Что такое люкс, люмен и кандела

О чем Вы узнаете

• Зачем различать три единицы
• Что такое люмен
• Что такое люкс
• Что такое кандела
• Соотношения и различия: кандела vs люкс vs люмен
• Практическое применение

В светотехническом расчёте фигурируют три базовые фотометрические величины — люмен, люкс и кандела, и подмена одной другой ведёт к прямым проектным ошибкам: недобору освещённости на рабочей плоскости, перерасходу установленной мощности, неверному выбору оптики. Люмен характеризует источник (сколько света он излучает суммарно), люкс — результат на поверхности (сколько света на неё упало), кандела — направленность (сколько света идёт в конкретную сторону). Нормируется во всех СП, СанПиН и ГОСТ только освещённость в люксах; паспорт светильника задаётся в люменах и канделах (через КСС); связывает их геометрия установки — высота подвеса, площадь, телесный угол.

Практическая цена путаницы измеряется в деньгах и в несданных объектах. Прожектор 150 Вт со световым потоком 22 500 лм при широкой КСС и подвесе 12 м даёт под собой меньше люксов, чем прожектор 100 Вт / 15 000 лм с концентрированной оптикой, направленной в ту же точку. Закупка «по ваттам» или «по люменам» без привязки к КСС и высоте — типовая причина того, что фактический замер люксметром при приёмке не дотягивает до нормы. Ниже — разбор каждой единицы с формулами и числовыми примерами для проектирования.

Зачем различать три единицы

В светотехническом расчёте фигурируют три базовые фотометрические величины — люмен, люкс и кандела, — и подмена одной другой ведёт к прямым проектным ошибкам: недобору освещённости на рабочей плоскости, перерасходу установленной мощности, неверному выбору оптики. Люмен характеризует источник (сколько света он излучает суммарно), люкс — результат на поверхности (сколько света на неё упало), кандела — направленность (сколько света идёт в конкретную сторону). Нормируется во всех СП, СанПиН и ГОСТ только освещённость в люксах; паспорт светильника задаётся в люменах и канделах (через КСС); связывает их геометрия установки — высота подвеса, площадь, телесный угол.

Практическая цена путаницы измеряется в деньгах и в несданных объектах. Прожектор 150 Вт со световым потоком 22 500 лм при широкой КСС и подвесе 12 м даёт под собой меньше люксов, чем прожектор 100 Вт / 15 000 лм с концентрированной оптикой, направленной в ту же точку. Закупка «по ваттам» или «по люменам» без привязки к КСС и высоте — типовая причина того, что фактический замер люксметром при приёмке не дотягивает до нормы. Ниже — разбор каждой единицы с формулами и числовыми примерами для проектирования.

Что такое люмен

Люмен (лм) — единица светового потока (Φ), то есть полной мощности видимого излучения источника, взвешенной по кривой чувствительности глаза. Это паспортная характеристика прибора, не зависящая от расстояния и геометрии: светильник на 15 000 лм излучает эти 15 000 лм в любой точке монтажа. Производное и ключевое для энергетика понятие — световая отдача (лм/Вт), отношение светового потока к потребляемой мощности; именно она, а не ватты, определяет энергоэффективность и применяется при сравнении приборов и при переходе с газоразрядных ламп на светодиодные.

Сравнение по ваттам потеряло смысл с приходом LED: один и тот же поток обеспечивается кратно меньшей мощностью. Светодиодный прожектор 100 лм/Вт выдаёт 15 000 лм при 150 Вт, прибор 160 лм/Вт — те же 15 000 лм при 94 Вт, то есть экономия установленной мощности 37% без потери освещённости. При реконструкции расчёт ведут не «вату на ватт», а по эквиваленту светового потока с учётом реальной светоотдачи и коэффициента эксплуатации. Базовые ориентиры световой отдачи по типам источников сведены в таблицу.

