Измеритель силы света

Измерение силы света

Измеритель силы света

Цельюданной работы является изучение методовизмерения силы света и аттестациясветоизмерительной лампы накаливанияпо силе света в качестве вспомогательногосредства измерения. Для получения болеедостоверного значения силы света этойлампы измерения проводятся различнымиметодами визуальной и физическойфотометрии. Результаты измеренийобрабатываются статистическими методами.

В работеисследуются также особенностифотометрирования световых приборов сконцентрирующей оптикой.

2. Введение

Силойсвета называют пространственнуюплотность светового потока источникасвета в данном направлении. Она равнаотношению светового потока dФк величине телесного угла d,в пределах которого этот поток равномернораспределен

(1.1)

Влабораторных условиях измерение силысвета чаще всего производится нафотометрической скамье, называемойтакже линейным фотометром. Фотометрическаяскамья представляет собой устройство,в котором вдоль направляющих с нанесенноймиллиметровой шкалой могут перемещатьсякаретки с установленными на нихфотометрической головкой, фотоэлементоми сравниваемыми источниками света.

Техническиеизмерения силы света визуальным методомвыполняют прямым сличением исследуемогоисточника с образцовым или рабочим (какв данной работе) средством измеренияпо схеме рис. 1.1 а. Добиваясь равенстваяркостей полей сравнения фотометрическойголовки, что в идеальном случаесоответствует равенству освещенностейдвух сторон светорассеивающей пластины,определяют силу света из выражения

, (1.2)

где Ixи I0- сила света исследуемого источника иобразцовой лампы при напряжении,указанном в ее паспорте при аттестации;

lxи l— расстояния от исследуемой и образцовойламп до пластины фотометрическойголовки.

Напрактике потери света в двух оптическихканалах фотометрической головкинеодинаковы, и равенство (1.2) являетсяприближенным. Это становится источникомсистематической погрешности приизмерении силы света Ix.Для ее устранения при измеренияхповышенной точности используют схемузамещения. В этом случае фотометрическаяголовка при перемещении обычно остаетсяжестко связанной с дополнительнойлампой сравнения (рис. 1.1б).

Прифотометрировании по схеме замещениясначала уравнивают яркости полейсравнения, освещаемых образцовой лампойи лампой сравнения. При этом рассмотримравенство

, (1.3)

где С -коэффициент, зависящий от соотношенияпотерь в двух оптических каналахфотометрической головки;

lcp— расстояние от лампы сравнения допластины головки;

Icp- сила света лампы сравнения.

Затемвместо образцовой лампы устанавливаетсяисследуемая. После достиженияфотометрического равенства будем иметь

, (1.4)

Решаясовместно оба уравнения, вновь получаемформулу (1.2), в которой на этот разрасстояния определены без систематическойпогрешности, вызванной несовершенствомголовки.

Полученноеуравнение основано на законе квадратоврасстояний, справедливом для точечныхизлучателей, у которых размеры светящеготела во много раз меньше расстоянияфотометрирования.

Относительнаяпогрешность закона квадратов расстоянийв случае расчета освещенности отравнояркого диска диаметром dсвязана с расстоянием фотометрированияlсоотношением

, (1.5)

Приотносительном расстоянии фотометрированияl/d=5эта погрешность равна 1%.Дляравноярких источников другой формы,кроме кольцевой, с максимальным размеромdпогрешность АЕ/Е будет еще меньше, чемдля диска. Следует иметь в виду, что дляизлучателей с концентрирующей линзовойи зеркальной оптикой указанные соображениясправедливы лишь, начиная с расстоянияполного свечения, при котором всесветовое отверстие прибора становитсясветлым.

Приизмерении силы света на фотометрическойскамье методами физической (объективной)фотометрии обычно используют кремниевые,иногда селеновые фотоэлементы, снабженныесветофильтрами, которые исправляютспектральную чувствительность приемникапод стандартную функцию относительнойспектральной световой эффективностиV().

Зависимостьфототока фотоэлемента от освещенностиi= f(E)может отличаться от линейной. Простейшимприемом исключения нелинейности являетсяиспользование системы»фотоэлемент-микроамперметр» врежиме индикации одинаковой освещенности,создаваемой образцовым и исследуемымисточниками света (равносигнальныйметод). При измерении силы света такимметодом фотоэлемент поочередно освещаютэтими источниками и подбирают такиерасстояния lи lx,при которых показания микроамперметраi0и ix,будут одинаковы. Сила света исследуемойлампы и в этом случае определяется поформуле (1.2).

