Главная · Освещение · Чему равен люмен в светодиодной лампе. Как сравнить светодиодную лампу и лампу накаливания

Чему равен люмен в светодиодной лампе. Как сравнить светодиодную лампу и лампу накаливания

Мощность видимого светового излучения, которое оценивается по ощущению человеческого глаза и измеряется в люменах, - световой поток. Это та энергия, которую даёт любой источник света.

Длина волны

Энергию источник света передаёт посредством излучаемых электромагнитных волн. Световой поток - это скорость их, которая и даёт информацию о силе свечения того или иного источника. Энергию световых волн человеческий глаз воспринимает по-разному. Длина волны 0,55 мкм в зелёном цвете воспринимается гораздо сильнее, чем в красном с длиной 0,63 мкм. В диапазоне ультрафиолетового и инфракрасного излучения наши глаза бессильны.

Именно поэтому для характеристики светового потока так важна длина волны. Учитывая восприимчивость для глаз, суммируя длины волн, получаем нормированную величину. Световой поток - это норма мощности той лучистой энергии, которая оценивается за счёт светового ощущения. Выбирая для себя источник световой энергии, человек сообразуется с его эквивалентной мощностью. Например, если нужно заменить лампы накаливания светодиодными. В этом случае надо пересчитать мощность светового потока.

Как это сделать

Световой поток - это главный показатель на данном пути. При прежней двадцативольтной лампе накаливания он равнялся 250 лм. Точно такой же световой поток светодиодных ламп можно обеспечить двумя-тремя ваттами, а люминесцентных - пятью-семью. Значит, выгода светодиодных ламп более чем очевидна.

Допустим, нам необходимы источники светового потока мощностью в 400 лм. Лампа накаливания должна быть сорокаваттной, люминисцентная лампа может иметь от десяти до тринадцати ватт, а светодиодная - всего четыре или пять. Или, например, нам необходим мощный световой поток ламп - в 2500 лм. Лампа накаливания не может быть в этом случае менее, чем двухсотваттной, люминесцентная - только в шестьдесят-восемьдесят ватт, а светодиодная и того меньше - только в двадцать пять или тридцать.


Какие бывают лампы

Величина потребляемой мощности любой лампы измеряется в ваттах (Вт). В быту используются, например, светодиодные лампы от одного до десяти ватт, а для наружного освещения они нужны гораздо более мощные - бывают и свыше ста ватт. Но необходимо знать, что мощность лампы характеризует лишь скорость потребления энергии, понятию силы света она не отвечает.

Здесь может охарактеризовать тот или иной источник только единица светового потока, что является абсолютно другим параметром. Измеряется она не в ваттах, а в люменах. Даже не у каждого производителя ламп правильно указаны эти параметры. Например, пометка на упаковке: световой поток в 280 лм для светодиодной лампы мощностью в четыре ватта, что эквивалентно пятидесятиваттной лампе накаливания. Смотрим таблицу: у последней световой поток вовсе не 280, а все 560 лм должен быть. Как же так?


Расчёты

Единица светового потока люмен равна потоку, который излучает абсолютно чёрное тело площадью 0,5305 мм 2 при очень высокой температуре - 1773 °С, при ней затвердевает платина, например. Сила света - плотность светового потока в пространственном смысле, здесь важно учитывать, как соотносится световой поток с величиной телесного угла (а телесный угол - это часть пространства, где сходятся все лучи). Так вот: единица силы света - не люмен, а кандела.

Что такое освещённость? Это можно назвать поверхностной плотностью светового потока, который падает на поверхность, равную отношению самого светового потока к размерам освещаемой поверхности, где он равномерно распределяется. У освещённости тоже есть собственная единица измерения, и это опять не люмен. И даже не кандела. Это люкс (лк). Чему будет равен один люкс, если световой поток равен одному люмену, распределённому равномерно по площади в один квадратный метр? А вот: 1 Лк= 1 Лм/1м 2 .

Яркость и светимость

Световые потоки могут быть разной яркости и светности (светимости). Яркость - это равенство поверхностной плотности силы света и отношения его к площади, проецирующейся светящейся поверхностью на перпендикулярную этому направлению плоскость. Единицей яркости принято считать одну канделу на квадратный метр (1 кд/м 2).

Светность (или светимость) является плотностью светового потока, который испускает освещённая поверхность. Она всегда равна световому потоку относительно площади этой поверхности. Светимость тоже имеет собственную единицу, это 1 лм/м 2 .


Равномерность освещения

Коэффициент использования светового потока является методом, позволяющим рассчитать равномерность освещения всех поверхностей по горизонтали, независимо от типа светильников. Суть его в том, что коэффициент вычисляется для каждого помещения, учитывая его основные параметры и свойства светоотражения отделочных материалов. Это довольно трудоёмкие расчёты, не отличающиеся достаточно высокой точностью, однако данным методом широко пользуются при планировании внутреннего освещения.

