A megvilágítás kiszámítása

Izzók beszerelésekor vagy a számítógép képernyőjének fényerejének szabályozásakor a fényerő megértése segíthet abban, hogy mennyire hatékonyak.

Amegvilágításegy felület, a jellemzőtől eltérő tulajdonságfényerő, méri, hogy mennyi fény esik rá, miközbenfényerőa visszavert vagy kibocsátott fény mennyisége. A világosság és az elektromosság fogalmának tisztán tartása segíthet a jobb döntések meghozatalában.

A megvilágítást a felületre eső fény mennyiségeként mérilábgyertyákvagylux. 1 lux, az SI egység, körülbelül 0,0929030 lábgyertya. 1 lux is egyenlő 1 lumen / m-rel² amelyben a lumen a mértékefényáram, a látható fény mennyisége, amelyet egy forrás időegységenként bocsát ki, és 1 lux is egyenlő, 0001 phot (ph). Ezek az egységek lehetővé teszik a skálák széles skálájának használatát a megvilágítás különböző célokra történő meghatározásához.

Kiszámíthatja a megvilágítástEa "phi" fényárammal kapcsolatosΦfelhasználásával

egy adott területenA. Ez az egyenlet a

mágnessel párhuzamos felületreAés a mágneses térerősségB. Ez azt jelenti, hogy a megvilágítás párhuzamosan mágneses teret mutat a tudósok és mérnökök által kiszámított módban, és a megvilágítási egységeket (fluxus / m²) közvetlenül wattra az intenzitás alkalmazásával (kandela egységekben).

Használhatja az egyenletet

fluxushozΦ, intenzitásénés szögtartomány "ohm"Ωa szögtartományhozszteradián (sr), vagy négyzetradián, és egy teljes gömb szögtartománya:4π. A megvilágítással számított fény a felületre esik, és szétterjed, így a tárgy fényessé válik, így a megvilágítás használható a fényerő mérésére.

Például:A megvilágítás egy felületen 6 lux, a felület pedig 4 méterre van a fényforrástól. Mekkora a forrás intenzitása?​

Mivel a fény sugárzó mintázatban halad, elképzelhető, hogy a fényforrás egy olyan gömb középpontja, amelynek sugara megegyezik a fényforrás és az objektum közötti távolsággal. Ez azt jelenti, hogy a megfelelő felület a gömb felülete, amely megfelel ennek az elrendezésnek.

A gömb felületének szorzata a 4 sugarú as-val4π4²m² megvilágítással 6 lumen / m² 1206,37 lumen fluxust adΦ. A fény közvetlenül a felszínre jut, tehát szögtartományúΩvan4πkandelákat, és felhasználvaΦ = I x Ω,az intenzitásén15159,69 lumen / m².

A szögtartományban használt kandelát annak a fénymennyiségnek a mérésére használják, amelyet egy fényforrás egy háromdimenziós tartományban kibocsát. Amint az a példán látható, a szögtartományt szteradiánon keresztül mérjük annak a felületnek a felületén, amelyet a fény alkalmaz. A teljes gömb szteradián4πkandelák. Ügyeljen arra, hogy ne keverje össze a luxot és a kandelát.

Mígkandelaa szögtartomány mérése, aluxmaga a felület megvilágítása. A fényforrástól távolabb eső pontokon a lux kisebb, mivel kevesebb fény képes elérni ezt a pontot. Ez fontos a valós alkalmazásokban és a pontos számításokban, amelyeknek figyelembe kell venniük a pontos forrást olyan fényről, amely például egy izzó volfrámhuzaljában lenne, nem pedig a villanykörte esetében maga. Kisebb izzók, például bizonyos LED-es fényforrások esetében a távolság elhanyagolhatóbb lehet a számítások skálájától függően.

Az egy méter sugarú gömb egyik szteradiánja 1 m felületet ölelne fel². Ezt úgy szerezheti meg, ha tudja, hogy egy teljes gömb takar4πkandelák, olyan felületre4π(tól től4πr²1) szteradián sugárral a gömb által lefedett felület 1 m². Ezeket az átalakításokat felhasználhatja a villanykörték és a gyertyák fényt kibocsátó valós példáinak kiszámításával, egy gömb felületének felhasználásával, a fény geometriájának figyelembevételével. Ezután kapcsolatba hozhatók a fényerővel.

Míg a megvilágítás egy felületre eső fényt méri, a fényerő az a felület által kibocsátott vagy visszavert fény kandela / m² vagy "nits". A fényerő értékeiLés luxEideális felületen keresztül kapcsolódnak egymáshoz, amely minden fényt kibocsát az egyenlettelE = L x π​.

Ha ijesztőnek tűnik, hogy sokféle módszerrel lehet mérni ugyanazokat a mennyiségeket, akkor az online számológépek és diagramok számításokat hajtanak végre a különböző egységek közötti átszámítással a feladat megkönnyítése érdekében. RapidTables lumen-watt számológépet kínál, amely kiszámítja a teljesítményt a különböző fénystandardokhoz. A webhely táblázata ezeket az értékeket mutatja, így láthatja, hogyan viszonyulnak egymáshoz. Az átalakítás során vegye figyelembe a lumen és a watt egységeit, amelyek szintén az "eta" fényhatásosságát használjákη.​

A EngineeringToolBox emellett a fénymérők és a lámpák megvilágításának és megvilágításának kiszámítási módszereit kínálja a lux mérési táblázat mellett. A megvilágítás a megvilágítás kiszámításának egy másik módszere, amely a lámpa vagy a fényforrás elektromos normáit használja a saját fényének kísérleti mérései helyett. A megvilágítás egyenlete adjaénmint

az L lámpa fényerősségére_l (lumenben), felhasználási együtthatóC_u, fényveszteségi tényezőL_LFés a lámpa területeA_l(m-ben²).

A RapidTables webhely számítása szerint a sugárzás fényhatékonysága általános módszer annak leírására, hogy egy izzó vagy más fényforrás jól használja az energiaforrásait, de a fényforrások hatékonyságának meghatározására szolgáló hivatalos módszer a forrás fényhatékonysága, nem pedig sugárzás.

A tudósok és mérnökök a megvilágítási hatékonyságot általában százalékban fejezik ki, a megvilágítási hatékonyság maximális elméleti értékével 683,002 lm / W, amely 555 nm hullámhosszú fényt bocsát ki. Példaként említhetjük, hogy a tipikus modern fehér watt "lámpatest" 100% -ot meghaladó hatékonyságot érhet el 15% -os hatékonysággal, ami valójában több, mint sok más típusú fényforrásé.

A fényerő és megvilágítás mérése a tudományban és a műszaki tudományban figyelembe veszi, hogy a szem maga hogyan érzékeli a fény fényerejét, hogy finomabb, objektívebb méréseket kapjon. A fényerő eloszlásának vizsgálata kísérletek segítségével próbálja megérteni, hogy a fényerőre adott válasz kúp vagy rúd fotoreceptor jelek következménye az emberi szemen belül.

Más kutatások, például a fotometriai kutatások a sugárzás specifikus formáinak felderítésére törekednek válasz-linearitásuk alapján. Ha két fényáramΘ₁ésΘ₂két különböző jelet kellett előállítaniuk, a fotometriás detektorok mindkét lineárisan hozzáadott fluxus eredményeként keletkező jelet mérik. A válasz linearitása ennek a kapcsolatnak a mértéke.