Le flux lumineux est considéré comme l'une des grandeurs d'énergie qui déterminent le flux de rayonnement, sa puissance. Cela prend en compte l’impact des particules sur un récepteur de lumière doté d’une sensibilité spectrale. Dans la vie de tous les jours, les gens rencontrent plus souvent le concept flux lumineux pendant le fonctionnement des lampes.
Caractéristiques de base du flux lumineux
Le terme « flux lumineux » précise non seulement le nombre de particules lumineuses, mais caractérise également la manière dont la lumière est « reçue » et distribuée. Les experts ont combiné ces deux caractéristiques en un seul terme « données photométriques » - elles peuvent être vues dans passeports techniques produits, spécifications, où se trouvent des tableaux, des graphiques exprimant l'intensité de la distribution lumineuse, ainsi que des données sur l'efficacité énergétique.
Pour estimer le flux lumineux, on utilise les lumens, qui sont considérés comme les unités de mesure de base. Cependant, ce n'est pas le seul paramètre technique, caractérisant de réelles opportunités Source de lumière. Pour déterminer plus correctement l'efficacité de la lumière, les experts utilisent un autre concept courant : la « lumière utile », dont le paramètre de définition est l'éclairage. Elle se mesure en lux (lorsque la superficie est en mètres carrés) ou en pieds-bougies (lorsque la superficie est en pieds carrés). Par exemple, pour des locaux de type bureau où un grand nombre de ordinateurs, il est recommandé d'atteindre un niveau d'éclairage de 300 lux. Si vous lisez assis sur une chaise à la maison, l'éclairage doit être d'au moins 500 lux, dans la salle de conférence - 1 000 lux, mais dans un monte-charge, 50 lux suffisent.
Options supplémentaires
Parmi les spécialistes, la notion de « qualité de la lumière » est très répandue, et concerne aussi bien la lumière blanche que la lumière colorée. Les caractéristiques qui déterminent la saturation et la constance du flux lumineux sont appliquées à la lumière blanche et colorée. Température colorée, l'indice de rendu des couleurs se réfère uniquement à la lumière blanche.
La température de couleur est conçue pour montrer le caractère du rayonnement de la lumière blanche - froide (teinte bleutée), neutre, chaude (teinte rougeâtre). L'indice de rendu des couleurs détermine la capacité d'une source à restituer les nuances par rapport à un émetteur de lumière idéal. Ce paramètre est déterminé sur une échelle où 100 est égal à radiation solaire. Pour parquets, locaux de production, - partout où le rendu des couleurs est critique, l'indice doit être compris entre 90 et 100. Dans les locaux de bureaux et d'enseignement, il est souhaitable que la valeur soit comprise entre 70 et 90. Dans les entrepôts et autres zones où le rendu des couleurs n'est pas si important, 50 suffisent.
>>Photométrie. Flux lumineux. Le pouvoir de la lumière
- Vous savez tous que sans lunettes de soleil, il est impossible de regarder le soleil de midi. En même temps, on peut admirer longtemps ciel étoilé, et ça ne cause rien inconfort. Pourquoi cela est-il ainsi? (du grec fotos - lumière) nous aidera à répondre à ces questions. La photométrie est une branche de l'optique qui examine les caractéristiques énergétiques de la lumière dans les processus de son émission, de sa propagation et de son interaction avec l'environnement.
1. Nous sommes convaincus de la nécessité d’étudier les caractéristiques énergétiques de la lumière
Pour découvrir tout cela, les scientifiques ont mené des centaines d'expériences et établi les caractéristiques moyennes des sensations visuelles humaines. Sur cette base, des instruments ont été créés, capables de mesurer des grandeurs physiques qui caractérisent les sensations visuelles. L'une de ces grandeurs est appelée flux lumineux.
Le flux lumineux est quantité physique, numériquement égal à la quantité d'énergie lumineuse estimée par les sensations visuelles tombant sur la surface par unité de temps.