Объём помещения всегда имеет какие-то ограждающие поверхности, которые будут отражать световой поток, идущий от источников. Это стены, потолок, пол, мебель или оборудование, находящееся в помещении. Все поверхности имеют разные коэффициенты отражения, с более высоким значением или менее. Вычислить количество осветительных приборов, не учитывая отражённых потоков, возможно только с большими погрешностями.


Расчётная часть

Сначала выбирают систему освещения и источники света, подбирают для того или иного помещения - жилого или рабочего, после чего и производится расчёт. Целью его является определение количества светильников. Последовательность расчёта можно выполнить по данной схеме:

1. Выбор системы освещения.

2. Обоснование нормированности в освещении данного объекта.

3. Выбор самого экономичного источника света.

4. Выбор рационального типа светильника.

5. Оценка коэффициента запаса освещённости и коэффициента неравномерности его.

6. Оценка коэффициента отражения поверхностей в помещении.

7. Расчёт индекса помещения.

8. Определение коэффициента в использовании светового потока.

9. Расчёт количества светильников, которые обеспечат требуемую освещённость объекта.

10. Выполнение эскиза по расположению светильников с использованием плана помещения (указать размеры).


Система освещения

Особенно сложно рассчитать рабочее освещение, поскольку оно чаще всего бывает комбинированным. Например, в производственных цехах одно только местное освещение запрещено законом. Выбирают систему освещения по наименьшему размеру объекта различения, то есть гарантируя точность всех зрительных работ, которые будут в помещении выполняться.

Здесь действуют нормы: работы от первого до шестого разрядов выполняются только при системе комбинированного освещения. Это цеха механические, инструментальные, сборочные и тому подобные. Только на производствах типа гальванических или литейных может быть применена система общего освещения. Поэтому выбирают систему и нормы освещённости одновременно.

Нормированная освещённость

Искусственное освещение по количественным и качественным показателям определяется в строгом соответствии с установленными и постоянно действующими нормами для данного производства и вида работ.

Количественная характеристика освещённости принимается по наименьшей для каждой рабочей поверхности в зависимости от разряда зрительных работ, контраста и фона объекта в данной системе освещения. Разряд же определяют по размеру предмета (детали), его части или минимального дефекта на нём, которые работающему придётся обнаруживать и различать в своей деятельности. Качественные показатели освещения - это показатель ослепления и коэффициент пульсации.


Источники света: плюсы и минусы

Как определить параметры для выбора экономичного и в то же самое время экологичного источника света? На решение могут повлиять очень многие факторы, как то: планировочное решение, архитектурное, строительные параметры, воздушная среда и её состояние, экономические соображения и, конечно, дизайн. Конструктор, проектирующий освещение, всегда идёт на компромисс, учитывая многие параметры при расчётах.

Например, лампы накаливания не слишком экономичны, у них не очень высокая светоотдача, спектр излучения искажённый, при работе они очень сильно нагреваются и быстро выходят из строя. Однако себестоимость их весьма низкая, в эксплуатации они проще всех, а потому для помещений, где пребывание людей временно, бытовых и тому подобных, лампы накаливания вполне можно рекомендовать. Люминесцентные же имеют светоотдачу просто превосходную, долгий срок службы, прекрасную цветопередачу, отсутствие нагревания. Но такие лампы дороги и требуют для обслуживания специалистов. Пусковая аппаратура люминесцентных ламп очень сложна, они иногда мигают и шумят, а утилизация их проблемна.

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 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

При выборе светодиодной лампы обратите внимание на люмены, чтобы убедиться, в нужном Вам количестве света.

Обычно мы покупаем вещи исходя из того количества, которое нам необходимо, не так ли? Когда мы покупаем молоко, мы покупаем его в литрах. Тогда почему же со светом должно быть иначе? Десятилетиями мы покупали лампочки, руководствуясь тем, сколько энергии они потребляют (ватты) – и, не обращая внимания на то, сколько света они нам дают (люмены).

Люмен показывает, сколько света вы получаете от лампочки. Чем больше люменов, тем ярче свет. Меньшее количество люменов дает меньше света.

Но яркость и количество люменов может сильно разниться, поэтому есть определенный способ расчета подходящих характеристик.

Практический способ расчета:

  • чтобы заменить 100-ваттную лампу накаливания, ищите светодиодную лампочку, которая даст 1100 люменов;
  • 75-ваттную лампу ‒ около 750 люменов;
  • 60-ваттную лампу ‒ около 550 люменов;
  • 40-ваттную лампу ‒ около 200 люменов.

Если нужно что-либо менее яркое, приобретайте светодиодные лампы с меньшим количеством люменов.

