So berechnen Sie die Beleuchtungsstärke

Wenn Sie Glühbirnen installieren oder die Helligkeit Ihres Computerbildschirms steuern, können Sie die Helligkeit des Lichts verstehen, um festzustellen, wie effektiv sie sind.

DasBeleuchtungsstärkeeiner Oberfläche, ein anderes Merkmal alsLeuchtdichte, misst, wie viel Licht darauf fälltLeuchtdichteist die Lichtmenge, die von ihm reflektiert oder emittiert wird. Wenn Sie sich in Bezug auf Helligkeit und Strom in der Terminologie klar bleiben, können Sie bessere Entscheidungen treffen.

Sie messen die Beleuchtungsstärke als die Lichtmenge, die auf eine Oberfläche in Einheiten von surface fälltFußkerzenoderLux. 1 Lux, die SI-Einheit, entspricht etwa 0,0929030 Fußkerzen. 1 Lux entspricht auch 1 Lumen/m² wobei Lumen ein Maß für istLichtstrom, die Menge an sichtbarem Licht, die eine Quelle pro Zeiteinheit aussendet, und 1 Lux entspricht auch 0,0001 phot (ph). Mit diesen Geräten können Sie eine Vielzahl von Skalen zur Bestimmung der Beleuchtungsstärke für verschiedene Zwecke verwenden.

Sie können die Beleuchtungsstärke berechnenEbezogen auf Lichtstrom "phi"Φmit

über einen bestimmten BereichEIN. Diese Gleichung bezeichnet den Lichtstrom mitΦ, das gleiche Symbol für den magnetischen Fluss, und es zeigt Ähnlichkeit mit der Gleichung für den magnetischen Fluss

für eine Fläche parallel zu einem MagnetenEINund magnetische FeldstärkeB. Dies bedeutet, dass die Beleuchtungsstärke parallel zum Magnetfeld ist, wie Wissenschaftler und Ingenieure es berechnen, und Sie können die Einheiten der Beleuchtungsstärke (Fluss/m²) direkt in Watt unter Verwendung der Intensität (in Candela-Einheiten).

Sie können die Gleichung verwenden

für FlussmittelΦ, Intensitätichund Winkelspanne "Ohm"Ωfür die Winkelspanne inSteradiant (sr), oder quadratisches Bogenmaß, und eine volle Kugel hat eine Winkelspanne von4π. Das in Beleuchtungsstärke berechnete Licht fällt auf die Oberfläche und breitet sich aus, wodurch das Objekt hell wird, sodass die Beleuchtungsstärke als Maß für die Helligkeit verwendet werden kann.

Beispielsweise:Die Beleuchtungsstärke auf einer Fläche beträgt 6 Lux und die Fläche ist 4 Meter von der Lichtquelle entfernt. Welche Intensität hat die Quelle?​

Da sich Licht in einem strahlenden Muster ausbreitet, können Sie sich vorstellen, dass die Lichtquelle der Mittelpunkt einer Kugel mit einem Radius ist, der dem Abstand zwischen der Lichtquelle und dem Objekt entspricht. Dies bedeutet, dass die entsprechende zu verwendende Fläche die Fläche der Kugel ist, die dieser Anordnung entspricht.

Multiplizieren der Oberfläche der Kugel mit dem Radius 4 als4π4²ich² bei Beleuchtungsstärke 6 Lumen/m² gibt Ihnen 1206,37 Lumen LichtstromΦ. Das Licht wandert direkt auf die Oberfläche, also WinkelspanneΩist4πCandela, und mitΦ = I x Ω,die Intensitätichbeträgt 15159,69 Lumen/m².

Die in der Winkelspanne verwendete Candela wird als Maß für die Lichtmenge verwendet, die eine Lichtquelle in einem Bereich in einer dreidimensionalen Spanne emittiert. Wie durch das Beispiel gezeigt, wird die Winkelspanne durch Steradiant über der Oberfläche gemessen, auf die das Licht aufgebracht wird. Der Steradiant einer vollen Kugel ist4πCandela. Achten Sie darauf, Lux und Candela nicht zu verwechseln.

Währendcandelaist ein Maß für die Winkelspanne, dieLuxist die Beleuchtung der Oberfläche selbst. An weiter von einer Lichtquelle entfernten Punkten ist der Lux geringer, da weniger Licht diesen Punkt erreichen kann. Dies ist wichtig bei realen Anwendungen und präzisen Berechnungen, die die genaue Quelle berücksichtigen müssen eines Lichts, das sich beispielsweise im Wolframdraht einer Glühbirne befindet, nicht im Gehäuse der Glühbirne selbst. Bei kleineren Glühbirnen wie bestimmten LED-Lichtquellen kann der Abstand je nach Maßstab Ihrer Berechnungen vernachlässigbar sein.

