Πώς να υπολογίσετε το φωτισμό

Κατά την εγκατάσταση λαμπτήρων ή τον έλεγχο της φωτεινότητας της οθόνης του υπολογιστή σας, η κατανόηση της φωτεινότητας του φωτός μπορεί να σας βοηθήσει να προσδιορίσετε πόσο αποτελεσματικά είναι.

οφωτισμόςμιας επιφάνειας, ένα χαρακτηριστικό διαφορετικό απόφωτεινότητα, μετράει πόσο φως πέφτει σε αυτό ενώφωτεινότηταείναι η ποσότητα του φωτός που ανακλάται ή εκπέμπεται από αυτό. Το να είστε ξεκάθαροι με την ορολογία όσον αφορά τη φωτεινότητα και την ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να σας βοηθήσει να λάβετε καλύτερες αποφάσεις.

Μετράτε το φωτισμό ως την ποσότητα φωτός που πέφτει σε μια επιφάνεια σε μονάδεςκεριά ποδιώνήπολυ. 1 lux, η μονάδα SI, ισούται με περίπου 0,0929030 πόδια-κεριά. 1 lux ισούται επίσης με 1 lumen / m² στο οποίο ο αυλός είναι ένα μέτροφωτεινή ροή, η ποσότητα του ορατού φωτός που εκπέμπει μια πηγή ανά μονάδα χρόνου, και 1 lux ισούται επίσης με .0001 φωτο (ph). Αυτές οι μονάδες σάς επιτρέπουν να χρησιμοποιήσετε ένα ευρύ φάσμα ζυγών για τον προσδιορισμό της φωτεινότητας για διαφορετικούς σκοπούς.

Μπορείτε να υπολογίσετε τη φωτεινότηταμισχετίζεται με τη φωτεινή ροή "phi"Φχρησιμοποιώντας

σε μια δεδομένη περιοχήΕΝΑ. Αυτή η εξίσωση υποδηλώνει φωτεινή ροή μεΦ, το ίδιο σύμβολο για μαγνητική ροή και δείχνει ομοιότητα με την εξίσωση για μαγνητική ροή

για μια επιφάνεια παράλληλη με έναν μαγνήτηΕΝΑκαι δύναμη μαγνητικού πεδίουσι. Αυτό σημαίνει ότι η φωτεινότητα αντιστοιχεί στο μαγνητικό πεδίο με τον τρόπο που το υπολογίζουν οι επιστήμονες και οι μηχανικοί και μπορείτε να μετατρέψετε τις μονάδες φωτισμού (ροή / m²) απευθείας σε watt χρησιμοποιώντας την ένταση (σε μονάδες candelas).

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την εξίσωση

για ροήΦ, έντασηΕγώκαι γωνιακή έκταση "ohm"Ωγια το γωνιακό εύρος σεστερτιανά (sr), ή τετράγωνο ακτινίδιο, και μια πλήρης σφαίρα έχει γωνιακή έκταση4π. Το φως που υπολογίζεται στο φωτισμό πέφτει στην επιφάνεια και απλώνεται προκαλώντας το αντικείμενο να γίνει φωτεινό, έτσι η φωτεινότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μέτρο φωτεινότητας.

Για παράδειγμα:Η φωτεινότητα σε μια επιφάνεια είναι 6 lux και η επιφάνεια είναι 4 μέτρα από την πηγή φωτός. Ποια είναι η ένταση της πηγής;​

Επειδή το φως κινείται σε ακτινοβολημένο μοτίβο, μπορείτε να φανταστείτε ότι η πηγή φωτός είναι το κέντρο μιας σφαίρας με ακτίνα ίση με την απόσταση μεταξύ της πηγής φωτός και του αντικειμένου. Αυτό σημαίνει ότι η αντίστοιχη επιφάνεια που θα χρησιμοποιηθεί είναι η επιφάνεια της σφαίρας που αντιστοιχεί σε αυτήν τη διάταξη.

