عند تركيب المصابيح الكهربائية أو التحكم في سطوع شاشة الكمبيوتر ، يمكن أن يساعدك فهم سطوع الضوء في تحديد مدى فعاليتها.
الإضاءةللسطح ، ميزة مختلفة عنالانارة، يقيس مقدار الضوء الذي يسقط عليه أثناءالانارةهو مقدار الضوء المنعكس أو المنبعث منه. يمكن أن يساعدك البقاء واضحًا في المصطلحات عندما يتعلق الأمر بالسطوع والكهرباء على اتخاذ قرارات أفضل.
حساب الإنارة
تقيس الإضاءة على أنها مقدار الضوء الذي يسقط على سطح بوحدات منالشموع القدمأولوكس. 1 لوكس ، وحدة النظام الدولي للوحدات ، تساوي حوالي 0.0929030 شمعة قدم. 1 لوكس يساوي أيضًا 1 لومن / م2 حيث التجويف هو مقياستدفق مضيئة، مقدار الضوء المرئي الذي يصدره المصدر لكل وحدة زمنية ، و 1 لوكس يساوي أيضًا .0001 phot (ph). تتيح لك هذه الوحدات استخدام نطاق واسع من المقاييس لتحديد الإضاءة لأغراض مختلفة.
يمكنك حساب الإضاءةهمتعلق بتدفق الضوء "فاي"Φاستخدام
E = \ frac {\ Phi} {A}
فوق منطقة معينةأ. تشير هذه المعادلة إلى التدفق الضوئي بـΦ، وهو نفس رمز التدفق المغناطيسي ، ويظهر تشابهًا مع معادلة التدفق المغناطيسي
\ Phi = BA
لمساحة سطح موازية للمغناطيسأوقوة المجال المغناطيسي
يمكنك استخدام المعادلة
\ Phi = أنا \ مرات \ أوميغا
من أجل التدفقΦ، الشدةأناوامتداد زاوي "أوم"Ωللمدى الزاوي فيستيراديان (ريال)، أو مربع نصف قطري ، ولكل كرة كامل امتداد زاوي يبلغ4π. يسقط الضوء المحسوب في الإنارة على السطح وينتشر مما يؤدي إلى أن يصبح الكائن ساطعًا ، لذلك يمكن استخدام الإضاءة كمقياس للسطوع.
على سبيل المثال:الإضاءة على السطح 6 لوكس والسطح 4 أمتار من مصدر الضوء. ما هي شدة المصدر؟
نظرًا لأن الضوء ينتقل في نمط مشع ، يمكنك أن تتخيل أن مصدر الضوء هو مركز كرة بنصف قطر يساوي المسافة بين مصدر الضوء والجسم. هذا يعني أن مساحة السطح المقابلة لاستخدامها هي مساحة سطح الكرة التي تتوافق مع هذا الترتيب.
ضرب مساحة سطح الكرة بنصف قطر 4 مثل4π42م2 بواسطة الإضاءة 6 لومن / م2 يمنحك 1206.37 شمعة من التدفقΦ. ينتقل الضوء مباشرة إلى السطح ، بحيث تمتد الزاويةΩهو4πCandelas و ، باستخدامΦ = أنا س Ω ،الكثافةأناهو 15159.69 لومن / م2.
حساب القيم الأخرى
تُستخدم الشمعة المستخدمة في الامتداد الزاوي كمقياس لكمية الضوء التي يصدرها مصدر الضوء في نطاق ثلاثي الأبعاد. كما هو موضح من خلال المثال ، يتم قياس المدى الزاوي من خلال ستيراديان فوق مساحة السطح التي يتم تطبيق الضوء عليها. ستيراديان المجال الكامل4πكانديلا. تأكد من عدم الخلط بين اللوكس والكانديلا.
في حينكانديلاهو قياس الامتداد الزاوي ، ولوكسهي إضاءة السطح نفسه. في النقاط البعيدة عن مصدر الضوء ، يكون مستوى اللوكس أقل نظرًا لأن الضوء الأقل قادر على الوصول إلى هذه النقطة. هذا مهم في تطبيقات العالم الحقيقي والحسابات الدقيقة التي تحتاج إلى حساب المصدر الدقيق من الضوء الموجود في ، على سبيل المثال ، سلك التنغستن لمصباح كهربائي ، وليس في حالة المصباح الكهربائي بحد ذاتها. بالنسبة لمصابيح الإضاءة الأصغر مثل بعض مصادر ضوء LED ، قد تكون المسافة أقل أهمية اعتمادًا على مقياس حساباتك.
