Zawartość
- Obliczanie natężenia oświetlenia
- Obliczanie innych wartości
- Korzystanie z tabeli pomiarów Lux
- Efektywność świetlna
Podczas instalowania żarówek lub kontrolowania jasności ekranu komputera zrozumienie jasności światła może pomóc w określeniu ich skuteczności.
The natężenie oświetlenia powierzchni, cecha inna niż luminancja, mierzy, ile światła pada na nią podczas luminancja to ilość światła odbitego lub emitowanego z niego. Utrzymanie jasności terminologii dotyczącej jasności i elektryczności może pomóc w podejmowaniu lepszych decyzji.
Obliczanie natężenia oświetlenia
Mierzysz natężenie oświetlenia jako ilość światła padającego na powierzchnię w jednostkach po świece do stóp lub luks. 1 luks, jednostka SI, jest równa około 0,0929030 świeczek stóp. 1 luks jest również równy 1 lumenowi / m2 w którym prześwit jest miarą Strumień świetlny, ilość światła widzialnego emitowanego przez źródło w jednostce czasu, a 1 luks równa się również 0,0001 fot (ph). Jednostki te pozwalają używać szerokiej gamy skal do określania natężenia oświetlenia do różnych celów.
Możesz obliczyć natężenie oświetlenia mi związane ze strumieniem świetlnym „phi” Φ za pomocą E = Φ / A na danym obszarze ZA. To równanie oznacza strumień świetlny z Φ, ten sam symbol dla strumienia magnetycznego i pokazuje podobieństwo do równania dla strumienia magnetycznego Φ = BA dla pola powierzchni równoległego do magnesu ZA i natężenie pola magnetycznego b. Oznacza to, że natężenie oświetlenia równa się polu magnetycznemu w sposób, w jaki obliczają go naukowcy i inżynierowie, i można przeliczać jednostki natężenia oświetlenia (strumień / m2) bezpośrednio do watów przy użyciu intensywności (w jednostkach kandeli).
Możesz użyć równania Φ = I x Ω dla topnika Φ, intensywność ja i „om” o rozpiętości kątowej Ω dla rozpiętości kątowej w steradian (sr)lub kwadratowy radian, a pełna kula ma rozpiętość kątową wynoszącą 4π. Światło obliczone na podstawie natężenia światła spada na powierzchnię i rozprzestrzenia się, powodując, że obiekt staje się jasny, więc natężenie oświetlenia można wykorzystać jako miarę jasności.
Na przykład: Natężenie oświetlenia na powierzchni wynosi 6 luksów, a powierzchnia - 4 metry od źródła światła. Jaka jest intensywność źródła?
Ponieważ światło porusza się promieniście, możesz sobie wyobrazić, że źródłem światła jest środek kuli o promieniu równym odległości między źródłem światła a przedmiotem. Oznacza to, że odpowiednim stosowanym obszarem powierzchni jest pole powierzchni kuli, które odpowiada temu układowi.
Pomnożenie powierzchni kulek przez promień 4 as 4π42 m2 przy natężeniu oświetlenia 6 lumenów / m2 daje strumień 1206,37 lumenów Φ . Światło wędruje bezpośrednio na powierzchnię, więc rozpiętość kątowa Ω jest 4π kandele i przy użyciu Φ = I x Ω, intensywność ja wynosi 15159,69 lumenów / m2.
Obliczanie innych wartości
Kandela stosowana w przęsle kątowym służy do pomiaru ilości światła emitowanego przez źródło światła w zakresie w rozpiętości trójwymiarowej. Jak pokazano w przykładzie, rozpiętość kątowa jest mierzona przez steradian na powierzchni, na którą przykładane jest światło. Pełna sfera steradian jest 4π kandele. Pamiętaj, aby nie pomieszać Lux i Candela.
Podczas candela jest miarą rozpiętości kątowej, luks jest oświetleniem samej powierzchni. W punktach dalej od źródła światła luks jest mniejszy, ponieważ mniej światła jest w stanie osiągnąć ten punkt. Jest to ważne w rzeczywistych zastosowaniach i precyzyjnych obliczeniach, które muszą uwzględniać dokładne źródło światła, które znajdowałoby się na przykład w drucie wolframowym żarówki, a nie w samej żarówce. W przypadku mniejszych żarówek, takich jak niektóre źródła światła LED, odległość może być bardziej znikoma w zależności od skali twoich obliczeń.
