Люксы, Люмены, Канделы
ЛЮКСЫ ЛЮМЕНЫ КАНДЕЛЫ
Раз уж мы имеем дело со светом — не мешало бы научится мерить его силу, что бы понимать насколько ярко светит собранный нами светильник, и с чем эту яркость можно было бы сравнить. В большинстве статей в качестве примера будет приводится обычная лампа накаливания 100Вт. Такая лампа является Ламбертовским источником света, имеет силу света — 100 Кандел (100 Свечей) и световой поток около 1500 Люмен (примерно 15 Люмен на Ватт). Разберёмся по порядку!
Люмены – Канделы –Люксы
У светодиодов, особенно мощных, часто указывается тип распределения света. Как правило это Ламбертовская диаграмма. Дальше мы ее и будем рассматривать как самую распространенную. Что этот термин обозначает? «Ламбертовский» светодиод светит во все стороны одинаково, независимо от направления. Если бы светодиод был шариком, он бы во все стороны светил одинаково — вот суть диаграммы Ламберта. Что бы было понятно — солнце — это ламбертиановский источник. Обычная лампочка на 100Вт – это тоже Ламбертовский источник света — поверхность излучающая свет во все стороны равномерно. Идём дальше!
Угол половинной яркости
Возьмём светодиод и наложим на него систему координат X Y. Точка (a) – начало координат. Угол < f a h — это видимый угол свечения. Максимальная яркость света у светодиода будет в точке (e) – эта точка находится прямо перпендикулярно кристаллу светодиода. Перемещаясь по окружности от точки (e) влево и вправо яркость будет уменьшаться. И в какой то точке (c)
Буквально на пальцах и разными языками попробуем понять различие и отношение между Люменами и Канделами.
На языке математики! :)
Кандела
Силой света ( I ) (Кандела кд) называют световой поток Ф, рассчитанный на телесный угол, равный стерадиану, т. е. отношение
I = Ф / W
Т.е. – это тот поток, который идет по определенному направлению или падает на определенную площадку.
Телесный угол W равен отношению площади поверхности s, вырезанной на сфере конусом с вершиной в точке S, к квадрату радиуса r сферы: W = s / r²
Если s = r², то телесный угол равен единице и называется стерадианом (ср)
Телесный угол, охватывающий все пространство вокруг источника, равен 4π • ср
В канделах измеряется сила света направленных источников света, например, таких как светодиод в 5мм корпусе имеющий как правило линзу от 10 до 160 градусов, если быть точнее то в миликанделах 1Кд=1000мКд. У мощных светодиодов измерение в канделах не приветствуется. Всё по тому, что мощные светодиоды имеют Ламбертовскому диаграмму и оцениваются количеством светового потока измеряемого в Люменах.
Люмен
Световым потоком ( Ф ) называют проходящую через данную поверхность в единицу времени световую энергию, оцениваемую по зрительному ощущению:
Ф = W / t (световой поток, испускаемого с единицы площади источника)
За единицу светового потока принят Люмен (обозначается лм). Люмен есть световой поток, испускаемый точечным источником, сила света которого равна 1 кд, внутри единичного телесного угла (т. е. угла, равного 1 ср).
1 лм = 1 кд • 1 ср
Ф = I • W
На «пальцах» это выглядит так. Вот у нас есть бочка и литровая банка (представим что бочка и банка это два разных телесных угла: бочка – это будет большой угол, а банка угол поменьше). Обе эти ёмкости наполнены водой. Затем мы берём одинаковое количество сахара(сахар будет люменами) и засыпаем в каждую из этих ёмкостей равное количество сахара например по 1кг сахара. Засыпали и размешали. В бочке — (в первом телесном угле) получилась не сильно сладкая вода, т.к. весь сахар рассредоточился по всему большому объёму воды в бочке или можно сказать что люмены рассредоточились по всему телесному углу, а в литровой банке (второй телесный угол) вода сладкая до безобразия, там тоже эти воображаемые люмены рассредоточились, но плотнее чем в бочке. Так вот! В этой аналогии концентрация сахара в бочке и банке и есть наши Канделы т.е. сила света. Чем больше телесный угол тем меньше сила света (Кд) при одинаковом световом потоке(Лм), потому что люмены как бы рассредоточиваются по всему этому телесному углу. Чем больше ёмкость с водой, тем менее сладкой получалось бы вода при одинаковом количестве сахара.
Теперь когда мы знаем что такое Люмены и Канделы можно перейти и к Люксам.
Люкс
Единицей измерения освещённости служит люкс (1 люкс = 1 люмену на квадратный метр)
E=Ф/σ
Освещенность 1 лк получается на поверхности сферы радиуса 1 м, если в центре сферы помещен точечный источник, сила света которого равна 1 кд.
