Единицей силы света в Международной системе единиц (СИ) является кандела (кд) (от латинского candela — свеча). Кандела является одной из основных единиц СИ.
Как измеряется сила света
Разные типы ламп создают разный световой поток, поэтому качество освещения сильно различается. Чтобы правильно подобрать источник света для конкретного помещения, важно понять взаимосвязь между световым потоком и освещенностью. Нет смысла слишком углубляться, но основы знать стоит.
Прежде всего, важно понимать, что излучение от любого источника света неравномерно распределено в пространстве. Понятие интенсивности света используется для характеристики распределения света в различных направлениях. Таким образом, это пространственная плотность светового потока, определяемая его отношением к телесному углу, в котором находится источник света. Часть, на которую распределяется световой поток, называется силой света — формула выглядит следующим образом:
F — световой поток, а ω — телесный угол. Единицей силы света является кандела. Чтобы уйти от физических терминов, мы можем использовать наиболее распространенную единицу: 1 кандела, распределенная по телесному углу, равна 1 люмену.
Для применения информации необходимо также учитывать такой параметр, как яркость. Он отражает количество света, падающего на определенную поверхность.
Как рассчитывается
На бытовом уровне самое простое определение яркости — это яркость лампочки. Чем он мощнее, тем больше значение, но, как уже говорилось, оно во многом зависит от угла, под которым распределяется световой поток.
Это означает, что интенсивность света зависит не от мощности лампы, а от угла излучения. Чтобы проиллюстрировать это, мы можем рассмотреть пример линзы. В моделях с галогенными лампами обычно используется версия мощностью около 30 Вт. Если просто подключить такую лампу в темной комнате, помещение будет освещено, но качество света будет далеко от идеального.
Однако если поместить лампу в отражатель, который ограничивает распространение света, свет не рассеивается во всех направлениях, а концентрируется в одном направлении. Мощность света увеличивается во много раз и тем больше, чем меньше угол распространения.
Другими словами: Если вы используете отражатели или концентрируете луч света в ограниченном пространстве, вы можете использовать менее мощные лампы и добиться лучшего качества освещения.
Это значение никогда не указывается на упаковке лампы, поскольку его невозможно определить заранее. Это зависит от типа используемого рассеивателя и освещаемой площади. Поэтому его следует рассчитывать исходя из типа светильника и мощности установленных в нем ламп.
Поскольку нормы освещения жилых помещений обычно выражаются в таких единицах, как люкс, необходимо помнить, что люкс — это 1 люмен, деленный на квадратный метр.
К слову, яркость Луны ночью составляет 1 люкс, в пасмурный день — около 100 люкс, а в солнечный и ясный день — от 10 000 до 25 000 люкс.
Видеоурок: Что такое световой поток и сила света?
Сила света основных источников
При выборе ламп для бытового использования не обязательно обращать внимание на физические величины и использовать измерители яркости для проверки освещенности в помещении. Гораздо проще руководствоваться требованиями помещения и интенсивностью света, необходимой в данной ситуации. Если сравнить различные решения, можно сделать следующие выводы:
- Лампы накаливания – традиционные варианты, которые до сих пор многие берут за эталон при сравнении с другими разновидностями. Так как свечение происходит за счет нагревания вольфрама, то поверхность сильно нагревается независимо от мощности. Мы берем вариант мощностью в 75 Ватт в качестве образца. В остальных типах мощность будет сопоставимой с этим значением. Такая лампочка дает световой поток в 700 Люмен.
- Галогенные лампы – усовершенствованное решение, в котором также используется нить накала. Но за счет наполнения особыми газами и использования специального кварцевого стекла качество освещения у этого варианта выше. При показателе мощности в 50 Ватт он обеспечивает световой поток в 800 Люмен. Это пример того, как ограничение угла распространения света существенно увеличивает его силу.
- Люминесцентные лампы дают качественный свет и при этом нагреваются намного меньше, что делает их безопаснее в быту. При мощности в 15 Ватт они обеспечивают показатель в 800 Люмен, что позволяет освещать помещение экономнее. При этом яркость на порядок лучше, что немаловажно, так как влияет на качество освещения.
- Светодиодные варианты. В них мощность света по отношению к потребляемой энергии самая высокая на сегодня. При энергопотреблении в 7 Ватт источник дает световой поток в 660 Люмен. При это стоит отметить и отличное качество освещения, оно равномерное и может иметь разную цветовую температуру, что важно при выборе подходящего варианта для гостиной, кухни или спальни.
В случае ламп накаливания и галогенных ламп следует также отметить, что качество света со временем снижается, поскольку вольфрамовая нить постепенно становится тоньше из-за постоянного нагрева при высоких температурах, поэтому измеренные значения уменьшаются от месяца к месяцу.
Светосила и сила света
Не следует путать интенсивность света и освещенность. Это совершенно разные понятия. Сила света — это характеристика оптической системы, сила света — это интенсивность света. Яркость — это условная характеристика максимального пропускания линзы при открытой диафрагме. Геометрический коэффициент светопропускания лишь частично характеризует светопропускание линзы, поскольку он не учитывает прозрачность линзы.
