Как рассчитать световой поток

Световой поток является одним из ключевых показателей любого современного светильника. Нередко данный параметр вызывает сложности при выборе световой продукции. В статье описывается, что это такое, в чём он измеряется и какими способами можно его рассчитать. Также прилагается таблица светового потока разновидностей различных источников света.

Что такое световой поток

Световой поток или сила света является мерой измерения воспринимаемой силы света. Она отличается от потока излучения – меры общей мощности электромагнитного излучения (включая инфракрасный, ультрафиолетовый и видимый свет). Итого, световой поток – это то, насколько ярко светит лампа. Главное отличие заключается в регулировке светового потока относительно чувствительности человеческого глаза по отношению к различным длинам волн света.

Поток света нередко используется как объективная мера полезного света, который излучается источником света. Он, как правило, указывается на упаковке для лампочек, хотя не всегда заметен. Потребители обычно сравнивают световой поток разных лампочек, поскольку он дает оценку видимого количества света, который непосредственно излучает светильник. Лампа с наиболее высоким отношением светового потока к потребляемой мощности является гораздо более эффективной.

Световой поток не используется для сравнения яркости, поскольку это субъективное восприятие. Оно зависит от расстояния от источника света и углового распространения света от самого источника. Стоит добавить, что сила света является наиболее часто измеряемым параметром для светодиодов малой мощности.

Согласно определению, сила света должна измеряться на расстоянии, на котором образец можно рассматривать как приблизительный точечный источник света. Расстояние детектора от испытуемого образца, необходимое для соответствия этому критерию, известно в качестве фотометрического расстояния.  Это зависит от размера источника света для измерения.

Минимальный коэффициент, определяемый отношением расстояния до детектора и максимальной протяженности светоизлучающей поверхности, варьируется от 5 до 15 в зависимости от стандарта преобладающей пространственной диаграммы направленности.

Излучение, измеренное на детекторе, сложно связано с интенсивностью источника. По этой причине Международная комиссия по освещению (МКО) разработала концепцию «усредненной интенсивности светодиодов» для решения проблемы, возникающей в условиях ближнего поля. Эта концепция больше не соответствует физически точному определению силы света, но больше относится к измерению освещенности на фиксированном расстоянии и размере детектора.

Светодиод расположен таким образом, что его механическая ось находится прямо на линии с центральной точкой круглого детектора с активной площадью 1 сантиметр квадратный, а поверхность детектора перпендикулярна этой оси. Иногда ни световая сила, ни поток света не представляют полезного света для конкретного применения и требуется что-то среднее. Количество частичного светодиодного потока было введено в публикации МКО 127-2007.

Сила света включает в себя поток и телесный угол и является отношением двух. Это означает, что его единицей является кандела, которая составляет произведение люмена на стерадиану. Частичный световой поток светодиодов также включает в себя поток и угол, но выражается как поток в пределах угла, а не как отношение. Так, его единица измерения – люмен (с указанным углом). Как и усредненная сила света светодиодов, она является мерой ближнего поля и, следовательно, аналогичным образом определяется в терминах физической геометрии, а не является фундаментальной единицей. Вот почему термин «светодиод» включен в количество. Это отличает его от фрагментарного потока, который можно рассчитать по гониометрическим измерениям в дальней зоне.

Характеристика распределения силы света светодиодов и источников светодиодного освещения является чисто фотометрической задачей измерения, которая может быть выполнена с помощью гониометра, используемого вместе со спектрорадиометром или фотометром. Фотометр позволяет проводить очень быстрые измерения «на лету» и рекомендуется для сугубо фотометрических измерений и для тестовых последовательностей, критичных ко времени. Спектрорадиометры дают явное преимущество в том, что все характеристики – радиометрические, колориметрические и фотометрические – могут быть определены с максимальной точностью. Тем не менее, гониоспектрорадиометры имеют более длительное время измерения.

