечение веществ при данной температуре и возбужденное какими-либо источниками энергии. Возникает под действием света, электрического поля, радиоактивного и рентгеновского излучений при химических реакциях, при механических воздействиях.

ЛАМПА НАКАЛИВАНИЯ, источник света с излучателем в виде проволоки (нити или спирали) из тугоплавкого металла (обычно W), накаливаемой электрическим током до температуры 2500-3300 К. Световая отдача лампы накаливания 10-35 лм/Вт; срок службы от 5 до 1000ч. Изобретена в 1872 А. Н. Лодыгиным, усовершенствована Т. А. Эдисоном в 1879.

ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ ЛАМПА, газоразрядный источник света низкого давления, световой поток которого определяется в, основном, свечением люминофоров под воздействием ультрафиолетового излучения электрического разряда. Световая отдача до 85 лм/Вт, срок службы до 10-15 тыс. ч. Применяются ЛЛ , главным образом, для общего и местного освещения.

ГАЛОГЕННАЯ ЛАМПА, лампа накаливания, в состав газовой смеси которой, кроме инертного газа, входят галогены металлов(обычно йод или бром). При одинаковой с обычной лампой накаливания мощности, имеет меньшие размеры, большую световую отдачу, срок службы и лучшую стабильность светового потока.

ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ ИСТОЧНИКИ СВЕТА, газоразрядные приборы, в которых электрическая энергия преобразуется в энергию оптического излучения при прохождении электрического тока через газы (чаще всего инертные), пары веществ (напр., пары ртути) или их смеси. В соответствии с непосредственным источником излучения различают газосветные (неоновые, ртутные, натриевые, металлогалогенные, ксеноновые), люминесцентные и др. Применяют ГИС главным образом для освещения, облучения и сигнализации.

ЦВЕТОВАЯ ТЕМПЕРАТУРА, эффективная величина, равная температуре абсолютно черного тела, при которой отношение энергетических яркостей для двух длин волн его спектра равно отношению этих же величин для спектра исследуемого источника света. Цвет излучения ощутимо влияет на т.н. цветовое впечатление освещённого объекта и ЦТ является одной из его характеристик. Наиболее часто встречающиеся ЦТ для ламп: тепло-белый (~2700-3000К), холодно-белый(~4000-4200К), дневной(~6000-6500К). Шкала коррелированной ЦТ позволяет определить градации спектрального распределения для разных ИС в сравнении с цветом стальной заготовки, раскалённой до определённой температуры.Чем выше температура (К), тем более преобладающим становится в светчении холодный, белый оттенок. Такое распределение оттенков выражается в градусах Кельвина. С некоторой степенью достоверности для описания спектрального распределения света предлагаем таблицу.

ИНДЕКС ЦВЕТОПЕРЕДАЧИ ( Ra ), показатель, также характеризующий цветовое впечатление, от цветопередающих свойств источника света. ИЦ завитсит от величины прерывистости спектра излучаемого света и тем выше, чем он непрерывнее. Этот показатель выше у ламп накаливания и ниже у газоразрядных. Максимальное значение ИЦ равно 100 и соответствует прекрасной цветопередаче. Не следует путать ИЦ с цветовой температурой, это разные параметры. В практике используется 3 квалитета ИЦ :
удовлетворительный
Ra < 80 ;
хороший, нормальный
– 80 <= Ra <= 90;
отличный
-90 <=Ra <= 100.

Световые единицы.

Количественные показатели:

Свет — это излучение, способное вызывать ощущение яркости при воздействии на человеческий глаз. Такое ощущение вызывает излучение с длинами волн от ~0,38 до ~0,78 мкм, причем самым ярким представляется излучение с длиной волны ок. 0,555 мкм (желто-зеленого цвета). Поскольку чувствительность глаза к разным длинам волн у людей неодинакова, в фотометрии принят ряд условностей. В 1931 Международная комиссия по освещению (МКО) ввела понятие <стандартного наблюдателя> как некоего среднего для людей с нормальным восприятием. Этот эталон МКО — не что иное, как таблица значений относительной световой эффективности излучения с длинами волн в диапазоне от 0,380 до 0,780 мкм через каждые 0,001 мкм.

Поток световой энергии (световой поток) измеряется в люменах. Определить световой поток в 1 лм невозможно, не обращаясь к светящимся телам, и основной мерой света долгое время была <свеча>, которая считалась единицей силы света. Настоящие свечи уже более века не используются в качестве меры света, так как с 1862 стала применяться специальная масляная лампа, а с 1877 — лампа, в которой сжигался пентан. В 1899 в качестве единицы силы ответа была принята <международная свеча>, которая воспроизводилась с помощью поверяемых электрических ламп накаливания. В 1979 была принята несколько отличающаяся от нее международная единица, названная канделой (кд). Кандела равна силе света в данном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частоты 540×1012 Гц (l = 555 нм), энергетическая сила светового излучения которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.

Чтобы дать определение люмена, рассмотрим точечный светильник с силой света 1 кд во всех направлениях. Такой источник испускает полный световой поток, равный 4p лм. Если источник с силой света 1 кд освещает обращенную к нему небольшую пластинку, находящуюся на расстоянии 1 м, то освещенность поверхности этой пластинки равна 1 лм/м2, т.е. одному люксу.

Протяженный источник света или освещенный предмет характеризуется определенной яркостью (фотометрической яркостью). Если сила света, испускаемого 1 м2 такой поверхности в данном направлении, равна 1 кд, то ее яркость в этом направлении равна 1 кд/м2. (Яркость большинства тел и источников света в разных направлениях неодинакова.)

