Jak vypočítat osvětlení

Při instalaci žárovek nebo ovládání jasu obrazovky počítače vám porozumění jasu světla může pomoci určit, jak účinné jsou.

Theosvětlenípovrchu, prvek odlišný odjas, měří, kolik světla na něj dopadájasje množství světla odraženého nebo vyzařovaného z něj. Pokud budete mít jasno v terminologii, pokud jde o jas a elektřinu, můžete se rozhodovat lépe.

Měříte osvětlení jako množství světla, které dopadá na povrch v jednotkáchnožní svíčkynebolux. 1 lux, jednotka SI, se rovná asi 0,0929030 stopovým svíčkám. 1 lux se také rovná 1 lumen / m² ve kterém je lumen měřítkemsvětelný tok, množství viditelného světla, které zdroj vyzařuje za jednotku času, a 1 lux se rovná 0,0001 fotce (ph). Tyto jednotky vám umožňují používat širokou škálu stupnic pro určování intenzity osvětlení pro různé účely.

Můžete vypočítat osvětleníEsouvisející se světelným tokem "phi"Φpoužitím

přes danou oblastA. Tato rovnice označuje světelný tok sΦ, stejný symbol pro magnetický tok, a ukazuje podobnost s rovnicí pro magnetický tok

pro povrch rovnoběžný s magnetemAa intenzita magnetického poleB. To znamená, že osvětlení se vyrovná magnetickému poli ve způsobu, jakým jej vědci a inženýři vypočítají, a můžete převést jednotky osvětlení (tok / m²) přímo na watt pomocí intenzity (v jednotkách kandel).

Můžete použít rovnici

pro tokΦ, intenzitaJáa úhlové rozpětí „ohm“Ωpro úhlové rozpětí vsteradián (sr)nebo čtvercový radián a plná koule má úhlové rozpětí4π. Světlo vypočítané v osvětlení dopadá na povrch a rozprostírá se a způsobuje, že objekt bude jasný, takže lze použít osvětlení jako měřítko jasu.

Například:Osvětlení na povrchu je 6 luxů a povrch je 4 metry od zdroje světla. Jaká je intenzita zdroje?​

Protože světlo se šíří vyzařovacím vzorem, můžete si představit, že světelný zdroj je středem koule s poloměrem rovným vzdálenosti mezi světelným zdrojem a objektem. To znamená, že odpovídající povrch, který se má použít, je povrch koule, který odpovídá tomuto uspořádání.

Vynásobení povrchu koule o poloměru 4 as4π4²m² osvětlením 6 lumenů / m² vám dá tok 1206,37 lumenůΦ. Světlo putuje přímo na povrch, takže úhlové rozpětíΩje4πcandelas a pomocíΦ = I x Ω,intenzitaJáje 15159,69 lumenů / m².

Kandela použitá v úhlovém rozpětí se používá jako měření množství světla, které světelný zdroj vyzařuje v rozsahu v trojrozměrném rozpětí. Jak ukazuje příklad, úhlové rozpětí se měří steradiánem přes povrchovou plochu, na kterou je světlo aplikováno. Steradián celé koule je4πkandel. Ujistěte se, že nemícháte lux a kandelu.

Zatímcokandelaje měření úhlového rozpětí,luxje osvětlení samotného povrchu. V bodech dále od zdroje světla je lux menší, protože méně světla je schopno dosáhnout tohoto bodu. To je důležité v reálných aplikacích a přesných výpočtech, které musí odpovídat přesnému zdroji světla, které by bylo například ve wolframovém drátu žárovky, nikoli v případě žárovky sám. U menších žárovek, jako jsou určité zdroje světla LED, může být vzdálenost v závislosti na rozsahu vašich výpočtů zanedbatelnější.

Jeden steradián koule s poloměrem jednoho metru by zahrnoval povrch 1 m². Můžete to získat z vědomí, že pokrývá celá koule4πcandelas ano, na plochu4π(z4πr²s poloměrem 1) steradiánů je povrch, který by tato koule pokrývala, 1 m². Tyto převody můžete použít výpočtem skutečných příkladů žárovek a svíček vydávajících světlo pomocí povrchové plochy koule k zohlednění geometrie světla. Mohou pak souviset s jasem.

Zatímco osvětlení měří světlo dopadající na povrch, jas je světlo vyzařované nebo odrážené tímto povrchem v kandelách / m² nebo „hnidy“. Hodnoty jasuLa luxEjsou spojeny prostřednictvím ideálního povrchu, který vyzařuje veškeré světlo pomocí rovniceE = L x π​.

Pokud se může zdát skličující mít tolik různých způsobů měření stejných veličin, online kalkulačky a grafy provádějí výpočty pro převod mezi různými jednotkami, aby byla úloha jednodušší. RapidTables nabízí kalkulačku lumenů až wattů, která vypočítává výkon pro různé světelné standardy. Tabulka na webu zobrazuje tyto hodnoty, takže můžete vidět, jak se navzájem porovnávají. Při provádění těchto převodů si všimněte jednotek lumenů a wattů, které také využívají světelnou účinnost pomocí „eta“η.​

The EngineeringToolBox také nabízí metody výpočtu osvětlení a osvětlení pro standardy žárovek a lamp vedle tabulky měření luxů. Osvětlení je další metoda výpočtu osvětlení, která místo experimentálních měření světla vydávaného sama využívá elektrické standardy lampy nebo zdroje světla. Je to dáno rovnicí pro osvětleníJátak jako

pro svítivost lampy L_l (v lumenech), koeficient využitíC_u, činitel ztráty světlaL_LFa plocha lampyA_l(v m²).

Podle výpočtu na webu RapidTables je světelná účinnost záření běžným způsobem, jak popsat, jak žárovka nebo jiný světelný zdroj využívá své energetické zdroje dobře, ale oficiální metodou stanovení účinnosti světelných zdrojů je světelná účinnost zdroje, nikoli záření.

Vědci a inženýři obvykle vyjadřují účinnost osvětlení jako procentuální hodnotu s maximální teoretickou hodnotou účinnosti osvětlení 683,002 lm / W, která vyzařuje vlnovou délku světla 555 nm. Jako jeden příklad může typický moderní bílý „lumilovaný“ bílý watt dosáhnout účinnosti přes 100 lm / W s účinností 15%, což je ve skutečnosti více než u mnoha jiných typů světelných zdrojů.

Měření jasu a osvětlení ve vědě a inženýrství bere v úvahu způsoby, jakými oči samy vnímají jas světla, aby získaly rafinovanější a objektivnější měření. Zkoumání distribuce jasu světla pomocí experimentů se pokusí pochopit, zda je reakce na jas způsobena signály kuželového nebo tyčového fotoreceptoru v lidském oku.

Další výzkum, jako je fotometrický výzkum, se snaží detekovat konkrétní formy záření na základě jejich linearity odezvy. Pokud dva světelné tokyΘ₁aΘ₂měly produkovat dva různé signály, fotometrické detektory měřily signál generovaný jako výsledek obou toků přidaných lineárně. Míra tohoto vztahu je linearita odezvy.