134 подписчика

Выбираем лампочки: по яркости

27 октября 201927 окт 2019

1482

8 мин

Оглавление

Чего же мы ищем
Освещённость (люксы)
Световой поток (люмены)

Для тех, кто хорошо разбирается в вопросе:
Под термином "яркость" в физике понимается количество света, излучаемое/отражаемое единицей площади объекта. Применяя его в этой публикации, я осознанно допускаю неточность и некорректно его использую, поскольку называю им количество света, излучаемое источником безотносительно к площади его поверхности. Поэтому беру этот термин в кавычки и пишу курсивом.
Да, с научной точки зрения это не корректно, но зато более понятно и комфортно для неспециалистов, которые будут читать статью не в научных целях, а для понимания того, что им покупать в магазине.
Подозреваю, что те, для кого не стоит вопрос яркости ламп, даже не откроют этот текст, а потому пишу для той аудитории, которая в терминологии не подкована.

Раньше, когда в быту применялись только лампы накаливания, вопрос определения "яркости" ламп решался одним только подбором определённой мощности (в ваттах, Вт). Сегодня, когда палитра технологических решений для освещения стала очень широкой, появились компактные люминесцентные лампы, цокольные LED, а также светодиодные ленты, о мощности при расчёте освещённости можно даже не вспоминать: этот параметр сохранил свою полезность только в деле построения прогнозов относительно будущих счетов за электричество.

Чего же мы ищем

Понятно, что при выборе ламп той или иной яркости, мы хотим добиться комфортного освещения для конкретного помещения. Не само излучение лампы является нашей конечной целью, а результат, который получаем от её включения. Вот давайте с него и начнём разбор, чтобы определиться, какая именно характеристика источника света будет для нас важной для понимания "яркости".

К нашей радости, всё уже посчитано до нас и закреплено в нормах СНиП 23-05-95 (актуализированная редакция - СП 52.13330.2011). Его положения оперируют такой величиной, как освещённость, и на коробках с лампочками она не указывается (позже поймём, почему). Поэтому, не разобравшись с ней, двигаться дальше будет просто невозможно.

Освещённость (люксы)

Эта величина рассчитывается в люксах (лк, lx) и представляет собой "количество света", приходящееся на единицу площади. Это вполне логично для нормативов по освещению, поскольку целью, как мы помним, является освещение какой-то площади, верно? Если мы рассчитываем общий свет - то считаем по полу, если о функциональном - то по площади рабочей поверхности и т.п.
Теперь становится понятным, почему этот параметр не может быть указан в характеристиках лапочек: он не является характеристикой непосредственно самого источника света, а представляет собой приложение значений его "яркости" к площади конкретного помещения. Иными словами, он устанавливается не по воле производителя, а меняется в зависимости от того, какую площадь освещает лампа.

Согласно своей формуле, освещённость представляет собой световой поток, разделённый на площадь (лк=лм/кв.м.), что вводит новое для нас понятие, к рассмотрению которого и переходим.

Световой поток (люмены)

Люмены светового потока характеризуют "количество света", излучаемое источником во всех направлениях, т.е. почти то же самое, что в быту и называют "яркостью" лампы.
Эту величину производители довольно часто указывают на своей продукции, что сильно упрощает нашу задачу при выборе.

Формула, описывающая световой поток, излишне сложна для целей этой публикации, поскольку принимает в расчёт определённую длину (соответствующую зелёному цвету) и среднюю спектральную чувствительность человеческого глаза, поэтому нет смысла её здесь расписывать (тем более, что во всех деталях я и сам её не понимаю)))

Для нас в этой величине важно именно то, что на её основе ведётся расчёт освещения (о том, как это делать - я напишу в одной из следующих статей), поэтому при выборе лампочек следует смотреть именно на показатель светового потока.

Тем не менее, существует ещё один показатель, характеризующий бытовое излучение от источника с ещё одной стороы - сила света.

Сила света (канделы)

При планировании освещённости какой-либо поверхности, решающее значение имеет не столько общее излучение светильника во все стороны, сколько тот пучок, который падает на нужную нам плоскость. И как раз здесь в игру вступает сила света, измеряемая в канделах (Кд, Kd).

Этот показатель характеризует световую энергию, излучаемую в пучке с определённым телесным углом (измеряются стерадианах, ср). Говоря точнее, 1Кд - это сила света, излучаемая световым потоком, равным 1лм в пучке с телесным углом в 1 стерадиан (Кд = лм*ср).

Говоря грубо, если световой поток (люмены) даёт нам понимание об общем количестве света, излучаемом источником безотносительно угла его рассеивания, то сила света (канделы) - свидетельствует о "плотности" ("концентрированности") излучения.

Как видно из формулы силы света, показатели в люменах и в канделах у лампочки будут равны только в случае, если угол его луча равен 1ср. (переведя стерадианы в градусы раскрытия угла, т.е. "угол луча", указываемый иногда производителями, то получится значение, приблизительно равное 65,5 градусам).