Название

Единица измерения (обозначение)

Физический смысл

Световой поток (Ф)

 

Люмен (лм)

Световым потоком Ф называется вся мощность излучения источника света, оцениваемая по световому ощущению глаза человека.

Сила света (I)

 

Кандела (кд)

Источник света излучает световой поток Ф в разных направлениях с различной интенсивностью. Интенсивность излучаемого в определенном направлении света называется силой света I.

Яркость (L)

 

Яркость (кд/м2)

Яркость света L источника света или освещаемой площади является главным фактором для уровня светового ощущения глаза человека.

Освещенность (E)

 

Люкс (лк)

Освещенность Е отражает соотношение падающего светового потока к освещаемой площади. Освещенность равна 1 лк, если световой поток 1 лм равномерно распределяется по площади 1м2

 

Качественные показатели.

 

По качественным характеристикам различают следующие характеристики:

 

Распространение света в пространстве (пространственное распространение)

  • Равномерность распространения света, измеряется в %, (1 — (Emax-Emin)/2*Eср*100%)
  • Слепящее действие

 

Распределение света во времени

  • Пульсация освещения, измеряется в %, считается как (Emax-Emin)/2*Eср*100%, нормальным считается показатель не более 10%
  • Изменение освещенности в течении суток

 

Распределение света по спектру

  • Цветовая температура, Единица измерения: Кельвин [K]. Цветовая температура источника света определяется путем сравнивания 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 K, а люминесцентная лампа с цветностью дневного света — 6000 K.

· Цветность, Цветность света очень хорошо описывается цветовой температурой. Чем выше цветовая температура, тем холоднее свет. Существуют следующие три главные цветности света: тепло-белая < 3300 K, нейтрально-белая 3300 — 5000 K, белая дневного света > 5000 K. (см. таблицу). Лампы с одинаковой цветностью света могут иметь весьма различные характеристики цветопередачи, что объясняется спектральным составом излучаемого им света.

Температура, К

1900-2000

2700-2800

3000

4000

5000

6500

10000

Цветность

<Пламя>

 

 

Нейтрально белая цветность, <облачное небо>

Дневная цветность

Холодная дневная цветность

<тропическое небо>, голубое-фиол.

Тип лампы

Натриевая лампа

Лампа накаливания

Галогеновая

Люминисцентная лампа

 

 

 

 

  • Цветопередача — способность воспроизводить цвета, характеризуется индексом цветопередачи Ra (0-100).

В зависимости от места установки ламп и выполняемой ими задачи искусственный свет должен обеспечивать возможность наиболее лучшего восприятия цвета (как при естественном дневном свете). Данная возможность определяется характеристиками цветопередачи источника света, которые выражаются с помощью различных степеней «общего коэффициента цветопередачи» Ra.

Коэффициент цветопередачи отражает уровень соответствия естественного цвета тела с видимым цветом этого тела при освещении его эталонным источником света. Для определения значения фиксируется Ra сдвиг цвета с помощью восьми указанных в DIN 6169 стандартных эталонных цветов, который наблюдается при направлении света тестируемого источника света на эти эталонные цвета. Чем меньше отклонение цвета излучаемого тестируемой лампой света от эталонных цветов, тем лучше характеристики цветопередачи этой лампы. Источник света с показателем цветопередачи Ra = 100 излучает свет, оптимально отражающий все цвета, как свет эталонного источника света. Чем ниже значение Ra, тем хуже передаются цвета освещаемого объекта.

Полезная информация » 3. Световые величины

3. Световые величины

В предыдущем разделе мы познакомились с важнейшим фотометрическим понятием – световым потоком, т.е. мощностью светового излучения, протекающего через некоторую площадку в пространстве. Понятно, что источники света могут излучать энергию в пространство неравномерно то есть практически всегда имеет место зависимость мощности излучения от направления его распространения. Для количественного описания этой зависимости используют такую величину, как сила света. Чтобы ввести это понятие, нам придётся вспомнить, что такое телесный угол. На Рис.3.1. изображен некоторый источник света малого размера. Построим вокруг него сферу радиуса r. Из центра сферы построим конус, который вырежет на сфере площадку площадью S. Пространственный ? угол при вершине конуса называется телесным, количественно его величина определяется отношением ? = S /r2.

Рис. 3.1. К определению понятия телесный угол

Пусть внутри малого телесного угла ? распространяется от источника световой поток Ф, тогда сила света I определяется как угловая плотность светового потока

I = Ф/? ,

и характеризует распределение светового потока по разным направлениям. Кривую зависимости светового потока от напрвления обычно изображают в полярных координатах и назвают кривой силы света (КСС). В качестве примера КСС на рис 3.2. приведены КСС трёх вариантов потолочных встраиваемых светодиодных светильников DL 00232×2 марки ГАЛС/GLS с различными углами расходимости светового пучка.

Рис. 3.2. Кривые силы света разных вариантов светодиодных светильников DL 00232×2 марки ГАЛС/GLS

Силу света измеряют в канделлах (кд или kd). Канделла – основная единица фотометрии, для неё существует эталон, и именно через неё определяются остальные единицы измерения световых величин. По определению, одна канделла — сила света, излучаемого в перпендикулярном направлении 1/6000000 квадратного метра поверхности абсолютно черного тела при температуре затвердевания платины и давлении 101325 Па. Тогда один люмен определяется как световой поток в пределах телесного угла один стерадиан при силе света точечного источника, расположенного в вершине телесного угла, равной одной канделле.