Ein Steradiant einer Kugel mit einem Meter Radius würde eine Fläche von 1 m. umfassen². Sie können dies dadurch erhalten, dass Sie wissen, dass eine volle Kugel bedeckt4πCandela, also für eine Fläche von4π(von4πr²Bei einem Radius von 1) Steradiant beträgt die Fläche, die diese Kugel bedeckt, 1 m². Sie können diese Umrechnungen verwenden, indem Sie reale Beispiele von Glühbirnen und Kerzen berechnen, die Licht abgeben, indem Sie die Oberfläche einer Kugel verwenden, um die Geometrie des Lichts zu berücksichtigen. Sie können dann der Leuchtdichte zugeordnet werden.

Während die Beleuchtungsstärke das auf eine Oberfläche einfallende Licht misst, ist die Luminanz das von dieser Oberfläche emittierte oder reflektierte Licht in Candela/m .² oder "Nissen". Die Werte der LeuchtdichteLund luxEsind durch eine ideale Oberfläche, die alles Licht emittiert, mit der GleichungE = L x​.

Wenn es entmutigend erscheinen mag, so viele verschiedene Möglichkeiten zum Messen derselben Größen zu haben, führen Online-Rechner und -Diagramme Berechnungen durch, um zwischen verschiedenen Einheiten umzurechnen, um die Aufgabe zu erleichtern. RapidTables bietet einen Lumen-Watt-Rechner, der die Leistung für verschiedene Lichtstandards berechnet. Die Tabelle auf der Website zeigt diese Werte, damit Sie sehen können, wie sie im Vergleich zueinander stehen. Beachten Sie bei diesen Umrechnungen die Einheiten Lumen und Watt, die auch die Lichtausbeute von "eta" verwendenη.​

Das EngineeringToolBox bietet neben einer Lux-Messtabelle auch Methoden zur Berechnung der Beleuchtungsstärke und Beleuchtung für Glühlampen- und Lampennormale an. Beleuchtung ist eine andere Methode zur Berechnung der Beleuchtungsstärke, die elektrische Standards der Lampe oder Lichtquelle anstelle der experimentellen Messungen des selbst abgegebenen Lichts verwendet. Es ist durch die Gleichung für die Beleuchtung gegebenichwie

für Leuchtdichte der Lampe L_l (in Lumen), NutzungskoeffizientC_du, LichtverlustfaktorL_LFund Bereich der LampeEIN_l(in Mio²).

Wie von der RapidTables-Website berechnet, ist die Lichtausbeute von Strahlung eine gängige Art zu beschreiben, wie eine Glühbirne oder eine andere Lichtquelle nutzt seine Energieressourcen gut, aber die offizielle Methode zur Bestimmung der Effizienz von Lichtquellen ist die Lichtausbeute einer Quelle, nicht Strahlung.

Wissenschaftler und Ingenieure drücken die Beleuchtungseffizienz normalerweise als Prozentwert mit dem maximalen theoretischen Wert der Beleuchtungseffizienz 683.002 lm/W aus, der eine Lichtwellenlänge von 555 nm emittiert. Ein typisches modernes weißes Watt "lumiled" kann beispielsweise Effizienzen von über 100 lm/W mit einer Effizienz von 15% erreichen, was tatsächlich mehr ist als bei vielen anderen Arten von Lichtquellen.

Die Messung von Leuchtdichte und Beleuchtungsstärke in Wissenschaft und Technik berücksichtigt die Art und Weise, wie die Augen selbst die Helligkeit des Lichts wahrnehmen, um genauere, objektivere Messungen zu erhalten. Die Untersuchung der Verteilung der Lichthelligkeit mit Hilfe von Experimenten versucht zu verstehen, ob die Reaktion auf die Helligkeit auf kegel- oder stabförmige Photorezeptorsignale im menschlichen Auge zurückzuführen ist.

Andere Forschungen, wie die Photometrieforschung, versuchen, bestimmte Strahlungsformen anhand ihrer Antwortlinearität zu erkennen. Wenn zwei LichtströmeΘ₁undΘ₂zwei verschiedene Signale erzeugen sollten, messen photometrische Detektoren das Signal, das als Ergebnis der beiden linear addierten Flüsse erzeugt wird. Die Antwortlinearität ist das Maß für diese Beziehung.