Lors de l'installation d'ampoules ou du contrôle de la luminosité de l'écran de votre ordinateur, une compréhension de la luminosité de la lumière peut vous aider à déterminer leur efficacité.
leéclairementd'une surface, une caractéristique différente deluminance, mesure la quantité de lumière qui tombe dessus pendantluminanceest la quantité de lumière réfléchie ou émise. Rester clair avec la terminologie en matière de luminosité et d'électricité peut vous aider à prendre de meilleures décisions.
Calcul de l'éclairement
Vous mesurez l'éclairement comme la quantité de lumière qui tombe sur une surface en unités depied-bougiesou alorslux. 1 lux, l'unité SI, équivaut à environ 0,0929030 pied-bougie. 1 lux est également égal à 1 lumen/m2 dans laquelle le lumen est une mesure deflux lumineux, la quantité de lumière visible qu'une source émet par unité de temps, et 1 lux équivaut également à 0,0001 phot (ph). Ces unités vous permettent d'utiliser une large gamme d'échelles pour déterminer l'éclairement à différentes fins.
Vous pouvez calculer l'éclairementElié au flux lumineux "phi"Φutilisant
E=\frac{\Phi}{A}
sur une zone donnéeUNE. Cette équation désigne le flux lumineux avecΦ, le même symbole pour le flux magnétique, et il montre une similitude avec l'équation du flux magnétique
\Phi =BA
pour une surface parallèle à un aimantUNEet l'intensité du champ magnétiqueB. Cela signifie que l'éclairement est parallèle au champ magnétique dans la façon dont les scientifiques et les ingénieurs le calculent, et vous pouvez convertir les unités d'éclairement (flux/m2) directement en watts en utilisant l'intensité (en unités de candelas).
Vous pouvez utiliser l'équation
\Phi=I\fois\Omega
pour le fluxΦ, intensitéjeet plage angulaire "ohm"Ωpour la portée angulaire enstéradian (sr), ou radian carré, et une sphère pleine a une envergure angulaire de4π. La lumière calculée en éclairement tombe sur la surface et s'étale, ce qui rend l'objet brillant, donc l'éclairement peut être utilisé comme mesure de la luminosité.
Par example:L'éclairement sur une surface est de 6 lux et la surface est à 4 mètres de la source lumineuse. Quelle est l'intensité de la source ?
Parce que la lumière se déplace selon un motif rayonnant, vous pouvez imaginer que la source lumineuse est le centre d'une sphère avec un rayon égal à la distance entre la source lumineuse et l'objet. Cela signifie que la surface correspondante à utiliser est la surface de la sphère qui correspond à cet arrangement.
En multipliant la surface de la sphère par le rayon 4 comme4π42m2 par éclairement 6 lumen/m2 vous donne 1206.37 lumens de fluxΦ. La lumière se déplace directement à la surface, donc la portée angulaireΩest4πcandelas, et, en utilisant= I x Ω,l'intensitéjeest de 15159,69 lumens/m2.
Calcul d'autres valeurs
La candela utilisée dans l'étendue angulaire est utilisée comme mesure de la quantité de lumière qu'une source lumineuse émet dans une plage dans une étendue tridimensionnelle. Comme le montre l'exemple, la portée angulaire est mesurée par stéradian sur la surface sur laquelle la lumière est appliquée. Le stéradian d'une sphère pleine est4πcandelas. Assurez-vous de ne pas confondre lux et candela.
Pendant quecandelaest une mesure de la portée angulaire, laluxest l'éclairage de la surface elle-même. Aux points plus éloignés d'une source lumineuse, le lux est moindre car moins de lumière est capable d'atteindre ce point. Ceci est important dans les applications du monde réel et les calculs précis qui doivent tenir compte de la source exacte d'une lumière qui serait, par exemple, le fil de tungstène d'une ampoule, pas le cas de l'ampoule lui-même. Pour les ampoules plus petites telles que certaines sources lumineuses LED, la distance peut être plus négligeable selon l'échelle de vos calculs.