Рис. 3.3. К определению понятия освещённость

Для количественной оценки того, насколько хорошо освещена та или иная поверхность используют величину освещённости. Пусть на поверхность площадью S падает световой поток Ф (Рис.3.3), тогда величина освещённости, по определению, будет

Е = Ф/S,

причём предполагается, что выбранная площадка настолько мала, что неравномерность распределения светового потока через её части отсутствует.

Зная силу света от источника в направлении освещаемой поверхности и расстояние до поверхности, легко определить освещённость этой поверхности (Рис. 3.4). Учитывая, что световой поток через поверхность Ф = I*? = I*( S*Cos?/r2), получаем

Е = I *Cos?/r2.

Если поверхность освещается несколькими источниками света, то полная освещённость равна сумме освещённостей, создаваемых каждым.

Рис. 3.4. Освещённость поверхности точечным источником

Важной светотехнической величиной является яркость светового источника. Она характеризует силу света в некотором направлении, соотнесённую к площади поверхности источника. Яркость зависит от направлени распространения света от источника. На рис 3.4. показана элементарная светящаяся площадка, имеющая площадь S, здесь же построена проекция этой площадки на плоскость, перпендикулярную некоторому направлению распространения света (в котором мы хотим определить величину яркости), площадь проекции соответственно S*Cosn. По определению, яркость равна

L = I/S*Cos?.

Если вспомнить, что I = Ф/T, то

L = Ф/?*S*Cos?,

Где Ф – световой поток, распространяющийся от светящейся площадки под углом ?, в пределах малого телесного угла ?.

Рис. 3.5. К определению понятия яркости


Почему яркость так важна? Оказывается, если смотреть на какую либо светящуюся площадку, то освещённость на сетчатке глаза, в изображении этой площадки, будет пропорциональна именно яркости в направлении от источника на глаз. То есть именно яркость определяет силу зрительного восприятия, когда мы смотрим на светящуюся или рассеивающую свет поверхность. Поэтому, при одной и той же силе света, источник с малой площадью будет восприниматься как более сильный, чем источник с большой площадью светящейся поверхности.

Раньше величину яркости измеряли в нитах (нт или nt), сейчас используют производную единицу канделла на метр квадратный (кд/м 2), что по сути то же самое.

Для полноты картины упомянем ещё одну светотехническую величину – светимость, равную отношению полного светового потока излучаемого малой площадкой к площади этой площадки. Измеряется светимость, соответственно, в люменах на квадратный метр (лм/ м2).

Костюк А.В. (с)

Обсудить статью возможно в блоге автора.

Как измеряются световые характеристики фонарей Petzl? | Статьи

16 апреля 2019

Обращаем ваше внимание на то, что способ измерения характеристик фонарей, выпущенных в 2019 году, изменился. Читать новую статью:

Характеристики фонарей в соответствии с протоколом ANSI/PLATO FL1

Яркость

На самом деле «яркость» — это не совсем правильное название. Характеристика, которую обычно подразумевают под яркостью фонаря, называется световой поток. Именно значение светового потока указывается на упаковке всех фонарей Petzl.

Световой поток — это общее количество света, излучаемого в каждом направлении от источника света. Данный показатель выражается в люменах (лм) и измеряется в лаборатории с помощью специального сферического фотометра. При измерениях поток излучения от источника света оценивается в соответствии со спектральной чувствительностью человеческого глаза.

Яркость – это одна из производных светового потока. Но для простоты при описании фонарей показатель, измеряемый в люменах, часто называют яркостью. Это не очень научно, но более понятно для большинства пользователей.

Чем выше значение светового потока, тем больше света излучает источник, соответственно тем лучше видимость. Световой поток в лаборатории Petzl измеряется при использовании фонарей с новыми элементами питания.

Время работы

Время работы является ключевым фактором при выборе фонаря, поскольку оно определяет эффективную продолжительность использования. Измерение времени работы фонаря зависит от технологии освещения, которая в нем использована.

Для фонарей с технологией STANDARD LIGHTING (яркость падает постепенно):

Измерение производится от момента включения фонаря до момента, пока яркость не упадет на столько, что пользователю не комфортно будет передвигаться при таком освещении. Для этого, казалось бы, очень абстрактного показателя, фирма Petzl выбрала крайне четкое определение. Освещенность 0,25 люкс на дистанции 2 метра. Это соответствует свету от полной луны в ночное время.


Для режимов освещения CONSTANT LIGHTING (постоянный световой поток)

и REACTIVE LIGHTING («умное» освещение):

Измерение проводится от момента включения до момента перехода в резервный режим.

Дальность

Дальность освещения напрямую зависит от светового потока, но также большое значение имеет степень рассеивания.

Например, фонарь со световым потоком 100 люмен и широким рассеянным светом будет иметь дальность освещения 40 метров. Другой фонарь, яркостью 100 люмен со фокусированным светом, будет светить на 100 метров.

Измерения дальности также проводятся в сравнении со светом полной луны, то есть освещенностью в 0,25 люкс. Измерения проводятся с использованием новых батареек.

Люкс – это отношение светового потока к площади, люмен/м2

Все фонари Petzl тестируются при температуре 22° C (погрешность измерения температуры +/- 3° C).

Реальные показатели светового потока, дальности и особенно времени работы могут сильно меняться в зависимости от условий использования фонарей (температуры, качества и характеристик элементов питания и т.п.).

 

 

Световой поток

— обзор

19.1.5.9 Величины и единицы света

Следующие определения основаны на Международном словаре освещения.

Световой поток (символ ϕ): свет, излучаемый таким источником, как лампа, или принимаемый поверхностью, независимо от направления. Люмен (аббревиатура лм): единица светового потока в системе СИ, используемая для описания общего света, излучаемого источником или принимаемого поверхностью. (Лампа накаливания мощностью 100 Вт излучает около 1200 люмен.)