Таблица 1. Световая отдача и характеристики источников света

Таблица 2. Эквивалент мощности при равном световом потоке (≈ 1500 лм)

Что такое люкс

Люкс (лк) — единица освещённости (E), плотность светового потока на поверхности: 1 лк = 1 лм/м². Это та величина, которую нормируют все документы (СП 52.13330.2016, СанПиН 1.2.3685-21, ГОСТ Р 55710) и которую измеряют люксметром при сдаче объекта. Освещённость, в отличие от светового потока, зависит от площади и расстояния, поэтому связь «люмен → люкс» всегда проходит через геометрию помещения.

Для равномерно освещённой плоскости действует прямая зависимость: E = Φ_пол / S, где Φ_пол — поток, реально дошедший до плоскости, S — площадь. На практике проектный поток считают через коэффициент использования и коэффициент запаса по формуле метода светового потока: Φ = E × S × K_з / (n × η), где E — нормируемая освещённость (лк), S — площадь (м²), K_з — коэффициент запаса (1,2–1,5 в зависимости от запылённости), n — число светильников, η — коэффициент использования (0,4–0,7 по геометрии и отражению поверхностей). Числовой пример для цеха: S = 200 м², норма E = 300 лк, K_з = 1,4, η = 0,6; суммарный поток Φ = 300 × 200 × 1,4 / 0,6 = 140 000 лм; при светильниках 15 000 лм требуется 140 000 / 15 000 ≈ 10 приборов. Для точечного источника освещённость падает по закону обратных квадратов — E = I / h², где I — сила света в направлении (кд), h — расстояние (м); это объясняет, почему при подъёме прожектора с 8 до 12 м освещённость под ним падает в (12/8)² ≈ 2,25 раза при неизменном потоке.

Таблица 3. Нормируемая освещённость типовых объектов (ориентиры)

Что такое кандела

Кандела (кд) — единица силы света (I), одна из семи базовых единиц СИ; характеризует световой поток, приходящийся на единицу телесного угла в заданном направлении: 1 кд = 1 лм/ср (люмен на стерадиан). Если люмен описывает весь поток источника без учёта направления, то кандела показывает его концентрацию в конкретную сторону. Связь величин: для источника с силой света I, излучающего в телесный угол Ω, световой поток Φ = I × Ω; полная сфера равна 4π ≈ 12,57 ср, поэтому изотропный источник 100 кд даёт поток ≈ 1257 лм.

В проектировании кандела материализуется в кривой силы света (КСС) — диаграмме распределения I по углам, которая для энергетика важнее «голых» люменов. Один поток 15 000 лм можно собрать в узкий луч (тип К — концентрированная, высокая I по оси, малый угол) или рассеять широко (тип Д — косинусная, низкая I по оси, большой охват). Освещённость в точке считается именно через силу света в её направлении: E = I × cos α / h². Числовой пример: прожектор с осевой силой света 40 000 кд, подвес h = 10 м, освещение точки под осью (α = 0): E = 40 000 / 100 = 400 лк; та же точка при сносе луча на 30° (cos 30° ≈ 0,87) и при увеличении наклонного расстояния — освещённость падает кратно. Типы КСС по ГОСТ Р 54350 и их применение — в таблице.

Таблица 4. Типы КСС и область применения

Соотношения и различия: кандела vs люкс vs люмен

Три единицы образуют замкнутую расчётную цепочку, и владение пересчётом между ними — рабочий навык проектировщика. Базовые соотношения: 1 лк = 1 лм/м² (освещённость через поток на площадь); 1 кд = 1 лм/ср (сила света через поток в телесный угол); E = I / h² (освещённость через силу света и расстояние, закон обратных квадратов); Φ = I × Ω (поток через силу света и телесный угол). Принципиальное различие: люмен и кандела — характеристики источника (паспорт), люкс — характеристика результата на объекте (норма и замер); первые две задаёт производитель, третью — нормативный документ и фактические условия монтажа.