Болееточного уравнивания освещенностейEx=E0можно добиться при использованиипотенциометрической (компенсационной)схемы включения фотоэлемента (рис. 1.2).Фототок, возникающий при освещениифотоэлемента, компенсируется с помощьюпотенциометра R2,включенногов цепь вспомогательного электрическогоэлемента E.Для фиксации равенства фототока iфи компенсирующего тока iкслужит нуль-индикатор НИ.

Читайте также  Виды выключателей света в квартире

Припроведении измерении сначала устанавливаютобразцовую лампу силы света на некоторомрасстоянии lот фотоэлемента и с помощью потенциометраR2добиваются нулевого показаниянуль-индикатора. Затем вместо образцовогоисточника устанавливают исследуемыйи, не изменяя состояния компенсирующейсхемы, передвигают каретку с фотоэлементомвдоль скамьи до получения нулевогоотсчета нуль-индикатора. Измеривполученное расстояние от исследуемойлампы до фотоэлемента lx,определяют силу света исследуемой лампыпо формуле (1.2).

Точностьуравнивания освещенностей Ex=E0и, следовательно, точность измерениясилы света Ixбудет теперь определяться чувствительностьюнуль-индикатора и постоянствомкомпенсирующего тока. Поэтому в качественуль-индикатора используют чувствительныйприбор с ценой деления не более 10-8А/дел. Для контроля и поддержанияпостоянства компенсирующего тока всхеме предусмотрены миллиамперметр иреостат R.

Источник: https://studfile.net/preview/2713804/

Измеритель силы света

Измеритель силы света

Любой кто начинает изучать характеристики светильников и отдельных видов ламп, обязательно сталкивается с такими понятиями как освещенность, световой поток и сила света. Что они означают и чем отличаются друг от друга?

Давайте попробуем простыми, понятными для всех словами, разобраться в этих величинах. Как они связаны между собой, их единицы измерения и каким образом все это дело можно замерить без специальных приборов.

В старые добрые времена, основным параметром по которому выбирали лампочку в прихожую, на кухню, в зал, была ее мощность. Никто никогда и не задумывался спрашивать в магазине про какие-то люмены или канделы.

Сегодня с бурным развитием светодиодов и других видов ламп, поход в магазин за новыми экземплярами сопровождается кучей вопросов не только по цене, но и по их характеристикам. Одним из наиболее важных параметров является световой поток.

Говоря простыми словами, световой поток – это количество света, которое дает светильник.

Однако не путайте световой поток светодиодов по отдельности, со световым потоком светильников в сборе. Они могут существенно отличаться.

Надо понимать, что световой поток это всего лишь одна из множества характеристик источника света. Причем его величина зависит:

Вот таблица этой зависимости для светодиодных светильников: 

А это таблицы их сравнения с другими видами ламп накаливания, люминесцентных, ДРЛ, ДНаТ: 

Однако есть здесь и нюансы. Светодиодные технологии до сих пор еще развиваются и вполне возможен вариант, когда светодиодные лампочки одинаковой мощности, но разных производителей, будут иметь абсолютно разные световые потоки.

Просто некоторые из них ушли более вперед, и научились снимать с одного ватта больше люмен, чем другие.

Кто-то спросит, для чего нужны все эти таблицы? Для того, чтобы вас тупо не обманывали продавцы и производители.

Читайте также  Переносной выключатель света

На коробочке красиво напишут:

  • аналог лампы накаливания 100Вт

На что вы будете смотреть в первую очередь? Правильно, на то что более знакомо и понятно — показатели аналога лампы накаливания.

Но с такой мощностью вам и близко не будет хватать прежнего света. Начнете ругаться на светодиоды и технологии их несовершенства. А дело то оказывается в недобросовестном производителе и его товаре.

То есть, насколько эффективно тот или иной источник преобразует электрическую энергию в световую. Например, обычная лампа накаливания имеет отдачу 15 Лм/Вт, а натриевая лампа высокого давления уже 150 Лм/Вт. 

Получается, что это в 10 раз более эффективный источник, чем простая лампочка. При одной и той же мощности, вы имеете в 10 раз больше света!

Измеряется световой поток в Люменах – Лм.

Что такое 1 Люмен? Днем при нормальном свете, наши глаза больше всего чувствительны к зеленному цвету. К примеру, если взять два светильника с одинаковой мощностью синего и зеленого цвета, то для всех нас более ярким покажется именно зеленый.

Длина волны зеленого цвета равна 555 Нм. Такое излучение называется монохроматическим, потому что содержит в себе очень узкий диапазон.

Конечно, в реалии зеленый дополняется и другими цветами, чтобы в итоге можно было получить белый.