Освещение: процесс освещения объекта.

Величина освещенности (символ E): световой поток, падающий на поверхность, на единицу площади.

Люкс (сокращение lx): единица измерения освещенности в системе СИ; он равен одному люмену на квадратный метр.

Люмен на квадратный фут (сокращение lm ft −2 ): неметрическая единица измерения освещенности, равная 10,76 люкс. (Ранее этот термин назывался фут-свечой, этот термин все еще используется в некоторых странах.) Эксплуатационная ценность освещения: среднее значение освещенности на протяжении всего срока службы установки, усредненное по рабочей зоне.

Начальное значение освещенности: Среднее значение освещенности, усредненное по рабочей зоне до начала амортизации, то есть когда лампы и арматура новые и чистые, и когда комната недавно декорирована.

Среднее сферическое освещение (скалярное освещение): среднее освещение по поверхности небольшой сферы с центром в данной точке; точнее, это поток, падающий на поверхность сферы, деленный на площадь сферы. Термин «скалярная» освещенность

означает люкс: необходимо соблюдать осторожность, чтобы не путать единицу с освещением на плоскости, которое измеряется в той же единице.

Вектор освещения: термин, используемый для описания потока света. У него есть и величина, и направление. Величина определяется как максимальная разница в величине освещенности на диаметрально противоположных элементах поверхности небольшой сферы с центром в рассматриваемой точке. Направление вектора — это диаметр, соединяющий более яркий элемент с более темным.

Сила света: величина, которая описывает силу освещения источника в определенном направлении.Точнее говоря, это световой поток, излучаемый внутри очень узкого конуса, содержащего это направление, деленное на телесный угол конуса.

Кандела (аббревиатура cd): единица измерения силы света в системе СИ. Термин «сила свечи» означает силу света, выраженную в канделах.

Световой поток

Световой поток (Φ v ) — это энергия в единицу времени (dQ / dt), которая излучается источником в видимых длинах волн. Более конкретно, это энергия, излучаемая на длинах волн, чувствительных к человеческому глазу, примерно от 330 до 780 нм. Таким образом, световой поток представляет собой средневзвешенное значение Лучистого потока в видимой области спектра. Это средневзвешенное значение, поскольку человеческий глаз не реагирует одинаково на все видимые длины волн.

Чувствительность глаза достигает максимума при 555 нм и падает примерно до 10 -4 при 380 и 750 нм. Это диапазон чувствительности к дневному свету или фотопического зрения. Ночная чувствительность глаза, называемая скотопическим зрением, смещается в сторону синего края видимого, достигая максимума при 507 нм и снижаясь до 10 -4 при 340 и 670 нм.Этот весовой коэффициент, или световая отдача (V λ ), позволяет преобразовывать лучистый поток в световой поток на любой длине волны. В фотопической области пику при 555 нм соответствует значение преобразования 683 люмен на ватт. Люмен — это единица светового потока, которая определяется в канделах, базовой единице СИ, такой как метр или секунда. 1 люмен определяется как 1 / 4π кандела, основная единица измерения силы света в системе СИ.

Поскольку глаз не видит все длины волн одинаково хорошо, кривая эффективности является очень важным способом определения светового потока от источника.Световой поток от монохроматического источника, излучающего свет с одной длиной волны, определить проще всего.

Φ v = Φ * V λ * (683 лм / Вт)

Например, лазерная указка мощностью 5 мВт, использующая длину волны 680 нм, дает

0,005 Вт * 0,017 * 683 лм / Вт = 0,058 лм

В то время как лазерная указка мощностью 5 мВт на длине волны 630 нм дает

0,005 Вт * 0,265 * 683 лм / Вт = 0,905 лм, значительно больший световой поток.

Сложнее определить световой поток от источника, излучающего по спектру.Необходимо определить спектральное распределение мощности для конкретного источника. Как только это будет сделано, необходимо рассчитать световой поток на каждой длине волны или через равные промежутки времени для непрерывных спектров. Суммирование потока на каждой длине волны дает общий поток, создаваемый источником в видимом спектре.

С некоторыми источниками это сделать проще, чем с другими. Стандартная лампа накаливания излучает непрерывный спектр в видимом диапазоне, и для определения светового потока необходимо использовать различные интервалы.Однако для таких источников, как ртутная лампа, это немного проще. Меркурий излучает свет в основном линейчатым спектром. Он излучает лучистый поток на 6 основных длинах волн. Это упрощает определение светового потока этой лампы по сравнению с лампой накаливания.

Как правило, самостоятельно определять световой поток не нужно. Обычно это значение указывается для лампы на основании лабораторных испытаний во время производства. Например, световой поток лампы накаливания мощностью 100 Вт составляет примерно 1700 лм.Мы можем использовать эту информацию для экстраполяции на аналогичные лампы. Таким образом, средняя световая отдача лампы накаливания составляет около 17 лм / Вт. Теперь мы можем использовать это как приближение для аналогичных источников накаливания при различных мощностях. Часто производитель указывает «начальные люмены» в своих данных для лампы. Это световой поток лампы. Он указан таким образом, потому что по мере старения лампы ее распределение мощности немного меняется и больше не излучает точно на тех длинах волн, которые были в то время, когда она была новой.Однако для всех намерений и целей «начальные люмены» могут использоваться для светового потока для любых необходимых вычислений.

Индекс

Концепции фотометрии

Концепции зрения

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 человеческих глаз к свету разной длины волны путем субъективной оценки яркости света разных цветов. Его не следует 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

Единица измерения 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, излучающего свет во всех направлениях, равна 1 канделе, а 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, в то время как освещенность относится к общему количеству 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.