Согласно ГОСТ Р 54350-2011, светильники классифицируются по одной или нескольким характерным меридианным плоскостям в нижней и/или верхней полусфере — согласно таблице и рисунку — в зависимости от типа кривой силы света.
* Для нижней полусферы углы измеряются от направления надира, для верхней полусферы — от направления зенита.
- Кф — коэффициент формы кривой силы света;
- I0 — значение силы света в направлении оптической оси светильника;
- Imin, Imax — минимальное и максимальное значения силы света.
При классификации светильника по типу кривой силы света принято указывать, какая полусфера и какая меридианная плоскость характерна для этой кривой. При необходимости тип кривой силы света может быть указан для обоих полушарий и для разных меридианных плоскостей. Если основной осветительной характеристикой лампы является кривая силы света в нижней полусфере, то нет необходимости указывать, какой полусфере соответствует кривая силы света. Для светильников с круговым симметричным распределением света классификация не должна указывать, для какой меридианной плоскости обозначена кривая силы света. Для светильников, распределение света которых имеет две плоскости симметрии, должны быть указаны типы кривых силы света в этих плоскостях. Указание вида кривой силы света в одной (основной поперечной) плоскости допустимо только в том случае, если кривая силы света в другой (основной продольной) плоскости является косимметричной.
- Для производственных помещений рекомендуется применять светильники прямого света с КСС типа К, Г, Д. Чем больше высота подвеса, тем уже зона направлений максимальной силы света.
- Для общего освещения офисов применяют светильники прямого и рассеянного света с КСС типа Г и Д.
- Для подсветки особых, выделенных зон, внутренних архитектурных решений и деталей интерьера подходят световые приборы с КСС типа К.
- Для формирования отраженного или приглушенного света (например, в холле здания) применяют светильники преимущественно отраженного света с КСС типа С.
- Для автострад, улиц, автотранспортных туннелей, надземных и подземных пешеходных переходов и вытянутых коридоров общественных зданий применяют светильники с КСС типа Л и Ш.
- Для освещения подсобных помещений, подъездов, бытовок применяют светильники с КСС типа М.
Неправильный выбор светильника с кривой силы света может привести к удивительно скромным результатам, даже если мощность выбрана правильно. Например, если вы используете светильники типа D CCC для уличного освещения, вам следует либо установить столб через каждые 10 метров, либо использовать светильники очень высокой мощности. В противном случае результат будет выглядеть примерно так, как на фото выше.
Сила света различных источников
Почти каждый светильник распределяет производимый им свет неравномерно — в одних направлениях интенсивность света больше, в других меньше. И это происходит вполне осознанно за счет дизайна самого светильника, используемой оптики, расположения источников света и т.д. Цель состоит в том, чтобы направить как можно больше света в нужном направлении — например, уличный фонарь не обязательно должен освещать небо, его задача — направить максимальное количество света на проезжую часть.
Уроки для фотографа:
История Канделы
Измерение в «свечах» началось в Германии в 1893 году.
Название «свеча Хефнера» было предложено Ф. Хефнером-Альтенеком в 1884 году. За точку отсчета была взята лампа со специально разработанным фитилем. В качестве топлива использовался амилацетат.
Три года спустя, в 1896 году, Международный электротехнический конгресс ввел десятичную свечу, эквивалентную 1,12 свечам Хефнера.
В 1909г. «десятичная свеча» была исправлена на одну десятую — ее заменила «международная свеча», эквивалентная 1,11 свечи Хефнера. Международная свеча была воспроизведена не с помощью фитильной лампы, а с помощью специальных ламп накаливания.
В 1948 году было решено ввести новую единицу измерения — кандела. Кандела была связана со стандартом света, свойства которого были близки к свойствам идеального черного тела (излучатель Планка). В расчетах, как уже писалось, использовалась окись тория, платина-золото при температуре застывания (2046,6 К), ;нормальная к 1/60 см площади излучения сообщенного эталона; введенная таким образом кандела была в 1,005 раза меньше международной свечи, т.е. около 1,104 свечи Хефнера.
Отнесение канделы к спектру, видимому человеческим глазом, было наиболее логичным выбором в то время. Однако в настоящее время ведется работа над новой версией формулировки.
Использование Кандел в тех. характеристиках источников света
Сила света направленных источников света, например, светодиодов в корпусе 5 мм с линзой от 10 до 160 градусов, часто измеряется в миллисекундах — 1Кд=1000мКд. Число кандела показывает, сколько света излучает точечный источник света в направлении, в котором он светит ярче всего.
Например, светодиод ARL-4008UWC при токе 20 мА имеет яркость в диапазоне 1,2 — 1,6 кд,
Светодиод ARL-10080PGC4-15 диаметром 10 мм имеет яркость 30-40 кд,
