Световой поток в люменах¶
Световой поток — физическая величина, измеряемая в люменах (лм), характеризующая количество видимого света, излучаемого или воспринимаемого источником света в единицу времени. В отличие от силы света, измеряемой в канделах, световой поток учитывает свет, излучаемый во всех направлениях, и приведён к восприятию человеческим глазом — то есть к взвешиванию по спектральной чувствительности зрения.
¶Определение и единицы измерения
Люмен (лм) — производная единица СИ. Один люмен равен световому потоку, излучаемому точечным источником изотропного излучения силой света в одну канделу в телесном угле один стерадиан:
1 лм = 1 кд · ср
Поскольку полный телесный угол сферы составляет 4π стерадиан, точечный источник силой света в одну кандела создаёт световой поток, равный 4π ≈ 12,57 лм.
Связь со световой отдачей (люмен на ватт) позволяет оценить, сколько видимого света выдаёт источник на единицу потребляемой или излучаемой мощности. У идеального источника белого света с длиной волны 555 нм (пик чувствительности дневного зрения) световая отдача составляет 683 лм/Вт.
¶Связь с другими фотометрическими величинами
| Величина | Единица | Описание |
|---|---|---|
| Световой поток | люмен (лм) | Общее количество видимого света в единицу времени |
| Светимость | люмен/м² | Световой поток на единицу площади излучающей поверхности |
| Световая отдача | люмен/Вт | Отношение светового потока к мощности |
| Освещённость | люкс (лк) | Световой поток, падающий на единицу площади поверхности (1 лк = 1 лм/м²) |
| Сила света | кандела (кд) | Световой поток на единицу телесного угла |
| Яркость | кд/м² | Сила света на единицу проекции площади источника |
Световой поток — центральная величина фотометрии, из которой выводятся остальные. Освещённость рабочей поверхности определяется как отношение падающего светового потока к площади, а яркость экрана или светящегося объекта — как сила света на единицу площади в направлении наблюдателя.
¶Спектральная чувствительность глаза
Человеческий глаз не одинаково чувствителен к излучению разных длин волн. Пик дневного зрения (фотопического) приходится на 555 нм — жёлто-зелёную область спектра. Излучение той же мощности в красном или синем конце видимого диапазона даёт значительно меньший световой поток, чем на пике. Именно поэтому люмены учитывают не физическую мощность излучения, а её «видимую» составляющую.
Это важно при сравнении источников с разными спектрами. Например, натриевая лампа высокого давления с жёлтым свечением и светодиод с узким спектром дадут одинаковый люмен при разной потребляемой мощности.
¶Практические значения
Световой поток — основная характеристика, на которую ориентируются при выборе ламп и светильников. Примерные значения для распространённых источников:
- Светодиодная лампа E27, 10 Вт — 800–1000 лм (эквивалент лампы накаливания 75 Вт)
- Лампа накаливания 60 Вт — около 700–750 лм
- Люминесцентная лампа 18 Вт — около 1200 лм
- Автомобильная галогенная фара H7 — около 1500 лм
- Ксеноновая автомобильная лампа — 3000–3500 лм
- Прожектор стадионного освещения — 100 000–500 000 лм
Световая отдача разных технологий существенно различается: лампа накаливания даёт около 12–15 лм/Вт, люминесцентная — 60–100 лм/Вт, светодиодная — 80–200 лм/Вт, натриевая лампа высокого давления — до 150 лм/Вт.
¶Нормирование освещённости
Санитарные нормы в России (СанПиН) задают требования не к световому потоку источника, а к освещённости рабочих поверхностей в люксах. Для учебных классов норма составляет 300–500 лк, для чертёжных работ — 500–750 лк, для складских помещений — 50–100 лк. Зная площадь помещения и требуемую освещённость, можно вычислить необходимый суммарный световой поток: умножением освещённости на площадь и делением на коэффициент использования света.
¶Типичные ошибки при сравнении
Частая ошибка — сравнение ламп только по люменам без учёта диаграммы силы света. Лампа с тем же световым потоком, но с узкой диаграммой (прожектор) создаёт гораздо большую освещённость на удалённой поверхности, чем лампа с широким рассеиванием. Кроме того, заявленный световой поток производителей может измеряться при максимальном режиме, тогда как в реальной эксплуатации (при перегреве светодиодов, деградации люминофора) он снижается на 10–30 % в течение срока службы.
Источники:
- ГОСТ 26188-84 «Светотехнические термины и определения»
- Справочник по светотехнике под ред. Р. М. Каюрова
- СНиП 23-05-2003 «Естественное и искусственное освещение»
- СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03