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).
Люксы, люмены, кельвины, ватты - что означают эти основные технические термины, которые используются в характеристиках светодиодных и других ламп применяемых для освещения?
Знание этих основных технических терминов поможет вам при выборе светодиодных светильников.
Для начала разберемся как работает светодиод , который используется как источник света в светодиодных светильниках.
Привычные нам лампы накаливания светятся потому, что электрический ток, который проходит через тончайшую нить накаливания, сделанную из тугоплавкого металла (как правило, это вольфрам) разогревает ее до такой температуры, что она начинает излучать свет.
Примечание: Вольфрам — самый тугоплавкий металл. Его температура плавления — 3422 °C, кипения — 5555 °C. Примерно такую же температуру имеет фотосфера Солнца.
Свет же, изучаемый светодиодом , - это результат движения электронов в особом полупроводниковом материале. Современные технологии позволяют создавать светодиоды со сроком службы до 20 лет (более 35 000 часов).
|
Внешняя поверхность катода и анода содержит контактные металлические площадки с припаянными выводами. Когда к аноду подается положительный заряд электричества, а к катоду отрицательный, то на р-n переходе между кристаллом катодом начинает течь ток. Если включение прямое, то электроны из n и области и дырки из p-области устремятся навстречу друг другу. В процессе легирования (обмена электронами) на границе дырочно — электронного перехода произойдет их обмен. Если отрицательное напряжение подается со стороны материала n-типа, то происходит прямое смещение. |
|
При рекомбинации (обмене) выделяется энергия в виде фотонов.
Чтобы поток фотонов преобразовать в видимый свет, материал подбирают так, что длина волны фотонов находится в пределах видимой области цветового спектра длиной волны от 700 до 400 нм.
Определения
Световой поток - количественная характеристика излучения, которая излучается источником света. Единица измерения - (лм, англ. lm)
Световой поток - это полное количество света, которое излучает данный источник света.
Сила света - отношение светового потока, направляемого от источника света в пределах элементарного пространственного угла (1 стерадиан), охватывающего данное направление, к этому углу. Единица измерения - (кд)
Простыми словами: Сила света - это плотность светового потока
Освещенность - поверхностная плотность светового потока, падающего на единицу поверхности. Единица измерения - (лк, англ. lx).
Простыми словами:
Освещенность прямо пропорциональна силе света. Т.е при удалении от поверхности освещенность уменьшается и наоборот - чем ближе источник света к поверхности (лампочка), тем менее мощной она должна быть. Обычно нормируется горизонтальная освещенность (в горизонтальной плоскости).
Мощность освещения - величина яркости освещения на единицу площади, т.е. принимаемого света. Например, яркость солнечного света достигает 100 000 Люкс, в тени - 10 000 Люкс, в освещенной комнате - около 300 Люкс
Цветовое ощущение - общее, субъективное ощущение, которое человек испытывает, когда смотрит на источник света. Свет может восприниматься как теплый белый, нейтральный белый, холодный белый. Объективное впечатление от цвета источника света определяется цветовой температурой, измеряемой в (К)
Яркость - это отношение интенсивности света, излучаемого объектом в заданном направлении к проекции поверхности этого объекта на плоскость, перпендикулярную к этому направлению. Яркость непосредственно связана с уровнем зрительного ощущения, а распределение яркости в поле зрения (например в интерьере) характеризует качество (или степень комфортности, удобства) освещения. Единица измерения - кд/м 2
Интегрированный драйвер - имеется ввиду, что пуско-регулирующий прибор является неотъемлемой частью электронной схемы светильника (т.е. размещается на одной плате с источником света)
Единицы измерения
Ватт
(Вт, англ. W) - количество потребляемой энергии. Единица измерения Вт (W)
Применительно к освещению, количество Ватт, которое указывает производитель на упаковке, характеризуют не яркость устройства, не количество света, которое будет излучать лампочка, а только количество электроэнергии, которое использует источник (лампочка) за один час работы.
Чтобы понять точно, сколько дает света лампочка, правильнее будет обратить внимание на количество люменов или кандел.
