Kuinka valaistus lasketaan

Kun asennat hehkulamppuja tai ohjaat tietokoneen näytön kirkkautta, valon kirkkauden ymmärtäminen voi auttaa sinua määrittämään niiden tehokkuuden.

valaistusvoimapinnan, erilainen ominaisuus kuinkirkkaus, mittaa kuinka paljon valoa siihen putoaakirkkauson siitä heijastuneen tai säteilevän valon määrä. Kirkkauden ja sähkön terminologian selkeä pitäminen voi auttaa sinua tekemään parempia päätöksiä.

Valaistus mitataan pinnalle putoavan valon määränä yksikköinäjalkakynttilättailux. 1 lux, SI-yksikkö, on noin 0,0929030 jalkakynttilää. 1 lux on myös yhtä suuri kuin 1 lumen / m² jossa valovirta on mittavalovirta, lähteen lähettämän näkyvän valon määrä aikayksikköä kohden, ja 1 lux vastaa myös .0001 valokuvaa (ph). Näiden yksiköiden avulla voit käyttää laajaa asteikkoa valaistuksen määrittämiseen eri tarkoituksiin.

Voit laskea valaistuksenEliittyy valovirtaan "phi"Φkäyttämällä

tietyllä alueellaA. Tämä yhtälö osoittaa valovirran kanssaΦ, sama symboli magneettivuolle, ja se osoittaa samankaltaisuutta magneettivuon yhtälön kanssa

magneetin suuntaisen pinta-alanAja magneettikentän voimakkuusB. Tämä tarkoittaa, että valaistus vastaa magneettikenttää samalla tavalla kuin tutkijat ja insinöörit laskevat sen, ja voit muuntaa valaistusyksiköt (vuon / m²) suoraan watteihin käyttämällä intensiteettiä (yksikköinä kandeloita).

Voit käyttää yhtälöä

virtaukselleΦ, intensiteettiMinäja kulmaväli "ohm"Ωkulmavälille sisäänsteradiaani (sr)tai neliön radiaani, ja koko pallon kulmaväli on4π. Valaistustiheydellä laskettu valo putoaa pinnalle ja leviää aiheuttaen kohteen kirkkauden, joten valaistusta voidaan käyttää kirkkauden mittana.

Esimerkiksi:Pinnan valaistusvoimakkuus on 6 luksia ja pinta on 4 metrin päässä valonlähteestä. Mikä on lähteen voimakkuus?​

Koska valo kulkee säteilevänä kuviona, voit kuvitella, että valonlähde on pallon keskipiste, jonka säde on yhtä suuri kuin valonlähteen ja kohteen välinen etäisyys. Tämä tarkoittaa, että vastaava käytettävä pinta-ala on tätä järjestelyä vastaavan pallon pinta-ala.

Kerrotaan pallon pinta-ala säteellä 4 kuten4π4²m² valaistusvoimakkuudella 6 lumen / m² antaa sinulle 1206,37 lumenia fluxiaΦ. Valo kulkee suoraan pinnalle, niin kulmaväliΩOn4πkynttilät, ja käyttäenΦ = I x Ω,intensiteettiMinäon 15159,69 lumenia / m².

Kulmavälillä käytettyä kandelaa käytetään mittaamaan valonlähde, jonka valonlähde lähettää kolmiulotteisella alueella. Kuten esimerkissä on esitetty, kulmaväli mitataan steradiaanin läpi pintaan, johon valo kohdistetaan. Koko pallon steradioni on4πkynttilät. Varmista, että et sekoita luxia ja kandelaa.

Sillä aikaacandelaon kulmavälin mittausluxon itse pinnan valaistus. Pisteissä, jotka ovat kauempana valonlähteestä, lux on pienempi, kun vähemmän valoa pystyy saavuttamaan kyseisen pisteen. Tämä on tärkeää tosielämän sovelluksissa ja tarkoissa laskelmissa, joissa on otettava huomioon tarkka lähde sellaisesta valosta, joka olisi esimerkiksi hehkulampun volframilangassa, ei lampun tapauksessa itse. Pienemmissä lampuissa, kuten tietyissä LED-valonlähteissä, etäisyys voi olla vähäisempi laskelmien asteikosta riippuen.