Πολλαπλασιάζοντας την επιφάνεια της σφαίρας με ακτίνα 4 ως4π4²Μ² με φωτισμό 6 lumen / m² σας δίνει 1206,37 lumens ροήςΦ. Το φως κινείται απευθείας στην επιφάνεια, τόσο γωνιακήΩείναι4πcandelas, και, χρησιμοποιώνταςΦ = I x Ω,η έντασηΕγώείναι 15159,69 lumens / m².

Το candela που χρησιμοποιείται στο γωνιακό εύρος χρησιμοποιείται ως μέτρηση της ποσότητας του φωτός που εκπέμπει μια πηγή φωτός σε ένα εύρος σε ένα τρισδιάστατο εύρος. Όπως φαίνεται στο παράδειγμα, το γωνιακό εύρος μετριέται μέσω στεροειδούς πάνω από την επιφάνεια στην οποία εφαρμόζεται το φως. Η στερτάνη μιας πλήρους σφαίρας είναι4πcandela. Βεβαιωθείτε ότι δεν αναμιγνύετε lux και candela.

ΕνώΚαντέλαείναι μια μέτρηση του γωνιακού εύρους, τοπολυείναι ο φωτισμός της ίδιας της επιφάνειας. Σε σημεία πιο μακριά από μια πηγή φωτός, το lux είναι λιγότερο καθώς λιγότερο φως μπορεί να φτάσει σε αυτό το σημείο. Αυτό είναι σημαντικό σε πραγματικές εφαρμογές και ακριβείς υπολογισμούς που πρέπει να λαμβάνουν υπόψη την ακριβή πηγή ενός φωτός που θα ήταν, για παράδειγμα, στο σύρμα βολφραμίου ενός λαμπτήρα, όχι στην περίπτωση του λαμπτήρα εαυτό. Για μικρότερους λαμπτήρες όπως ορισμένες πηγές φωτός LED, η απόσταση μπορεί να είναι πιο αμελητέα ανάλογα με την κλίμακα των υπολογισμών σας.

Ένα στερτάνιο σφαίρας με ακτίνα ενός μέτρου θα περιλαμβάνει επιφάνεια 1 m². Μπορείτε να το αποκτήσετε γνωρίζοντας ότι καλύπτει μια πλήρη σφαίρα4πcandelas έτσι, για μια επιφάνεια4π(από4πρ²με ακτίνα 1) στεραδιών, η επιφάνεια που θα καλύπτει αυτή η σφαίρα είναι 1 m². Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτές τις μετατροπές υπολογίζοντας πραγματικά παραδείγματα λαμπτήρων και κεριών που εκπέμπουν φως χρησιμοποιώντας την επιφάνεια της σφαίρας για να λάβετε υπόψη τη γεωμετρία του φωτός. Μπορούν τότε να σχετίζονται με τη φωτεινότητα.

Ενώ ο φωτισμός μετρά το φως που προσπίπτει στην επιφάνεια, η φωτεινότητα είναι το φως που εκπέμπεται ή αντανακλάται από αυτήν την επιφάνεια σε candela / m² ή "nits". Οι τιμές της φωτεινότηταςμεγάλοκαι luxμισχετίζονται μέσω μιας ιδανικής επιφάνειας που εκπέμπει όλο το φως με την εξίσωσηE = L x π​.