При покупке обычных ламп накаливания количество Ватт, указанных на маркировке лампочки, определяет насколько ярко будет она светить. Но у светодиодов, этот показатель имеет совсем другое значение, т.к. они имеют совершенно другой .
Но можно все же провести параллель между яркостью ламп накаливания и светодиодными светильниками, ориентируясь только на мощность. Для этого даже существуют специальные сравнительные таблицы.
Самый простой способ перевода мощности в люмены для обычной лампы накаливания:
Количество Ватт умножаем на 10, и получаем приблизительное количество люменов.
Например , если вам нужно столько света, сколько дает обычная 60Вт лампа, ищите лампу примерно 600 люменов. Это может быть светодиодный светильник мощностью приблизительно в 8-12 Ватт.
Это хорошо видно в приведенной сравнительной таблице.
|
Лампа накаливания, |
Люминесцентная лампа, |
Светодиодная лампа, |
Световой поток, Лм |
|
Около 250 Лм |
|||
|
Около 400 Лм |
|||
|
Около 700 Лм |
|||
|
Около 900 Лм |
|||
|
Около 1200 Лм |
|||
|
Около 1800 Лм |
|||
|
Около 2500 Лм |
Люмен (лм, англ. - lm ) - единица измерения светового потока источника света. Она определяет количество света, излучаемое источником света.
Один люмен (1 Лм) - это световой поток, который излучается в единичном телесном угле величиной в 1 стерадиан , равнонаправленным точечным источником, расположенным в центре сферы единичного радиуса, и имеющий интенсивность 1 кандела . (1лм = 1кд *ср). Источник света со световым потоком в 1 Лм , равномерно освещающий поверхность 1 кв.м создает освещенность 1 Люкс .
Простыми словами:
Люмены определяют, сколько света испускает лампа во всех направлениях. Чем больше света, тем больше число люменов. Это следует учесть при выборе светодиодной лампы. Люмен для лампочки аналогичен литру для емкости, килограммам для весовой продукции или метрам для линейной. Т.е. светодиодный светильник с большим количеством люменов даст более яркий свет (как больший объем вместит больше воды). Меньшее количество люменов даст меньше света.
Но яркость и количество люменов может сильно разниться. Следует учитывать также и другие характеристики, такие как температура цвета, яркость, освещенность и сила света.
Стоит также помнить, что Люмен - это полный световой поток от источника. И это измерение обычно не принимает во внимание сосредотачивающую эффективность отражателя или линзы, а 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 освещенности, используемая в системе СИ. Люкс равен освещенности поверхности площадью 1 кв.м. при световом потоке от источника в 1 лм (Лм/м 2).
Простыми словами:
Если собрать 100 люменов и спроецировать их на площадь в 1 квадратный метр, то показатель освещённости этой области составит 100 люкс. А если аналогичный световой поток в 100 люменов направить на 10 квадратных метров, то освещённость составит всего 10 люкс.
Интересно: Человеческий глаз - очень чувствительный орган, который чувствует освещенность силой в 0,001 люкса. Такую величину можно сравнить с пламенем свечи, которое человеческий глаз может распознать на расстоянии 1 км.
Фот - единица освещенности в системе CГC. Равен 10 000 люксам.
Кандела (кд, cd - от лат. candela - свеча) - единица измерения силы света. Одна кандела (1 кд) равна силе света, который излучает одна свеча.
Канделы используют для измерения света, идущего в одном направлении, например, для зеркальных ламп. Чем больше света, тем больше количество кандел. Кандела соответствует эталону, который входит в Международую систему основных единиц (СИ).
Кельвин - К ◦ . Показатель цветовой температуры - характеристики распределения интенсивности излучения источника света как функции длины волны в оптическом диапазоне. Температура абсолютно черного тела, при которой оно дает излучение с той же хроматичностью, что и данное излучение. Цветовая температура характеризует спектральный состав излучения источника света.