При чём освещённость прямо пропорциональна силе света источника света. При удалении его от освещаемой поверхности её освещённость уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния. Другими словами если мы возьмём обычную лампу накаливания подвесим её в центре комнаты и померим освещённость люксметром на расстоянии от неё 1м люксметр покажет к примеру 100Лк а на расстоянии 2м от лампочки люксметр покажет 25Лк. Когда же лучи света падают наклонно к освещаемой поверхности, освещённость уменьшается пропорционально косинусу угла падения лучей.
Люкс (от лат. lux — свет)
Типичная освещённость.
Прямые солнечные лучи в полдень 100 000 Лк
На рабочем столе для тонких работ 300 Лк
От полной луны 0,2 Лк
xn--b1aeca3a.xn--p1ai
Конвертер кандел в люмены
Перевод кандел в люмены |
Перевод люменов в канделы |
Еще совсем недавно никто не мог предположить, что светодиоды так быстро займут настолько доминирующее положение на рынке светотехники. Светодиоды сегодня практически повсюду. От индикаторов в бытовой и компьютерной технике до дорожных светофоров и бортовых огней на самолетах и кораблях.
Происходит это потому, что производители светодиодов постоянно увеличивают характеристики их яркости, совершенствуя и совершенствуя данную продукцию для идеального соответствия запросам многочисленных потребителей. Кроме того, значительную роль в популярности современных светодиодов играет постоянное улучшение технологий изготовления их кристаллов, а также использование для производства таких источников искусственного света самых новых, высококачественных и экологически безопасных материалов.
Все это приводит к тому, что сегодня к организации искусственного освещения с помощью разнообразных светодиодов компании-производители подобной продукции должны относиться исключительно комплексно. То есть, помимо оптических свойств светодиодов постоянно должны совершенствоваться также методы измерения основных характеристик любого светодиода: силы света, яркости и светового потока. Остановимся на этих характеристиках более подробно.
Световым потоком называется некоторая физическая величина, которая характеризует собой количество в потоке излучения световой энергии. То есть, речь идет о мощности такого излучения света, которое может восприниматься непосредственно человеческим глазом.
Яркость – это поток света, посылаемый единицей поверхности, видимой в единичном телесном углу в каком-либо конкретном направлении. Другими словами, яркость представляет собой некоторую фотометрическую величину, способную характеризовать излучательную способность тела в одном направлении.
И наконец, сила света представляет собой «количественную» величину потока излучения, которая приходится на единицу телесного угла, предела его распределения. Можно сказать, что световой поток – это количество света, рассчитанное в люменах, которое приходится на 1 стерадиан.
Наиболее распространенными вопросами потребителей являются «насколько яркий световой поток выдают светодиоды?», «какова сила их света в люменах, да и вообще, что такое люмен?», «как пересчитать канделы в люмены?», «почему одни измерения не совпадают с другими измерениями?» и т. д. И частично ответить на эти вопросы поможет наш конвертер для преобразования кандел в люмены и обратно.
Для начала стоит разобраться в понятиях кандела и люмен.
Кандела — это единица силы света или интенсивность излучаемого светового потока в направлении определенного угла. Если угол равняется 360 градусов, то люмен равняется канделе.
Люмен — это мощность светового потока, излучаемого источником независимо от направления. При этом один люмен равняется световому потоку, который испускается изотропным источником точечного вида с силой света, равняющейся одной канделе, в телесный угол, величина которого составляет один стерадиан.
При этом канделы, люмены, а также люксы относятся к светотехническим единицам, и довольно часто бывает необходимо быстро перевести канделы в люмены или наоборот, люмены в канделы. Это может понадобиться в случаях, когда производители указывают на продукции разные параметры, или для планирования освещения, для правильной расстановки осветительного оборудования, для верного выбора типа используемых светильников искусственного света для каждого конкретного помещения, и в других подобных случаях. Для этой цели и предназначен наш калькулятор, который поможет вам быстро и просто сделать необходимые расчеты.
Рассчитать световой поток светодиода можно, зная силу его света. То есть, речь идет о переводе известного вам числа кандел в люмены или наоборот. При этом вам необходимо просто ввести уже известные параметры в милликанделах или миллилюменах, а калькулятор сам выполнит расчет по формуле, учитывая значение силы света и плоского угла излучения.
Однако пересчитанное на данном калькуляторе значение может быть с погрешностью из-за вариаций распределения излучения светодиодов в пространстве. А потому результаты такого пересчета могут использоваться лишь для приблизительного, довольно грубого сравнения параметров. Только непосредственным измерением величины в специальных фотометрических камерах можно с точностью определить ее значение в люменах.
И все же конвертер является удобнейшим инструментом, незаменимым в тех случаях, когда сопоставить значения соответствующих параметров важно как можно скорее, а высокой точности полученных значений не требуется. Он чрезвычайно прост в эксплуатации, надежен и универсален.
newhtf.ru
Калькулятор люмены в канделы и канделы в люмены, энергия света Ватты
См. также: Оценка максимума эффективности белого света
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:
Fv=I*2π(1-cos(α)), где
Fv — световой поток
Iv — 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!