Le flux lumineux est désigné par le symbole Ф et est calculé par la formule :
où W est l'énergie lumineuse incidente sur une certaine surface, évaluée par des sensations visuelles ; t est le temps d'incidence de l'énergie lumineuse sur cette surface.
L'unité de flux lumineux est le lumen (lm) (du latin Iumen - lumière). Il s'est avéré, par exemple, que le flux lumineux du ciel étoilé tombant sur la rétine de l'œil est d'environ 0,000000001 lm, le flux lumineux du soleil de midi est de 8 lm. C’est pourquoi nous ne pouvons pas regarder le soleil à l’œil nu.
DANS Vie courante On utilise très souvent des lampes électriques à incandescence, qui diffèrent les unes des autres par leur puissance (notée P et mesurée en watts, W). Pour déterminer le flux lumineux total de certaines lampes à incandescence, nous fournissons le tableau correspondant :
Le flux lumineux est créé par une source lumineuse. Une grandeur physique caractérisant la lueur d’une source lumineuse dans une certaine direction est appelée intensité lumineuse.
Si la source émet lumière visible uniformément dans toutes les directions, alors l'intensité lumineuse est calculée par la formule :
où Ф est le flux lumineux total émis par la source ; k est une valeur constante approximativement égale à 3,14.
L'unité d'intensité lumineuse dans le Système International d'Unités (SI) est la candela (cd) (du latin candela - bougie). La candela est l'une des unités de base du SI.
3. Apprendre à résoudre des problèmes
Tâche. Calculez le flux lumineux total émis par une lampe à incandescence dont l'intensité lumineuse est de 30 cd. Déterminez la puissance de la lampe.
- Résumons-le
La branche de l'optique, qui examine les caractéristiques énergétiques de la lumière au cours de son émission, de sa propagation et de son interaction avec le milieu, est appelée photométrie.
L'émission lumineuse d'une source est caractérisée par le flux lumineux et l'intensité lumineuse.
Une quantité physique numériquement égale à la quantité d'énergie lumineuse W1 estimée à partir des sensations visuelles incidentes sur une surface par unité de temps t est appelée flux lumineux (φ).
Le flux lumineux est mesuré en lumens (lm).
Une grandeur physique caractérisant la lueur d'une source lumineuse dans une certaine direction est appelée intensité lumineuse (/). L'unité d'intensité lumineuse est la candela (cd), l'une des sept unités de base du SI.
- Questions de contrôle
1. Donnez des exemples appareils techniques, qui répondent à l’arrivée de l’énergie lumineuse.
2. Qu'appelle-t-on flux lumineux ? Dans quelles unités est-il mesuré ?
3. À quelle couleur de lumière – verte ou rouge – l’œil est-il le plus sensible ?
4. Quelle formule est utilisée pour déterminer l’intensité de la lumière ? Dans quelles unités est-il mesuré ?
- Des exercices
1. Puissance lumineuse source ponctuelle est de 100 cd. Déterminez le flux lumineux total émis par cette source.
2 Flux lumineux complet lampe électriqueégal à 1884 ml. Déterminez l’intensité lumineuse de cette source.
3 Pourquoi est-il difficile de voir l'intérieur d'une pièce non éclairée à travers une fenêtre pendant la journée à moins de rapprocher son visage de la vitre ?
4 Supposons qu'à peu près le même flux lumineux tombe sur la rétine de l'œil à partir des feux de circulation rouges et verts. Les lampes installées dans les feux tricolores sont-elles de même puissance ? Sinon, quelle lampe a le plus de puissance : verte ou rouge ?
La physique. 7e année : Manuel / F. Ya. Bozhinova, N. M. Kiryukhin, E. A. Kiryukhina. - X. : Maison d'édition « Ranok », 2007. - 192 p. : ill.
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Une lampe à incandescence (100 W) émet un flux lumineux de 1350 lm, et Lampe fluorescente LB40 - 3200.
Un lumen est égal au flux lumineux émis par une source ponctuelle isotrope, d'intensité lumineuse égale à une candela, par angle solide d'un stéradian (1 lm = 1 cd sr).