Простыми словами:
Кельвин (К) - это характеристика источников света, которая определяет цветность ламп и цветовую тональность (теплая, нейтральная и холодная) освещаемого лампами пространства. Выражается в температурной шкале Кельвина (К).
 |
Полный спектр освещения излучается Солнцем и состоит из различных длин волн. В комбинации они белые или желтые, в зависимости от времени суток, но по отдельности имеют разные цвета. Эти параметры относятся к цветовому спектру излучения лампы. Цветовая температура света (К) в Кельвинах не указывает на спектральный состав света лампы - она показывает, как воспринимает цвет света от данной лампы человеческий глаз. Это характеристика, связанная именно с восприятием. Чем ниже цветовая температура, тем больше доля красного и меньше доля синего. Чем выше цветовая температура, тем больше доля синего и зеленого. Белый цвет лежит в диапазоне 5500-6500К. Ниже 5500К свет лампы становится с желтым или оранжевым оттенком. А при значениях выше 6500К - синего цвета. |
2700-3000К - теплый свет - излучение преобладает в красной части спектра
4000-4200К - холодный свет - излучение распределено по всему спектру
5200-6500К - дневной свет - излучение преобладает в синей части спектра
8000-25000К - ультрафиолетовое излучение
Примечание:
Кельвин (K)
- единица термодинамической температуры, один Кельвин равен 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды
Тройная точка воды
- температура 273,16 К и давление 61,1657 Па, при которых вода может одновременно и равновесно существовать в виде трех фаз - в твердом, жидком и газообразном состояниях.
Шкала цветовых температур распространенных источников света
|
800 К
- начало видимого темно-красного свечения раскаленных тел; |
4800 К
- ксеноновая дуговая лампа, электрическая дуга; |
Споры на тему сравнения светового потока диодных и других типов ламп, постоянно возникают на необъятных просторах интернета. Виной тому уникальность технических параметров светодиодов как источника света, а именно специфика точечных источников.
Все источники света, будь то лампочка накаливания либо люминесцентная, имеют круговую диаграмму рассеивания света, когда у светодиода это луч с углом рассеивания около 120 0 . Поэтому и характеристики освещения диода зависят от того под каким ракурсом их оценивать.
Сравнение света разных источников
Например, часто на упаковке светодиодов мощностью 4Вт со световым потоком 400 лм изображают в качестве эквивалента лампу накаливания на 50Вт. На самом деле общий световой поток второй почти на четверть выше.
А вот если сравнить эффективную освещенность поверхности стола от настольного светильника с обыкновенной лампой и на диодах, выигрыш на стороне LED, поскольку у них меньший диаметр светового пятна и значительно меньшее рассеивание света.
| Таблица светового потока люминесцентных ламп | |
|---|---|
| Мощность, Вт | Мощность, Лм |
| 5 | 260 |
| 8 | 420 |
| 12 | 630 |
| 15 | 900 |
| 20 | 1200 |
| 24 | 1500 |
| Средний показатель люминесцентных лампочек 50-60 Лм/Вт | |
| Таблица светового потока светодиодных ламп | |
|---|---|
| Мощность, Вт | Мощность, Лм |
| 5 | 380-500 |
| 9 | 700-1000 |
| 12 | 1100-1200 |
| 15 | 1300-1400 |
| Средний показатель светодиодов 80-120 Лм/Вт | |
Разброс параметров светового потока обусловлен его зависимостью от цветовой температуры. У диодов холодного белого света (цветовая температура 5000-7000 К) световой поток выше светодиодов тёплого света (2800-3500 К).
Давайте рассмотрим эту информацию с практической точки зрения.
При выборе обыкновенной лампочки накаливания мы интуитивно понимаем, что в ванную комнату надо 75 ватт, в коридоре можно обойтись 60 ваттами, а в гостиную придется вкручивать три по сто. И никто не задаётся вопросом, сколько там в них люмен.
Что такое люмены в светодиодных лампах
С переходом на LED понятие яркости и освещенности приходится рассматривать совершенно в другом ракурсе. Как видно из таблиц, мощность светодиодов при замене лампы накаливания должна быть примерно в десять раз меньше. Но тут необходимо учитывать целевое назначение освещения.
Если говорить об освещении помещений, сто ватт накаливания дают столько люмен, сколько и десяти ваттные светодиоды. С единственной оговоркой – в качестве диодной лампочки используются изделия радиальной конструкции . Как на рисунке.