Эффективность освещения:

Но нельзя забывать, что Люмен - это полный световой поток от источника. Однако, это измерение обычно не принимает во внимание сосредотачивающую эффективность отражателя или линзы и поэтому не является прямым параметром оценки яркости или полезной производительности луча светильника. У широкого светового луча может быть тот же самый показатель люмен, как и у узкосфокусированного. Люмены не могут использоваться, чтобы определить интенсивность луча, потому что оценка в люменах включает в себя весь рассеянный и бесполезный свет.

Люкс — единица измерения освещённости.

Так например 1 Люкс равен освещённости поверхности площадью 1 м² при световом потоке падающего на неё излучения, равном 1 люмен. Если собрать 100 люменов и спроецировать их на область в 1 м², то освещенность этой области составит 100 люкс. Если те же самые 100 люменов направить на 10 м², то освещенность составит 10 люкс.

Этикетка для светодиодных ламп:

Что должно быть на упаковке когда вы покупаете светодиодные приборы освещения?

Чтобы помочь потребителям лучше понять переход от ватт до люмен, Федеральная торговая комиссия предложила новую этикетку для светодиодных ламп. Такая этикетка поможет людям покупать лампочки, которые подходят именно для них.

Так же, как и этикетки для продуктов питания, этикетка для осветительных приборов поможет понять потребителям, что они действительно покупают. На этикетке четко указываются: световой поток, вид колбы, цена, оценочная стоимость эксплуатации за год и цвет свечения от теплого белого (с желтоватым оттенком) до холодного белого до холодного (с синим оттенком).

Самое привычное для нас световое устройство это обычная лампочка накаливания. Она представляет собой источник освещения, состоящий из стеклянной колбы, тела накаливания, электродов, цоколя и изолятора.

Они просты, надежны, и приобрести их можно по очень невысокой цене. Несмотря на популярность ламп накаливания, они обладают рядом недостатков. КПД такого прибора около 2%, низкая светоотдача в пределах 20 Лм/Вт и короткий, около 1000 часов, срок службы.

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



Устройство работы лампочки «Ильича»

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

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

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

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

Световой поток

Прямое назначение любого светового прибора – освещение. В лампе накаливания оно создается путем преобразования тепловой энергии в световой поток.



Люксметр - прибор для измерения светоотдачи и пульсации лампочки

Определение и правила измерения

Световой поток - величина, которая характеризует световую мощность (световая энергия, которая переносится через некоторую поверхность за единицу времени излучением) видимого излучения в потоке этого излучения, то есть по производимому на глаз человека световому ощущению.

Чувствительность этого ощущения можно определить по кривой спектральной эффективности, которая утверждена МКО. Единицей измерения светового потока в Международной системе единиц является люмен (лм или lm) , который рассчитывается по формуле:

1 лм = 1 кд*ср (1 лк × м2) , где:

  • кд - кандела;
  • телесный угол, 1 стерадиан.

Энергия в пучке света имеет временное и пространственное распределение. Источники, излучающие световой поток, различают по распределению цветов спектра:

  • линейчатый спектр (отдельные линии);
  • полосатый спектр (рядом расположенные разграниченные линии);
  • сплошной спектр.
Спектральная плотность светового пучка характеризуется распределением лучистого потока по спектру. Измеряется в Вт/нм.

Соотношение с мощностью элемента

Возрастание светового потока напрямую зависит от мощности лампы. На графике (см. рисунок ниже) прослеживается четкая зависимость возрастания яркости пропорционально возрастанию мощности.



График зависимости светового потока ламп различного типа от потребляемой мощности Таблица - Зависимость уровня светового потока и мощности лампочки накаливания
Лампа накаливания, Вт Световой поток (лм) Напряжение на лампе, В
40 610 12
40 570 36
40 340 230
40 400 240
60 955 36
60 735 225
60 645 230
60 711 235
60 670 240
75 940 220
75 960 225
100 1581 36
100 1381 225
100 1201 230
100 1361 235
150 2151 230
150 2181 240
200 2951 225
200 3051 230
300 3361 225
300 4801 230
300 4851 235
500 8401 220
750 13100 220
1000 18700 220
Лампы накаливания одинаковой мощности могут излучать разный световой поток. Чем выше напряжение, тем выше значение светового потока.

Сравнение с другими типами ламп

Сравнительный анализ светового потока ламп накаливания с более совершенными люминесцентными и позволяет оценить его эффективность.



Уровень светоотдачи для различных типов осветительных элементов

Несмотря на преимущества лампочек накаливания, таких, как моментальное включение, низкая стоимость, большой выбор форм и мощности, отсутствие мерцания, эффективность светового потока по отношению к потребляемой мощности очень низкая, по сравнению с изделиями нового поколения. За рубежом доля вольфрамовых элементов в общем потоке составляет порядка 10 %.

Все большую популярность среди осветительных приборов приобретают светодиодные источники света. Несмотря на довольно высокую стоимость изготовления, переход на такой тип освещения всего лишь вопрос времени.