Jeden steradian kuli o promieniu jednego metra obejmowałby powierzchnię 1 m2. Możesz to uzyskać wiedząc, że pełna kula obejmuje 4π kandeli, więc dla powierzchni 4π (od 4πr2 o promieniu 1) steradianów powierzchnia, którą pokryłaby ta kula, wynosi 1 m2. Możesz użyć tych konwersji, obliczając rzeczywiste przykłady żarówek i świec emitujących światło, wykorzystując powierzchnię kuli do uwzględnienia geometrii światła. Można je następnie powiązać z luminancją.
Podczas gdy natężenie oświetlenia mierzy padanie światła na powierzchnię, luminancja to światło emitowane lub odbijane przez tę powierzchnię w kandeli / m2 lub „gnidy”. Wartości luminancji L. i lux mi są powiązane idealną powierzchnią, która emituje całe światło z równaniem E = L x π.
Korzystanie z tabeli pomiarów Lux
Jeśli może wydawać się zniechęcające mieć tak wiele różnych sposobów pomiaru tych samych wielkości, kalkulatory online i wykresy wykonują obliczenia w celu konwersji między różnymi jednostkami, aby ułatwić zadanie. RapidTables oferuje kalkulator lumenów do watów, który oblicza moc dla różnych standardów oświetlenia. Tabela na stronie internetowej pokazuje te wartości, dzięki czemu można zobaczyć, jak się ze sobą porównują. Zwróć uwagę na jednostki lumenów i watów podczas wykonywania tych konwersji, które również wykorzystują skuteczność świetlną przez „eta” η.
EngineeringToolBox oferuje również metody obliczania natężenia oświetlenia i oświetlenia dla standardów żarówek i lamp wraz z tabelą pomiarów luksów. Oświetlenie to kolejna metoda obliczania natężenia oświetlenia, która wykorzystuje standardy elektryczne lampy lub źródła światła zamiast eksperymentalnych pomiarów emitowanego światła. Daje to równanie oświetlenia ja tak jak I = L.l x C.u x L.LF / Al dla luminancji lampy L.l (w lumenach), współczynnik wykorzystania dou, współczynnik strat światła L.LF i powierzchnia lampy ZAl (wm2).
Efektywność świetlna
Jak obliczono na stronie internetowej RapidTables, skuteczność świetlna promieniowania jest powszechnym sposobem opisania, w jaki sposób żarówka lub inne źródło światła dobrze wykorzystuje swoje zasoby energii, ale oficjalną metodą określania wydajności źródeł światła jest skuteczność świetlna źródła , nie promieniowanie.
Naukowcy i inżynierowie zazwyczaj wyrażają wydajność świetlną jako wartość procentową przy maksymalnej teoretycznej wartości wydajności świetlnej 683,002 lm / W, która emituje światło o długości fali 555 nm. Jako jeden przykład, typowy współczesny biały wat „lumiled” może osiągnąć wydajność ponad 100 lm / W przy wydajności 15%, co w rzeczywistości jest więcej niż wiele innych rodzajów źródeł światła.
Pomiar luminancji i natężenia oświetlenia w nauce i inżynierii uwzględnia sposób, w jaki same oczy postrzegają jasność światła w celu uzyskania bardziej wyrafinowanych, obiektywnych pomiarów. Badając rozkład jasności światła za pomocą eksperymentów, spróbuj zrozumieć, czy reakcja na jasność jest spowodowana sygnałami fotoreceptora stożkowego lub prętowego w ludzkim oku.
Inne badania, takie jak badania fotometrii, mają na celu wykrycie określonych form promieniowania na podstawie ich liniowości odpowiedzi. Jeśli dwa strumienie światła Θ1 i Θ2 miały wytworzyć dwa różne sygnały, detektory fotometryczne mierzą sygnał generowany w wyniku obu strumieni dodanych liniowo. Liniowość odpowiedzi jest miarą tego związku.