Световой поток типовых источников света
Приведены сравнительные параметры некоторых источников света, значения приблизительные, только для сравнительной оценки.
| Тип источника света | Световой поток (люмен) | Сила света (кандел) | лм/ватт |
| Лампа накаливания 40 Вт | 415 | 35 | 10 |
| Лампа накаливания 100 Вт | 1550 | 1300 | 15 |
| Люминесцентная лампа 40 Вт | 2500 | 2200 | 60 |
| Газоразрядная лампа 35 Вт (ксенон с учетом оптики фары) | 3000 | 15000 | 90 |
| Светодиод Cree XLamp XP-L 6 Вт | 1226 | 550 | 200 |
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.
| Цвет излучения | Формула пересчета светового потока в энергию излучения | Опт. мощность при Fv = 100 люмен, Вт | Сила света при P = 1 Вт, лм |
| зеленый 555 нм | Р = Fv/683 Вт/лм | 0.15 | 683 |
| красный 650 нм | Р= Fv/68,3 Вт/лм | 1.46 | 68.3 |
| красный 625 нм | Р= Fv/222 Вт/лм | 0.45 | 222 |
| синий 465 нм | Р= Fv/68,3 Вт/лм | 1.46 | 68.3 |
| белый | Р= Fv/243 Вт/лм | 0.41 | 243 |
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.
led-displays.ru
Перевод люмены в канделы и обратно
Единица измерения Лю́мен (обозначение: лм, lm) — единица измерения светового потока в СИ.
Количество люмен указывает, сколько света испускает точечный источник света 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.
Единица измерения Канде́ла (обозначение: кд, cd) — единица измерения силы света в СИ (от латинского candela, свеча).
Количество кандел указывает, сколько света испускает точечный источник света в одном направлении, в котором она светит наиболее интенсивно.
Одна кандела — сила света в данном направлении от источника монохроматического излучения с частотой 54 · 1013 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
Рассчёт ведется по формуле:
Fv=I·2π(1-cos(α))
где мы имеем:
Fv — световой поток
Iv — сила света
α — угол половинной яркости
Для расчета введите угол и силу света (световой поток). Пожалуйста стоит учесть, что результаты расчета зависят от оптических параметров светодиода и дают ориентировочный результат!
Световой поток различных источников света
Приведены сравнительные параметры некоторых источников света, значения могут отличаться в зависимости конкретного экземпляра
| Тип источника света | Световой поток (люмен) | Сила света (кандел) | лм/ватт |
| Лампа накаливания 40 Вт | 415 | 35 | 10 |
| Лампа накаливания 100 Вт | 1550 | 1300 | 15 |
| Люминесцентная лампа 40 Вт | 2500 | 2200 | 60 |
| Газоразрядная лампа 35 Вт (ксенон с учетом оптики фары) | 3000 | 15000 | 90 |
| Светодиод Cree XLamp XP-L 6 Вт | 1226 | 550 | 200 |
Мощность излучения, взаимосвязь энергии света и светового потока
Достаточно критичным параметром для оценки эффективности энергопотребления светодиодного светового электронного прибора считается соотношение между излучаемой кристаллом мощностью и мощностью, выделяемой в виде тепла.
Излучаемый полупроводниковым светодиодом свет, как известно, обладает определенной энергией и энергия света зависит от длины волны. В то же время величина силы света не является линейно пропорциональной энергии светового излучения, а зависит от чувствительности рецепторов человеческого глаза. Иными словами 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. Из этого следует, что для монохромного излучения такая вычислительная задача решается вполне тривиально, а для светодиода святящего белым цветом, необходимо еще знать более детально спектр излучения и технологию изготовления, и только исходя уже из этой информации формируется методика рассчёта.
| Цвет излучения | Формула пересчета светового потока в энергию излучения |
Опт. мощность при Fv = 100 люмен, Вт |
Сила света при P = 1 Вт, лм |
| красный 650 нм | Р= Fv/68,3 Вт/лм | 1.46 | 68.3 |
| оранжевый 625 нм | Р= Fv/222 Вт/лм | 0.45 | 222 |
| зеленый 555 нм | Р = Fv/683 Вт/лм | 0.15 | 683 |
| синий 465 нм | Р= Fv/68,3 Вт/лм | 1.46 | 68.3 |
| белый | Р= Fv/243 Вт/лм | 0.41 | 243 |
Таким образом 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 питающего источника, 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 источников овещения бывает 60-70 lm/Вт. В итоге, современные светодиодные источники освещения примерно в 10 раз эффективнее теперь уже архаичных ламп накаливания. При этом не стоит забывать главное правило при разработке источника питания для светодиодов: для питания светодиода необходимо использовать именно стабилизатор тока, не путайте со стабилизатором напряжения. В качетве таковых на небольшие токи хорошо зарекомендовала себя микросхема LM317T, на большие же токи чаще используют специализированные микросхемы драйверов, осуществляющих оптимальный токовый режим работы, особенно критичный при больших мощностях.
fantasylab.ru