Оба расстояния и d Эффект 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.

люмен, световой поток и ватт (о боже!) — ilumi

Всем привет,

Я Джои Никотера. Я освещал всевозможные среды и объекты большую часть своей жизни, и я видел МНОГО изменений.Освещение превратилось из того, что было необходимо, в то, что теперь основано на выборе. Мы больше не ограничены только включением / выключением или даже просто диммированием. Наше освещение может быть любого цвета, любой яркости, которую мы хотим, и даже может работать с нами, чтобы улучшить наше настроение и нашу жизнь в целом. Вместе со всеми этими вариантами появляется множество новых терминов и концепций. В течение следующих нескольких недель я буду вести блог о новых способах говорить о свете и показывать вам несколько интересных вещей, которые вы можете сделать с помощью источников света нового поколения, а именно Ilumi.Пожалуйста, дайте мне знать в комментариях, если есть что-то, что вы хотите узнать или прочитать больше.

Без лишних слов ….

Давайте обсудим

LUMEN

Люмен — стандартная единица светового потока. Световой поток — это мера воспринимаемой человеческим глазом мощности света. Мы измеряем световой поток в люменах так же, как измеряем скорость в милях в час. Почему бы нам просто не сказать «яркость»? Что ж, световой поток можно измерить, в отличие от яркости, которая является восприятием.Яркость означает что-то свое для каждого, так же как «быстро» для одного человека «медленно» для другого. Однако «скорость» можно измерить. Тем не менее, вы всегда будете видеть, как я пишу «кажется ярче» и «воспринимаемая яркость», поскольку яркость у всех разная.

Скорость в милях в час

как

Световой поток до люменов

Чем больше люмен излучает источник света, тем ярче будут объекты, освещаемые этим источником.Заметьте, я снова сказал «появляются». Это потому, что люмен не учитывает площадь, по которой распространяется свет. Источник света, излучающий 1000 люмен в комнате размером 8×8 и высотой потолка 8 футов, сделает эту комнату намного ярче, чем если бы тот же источник света освещал футбольный стадион. Люмены на площади измеряются в люксах, но об этом в другом посте.

Как узнать, сколько люменов нужно искать в источнике света? Это хороший вопрос. Как правило, если ваш источник света — интеллектуальный светильник или светильник, который можно регулировать, чем больше люмен, тем лучше.Вы всегда можете уменьшить яркость источника, вы не можете увеличить яркость выше максимального. Однако вы можете добавить более одного источника, чтобы увеличить световой поток. В случае с ilumi это определенно то, что вам нужно, потому что пять разных цветов одновременно (или 50, если на то пошло) всегда веселее, чем один. Кроме того, наличие нескольких источников света в области — это рекомендуемый способ осветить пространство, но подробнее об этом в другом посте.

А как насчет ватт?

А, ватт, эталон, по которому лампочки измерялись десятилетиями. Забудь об этом . Ватт — это мера энергии. Да, верно, энергия, а не свет. Вы платите своей электрической компании за предоставление энергии, обычно за киловатт, которые вы используете в час. Лампа накаливания мощностью 60 Вт говорит только о том, сколько энергии она будет потреблять, а не о том, сколько люменов она выдает (хотя в среднем это около 800 люмен). Светодиодный светильник ilumi с яркостью 800 люмен и максимальной мощностью 10 Вт, и это НАМНОГО веселее и полезнее. Он может точно воспроизводить цвет света, который излучает старый 60 Вт, и может быть любым из более чем 16 миллионов цветов, когда вы выберете.

Спасибо за внимание, и на следующей неделе вернемся к обсуждению: Цветовая температура и индекс цветопередачи!

Поймите, как измерить световой поток и мощность излучения (ЖУРНАЛ)

В этом отрывке из готовящегося к выпуску справочника под названием «Справочник по светодиодной и SSL-метрологии», ГЮНТЕР ЛЕШХОРН и РИЧАРД ЯНГ объясняет основы светового потока и мощности излучения измерения — важнейшая задача при разработке продуктов твердотельного освещения (SSL).

Обычно световой поток и мощность излучения являются наиболее важными оптическими параметрами для светодиодов, хотя иногда также требуется пространственное распределение интенсивности. Для небольших устройств средняя интенсивность светодиода в состоянии B. Частичный поток светодиода — это величина, которая получает все большее признание, но все еще не широко измеряется. Для источников SSL важны фотометрические и колориметрические характеристики излучения.

Заинтересованы в статьях и объявлениях о тестировании / метрологии светодиодов и SSL?

Двумя основными методами измерения общей мощности излучения и светового потока являются использование либо интегрирующей сферы, либо гониофотометра / гониоспектрорадиометра.В следующих двух разделах объясняются эти два метода измерения с учетом типичных задач измерения.

Метод интегрирующей сферы и геометрия измерения

Величину светового потока иногда называют общим световым потоком, чтобы подчеркнуть тот факт, что он является суммой для всех направлений. Его также называют потоком 4π, поскольку полная сфера имеет 4π стерадиана телесного угла. Чтобы собрать весь свет в пределах 4π стерадианов, источник должен находиться в центре сферы.Эта 4π-геометрия является обычной конфигурацией для измерения светового потока (см. Рис. 1a). Излучение, излучаемое во всех направлениях, улавливается, и измеряется общий световой поток.