В общем, теперь мы можем утверждать, что даже при равном значении светового потока светильники с разным углом луча дадут разную освещённость поверхности (чем меньше угол луча - тем выше сила света и, следовательно, больше люмен придётся на единицу площади в наиболее освещённой зоне).

Всё ещё непонятно? - Это ожидаемо, поскольку я сам - не физик, и немало поломал голову, разбираясь. Давайте посмотрим на конкретном примере, сколько кандел обеспечат лампы "Osram" LV PAR16 с одинаковым значением светового потока, равным 575 лм., но разными углами луча:

лампа с углом 120 град - даёт 180 Кд,
лампа с углом 60 град - даёт 680 Кд,
лампа с углом 36 град - даёт 1164 Кд.

Что и требовалось доказать. При равном показатели светового потока лампы с большей силой света (т.е. меньшим углом луча) дают бОльшую освещённость пятна освещаемой поверхности. Однако, лампы с бОльшим углом луча обеспечивают прямое освещение поверхности большей площади.

Так зачем же нам смотреть на люмены, если есть канделы?

Вряд ли, сравнивая световой поток и силу света, можно рассуждать в категориях более/менее точный. Они просто характеризуют световое излучение с разных сторон: люмены - говорят нам об общем количестве света, а канделы - о том, насколько это количество плотно сжато в угол луча. Каждая из этих характеристик применяется при расчётах, но в разных целях.

Значение силы света приобретает особое значение тогда, когда речь идёт о функциональных источниках света (т.е. призванных освещать какую-то определённую, часто очень небольшую по площади поверхность).

Но когда выбираем источник общего света в помещении, нам нужно, чтобы освещался не только пол в нём, но и стены, и даже потолок. И это не обязательно должен быть прямой свет от лампочки, поскольку лучи отражаются от поверхностей и рассеиваются обеспечивая тем самым вторичное освещение. Так что в этом случае для нас как раз важно общее количество световой энергии, которое излучает источник.

Иными словами, яркий световой пучок, фокусируемый светильником с узким лучом, "разлетается" потом по помещению, освещая его вторичным светом настолько хорошо, насколько высоки показатели отражающей/рассеивающей способности у поверхностей, о которые он "ударяется"(светлые поверхности больше света возвращают в помещение, а тёмные - поглощают значительную его часть). Если же угол широкий, то пусть значение силы света и окажется меньше, зато большее количество поверхностей получит освещённость прямым светом от источника, а не отражённым.

В этой связи в усреднённых условиях, когда стены и пол окрашены в "средний" тон, а потолок - белый, нет никакой нужды усложнять себе жизнь переводом кандел в люксы через вычисление значения люмен в заданном пучке света. Можно смело брать "голые" люмены и помнить, что для общего освещения лучше подходят лампы с широким лучом. Ну а если таких найти не удалось - берите лампы с меньшим световым потоком, но соответственно уменьшению светового потока каждой лампы - увеличте их общее количество, чтобы можно было разместить их плотнее друг к другу и добиться равномерного освещения всех плоскостей (читайте - "объёма") помещения.

А может, в ваттах будет лучше?

Ещё не все покупатели привыкли оперировать люменами при выборе источников света, и потому, "по-старинке", всё ещё ищут на упаковках мощность в ваттах, сильно смущаясь малыми показателями этого значения у энергосберегающих ламп. На этот случай производители часто даже указывают "аналог мощности лампы накаливания". Но такие сравнения слишком приблизительны и не всегда достоверны, поэтому пора бы уже переучиваться на те показатель светового потока, который в действительности описывает искомую величину.Отдельные производители, случается, и сами не утруждаются указанием люмен. Одно это, на мой взгляд, должно оттолкнуть от идеи покупки такого изделия, поскольку сразу же вызывает сомнения точность соблюдения изготовителем и других значимых параметров источника света. Надёжные фабрики с хорошей историей такого себе не позволяют.Тем не менее, в отсутствие альтернатив можно перевести ватты в люмены через усреднённые и очень приблизительные показатели их светоотдачи (реальные данные могут очень отличаться в зависимости от конструкции конкретной лампочки и её цветовой температуры):

для LED: 1 Вт = 110 лм.
для люминесцентных ламп: 1 Вт = 45 лм.,
для галогенных ламп: 1 Вт = 15 лм.,
для ламп накаливания: 1 Вт = 10 лм.

Тем не менее, повторюсь, надёжные производители, как правило, указывают данные о световом потоке в характеристиках своей продукции.

Вместо вывода

Современный мир технологий освещения уже не тот, каким он был 30 лет назад. И не такой, каким он будет ещё через пару десятилетий. Пора учиться пользоваться корректными характеристиками, а не искать на коробках привычные ватты мощности. Проще всего - пользоваться значением светового потока - люменами. В усреднённых условиях они дадут нужный результат.