Un stéradian d'une sphère avec un rayon d'un mètre engloberait une surface de 1 m2. Vous pouvez l'obtenir en sachant qu'une sphère complète couvre4πcandelas donc, pour une surface de4π(de4πr2avec un rayon de 1) stéradians, la surface que cette sphère couvrirait est de 1 m2. Vous pouvez utiliser ces conversions en calculant des exemples réels d'ampoules et de bougies émettant de la lumière en utilisant la surface d'une sphère pour tenir compte de la géométrie de la lumière. Ils peuvent alors être liés à la luminance.
Alors que l'éclairement mesure la lumière incidente sur une surface, la luminance est la lumière émise ou réfléchie par cette surface en candela/m2 ou "lentes". Les valeurs de luminanceLet luxeEsont liés par une surface idéale qui émet toute la lumière avec l'équationE = L x π.
Utilisation d'un tableau de mesure Lux
S'il peut sembler intimidant d'avoir autant de façons différentes de mesurer les mêmes quantités, les calculatrices et les graphiques en ligne effectuent des calculs pour convertir entre différentes unités afin de faciliter la tâche. Tables Rapides propose un calculateur de lumens en watt qui calcule la puissance pour différents standards d'éclairage. Le tableau sur le site Web montre ces valeurs afin que vous puissiez voir comment elles se comparent les unes aux autres. Notez les unités de lumens et de watts lors de l'exécution de ces conversions qui utilisent également l'efficacité lumineuse par "eta"η.
le Boîte à outils d'ingénierie propose également des méthodes de calcul de l'éclairement et de l'éclairage pour les normes d'ampoules et de lampes ainsi qu'un tableau de mesure des lux. L'éclairage est une autre méthode de calcul de l'éclairement qui utilise les normes électriques de la lampe ou de la source lumineuse au lieu des mesures expérimentales de la lumière émise elle-même. Il est donné par l'équation de l'éclairagejecomme
I=\frac{L_I\timesC_u\timesL_{LF}}{A_I}
pour la luminance de la lampe Lje (en lumens), coefficient d'utilisationCvous, facteur de perte de lumièreLLFet la surface de la lampeUNEje(dans M2).
Efficacité d'éclairage
Comme calculé par le site Web RapidTables, l'efficacité lumineuse du rayonnement est une façon courante de décrire comment une ampoule ou une autre source lumineuse utilise bien ses ressources énergétiques, mais la méthode officielle pour déterminer l'efficacité des sources lumineuses est l'efficacité lumineuse d'une source, pas radiation.
Les scientifiques et les ingénieurs expriment généralement l'efficacité de l'éclairage en pourcentage avec la valeur théorique maximale de l'efficacité de l'éclairage 683,002 lm/W, qui émet une longueur d'onde de lumière de 555 nm. À titre d'exemple, un watt blanc moderne typique « lumiled » peut atteindre des rendements de plus de 100 lm/W avec un rendement de 15 %, ce qui est en fait plus que de nombreux autres types de sources lumineuses.
La mesure de la luminance et de l'éclairement en science et en ingénierie prend en compte la façon dont les yeux eux-mêmes perçoivent la luminosité de la lumière pour obtenir des mesures objectives plus raffinées. En examinant la distribution de la luminosité de la lumière à l'aide d'expériences, essayez de comprendre si la réponse à la luminosité est due aux signaux des photorécepteurs en cône ou en tige dans l'œil humain.
D'autres recherches, telles que la recherche en photométrie, cherchent à détecter des formes spécifiques de rayonnement en fonction de leur linéarité de réponse. Si deux flux de lumièreΘ1etΘ2devaient produire deux signaux différents, les détecteurs photométriques mesurent le signal généré en raison des deux flux ajoutés linéairement. La linéarité de la réponse est la mesure de cette relation.