Le flux lumineux total créé par une source isotrope d'une intensité lumineuse d'une candela est égal à 4π lumens.
Il existe une autre définition : l'unité de flux lumineux est lumen(lm), égal au flux émis par un corps absolument noir d'une superficie de 0,5305 mm 2 à la température de solidification du platine (1773°C), soit 1 bougie · 1 stéradian.
Le pouvoir de la lumière- densité spatiale du flux lumineux, égale au rapport du flux lumineux à la valeur de l'angle solide dans lequel le rayonnement est uniformément réparti. L'unité d'intensité lumineuse est la candela.
Éclairage - densité superficielle flux lumineux incident sur une surface, égal au rapport du flux lumineux à la taille de la surface éclairée sur laquelle il est uniformément réparti.
L'unité d'éclairage est lux (lx), égal à l'éclairement créé par un flux lumineux de 1 lm, uniformément réparti sur une surface de 1 m2, soit égal à 1 lm/1 m2.
Luminosité- densité surfacique d'intensité lumineuse dans une direction donnée, égale au rapport de l'intensité lumineuse à la surface de projection de la surface lumineuse sur un plan perpendiculaire à la même direction.
L'unité de luminosité est le candela par mètre carré(cd/m2).
Luminosité (luminosité)- densité surfacique du flux lumineux émis par la surface, égale au rapport du flux lumineux à la surface de la surface lumineuse.
L'unité de luminosité est 1 lm/m2.
Unités de quantités de lumière dans le système international d'unités SI (SI)
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Nom de la quantité |
Nom de l'unité |
Expression |
Désignation de l'unité |
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russe |
entre- |
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Le pouvoir de la lumière |
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Flux lumineux |
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Énergie lumineuse |
lumen seconde |
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Éclairage |
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Luminosité |
lumens par mètre carré |
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candela par mètre carré |
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Exposition à la lumière |
lux-seconde |
cd·sr·s/m 2 |
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Énergie de rayonnement |
kg m 2 /s 2 |
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Flux de rayonnement, puissance de rayonnement |
kg m 2 /s 3 |
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Équivalent lumineux du flux de rayonnement |
lumens par watt |
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Densité de flux de rayonnement de surface |
watt par mètre carré |
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Intensité lumineuse énergétique (intensité radiante) |
watt par stéradian |
kg m2/(s 3 sr) |
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Luminosité énergétique |
watt par stéradian mètre carré |
kg/(s 3 sr) |
W/(sr m2) |
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Éclairage énergétique (irradiance) |
watt par mètre carré |
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Luminosité énergétique (émissivité) |
watt par mètre carré |
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Exemples:
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Type de lampe |
Puissance, W |
Lumière |
Approximatif |
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Lampe à incandescence B235-245-100 |
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Lampe fluorescente LB 40 |
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Lampe à haute teneur en mercure Pression du DRL 250 |
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LED ordinaire |
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LED très brillante |
MANUEL ÉLECTROTECHNIQUE" original
Sous la rédaction générale. Professeurs MPEI V.G. Gerasimova et autres.
M. : Maison d'édition MPEI, 1998
Toute personne achète périodiquement une sorte de matériel d'éclairage. Toutes les lampes portent des inscriptions indiquant Caractéristiques produits, y compris le flux lumineux. Cette grandeur physique est utilisée dans la technique de l'éclairage pour déterminer la puissance transférée par rayonnement dans une certaine direction. A l'aide du flux lumineux, l'éclairement des locaux est calculé normes de l'État. La réalisation de ces calculs vise à préserver la vision, à éviter conséquences négativeséclairage insuffisant. Indicateurs spécifiques pour un objet particulier sont installés règlement de construction et aux normes sanitaires.
L'intensité lumineuse est l'indicateur principal
L'intensité lumineuse fait référence à l'une des principales caractéristiques de tout émetteur dans une plage optique spécifiée. Il détermine exactement la quantité de puissance transférée dans certaines directions, limitée par un angle solide conventionnel. Donc sur représentation graphique la configuration de l'intensité lumineuse n'apparaîtra pas comme une ligne droite.