Для перевода между величинами на практике пользуются упрощёнными связками. Чтобы оценить осевую силу света по потоку и углу луча, применяют коэффициент: узкий прожектор (угол 2θ ≈ 10–15°) даёт I ≈ Φ × (0,1–0,2) кд на каждый люмен, широкий (60–120°) — в десятки раз меньше при том же Φ. Обратная задача — типовая для подбора: дана норма E и высота h, требуется I = E × h², затем по КСС и потоку подбирается прибор. Пример сквозного расчёта: норма E = 20 лк, подвес h = 8 м → требуемая осевая сила света I = 20 × 64 = 1280 кд в направлении точки; под это значение и угол охвата выбирается прожектор с подходящей КСС и потоком. Сводка соотношений — в таблице.

Таблица 5. Сводка фотометрических соотношений

Практическое применение: выбор светильников

Подбор всегда идёт обратным ходом — от нормируемой освещённости (лк) к требуемому потоку (лм) и силе света (кд) через КСС и высоту подвеса. Универсальный алгоритм: определить норму E по СП/СанПиН для объекта; зафиксировать высоту установки h и освещаемую площадь S; рассчитать суммарный поток методом светового потока (Φ = E × S × K_з / η) либо силу света для точечной задачи (I = E × h²); выбрать КСС под геометрию; для взрывоопасных зон добавить обязательное Ex-исполнение и проверить IP. Ниже — специфика по четырём ключевым сферам с числовыми ориентирами.

Уличное и дорожное освещение. Нормируется средняя яркость покрытия (кд/м²) и освещённость; высота опор 8–11 м, шаг 30–40 м. Решающий параметр — КСС типа Ш (широкая боковая), вытягивающая свет вдоль проезжей части между опорами без засветки обочин и окон. Типовой консольный светильник 100–150 Вт даёт 15 000–22 500 лм; при h = 10 м и шаге 35 м это обеспечивает нормативную яркость магистрали при правильной асимметричной оптике. Цветовая температура 4000–5000 K, IP65–IP66, диапазон −40…+50 °C.

Промышленное освещение цехов и складов. Норма по разряду зрительных работ: точные операции 300–500 лк, сборка 200–300 лк, хранение 50–75 лк. КСС подбирают под высоту потолка: пролёты 8–12 м — концентрированная К или глубокая Г, высоты 4–6 м — косинусная Д. Расчёт по методу светового потока обязателен; для цеха 200 м² при 300 лк требуется ≈ 140 000 лм суммарно (10 светильников по 15 000 лм при η = 0,6, K_з = 1,4). Степень защиты IP54 в обычных цехах, IP65–IP66 в запылённых и влажных.

Взрывозащищённое освещение. Светотехнический расчёт ведётся как для промышленного, но первичен подбор по взрывозащите: исполнение Ex под класс зоны (0/1/2 для газа, 20/21/22 для пыли), подгруппу смеси (IIA/IIB/IIC) и температурный класс (T1–T6); только после этого — поток и КСС под норму E. Степень защиты не ниже IP65, обязателен действующий сертификат ТР ТС 012/2011. Светодиодное исполнение предпочтительно из-за низкого нагрева корпуса (работает на температурный класс).

Парковое освещение. Приоритет — равномерность и зрительный комфорт, а не дальнобойность; КСС типа Л или Д (широкая рассеянная), высота опор 3–5 м, шаг 15–25 м. Световой поток умеренный — парковые светильники 30–50 Вт (3 000–8 000 лм), цветовая температура 3000–4000 K для комфортной заливки дорожек без слепящих пятен; равномерность важнее абсолютной освещённости. IP65, антивандальное исполнение IK08–IK10 для зон, доступных людям.

Таблица 6. Параметры подбора по сферам применения

Итог для проектирования: люмен задаёт потенциал прибора и его энергоэффективность (лм/Вт), кандела через КСС определяет, куда уйдёт поток, люкс — нормируемый и проверяемый результат на объекте. Корректный подбор невозможен по одной величине: он связывает все три через высоту, площадь и телесный угол. Для расчёта и подбора светильников под нормативную освещённость вашего объекта — уличного, промышленного, взрывозащищённого или паркового — напишите на zakaz@elled.su. Мы как производственно-инжиниринговая компания и системный интегратор выполнит светотехнический расчёт в Dialux/Relux, подберёт поток, мощность и КСС под задачу и подготовит спецификацию под смету.