ستيراديان واحد من كرة نصف قطرها متر واحد سيغطي سطح 1 متر2. يمكنك الحصول على هذا من معرفة أن المجال الكامل يغطي4πكانديلا لذلك ، لمساحة سطح4π(من عند4πr2مع نصف قطر 1) ستيراديون ، فإن السطح الذي ستغطيه هذه الكرة هو 1 متر2. يمكنك استخدام هذه التحويلات عن طريق حساب أمثلة من العالم الحقيقي للمصابيح والشموع التي تعطي الضوء باستخدام مساحة سطح الكرة لحساب هندسة الضوء. يمكن بعد ذلك أن تكون مرتبطة بالإضاءة.
بينما يقيس الإنارة الضوء الساقط على سطح ما ، فإن الإنارة هي الضوء المنبعث أو المنعكس بواسطة هذا السطح في شمعة / م2 أو "الصئبان". قيم النصوعإلو لوكسهمن خلال سطح مثالي ينبعث منه كل الضوء بالمعادلةE = L x π.
باستخدام مخطط قياس لوكس
إذا كان من الصعب أن يكون لديك العديد من الطرق المختلفة لقياس نفس الكميات ، تقوم الآلات الحاسبة والمخططات عبر الإنترنت بإجراء عمليات حسابية للتحويل بين الوحدات المختلفة لتسهيل المهمة. RapidTables تقدم لومن إلى وات حاسبة تحسب الطاقة لمعايير الإضاءة المختلفة. يوضح الجدول الموجود على موقع الويب هذه القيم حتى تتمكن من معرفة كيفية مقارنتها ببعضها البعض. لاحظ وحدات اللومن والوات عند إجراء هذه التحويلات والتي تستخدم أيضًا فعالية الإضاءة بواسطة "إيتا"η.
ال الهندسة ToolBox يوفر أيضًا طرقًا لحساب الإضاءة والإضاءة لمعايير المصابيح والمصابيح جنبًا إلى جنب مع مخطط قياس لوكس. الإضاءة هي طريقة أخرى لحساب الإضاءة تستخدم المعايير الكهربائية للمصباح أو مصدر الضوء بدلاً من القياسات التجريبية للضوء المنبعث من نفسه. يتم الحصول عليها من خلال معادلة الإضاءةأنامثل
I = \ frac {L_I \ timesC_u \ timesL_ {LF}} {A_I}
لإنارة المصباح L.ل (في لومن) ، معامل الاستخدامجش، عامل فقدان الضوءإلLFومساحة المصباحأل(في م2).
كفاءة الإضاءة
حسب حساب موقع RapidTables الإلكتروني ، تُعد فعالية الإضاءة للإشعاع طريقة شائعة لوصف كيفية استخدام المصباح الكهربائي أو مصدر الضوء الآخر يستخدم موارد الطاقة بشكل جيد ، ولكن الطريقة الرسمية لتحديد كفاءة مصادر الضوء هي الفعالية المضيئة للمصدر ، وليس إشعاع.
عادةً ما يعبر العلماء والمهندسون عن كفاءة الإضاءة كقيمة مئوية مع أقصى قيمة نظرية لكفاءة الإضاءة 683.002 lm / W ، والتي تنبعث من الضوء بطول موجي 555 نانومتر. كمثال على ذلك ، يمكن أن يصل الواط الأبيض النموذجي المعاصر "lumiled" إلى كفاءات تزيد عن 100 لومن / وات بكفاءة تصل إلى 15٪ ، وهو في الواقع أكثر من العديد من أنواع مصادر الضوء الأخرى.
يأخذ قياس الإنارة والإضاءة في العلوم والهندسة في الحسبان الطرق التي ترى بها العيون نفسها سطوع الضوء للحصول على قياسات موضوعية أكثر دقة. عند فحص توزيع سطوع الضوء باستخدام التجارب ، حاول فهم ما إذا كانت الاستجابة للسطوع ناتجة عن إشارات مستقبلات ضوئية مخروطية أو قضيب داخل العين البشرية.
تسعى الأبحاث الأخرى ، مثل أبحاث القياس الضوئي ، إلى اكتشاف أشكال معينة من الإشعاع بناءً على استجابتها الخطية. إذا اثنين من تدفق الضوءΘ1وΘ2من أجل إنتاج إشارتين مختلفتين ، تقيس أجهزة الكشف عن قياس الضوء الإشارة الناتجة عن كل من التدفقات المضافة خطيًا. خطية الاستجابة هو مقياس هذه العلاقة.