Αν φαίνεται τρομακτικό να έχουμε τόσους πολλούς διαφορετικούς τρόπους μέτρησης των ίδιων ποσοτήτων, οι ηλεκτρονικές αριθμομηχανές και γραφήματα εκτελούν υπολογισμούς για μετατροπή μεταξύ διαφορετικών μονάδων για να διευκολύνουν την εργασία. RapidTables προσφέρει μια αριθμομηχανή lumens to watt που υπολογίζει την ισχύ για διαφορετικά πρότυπα φωτισμού. Ο πίνακας στον ιστότοπο δείχνει αυτές τις τιμές, ώστε να μπορείτε να δείτε πώς συγκρίνονται μεταξύ τους. Σημειώστε τις μονάδες lumens και watt κατά την εκτέλεση αυτών των μετατροπών που χρησιμοποιούν επίσης τη φωτεινή αποτελεσματικότητα από το "eta"η.​

ο EngineeringToolBox προσφέρει επίσης μεθόδους υπολογισμού φωτισμού και φωτισμού για πρότυπα λαμπτήρων και λαμπτήρων μαζί με ένα γράφημα μέτρησης lux. Ο φωτισμός είναι μια άλλη μέθοδος υπολογισμού του φωτισμού που χρησιμοποιεί ηλεκτρικά πρότυπα της λάμπας ή της πηγής φωτός αντί των πειραματικών μετρήσεων του φωτός που εκπέμπεται από μόνη της. Δίνεται από την εξίσωση για φωτισμόΕγώόπως και

για φωτεινότητα του λαμπτήρα L_μεγάλο (σε lumens), συντελεστής χρησιμοποίησηςντο_εσύ, συντελεστής απώλειας φωτόςμεγάλο_LFκαι περιοχή της λάμπαςΕΝΑ_μεγάλο(σε m²).

Όπως υπολογίζεται από τον ιστότοπο RapidTables, η φωτεινή αποτελεσματικότητα της ακτινοβολίας είναι ένας κοινός τρόπος περιγραφής του τρόπου με τον οποίο ένας λαμπτήρας ή άλλη πηγή φωτός χρησιμοποιεί τους ενεργειακούς πόρους της, αλλά η επίσημη μέθοδος προσδιορισμού της αποτελεσματικότητας των πηγών φωτός είναι η φωτεινή αποτελεσματικότητα μιας πηγής, όχι ακτινοβολία.

Οι επιστήμονες και οι μηχανικοί συνήθως εκφράζουν την απόδοση φωτισμού ως εκατοστιαία τιμή με τη μέγιστη θεωρητική τιμή απόδοσης φωτισμού 683,002 lm / W, η οποία εκπέμπει μήκος κύματος φωτός 555 nm. Ως ένα παράδειγμα, ένα τυπικό σύγχρονο λευκό watt "lumiled" μπορεί να επιτύχει αποδοτικότητα άνω των 100 lm / W με απόδοση 15%, πράγμα που είναι πραγματικά περισσότερο από πολλούς άλλους τύπους πηγών φωτός.

Η μέτρηση της φωτεινότητας και του φωτισμού στην επιστήμη και τη μηχανική λαμβάνει υπόψη τους τρόπους με τους οποίους τα ίδια τα μάτια αντιλαμβάνονται τη φωτεινότητα του φωτός για να λάβουν πιο εκλεπτυσμένες, αντικειμενικές μετρήσεις. Εξετάζοντας την κατανομή της φωτεινότητας του φωτός χρησιμοποιώντας πειράματα προσπαθήστε να καταλάβετε εάν η απόκριση στη φωτεινότητα οφείλεται σε σήματα φωτοϋποδοχέα κώνου ή ράβδου μέσα στο ανθρώπινο μάτι.

Άλλες έρευνες, όπως η έρευνα φωτομετρίας, επιδιώκουν να ανιχνεύσουν συγκεκριμένες μορφές ακτινοβολίας με βάση τη γραμμικότητά τους. Εάν δύο ροές φωτόςΘ₁καιΘ₂έπρεπε να παράγουν δύο διαφορετικά σήματα, οι ανιχνευτές φωτομετρίας μετρούν το σήμα που παράγεται ως αποτέλεσμα και των δύο ροών που προστίθενται γραμμικά. Η γραμμικότητα της απόκρισης είναι το μέτρο αυτής της σχέσης.