Освещение рабочей поверхности
Для освещения рабочих поверхностей используют плоские LED модули, поскольку освещать внутреннюю поверхность плафона нет резона.
В такой системе эффективная яркость накаливания не превышает 60% от номинального показателя. Чистый световой поток от 60Вт будет около 350 люмен (630 * 0,6). А вот КПД светодиодов в такой системе практически 100%.
Соответственно расчётная мощность светодиодов не превысит 5Вт.
Освещённость и световой поток
Для рядового потребителя не столь важно, сколько люксов выдаёт источник света. Важнее что бы при этом уровне освещенности было комфортно зрению при чтении либо письме.
Все санитарные правила нормируют освещение рабочей поверхности в люксах. Будь то страничка книги либо лист бумаги, для комфортной работы на их поверхности должно быть 300 люкс, что соответствует 30Лм/м.кв.
Сколько люмен в лампе накаливания 100Вт важно, например, для организации рабочего места ребёнка, где он будет делать уроки либо заниматься другими делами.
Рассчитать освещенность поверхности, даже зная, сколько люмен в лампочке 100Вт, крайне сложно, поскольку большая часть этого потока доходит в виде отражённого света. Для диодов же достаточно элементарной формулы из школьного курса геометрии.
H – расстояние от светодиодов до поверхности;
D – диаметр светового пятна;
D = 2 * Tg60 0 * h = 1.16 * h;
Площадь круга = 3,14 * D 2 / 4 = 0,785 * D * D;
Освещённость = световой поток / площадь круга .
Итого: светодиодный источник света мощностью 15Вт и световым потоком 800Лм, размещённый на потолке над столом, обеспечит около 300 люкс.
Раньше рынок освещения состоял из ламп накаливания, для выбора которых нужно было знать только мощность прибора. Сейчас ассортимент осветительных элементов огромный, но самыми популярными являются светодиодные лампочки. Некоторые потребители при их выборе продолжают ориентироваться на мощность прибора, однако это не совсем правильно, ведь существует еще одна важная единица.
Характеризующая световой поток – это Люмен. Он показывает полный световой поток осветительного элемента. Человек должен понимать, что взаимосвязь между мощностью и уровнем освещенности led-лампы иная, чем в стандартных.
Именно поэтому нужно правильно вычислить световой поток диодных устройств, чтобы обеспечить качественное освещение в определенном помещении.
При выборе лампочек мощность – это не основной показатель, так как она показывает, сколько энергии тратит прибор. К примеру, устройство на 60 Вт слабее, чем то, которое рассчитано на 100 Вт. Чтобы узнать силу света, нужно определить такую единицу измерения, как Лм. Люмен – это более точный показатель, так как лампочки с одинаковой мощностью, но разным уровнем КПД (коэффициент полезного действия) и спектральным составом, излучают свет разной интенсивности.
В люменах измеряется количество света, которое испускает осветительный прибор в разные стороны. Эту физическую величину начали использовать еще в середине 20 века.
Чтобы определить степень освещения лампы, используют 2 важные значения – это люмен и люкс.
Важно! Люмен – это величина, отображающая полный световой поток, который излучает осветительный элемент в разных направлениях. Люкс (Лк) демонстрирует то количество света, которое попадает на 1 м² поверхности. То есть, чем выше Лк, тем сильнее освещена поверхность, а чем больше количество Лм, тем ярче светильник.
Таким образом, чтобы оценить эффективность источника света, нужно воспользоваться такой формулой: 1 Лк = 1 Лм/м². Например, если лампа со световым потоком 100 Люмен подсвечивает 1 м², то освещенность будет равна 100 Лк. Если этот же прибор использовать на площади 10 м², то степень освещенности снизиться. Во время расчетов нужно учитывать световой поток, который направленный во все стороны.
ЛЕД-лампочки излучают направленный свет, в отличие от приборов с нитью накала и люминесцентных, которые светят равномерно во все стороны. Чтобы поверхность была освещена одинаково, нужно приобрести светодиоды с меньшей яркостью.