Для источников света, которые имеют пренебрежимо малое излучение или не имеют никакого излучения, направленного назад, общий поток может быть измерен в более удобном прямом потоке или геометрии 2π. Здесь источник света расположен у порта в стенке сферы. Для измерения регистрируется только световое излучение, испускаемое в передней полусфере (см.рис.1б). Это прямое излучение типично для большинства светодиодных продуктов. Интегрирующая сфера должна быть откалибрована абсолютно на основе измерительной геометрии в соответствии с принципом замещения. Этот принцип гласит, что тестовый источник света всегда следует измерять путем сравнения со стандартным источником, имеющим аналогичные пространственные и спектральные распределения.

Рекомендации по выбору правильного размера

Испытуемый образец всегда должен быть значительно меньше внутреннего диаметра сферы, чтобы фактор интерференции, вызванный самим образцом, был как можно ниже.Однако интенсивность падающего света на детектор уменьшается по мере увеличения сферы. Как показывает практика, светопропускная способность интегрирующей сферы является функцией обратного квадрата радиуса сферы. Поэтому выбор правильного соотношения между размером тестового объекта и размером сферы имеет решающее значение для эффективного баланса между высоким качеством измерения и хорошей пропускной способностью (см. Также рис. 2).

Существуют рекомендации по выбору правильного размера сферы для заданного размера тестового образца.При использовании геометрии 4π общая поверхность исследуемого образца должна быть меньше 2% поверхности сферы. Длина линейной лампы должна быть менее 2/3 диаметра шара. При использовании геометрии 2π диаметр измерительного порта и, следовательно, максимальное удлинение испытуемого образца не должны превышать 1/3 диаметра сферы.

РИС. 1. Рекомендуемая CIE геометрия сфер для всех источников (а) и для источников без обратного излучения (б).

Поправка на самопоглощение

Тестовый объект сам способствует поглощению светового излучения в интегрирующей сфере.Эта форма помех, известная как самопоглощение, может привести к значительному ослаблению светового излучения и отклонениям в измерениях. Это затухание становится более выраженным по мере того, как образец для испытаний становится больше и темнее. На рис. 3 показаны два типичных примера испытуемого образца и полученная зависимость пропускания от длины волны. Самостоятельное поглощение может привести к коррекции до нескольких десятков процентов.

РИС. 2. Сфера диаметром 1 м (слева) идеально подходит для измерения большинства светодиодов и модулей с рекомендованной геометрией 4π и 2π.Сфера 2 м (справа) идеально подходит для больших светильников и продуктов SSL.

Коррекция самопоглощения с помощью подходящего вспомогательного источника света поэтому необходима для точных измерений. Для этой цели обычно используется галогенная лампа с широким спектральным диапазоном. Вспомогательный источник света должен быть расположен за перегородкой, чтобы избежать прямого освещения образца, и он должен работать от стабильного источника питания. Этот источник света используется для определения характеристик спектрального поглощения испытуемого устройства, держателя образца и соединительных кабелей, а затем смещения с фактическим измерением.Эффект самопоглощения возрастает по мере увеличения отражательной способности покрытия и уменьшения отношения площади сферы к исследуемому образцу.

Поглощение в ближнем поле

Любой объект (например, розетка), находящийся в непосредственной близости от источника света, значительно поглощает свет и может вызвать большие ошибки. Это так называемое поглощение в ближней зоне не может быть исправлено измерением самопоглощения. Таким образом, следует избегать причины этого эффекта. Предмет следует размещать как можно дальше от лампы и избегать образования полостей.Кроме того, рекомендуется покрытие поверхности объекта материалом с высоким коэффициентом отражения. В качестве примера хорошее решение линейного держателя трубки показано на рис. 4.

Фиг. 3. Спектры собственного поглощения для двух типичных ИУ (тестируемых устройств).

Положение горения

Как описано в другой главе книги, измерения пассивно охлаждаемых источников SSL следует проводить в положении горения, определенном производителем. Это также относится к сферической фотометрии.При измерении в геометрии 4π удобно использовать внутренний фонарный столб, который может быть установлен вверх-вниз или вниз-вверх, чтобы реализовать проектное положение горения источника света. В случае 2π-геометрии предпочтительным методом является вращающаяся сфера (см., Например, рис. 5). Вся сфера может вращаться внутри монтажной рамы. Поэтому измерительный порт расположен сбоку, сверху или снизу.

Учет ошибок измерения

Вклады в ошибки измерения многочисленны.Анализ ошибок при использовании спектрорадиометра в качестве детектора можно найти в другой главе книги. Широкий диапазон характеристик излучения, отображаемых светодиодами, может привести к ошибкам калибровки при измерении светового потока. Отклонение 5% может быть получено для компонентов с диффузным излучением, но отклонения более 10% возможны для светодиодов с узким углом наклона.

Как описано выше, выбор правильного размера шара, выполнение коррекции самопоглощения, предотвращение поглощения ближнего поля и измерение в заданном положении горения источника света имеют решающее значение для высокоточного измерения.

Узнайте, как измерить световой поток и мощность излучения светодиодов и продуктов SSL.

РИС. 4. Пример исключения эффектов поглощения в ближней зоне. Держатель линейной трубки размещен как можно дальше от источника света и покрыт материалом с высоким коэффициентом отражения.

Еще одна большая часть ошибки вносит вклад при запуске измерения до того, как источник станет термически стабильным. Кроме того, при испытаниях в соответствии с CIE S 025 или EN 13032-4 рекомендуется температура окружающей среды 25 ° C.Если поместить источник тепла в корпус (интегрирующую сферу), температура окружающей среды (температура в сфере) повысится, и она будет отличаться от «нормальных» рабочих условий. Поэтому при измерениях в конфигурации 4π рекомендуется стабилизировать источник с открытыми полусферами сфер. Сфера должна быть закрыта непосредственно перед измерением. Таким образом, можно лучше всего смоделировать окружающие условия при нормальной работе. Следует проявлять осторожность и аккуратно закрыть сферу, чтобы избежать движения воздуха, которое может нежелательным образом способствовать регулированию температуры.