Yhden metrin säteellä olevan pallon yksi steradiani käsittäisi 1 m pinnan². Voit saada tämän tietämällä, että koko pallo peittää4πkynttelät, niin4π(alkaen4πr²1) steradianin säteellä tämän pallon peittämä pinta on 1 m². Voit käyttää näitä tuloksia laskemalla todellisia esimerkkejä hehkulampuista ja kynttilöistä, jotka lähettävät valoa käyttämällä pallon pinta-alaa valon geometrian huomioon ottamiseksi. Ne voivat sitten liittyä luminanssiin.

Vaikka valaistus mittaa pintaan tulevaa valoa, luminanssi on pinnan lähettämä tai heijastama valo kandelana / m² tai "nitsit". Luminanssin arvotLja luxEliittyvät toisiinsa ihanteellisen pinnan kautta, joka lähettää kaiken valon yhtälön kanssaE = L x π​.

Jos voi tuntua pelottavalta, että on olemassa niin monia eri tapoja mitata samoja määriä, online-laskimet ja kaaviot suorittavat laskutoimituksia muunnettaessa eri yksiköiden välillä tehtävän helpottamiseksi. RapidTables tarjoaa lumenista wattia laskimen, joka laskee tehon eri valostandardeille. Sivuston taulukossa näkyvät nämä arvot, jotta voit nähdä, miten ne vertautuvat toisiinsa. Huomaa lumen- ja wattiyksiköt, kun teet näitä muunnoksia, joissa käytetään myös "etan" valotehokkuuttaη.​

EngineeringToolBox tarjoaa myös menetelmiä hehkulamppujen ja lamppujen valaistuksen ja valaistuksen laskemiseksi lukumittakaavion ohella. Valaistus on toinen menetelmä valaistuksen laskemiseksi, jossa käytetään lampun tai valonlähteen sähköisiä standardeja itse luovutetun valon kokeellisten mittausten sijasta. Sen antaa valaistuksen yhtälöMinäkuten

lampun L kirkkaudelle_l (lumeneina), käyttökerroinC_u, valohäviökerroinL_LFja lampun pinta-alaA_l(metreinä²).

Kuten RapidTables-verkkosivusto on laskenut, säteilyn valotehokkuus on yleinen tapa kuvata, kuinka hehkulamppu tai muu valonlähde käyttää energiavarojaan hyvin, mutta virallinen menetelmä valonlähteiden tehokkuuden määrittämiseksi on lähteen valoteho, ei säteily.

Tutkijat ja insinöörit ilmaisevat valaistustehokkuuden tyypillisesti prosentuaalisena arvona valotehokkuuden suurimmalla teoreettisella arvolla 683,002 lm / W, joka lähettää 555 nm: n aallonpituuden valoa. Yhtenä esimerkkinä tyypillinen nykyajan valkoinen watti "valettu" voi saavuttaa yli 100 lm / W hyötysuhteen 15%: n hyötysuhteella, mikä on itse asiassa enemmän kuin monet muut valonlähteet.

Luminanssin ja valaistuksen mittaaminen tieteessä ja tekniikassa ottaa huomioon tavan, jolla silmät itse havaitsevat valon kirkkauden saadakseen tarkempia, objektiivisia mittauksia. Tutkimalla valon kirkkauden jakautumista kokeilla yritetään ymmärtää, johtuuko vastaus kirkkauteen kartion vai tangon fotoreseptorisignaaleista ihmissilmässä.

Muut tutkimukset, kuten fotometriatutkimus, pyrkivät havaitsemaan tietyt säteilymuodot niiden vaste lineaarisuuden perusteella. Jos kaksi valovirtaaΘ₁jaΘ₂piti tuottaa kaksi erilaista signaalia, fotometrianturit mittaavat molempien lineaarisesti lisättyjen vuiden seurauksena syntyvän signaalin. Vasteen lineaarisuus on tämän suhteen mitta.