Параметры, определяющие показатель светового потока и его расчет
Чтобы купить подходящие лампочки, нужно учитывать не только количество Люмен, но и на такие характеристики:
- соответствие длины волны и температуры света. Колориметрическая температура в 4200 К максимально приближена к естественному солнечному излучению, поэтому человек ее лучше воспринимает. Синий и красный спектр менее желательный. Цветовую температуру всегда указывают на упаковке изделия или в техническом паспорте;
Это интересно! Холодные тона света воспринимаются человеком, как более яркие, чем теплые. Если вам нужны лампы с теплым излучением, то покупайте приборы с небольшим запасом мощности в сторону увеличения, чтобы свет не оказался тускловатым.
Лю́мен (обозначение: лм, lm) — единица измерения светового потока в СИ.
Количество люмен указывает, сколько света испускает лампа во всех направлениях. Чем больше число люмен, тем больше света.
Один люмен равен световому потоку, испускаемому точечным изотропным источником, c силой света, равной одной канделе, в телесный угол величиной в один стерадиан (1 лм = 1 кд × ср). Полный световой поток, создаваемый изотропным источником, с силой света одна кандела, равен 4π люменам.
Канде́ла (обозначение: кд, cd) — единица измерения силы света в СИ (от латинского candela, свеча).
Количество кандел указывает, сколько света испускает лампа в одном направлении, в котором она светит наиболее интенсивно.
Одна кандела — сила света в данном направлении от источника монохроматического излучения с частотой 540*1012 Гц, (555 нм, зеленый цвет) имеющего интенсивность излучения в этом направлении равную 1 / 683 Вт в телесном угле равном одному стерадиану.
Калькулятор для перевода люмен в канделы
Пересчет ведется по формуле:
F v =I*2π(1-cos(α)), где
F v - световой поток
I v - сила света
α - угол половинной яркости
Для расчета введите угол и силу света (световой поток). Учтите, результаты расчета зависят от оптических параметров светодиода и дают ориентировочный результат!
| Канделы в люмен | Люмен в канделы | |||||
|
Сила света, мкд |
Угол половинной яркости |
Cветовой поток, млм |
Угол половинной яркости |
|||
|
|
||||||
| Световой поток, млм: | Сила света, мкд: | |||||
Световой поток типовых источников света
Приведены сравнительные параметры некоторых источников света, значения приблизительные, только для сравнительной оценки.
Мощность излучения, взаимосвязь энергии света (Ватты) и светового потока (люмен)
Важным параметром для оценки энергоэффективности светодиодного излучателя считается соотношение между излучаемой мощностью и мощностью, выделяемой в виде тепла.
Излучаемый светодиодом свет, как известно, обладает определенной энергией и энергия света зависит от длины волны. Однако сила света не пропорциональна энергии светового излучения, а зависит от чувствительности человеческого глаза. Иначе говоря, сила света - это мощность светового излучения, которое доступно для восприятия человеческим глазом. Чтобы пересчитать излучаемую энергию (Ватты) в световой поток (люмены), нужно знать длину волны излучения и кривую чувствительности человеческого глаза. Нетрудно догадаться, что для монохромного излучения эта задача решается легко, а для светодиода белого цвета, необходимо еще знать спектр его излучения и выполнить довольно сложное интегрирование.
Можно оценить, что белый светодиод мощностью 1 Вт с эффективностью 100 лм/Вт излучает в виде света 0,4 Вт и 0,6 Вт рассеивает в виде тепла, а лампа накаливания из потребляемых 100 Вт излучает в видимой области спектра только 6 Вт (0,06 Вт на 1 Вт).
Энергия, потребляемая источником света от сети питания, не полностью преобразуется в излучение. Особенно это актуально для светодиодных ламп. Кроме потерь энергии в самом светодиоде, мощность теряется в преобразователе питания, часть света задерживается оптикой - отражателями, рассеивателями, линзами. При использовании светодиода с эффективностью 100 lm/Вт, эффективность лампы редко достигает 80 lm/Вт, а для наиболее распространённых изделий бывает 60-70 lm/Вт. В итоге, современные лампы массового производства примерно в 10 раз эффективнее лампы накаливания.