Метод гониофотометра

Хотя измерение светового потока или мощности излучения с помощью гониофотометра занимает больше времени по сравнению с использованием интегрирующих сфер, оно намного точнее. Эта процедура измерения не требует использования эталонных ламп светового потока в качестве эталонного значения, как это имеет место при сферической фотометрии. Это метод выбора, если необходимо измерить лампы с различным распределением силы света, и это базовый уровень для калибровки эталонных ламп светового потока, который обеспечивает эталонное значение для других процедур испытаний.Другой отличительной чертой гониофотометрии по сравнению со сферической фотометрией является возможность измерения парциального светового потока и угла половинной интенсивности. Эти значения необходимо определять при измерении характеристик, относящихся к энергоэффективности и соответствию спецификациям Zhaga.

Метод лучше всего описать воображаемой сферой, охватывающей светодиод. Детектор с косинусной коррекцией движется по поверхности сферы по определенным траекториям на расстоянии r (радиус сферы). Детектор используется для определения энергетической освещенности E , возникающей в результате парциального лучистого потока d Φ, падающего на область детектора dA , в зависимости от θ и φ.

Чтобы определить полную мощность излучения, детектор перемещают постепенно под углом θ. Для каждого угла θ проводится несколько измерений, причем угол φ изменяется от 0 ° до 360 °. Сканируются отдельные зоны, соответствующие постоянной широте сферы. Общая мощность излучения Φ составляет

. В качестве альтернативы, вместо перемещения детектора, что может потребовать значительных механических усилий, можно использовать стационарный детектор, и светодиод сканируется вокруг его конца.Однако для модулей и светильников с конвекционным охлаждением это может не применяться, и может быть указана поправка на положение светильника.

РИС. 5. Вращающаяся сфера длиной 1 м. Позиционно-чувствительные источники света могут быть измерены в их рабочем положении.

На рис. 6 показана установка для этого типа светодиодного гониофотометра. Угол φ регулируется путем вращения светодиода вокруг его механической оси, а угол θ — поворотом вокруг его наконечника. Детектор установлен на оптической рейке, что позволяет проводить измерения на различных расстояниях.

РИС. 6. Гониоспектрорадиометр в компактном светозащитном кожухе. Светодиод перемещается вместо извещателя. Угол φ регулируется путем вращения светодиода вокруг его механической оси, а угол θ — поворотом вокруг его наконечника.

Большие расстояния необходимы для распределения силы света в условиях дальнего поля. Для измерения полного потока с помощью гониометра большие расстояния не требуются. Если детектор имеет хороший косинусный отклик, энергетическую освещенность можно точно измерить под всеми углами.Освещенность — это не свойство лампы, а свет, падающий на поверхность. Путем измерения энергетической освещенности в достаточных местах вокруг виртуальной сферы, окружающей лампу, можно получить общий поток путем интегрирования. При условии отсутствия взаимодействия между источником и детектором размер источника может быть почти размером с виртуальную сферу.

Эффективность и эффективность

Если общая оптическая мощность, излучаемая светодиодом, модулем или светильником, известна, то ее можно объединить с электрической мощностью P [Вт или ватт], подаваемой на устройство для повышения эффективности:

Эффективность не зависит от единиц измерения (единицы в числителе и знаменателе отменяют) и зависит от условий измерения.Эффективность драйвера может быть включена или исключена, и для практических применений может потребоваться снижение температуры до рабочих условий.

Световая отдача рассчитывается аналогично, но с использованием общего светового потока:

Световая отдача выражается в единицах лм / Вт. Как и эффективность, значения световой отдачи зависят от условий измерения и могут включать или исключать эффективность драйвера и температурные эффекты.

ПОДТВЕРЖДЕНИЕ

Этот текст взят из Справочника по метрологии светодиодов и SSL , который будет опубликован компанией Instrument Systems в конце 2016 года.Ссылки на рисунки были изменены по сравнению с оригиналом для ясности.


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

RP Photonics Encyclopedia — сила света, определение, фотометрия, источник света

Энциклопедия> буква L> сила света

Определение: световой поток на единицу телесного угла

немецкий: Lichtstärke

Категория: обнаружение и определение характеристик света

Обозначение формулы: I v

Единицы: кандела (кд = лм / ср)

Как цитировать статью; предложить дополнительную литературу

Автор: Dr. Rüdiger Paschotta

Сила света — это величина, характеризующая источник света. Он определяется как световой поток на единицу телесного угла. Интенсивность света — это величина фотометрии, учитывающая спектральный отклик человеческого глаза — обычно для фотопического зрения, то есть при достаточно высокой интенсивности света (яркости) для цветного зрения. Этот термин в основном применяется с приближением точечного источника, то есть на расстояниях, которые велики по мере приближения к источнику.

Аналогичной величиной в радиометрии является сила излучения.

Единицами силы света в системе СИ являются кандела = люмен на стерадиан (кд = лм / ср). Одна кандела примерно соответствует силе света обычной свечи.

В простейшем случае, когда сила света не зависит от направления (равномерное всенаправленное излучение), сила света — это световой поток, деленный на 4 π ср. Если излучение света ограничено меньшим телесным углом, т.е.г. Благодаря корпусу лампы, содержащему отражатель, сила света может соответственно увеличиваться при том же световом потоке. С другой стороны, размер излучающего объема не имеет значения.