LED (международное обозначение) светильники обладают преимуществами перед лампами накаливания и люминесцентными лампами. Их параметры, такие, как спектр цвета, цветовая температура, яркость, поддаются регулировке.

Потенциал светодиодных светильников позволяет использовать их во всех сферах освещения: от дома применения в осветительных системах авто.

  1. Световой поток
  2. Термин и порядок измерения

Принцип работы и основные характеристики

Производство LED светильников можно разделить на три этапа :

  • выращивание кристалла при помощи метода металлоорганической эпитаксии;
  • создание чипа методом планарной обработки пленок;
  • сортировка чипов с помощью бинирования;
  • сборка всех частей светодиода.


Принцип функционирования LED лампы Принцип работы светодиода можно описать как взаимодействие двух противоположно заряженных полупроводников, создающих p-n-переход (контакт электронов) . В процессе взаимообмена электронами на его границе создается световое излучение.

Основные характеристики, позволяющие оценить качество светодиодного светильника :

  • мощность (количественное измерение потребляемой электроэнергии);
  • цветовая температура (цвет света, испускаемого элементом);
  • световой поток (количество производимого света).

Поток света в светодиодном светильнике узконаправленный.

Световой поток

Световой поток характеризуется количеством видимого света, который образуется при работе LED источника света . Складывается он из следующих показателей:


Основные формулы для вычисления светового потока

Яркость лампы диодного типа уменьшается в течение срока эксплуатации . Также он может теряться по мере прохождения через линзу или накладку, защищающую источник света. При этом потери остаются в пределах 5%.

Световой поток светодиодной лампы тем выше, чем больше мощность светодиода и выше напряжение в электрической сети питания.

Термин и порядок измерения

Световой поток представляет собой световое излучение, распространяющееся во всех направлениях, длину волн которого может воспринимать человеческий глаз . Единицей измерения потока света является люмен (Лм).

Светодиодный источник света излучает электромагнитные волны разной длины. Световой поток измеряется суммарным значением видимых глазом световых волн, а также волн инфракрасного и ультрафиолетового излучения, с учетом усредненной кривой чувствительности человеческого глаза к восприятию световых волн. По его значению определяется поток света светодиодных светильников.

Узнать больше можно просмотрев видео от всемирноизвестного производителя Philips. В видеоролике подробно рассказано о том, что такое люмен и как он поможет выбрать наиболее подходящий осветительный элемент.

Равномерность освещения тем лучше, чем шире угол излучения.

Светоотдача для ламп диодного типа различного назначения

Сила света определяет интенсивность освещения источником света во множественных точках пространства. Единицей ее измерения является кандела (кд), зависящая от эталонного источника освещения . Световой поток светодиодной лампы рассчитывается как отношение потока света, равномерно распределенного в его пределах, к телесному углу.

Самостоятельно определить, какова сила света, можно при помощи прибора люксметр. Для этого необходимо замерить освещенность в нескольких точках исследуемого места.

Среди множества светодиодных светильников выделяют следующие виды:

  • для домашнего освещения;
  • промышленные (используются для производственных площадей);
  • офисные (для общественных и торговых мест);
  • уличные.

В таблице приведены соотношение мощности и уровня светоотдачи некоторых моделей диодных светильников .

Таблица — Характеристика яркости для LED-светильников

Тип (цоколь, назначение) Мощность, Вт Световой поток, Лм
Е27/14 (домашний) 5 430 — 440
Е27/14 (домашний) 10 910
GX70 (домашний) 10 760 — 800
СПДК18 (производственный) 18 1836
СДГ 120 / СДГ 150 / СДГ 180 (производственные) 120 — 180 12000 — 18000
СДП128 (производственные) 128 14900 — 17135
СДО30 (офисные) 30 3000
СДО44 (офисные) 44 4400
СДОТ10 (офисные) 10 340
СДУУ64 (уличные) 64 4500
СДУ 80 (уличные) 80 7850


Сравнение дальности и яркости свечения ламп галогенного и LED типов

Сравнение светодиодных и люминесцентных ламп

ЛЕД лампы превосходят по техническим характеристикам энергосберегающие лампы, в том числе и по яркости. Убедиться в этом поможет следующая таблица.

Таблица — Сравнение яркости люминесцентной и ЛЕД лампочек

Cветодиодная лампа Люминесцентная лампа
Мощность Вт Световой поток Лм Мощность Вт Световой поток Лм
5 450 15 450
9 700 20 700
12 900 25 1000
15 1200 30 1200
20 1800 50 1800
30 2500 80 2500

По приведенным выше сравнительным данным, можно сделать вывод, что светодиодные светильники более экономичны в потреблении электроэнергии. Световой поток таких источников света наиболее эффективен в применении в различных областях освещения.