В чем измеряется световой поток

Поток света измеряется в люменах, сокращённо Лм. Он сокращён до базовых единиц в системе единиц (сокращённо СИ). 1 люмен эквивалентен 1 канделе стерадиан (кд ср). Это то же самое, что 1,46 милливатт (мВт) потока излучения на длине волны 555 нм, которая находится в середине видимого спектра.

Для более основательного понимания значение светового потока важно отметить его физические характеристики. 1 Лм эквивалентен потоку света, который излучается точечным изотропным источником, вместе с силой света (единица измерения – кандела (кд)), в телесный угол величиной в один стерадиан. Самой же силой света называют величину светового потока, которая переносится в направлении за определённое время.

Формула силы света имеет следующий вид: L = Ф/Ω, где L – поток света, Ф – отношение светового потока, а Ω – световой поток внутри телесного угла. Сила света является мерой яркости луча в определенном направлении. Если у лампы 1 люмен, а её колба и оптика настроены таким образом, чтобы равномерно фокусировать свет в луч 1 стерадиан. В этом случае интенсивность света будет равна 1 канделе. Если оптика изменяется с целью концентрации луча в 1/2 стерадиана, тогда источник будет иметь силу света в 2 канделы.

Полученный луч станет более узконаправленным и ярким, однако поток света не будет претерпевать изменений. Световая отдача является несколько иной характеристикой. Это отношение светового потока к мощности, которую потребляет источник света. Измеритель светового потока – величина СИ Лм/вт.

Как рассчитать световой поток

Перед тем, как начать расчёт, очень важно определиться с выбором используемой лампы. При использовании светодиодной лампы или светодиодной ленты важно учитывать плотность расположения сверхъярких диодов, особенно для RGB-ленты. Данную характеристику можно узнать, детально изучив ленту. Тип осветительного прибора и место эксплуатации не менее важны и влияют на рассеивание света.

Каждый из современных источников света (лампы накаливания, люминесцентные, галогенные, светодиодные) обладает такими характеристиками, благодаря которым есть возможность измерить световой поток:

• Мощность. Показатель количества энергии, потребляемое лампой. Измеряется в Ваттах (Вт).
• Нагревание корпуса. Свойственно лампам накаливания и галогенным светильникам.
• Цветопередача. Этот показатель включает в себя температуру цвета и оттенок. Цветовая температура варьируется в диапазоне от красного до синего (1800-16000 К). Оттенок для современных источников теплый или холодный. Наиболее качественный оттенок даёт светодиодное освещение.

Данный способ расчета больше всего подойдёт для пространства правильной формы (квадратное или прямоугольное помещение). Единицей измерения освещённости являются Люксы (Лк).

Расчёт показателя потока света состоит из двух последовательных этапов:

1. Расчет сплошного потока света. Он необходим для освещения помещения с определённой квадратурой.
2. Следующий шаг требует определения числа источников света.

Расчёт производится по следующей формуле: X*Y*Z. Х – показатель (нормативный) освещённости комнаты. Y – площадь комнаты. Z – корректировочный коэффициент при учёте высоты потолка. Например, для потолка с высотой до 2,7 м данный параметр будет равен одному. Для потолков от 2,8 до 3 м параметр уже будет составлять 1-2. У помещений с потолками от 3 м до 3,5 м и выше – 1,5 и 3,5 соответственно.

Помимо данного способа, существует также несколько альтернативных:

• Для расчёта светового потока обычных LED надо умножить мощность на 80-90 Лм/вт для ламп с матовой колбой.
• Для расчёта потока света LED-филаментных необходимо умножить энергопотребление на 100 Лм/вт.
• Для люминесцентных КЛЛ требуется умножить мощность на 60 Лм/вт, для более дорогих моделей он (Лм/вт) может быть выше, однако они гораздо быстрее теряют яркость. В связи с этим значение будет более точным.

Таблица светового потока ламп разного типа

Для разных видов светильников свойственны различные показатели, в том числе и световой поток. Он зависит также от модели и производителя. Ниже приводится список показателей наиболее распространённых типов ламп.

Световой поток – один из ключевых параметров лампы, который необходимо учитывать при приобретении любой световой продукции.