Le sommet de l'angle solide est situé au centre de la sphère. L'unité de mesure de cet angle est le stéradian. Pour le calculer, vous devez corréler l'aire d'une balle imaginaire avec le carré du rayon. Par conséquent, le stéradian est une quantité sans dimension, comme l’angle solide lui-même. Selon la définition, l'aire d'une sphère correspond à 12,56 stéradians ou 4 Pi.
Un angle solide est tridimensionnel et ressemble à un cône dont le sommet est situé au centre d'une boule imaginaire. Cependant, sa base ne peut pas être considérée comme un plan, donc une comparaison entre un angle solide et un cône ne sera pas tout à fait correcte. La partie de la sphère coupée par la surface latérale est considérée comme la base. Cependant, il convient de noter que l'intensité lumineuse est extrêmement rarement utilisée pour les calculs pratiques. Au lieu de cela, ils ont commencé à utiliser un paramètre aussi intégral que le flux lumineux, dont la valeur est appliquée à toutes les étiquettes des appareils d'éclairage.
Propriétés physiques du flux lumineux
La quantité physique de flux lumineux indique la quantité de puissance incidente sur n'importe quelle surface, quel que soit l'angle solide. C'est le flux lumineux que l'on entend par comparaison de différentes luminescences avec différentes consommations d'énergie. Par exemple, une LED qui consomme 9 watts brille plus qu'une ampoule à incandescence classique d'une puissance de 60 watts.
L'unité de mesure du flux lumineux est le lumen, qui est égal à la puissance émise par une source lumineuse isotrope contenue dans un angle solide d'un stéradian. En révisant divers types sources lumineuses, il convient de noter que Lampe à LED ne peut pas être considéré comme un émetteur isotrope. Ce fait est indirectement indiqué par le marquage du produit, sur lequel l'angle de dispersion est de 240 0. Cet angle correspond à un cône conditionnel qui limite une partie de la sphère.
Le flux lumineux peut être diffusé selon le plan dans lequel se trouve le dispositif. Il a un certain effet en dirigeant le flux lumineux inchangé dans les limites de l'abat-jour. Dans les autres directions, le reste de l'angle de diffusion est émis uniformément, en tenant compte de l'effet du verre. Les propriétés réfléchissantes sont évaluées à l'aide du flux lumineux diverses surfaces. Par exemple, sa valeur lorsqu'elle est réfléchie par des objets colorés en couleur blanche, nettement plus élevé que celui des surfaces de couleur foncée.
Flux lumineux et éclairage
La notion de flux lumineux dans sa forme pure correspond à la puissance totale émise par une source dans le domaine optique. Cependant, dans la pratique, la répartition de la puissance sur les surfaces de la pièce est inégale. À cet égard, le concept d'éclairage a été introduit, utilisé par diverses normes, normes et exigences.
Pour mesurer cette valeur, on utilise le lux, qui est le rapport entre le flux lumineux et la surface sur laquelle il est distribué. L'interprétation théorique de l'éclairage ne pose généralement pas de problèmes, contrairement à l'utilisation de ce concept dans activités pratiques. Les principales difficultés sont liées à l'inconvénient de l'utilisation conjointe lors du calcul du flux lumineux et de l'angle de diffusion.
Afin d'obtenir les résultats les plus précis, les calculs d'éclairage eux-mêmes doivent être effectués selon certaines règles. Par exemple, l'éclairage d'une pièce varie en fonction de certaine heure jour. Par conséquent, le flux lumineux et l'éclairage doivent être divisés en parties en fonction de leur durée. De plus, la conception du dispositif d'éclairage installé doit être prise en compte. Par exemple, un abat-jour mat contribue à la perte d'éclairage, et le réflecteur d'une lampe de poche, au contraire, dirige un flux de lumière accru dans la bonne direction. Par conséquent, l’ampleur du flux lumineux dépend en grande partie de appareils d'éclairage installé à l'intérieur.