Для равномерного всенаправленного излучения сила света не зависит от расстояния от источника света — в отличие от освещенности, которая масштабируется пропорционально квадрату расстояния от источника света.

Вопросы и комментарии пользователей

Здесь вы можете оставлять вопросы и комментарии.Если они будут приняты автором, они будут отображаться над этим абзацем вместе с ответом автора. Автор принимает решение о приеме на основании определенных критериев. По сути, вопрос должен представлять достаточно широкий интерес.

Пожалуйста, не вводите здесь личные данные; в противном случае мы бы скоро удалили его. (См. Также нашу декларацию о конфиденциальности.) Если вы хотите получить личный отзыв или консультацию от автора, пожалуйста, свяжитесь с ним, например по электронной почте.

Отправляя информацию, вы даете согласие на потенциальную публикацию ваших материалов на нашем веб-сайте в соответствии с нашими правилами. (Если позже вы откажетесь от своего согласия, мы удалим эти данные.) Поскольку ваши материалы сначала рассматриваются автором, они могут быть опубликованы с некоторой задержкой.

См. Также: фотометрия, световой поток, сила излучения
и другие статьи в категории обнаружение и определение характеристик света

Если вам нравится эта страница, поделитесь ссылкой с друзьями и коллегами, например через соцсети:

Эти кнопки обмена реализованы с учетом конфиденциальности!

Код для ссылок на других сайтах

Если вы хотите разместить ссылку на эту статью на каком-либо другом ресурсе (например,г. ваш веб-сайт, социальные сети, дискуссионный форум, Википедия), вы можете получить здесь необходимый код.

HTML-ссылка на эту статью:

   
Статья об интенсивности света

в
RP Photonics Encyclopedia

С изображением для предварительного просмотра (см. Рамку выше):

   
alt =" article ">

Для Википедии, например в разделе «== Внешние ссылки ==»:

  * [https://www.rp-photonics.com/luminous_intensity.html 
, статья «Интенсивность света» в энциклопедии RP Photonics]

Радиометрических и фотометрических терминов | LEDs Magazine

Radiometry
Радиометрия и радиометрические единицы, такие как лучистый поток, относятся к свойствам, связанным с энергией электромагнитного излучения (которое для светодиодов мы будем называть «светом» — этот термин охватывает видимый свет, а также УФ и ИК-излучение).

Фотометрия
Фотометрия и фотометрические единицы, такие как световой поток, относятся к свойствам света со ссылкой на чувствительность человеческого глаза (т. Е. Когда глаз является датчиком).

РАДИОМЕТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Лучистый поток
Лучистый поток или лучистая мощность светоизлучающего тела — это полная скорость потока излучаемого света, то есть полная энергия излучения в единицу времени.
* Единицы: ватты (Вт)

Интенсивность излучения
Лучистый поток на единицу телесного угла — другими словами, оптическая мощность в заданном направлении.
* Единицы: Вт / стерадиан (Вт / ср)

Эффективность излучения
Отношение излучаемого потока (произведенные фотоны = Ватты на выходе) к количеству потребляемой мощности (используемые электроны = Ватты на входе), т.е. насколько эффективен источник преобразует электрическую энергию в свет. Также известен как эффективность розетки.
Эффективность излучения (эффективность настенной розетки) = оптическая мощность / электрическая мощность
* Единицы: нет (соотношение)

ФОТОМЕТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Как указано выше, фотометрические свойства учитывают чувствительность человеческого глаза к различным длинам волн свет.

Эта чувствительность определяется кривой CIE V (λ), которая отображает функцию чувствительности глаза V (λ) в зависимости от длины волны (см. График). Кривая CIE показывает, что максимальная чувствительность глаза приходится на 555 нм и на 3 порядка ниже при 390 нм и 720 нм.

Световой поток
Световой поток измеряет общий лучистый поток по всему спектру, взвешенный по чувствительности человеческого глаза к разным длинам волн, то есть взвешенный по кривой V (λ).
* Единицы: люмен (лм)
Люмен — это единица СИ, производная от канделы (см. Ниже): люмен = кандела.стерадиан.

Сила света
Для точечного источника сила света — это световой поток на единицу телесного угла (т.е. поток в определенном направлении)
* Единицы: люмен / стерадиан (лм / ср), что эквивалентно канделе (кд)
Кандела — это единица СИ, определяемая как сила света в заданном направлении источника, излучающего монохроматическое излучение с частотой 540 x 10 12 Гц (эквивалент длины волны 555 нм) и имеющего силу излучения в этом направление (1/683) ватт на стерадиан.

Яркость
Яркость — это сила света на единицу излучающей площади для неточечного источника. Наблюдателю свойство яркости соответствует яркости источника.
* Единицы: кандела / квадратный метр (кд / м 2 ), эквивалент нит

Обратите внимание, что для любого источника невозможно увеличить ни поток, ни яркость.

Световая отдача
Световая отдача измеряет, насколько эффективно глаз преобразует лучистый поток в визуальное ощущение.
Световая отдача источника (часто называемая просто «световой отдачей» или «световой отдачей») — это отношение выходного светового потока (лм) к входной электрической мощности (Вт).
Световая эффективность излучения — это отношение светового потока (лм) к мощности излучения (Вт), и, следовательно, это теоретический максимум, которого может достичь источник света с заданным спектральным распределением со 100% -ной эффективностью излучения.
Исходя из определения люмена, теоретическое максимальное значение световой отдачи составляет 683 люмен / ватт для монохроматического источника 555 нм, который преобразует все электроны в фотоны.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *