Capire come le unità di misura "lumen" e "lux" sono correttamente correlate e dove vengono utilizzate è essenziale per risolvere con successo le seguenti situazioni domestiche
- Determinazione e controllo dell'illuminamento in un'abitazione per la conformità alla norma;
- posizionamento degli apparecchi per creare la stessa luce in qualsiasi punto della stanza;
- prevenire il consumo eccessivo di energia da parte degli apparecchi di illuminazione;
- prevenzione delle malattie degli occhi causate dalla mancanza di luce e dalle condizioni negative del corpo causate dai disturbi del bioritmo.
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Cos'è il lumen e il lux
Qualsiasi fonte di luce può essere descritta dall'intensità della luce emessa. Nel sistema metrico internazionale si misura in candela (cd). Un derivato della candela è il valore che caratterizza il flusso luminoso stesso - lumen, abbreviato in lm.
Importante: Sulle lampade moderne e sui prodotti con LED il valore del flusso luminoso che emettono è indicato in lumen o il valore della potenza luminosa in lumen per watt (lm/W).
L'efficacia luminosa in termini concreti descrive l'efficienza della conversione dell'energia elettrica in energia luminosa e descrive l'efficienza della lampada. Per ottenere solo i lumen, il valore in lm/W deve essere moltiplicato per la potenza del prodotto in watt. Per esempio, l'efficacia luminosa di una lampada a incandescenza da 100 W è di 15 lm/W. Questo significa che teoricamente emette 1500 lm di luce. In realtà, c'è sempre una perdita di efficacia luminosa. Questo è dovuto principalmente al materiale della lampada stessa.
Considerare il movimento delle onde luminose nello spazio porta inevitabilmente al concetto di illuminamento, perché la luce non brilla in se stessa, è sempre diretta verso l'esterno della fonte e rende visibili all'occhio umano altri oggetti. Ovviamente, cade su una superficie di una certa area, rendendola illuminata.
Il lux è un'unità di misura dell'illuminamento. Se il flusso luminoso di 1 lumen cade perpendicolarmente e uniformemente su una superficie di area unitaria (1 m²), il suo illuminamento sarà di 1 lux.
Il valore assoluto dell'illuminamento in lux sarà sempre un multiplo del valore del lumen per ogni specifica sorgente luminosa, perché la loro relazione è inversamente proporzionale. Più grande è l'area illuminata, peggiore è la caratteristica della luce. Così, per esempio, una lampadina a incandescenza di 1500 lm, posta in un cubo opaco di 1 m ² di superficie, rigorosamente al centro, cioè equidistante da tutti i suoi lati, illuminerebbe solo 6 m ² (4 lati di 1 m ², 1 inferiore + 1 superiore). Quindi l'illuminamento all'interno di un tale cubo sarebbe:
1500 lm /6 m² = 250 lux.
Ora lasciamo che la stessa lampadina del lampadario illumini una stanza quadrata - per facilità di calcolo - con una lunghezza delle pareti di 4 m. Sarà lo stesso cubo con un'area di 16m² per faccia e un'area totale di 96m². La lampadina dovrebbe essere sospesa al centro della stanza a 2 metri dal pavimento e dal soffitto per un calcolo pulito. Quindi l'illuminamento in ogni punto della stanza sarebbe:
1500 lm/96 m² = 15.625 lux.
In pratica nessuno lo fa, la lunghezza massima della sospensione del lampadario è solo 0,5 m. In base alle impressioni visive, una persona sentirà che c'è più luce direttamente sotto la lampada che negli angoli della stanza e che la piccola area sul soffitto al punto di montaggio dell'apparecchio è meglio illuminata, a condizione che l'apparecchio sia aperto in alto.
In casa, oltre all'intensità luminosa, i seguenti fattori influenzano l'illuminamento di una superficie:
- distanza dalla fonte di luce;
- la posizione della fonte di luce;
- forma della fonte di luce;
- angolo di incidenza della luce (rotazione e inclinazione delle basi);
- curvatura della superficie stessa;
- cambiamenti nelle caratteristiche spaziali;
- le proprietà riflettenti di una superficie (ad esempio, una superficie di velluto nero e gli specchi dovrebbero essere illuminati in modo diverso).
In pratica, quindi, i calcoli teorici sono inutili e si usa un luxmetro per misurare l'illuminamento.
Come convertire i lux in lumen
Tuttavia, se si conosce il valore richiesto dell'illuminamento in lux e l'area della superficie illuminata, è possibile calcolare il valore richiesto dell'uscita lumen. Dovete essere consapevoli che questo calcolo sarà fatto con molte supposizioni, perché non è possibile renderlo vicino a una condizione fisicamente ideale. In questo calcolo si deve assumere che
- la fonte di luce si trova al centro;
- l'illuminamento è uniforme su tutta l'area, il che è praticamente impossibile;
- l'intera superficie è illuminata con lo stesso angolo;
- la superficie è illuminata dall'interno di una sfera mentale assunta intorno alla sorgente.
Importante! La formulazione pratica del problema è molto più semplice: c'è un illuminamento standard in lux per una stanza particolare, per esempio, per un ufficio - 300 lux. Quanti apparecchi bisogna piazzare per soddisfarlo? Per fare questo, si calcola prima il valore richiesto in lumen. Inevitabili disuniformità di illuminazione possono essere corrette da un'illuminazione supplementare.
Per ottenere il valore in lumen, il valore lux viene moltiplicato per l'area che deve essere illuminata.
Esempio: Supponiamo che un ufficio con la norma di 300 lux abbia pareti lunghe 10 m e soffitti alti 4 m. Bisogna calcolare i lumen minimi richiesti per rispettare la norma.
L'area del pavimento e del soffitto sarà: 10 x 10 = 100 m².
L'area di ogni muro è: 4 x 10 = 40 m².
Teoricamente, assumendo un'illuminazione uniforme e una fonte situata equidistante da tutti i punti della superficie, il problema è risolto come segue:
300 lux x (4 x 40 + 100 + 100) m² = 300 x 360 = 108.000 lumen.
Se questo valore astronomico viene "convertito" in lampadine a incandescenza convenzionali da 100W, sarebbero necessari solo... 72 pezzi.
L'approccio pratico sarebbe diverso. Non c'è affatto bisogno di illuminare il soffitto - le postazioni di lavoro dei dipendenti sono al piano inferiore. Inoltre, il design di molti apparecchi a soffitto rende impossibile alla luce di viaggiare verso l'alto. Questo significa che l'area del soffitto deve essere tolta dal calcolo:
300 lux x 260 m² = 78.000 lm.
I moderni downlight a LED possono produrre 5.000 lumen. Questo corrisponde a un totale di 16 lumen (78.000/5000).
Questo numero può essere ridotto. Secondo SanPiN 2.2.1/2.1.1.1278-03, l'illuminamento deve essere misurato sopra le superfici di lavoro e nei punti di controllo a 1 m di distanza dalle pareti e dalle aperture di luce. È sufficiente posizionare i dispositivi di illuminazione sopra i posti di lavoro dei dipendenti. Diminuendo matematicamente le caratteristiche geometriche del pavimento di 1 m su ogni lato, si ottiene
300 lx x (160 + 64)m² = 300 x 224 = 67200 lm.
Che negli apparecchi a soffitto sarebbe: 14 pezzi, arrotondati a un numero intero.
Valori di lumen per diversi apparecchi
I moderni requisiti di imballaggio per gli apparecchi di illuminazione obbligano a fornire specifiche tecniche complete al consumatore. Sarà quindi facile trovare il valore in lumen sotto l'abbreviazione "lm" o "lm". Per esempio:
- Lampada a incandescenza da 100 W - 1300-1500 lm;
- Lampadina a incandescenza da 60W di General Electric - 660 lm;
- Lampada a risparmio energetico NetHaus, alogena 13W - 250 lm;
- Lampada LED Gauss Elementary 12 W "come per 100 W" - 1130 lm;
- Lampada LED Gauss Elementary 6W "come per 60W" - 420 lm;
- Lampada LED Elektrostandard LTB0201D 60 cm 18V - 1200 lm;
- Maytoni Nastro 15W lampada da tavolo a LED - 900 lumen
- TL ECO LED office light 48.5W - 4530 lm (flusso luminoso finale dopo tutte le perdite).
Come si può vedere dal rapporto tra flusso luminoso e potenza dell'apparecchio, gli apparecchi a LED sono i più economici e più efficienti in termini di efficacia luminosa.
Attenzione. Poiché tutte le lampade fluorescenti compatte, tubolari e industriali che contengono mercurio e altri metalli pericolosi sono vietate nella Federazione Russa dal 1° gennaio 2020, esse non sono incluse nell'elenco.
Standard di luce
I regolamenti sanitari SanPiN 2.2.1/2.1.1.1278-03 regolano l'illuminazione media di edifici, costruzioni e istituzioni di vari scopi, così come l'illuminazione di stazioni ferroviarie, strade, attraversamenti pedonali, parchi e stadi.
Le norme per l'illuminazione artificiale nei locali residenziali sono le seguenti:
- ufficio - 300 lux;
- camera dei bambini - 200 lux;
- Salotti e cucina - 150 lux;
- spogliatoio - 75 lux;
- Bagno e bagno - 50 lux; corridoio - 50 lux;
- corridoio - 50 lux;
- dispensa - 30 lux.
Nella maggior parte dei casi, tuttavia, l'illuminazione delle stanze e delle aree di soggiorno è basata sulle preferenze personali degli occupanti, e la normalità è applicata solo alle aree di produzione e di lavoro.
Come conclusione, vale la pena ricordare quanto segue:
- Il valore numerico del flusso luminoso è indicato sulla confezione dell'apparecchio in lumen.
- Per ottenere il valore di illuminamento in lux, bisogna dividerlo per l'area da illuminare, espressa in metri quadrati.
- Esistono norme sanitarie per l'illuminazione di qualsiasi tipo di stanza.
- Le più economiche ed efficienti in termini di emissione di luce sono le lampade a LED (diodi emettitori di luce).
