Sådan beregnes belysning

Når du installerer pærer eller styrer lysstyrken på din computerskærm, kan en forståelse af lysets lysstyrke hjælpe dig med at bestemme, hvor effektive de er.

Detbelysningsstyrkeaf en overflade, en funktion, der adskiller sig fraluminans, måler, hvor meget lys der falder på det, mensluminanser den mængde lys, der reflekteres eller udsendes fra det. At være klar med terminologi, når det kommer til lysstyrke og elektricitet, kan hjælpe dig med at træffe bedre beslutninger.

Du måler belysningsstyrke som den mængde lys, der falder på en overflade i enheder affodlysellerlux. 1 lux, SI-enheden, er lig med ca. 0,0929030 fodlys. 1 lux er også lig med 1 lumen / m² hvor lumen er et mål forlysstrøm, mængden af ​​synligt lys, som en kilde udsender pr. tidsenhed, og 1 lux er lig med .0001 phot (ph). Disse enheder giver dig mulighed for at bruge en lang række skalaer til bestemmelse af lysstyrke til forskellige formål.

Du kan beregne lysstyrkeErelateret til lysstrøm "phi"Φved brug af

over et givet områdeEN. Denne ligning angiver lysstrøm medΦ, det samme symbol for magnetisk flux, og det viser lighed med ligningen for magnetisk flux

for et overfladeareal parallelt med en magnetENog magnetfeltstyrkeB. Dette betyder, at belysningsstyrke er parallelt med magnetfelt i den måde, som forskere og ingeniører beregner det, og du kan konvertere enhederne af lysstyrke (flux / m²) direkte til watt ved hjælp af intensiteten (i enheder af lysestager).

Du kan bruge ligningen

til fluxΦ, intensitetjegog vinkelspændvidde "ohm"Ωfor vinkelspændet isteradian (sr), eller kvadratisk radian, og en hel kugle har et vinkelområde på4π. Lyset beregnet i lysstyrke falder på overfladen og spreder sig, hvilket får objektet til at blive stærkt, så belysningsstyrke kan bruges som et mål for lysstyrke.

For eksempel:Lysstyrken på en overflade er 6 lux og overfladen er 4 meter fra lyskilden. Hvad er kildens intensitet?​

Fordi lys bevæger sig i et strålende mønster, kan du forestille dig, at lyskilden er centrum for en kugle med en radius svarende til afstanden mellem lyskilden og objektet. Dette betyder, at det tilsvarende overfladeareal, der skal bruges, er overfladearealet for kuglen, der svarer til dette arrangement.

Multiplicering af kuglens overfladeareal med radius 4 som4π4²m² ved lysstyrke 6 lumen / m² giver dig 1206,37 lumenΦ. Lyset bevæger sig direkte til overfladen, så vinkelområdetΩer4πlysestager, og ved hjælp afΦ = I x Ω,intensitetenjeger 15159,69 lumen / m².

Candela anvendt i vinkelspændet bruges som en måling af den mængde lys, som en lyskilde udsender i et område i et tredimensionelt span. Som vist gennem eksemplet måles vinkelspændet gennem steradian over det overfladeareal, som lyset påføres. En fuld sfære er steradian4πlysestager. Sørg for ikke at blande lux og candela sammen.

MensCandelaer en måling af vinkelspændet,luxer belysningen af ​​selve overfladen. På punkter længere væk fra en lyskilde er lux mindre, da mindre lys er i stand til at nå dette punkt. Dette er vigtigt i virkelige applikationer og præcise beregninger, der skal tage højde for den nøjagtige kilde af et lys, der ville være i for eksempel wolframtråden til en pære, ikke tilfældet med pæren sig selv. For mindre pærer såsom visse LED-lyskilder kan afstanden være mere ubetydelig afhængigt af omfanget af dine beregninger.

En steradian af en kugle med en meters radius ville omfatte en overflade på 1 m². Du kan få dette ved at vide, at en hel kugle dækker4πlysekroner så til et overfladeareal på4π(fra4πr²med en radius på 1) steradianer er den overflade, denne kugle dækker, 1 m². Du kan bruge disse konverteringer ved at beregne virkelige eksempler på pærer og lys, der afgiver lys ved hjælp af overfladen af ​​en kugle for at tage højde for lysets geometri. De kan så relateres til luminans.

Mens lysstyrke måler lys, der falder ind på en overflade, er luminans det lys, der udsendes eller reflekteres af den overflade i candela / m² eller "nits". Værdierne for luminansLog luxErelateres gennem en ideel overflade, der udsender alt lys med ligningenE = L x π​.

Hvis det kan virke skræmmende at have så mange forskellige måder at måle de samme mængder på, udfører online regnemaskiner og diagrammer beregninger for at konvertere mellem forskellige enheder for at gøre opgaven lettere. RapidTables tilbyder en lumen-til-watt-regnemaskine, der beregner strøm til forskellige lysstandarder. Tabellen på hjemmesiden viser disse værdier, så du kan se, hvordan de sammenlignes med hinanden. Bemærk enhederne af lumen og watt, når du udfører disse konverteringer, som også bruger lyseffekten ved "eta"η.​

Det EngineeringToolBox tilbyder også metoder til beregning af belysningsstyrke og belysning for standarder for pærer og lamper sammen med et lux-måleskema. Belysning er en anden metode til beregning af belysningsstyrke, der bruger elektriske standarder for lampen eller lyskilden i stedet for de eksperimentelle målinger af lys, der afgives. Det er givet ved ligningen til belysningjegsom

til luminans af lampen L_l (i lumen), udnyttelseskoefficientC_u, lys tab faktorL_LFog lampens områdeEN_l(i m²).

Som beregnet af RapidTables-webstedet er strålingens lyseffektivitet en almindelig måde at beskrive, hvordan en pære eller en anden lyskilde bruger sine energiressourcer godt, men den officielle metode til bestemmelse af lyskilders effektivitet er kildens lyseffekt, ikke stråling.

Forskere og ingeniører udtrykker typisk lyseffektivitet som en procentværdi med den maksimale teoretiske værdi af lyseffektivitet 683,002 lm / W, som udsender en 555 nm bølgelængde af lys. Som et eksempel kan en typisk moderne hvidwatt "lumiled" nå virkningsgrader på over 100 lm / W med en effektivitet på 15%, hvilket faktisk er mere end mange andre typer lyskilder.

Måling af luminans og belysningsstyrke inden for videnskab og teknik tager højde for, hvordan øjne selv opfatter lysets lysstyrke for at opnå mere raffinerede, objektive målinger. Undersøgelse af fordelingen af ​​lysets lysstyrke ved hjælp af eksperimenter forsøger at forstå, om reaktionen på lysstyrke skyldes kegle- eller stangfotoreceptorsignaler i det menneskelige øje.

Anden forskning, såsom fotometri-forskning, søger at opdage specifikke former for stråling baseret på deres responslinearitet. Hvis der er to lysstrømmeΘ₁ogΘ₂skulle producere to forskellige signaler, måler fotometridetektorer det signal, der genereres som et resultat af begge strømninger tilføjet lineært. Responslineariteten er målestokken for dette forhold.