Но так как чувствительность человеческого глаза максимальна именно к зелени, то и люмены привязали к нему.

Так вот, световой поток в один люмен, как раз таки и соответствует источнику, который излучает свет с длиной волны 555 Нм. При этом мощность такого источника равняется 1/683 Вт.

Почему именно 1/683, а не 1 Вт для ровного счета? Величина 1/683 Вт возникла исторически. Изначально, основным источником света была обычная свечка, и излучение всех новых ламп и светильников как раз таки и сравнивались со светом от свечи.

В настоящее время эта величина 1/683 узаконена многими международными соглашениями и принята повсеместно.
Для чего нам нужна такая величина как световой поток? С ее помощью можно легко произвести расчет освещенности помещения.

Это напрямую влияет на зрение человека.

Отличие освещенности от светового потока

При этом многие путают единицы измерения Люмены с Люксами. Запомните, в люксах измеряется именно освещенность.

Как наглядно объяснить их разницу? Представьте себе давление и силу. С помощью всего лишь маленькой иголки и небольшой силы, можно создать высокое удельное давление в отдельно взятой точке.

Также и с помощью слабого светового потока, можно создать высокую освещенность в отдельно взятом участке поверхности.

1 Люкс – это когда 1 Люмен попадает на 1м2 освещаемой площади.

Допустим, у вас есть некая лампа со световым потоком в 1000 Лм. Внизу этой лампы стоит стол.

На поверхности этого стола должна быть определенная норма освещенности, чтобы вы могли комфортно работать. Первоисточником для норм освещенности служат требования сводов правил СП 52.13330

Читайте также  Как разобрать выключатель света в квартире?

Для обычного рабочего места это 350 Люкс. Для места, где производятся точные мелкие работы – 500 Лк.

Данная освещенность будет зависеть от множества параметров. К примеру, от расстояния до источника света.

От посторонних предметов рядом. Если стол находится около белой стены, то и люксов соответственно будет больше, чем от темной. Отражение обязательно скажется на общем итоге.

Любую освещенность можно замерить. Если у вас нет специальных люксометров, воспользуйтесь программами в современных смартфонах.

А как узнать примерный светопоток в люменах, вообще без измерительных приборов? Здесь можно воспользоваться значениями светоотдачи и их пропорциональной зависимости к потоку.

  • для светодиодных ламп с матовой колбой — мощность лампы умножьте примерно на 80лм/Вт и узнаете сколько в ней люмен
  • для филаментных – умножайте мощность лампы на 100
  • энергосберегайки КЛЛ – на 60лм/Вт

Безусловно, свет от разных источников распространяется не равномерно. Один светильник бьет очень узким пучком света, а другой наоборот максимально широким.

Но если сравнить их паспортные данные, оба они могут иметь одновременно одинаковое количество люмен.

Именно поэтому ориентироваться только на люмены, в корне не правильно.

Например, при покупке светильника через интернет, можно получить вовсе не то освещение, на которое изначально рассчитывали.

Еще раз запомните, световой поток показывает только КОЛИЧЕСТВО света, без учета направления его распространения.

Поэтому здесь еще нужно учитывать и другую характеристику – силу света. Что это такое?

Это величина светового потока разделенного на телесный угол, внутри которого он распространяется.

Проще говоря, если световой поток это количество света, то сила света – это его ”плотность”.

Измеряется сила света в канделах – Кд.

1 кандела – это 1 люмен распространяющийся в пределах конуса с углом в 65 градусов.

Чтобы визуально представить себе силу в 1 канделу, посмотрите опять же на обыкновенную свечу. Именно поэтому определение кандела произошло от латинского слова ”candela” – что в переводе означает свеча.

Кстати, теоретически человеческий глаз может увидеть свет от такого источника на расстоянии почти 50км!

Однако из-за кривизны поверхности земли, данное расстояние фактически сокращается до 5км.

Источник: https://svetosmotr.ru/sila-sveta-svetovoj-potok-osveshhennost/

Единица измерения света. Как измерить. Подробно

Единицей измерения света является — Люмен. Это единица измерения потока света в системе единиц физических величин — СИ. 1 люмен = световой поток, который испускается от точечного изотропного источника. Сила света при этом должна равняться 1 Кандела. Полное свечение, исходящее от изотропного светильника, с силой света 1 Кандела равно 4 люменам.

Люмен является полным потоком света от светильника. Несмотря на это, такая единица измерения не сильно распространена, потому что она не учитывает сосредотачивающую эффективность отражательного предмета или линзы.

Источник: https://1000eletric.com/izmeritel-sily-sveta/