Quando installi lampadine o controlli la luminosità dello schermo del tuo computer, una comprensione della luminosità della luce può aiutarti a determinare quanto siano efficaci.
Ililluminamentodi una superficie, una caratteristica diversa daluminanza, misura quanta luce cade su di esso mentreluminanzaè la quantità di luce riflessa o emessa da esso. Rimanere chiari con la terminologia quando si tratta di luminosità ed elettricità può aiutarti a prendere decisioni migliori.
Calcolo dell'illuminamento
Si misura l'illuminamento come la quantità di luce che cade su una superficie in unità dipiedi-candeleolusso. 1 lux, l'unità SI, è pari a circa 0,0929030 piedi candele. 1 lux equivale anche a 1 lumen/m2 in cui il lume è una misura diflusso luminoso, la quantità di luce visibile emessa da una sorgente per unità di tempo e 1 lux equivale anche a .0001 phot (ph). Queste unità consentono di utilizzare un'ampia gamma di scale per determinare l'illuminamento per scopi diversi.
Puoi calcolare l'illuminamentoErelativo al flusso luminoso "phi"Φusando
E=\frac{\Phi}{A}
su una determinata areaUN. Questa equazione denota il flusso luminoso conΦ, lo stesso simbolo per il flusso magnetico, e mostra la somiglianza con l'equazione per il flusso magnetico
\Phi =BA
per una superficie parallela a un magneteUNe l'intensità del campo magneticoB. Ciò significa che l'illuminamento è parallelo al campo magnetico nel modo in cui gli scienziati e gli ingegneri lo calcolano, ed è possibile convertire le unità di illuminamento (flusso/m2) direttamente in watt utilizzando l'intensità (in unità di candele).
Puoi usare l'equazione
\Phi=I\times\Omega
per il flussoΦ, intensitàioe ampiezza angolare "ohm"Ωper l'ampiezza angolare insteradiante (sr), o radianti quadrati, e una sfera piena ha un'apertura angolare di4π. La luce calcolata in illuminamento cade sulla superficie e si diffonde facendo diventare l'oggetto luminoso, quindi l'illuminamento può essere utilizzato come misura della luminosità.
Per esempio:L'illuminamento su una superficie è di 6 lux e la superficie è a 4 metri dalla sorgente luminosa. Qual è l'intensità della sorgente?
Poiché la luce viaggia in uno schema radiante, puoi immaginare che la sorgente luminosa sia il centro di una sfera con un raggio pari alla distanza tra la sorgente luminosa e l'oggetto. Ciò significa che la superficie corrispondente da utilizzare è la superficie della sfera che corrisponde a questa disposizione.
Moltiplicando l'area della superficie della sfera con raggio 4 come4π42m2 per illuminamento 6 lumen/m2 ti dà 1206.37 lumen di flussoΦ. La luce viaggia direttamente in superficie, quindi apertura angolareΩè4πcandele, e, usandoΦ = io x Ω,l'intensitàioè 15159,69 lumen/m2.
Calcolo di altri valori
La candela utilizzata nell'intervallo angolare viene utilizzata come misura della quantità di luce che una sorgente luminosa emette in un intervallo in un intervallo tridimensionale. Come mostrato nell'esempio, l'ampiezza angolare viene misurata tramite steradianti sulla superficie su cui viene applicata la luce. Lo steradiante di una sfera piena è4πcandele. Assicurati di non confondere lux e candela.
Mentrecandelaè una misura dell'ampiezza angolare, illussoè l'illuminazione della superficie stessa. In punti più lontani da una fonte di luce, il lux è minore poiché meno luce è in grado di raggiungere quel punto. Questo è importante nelle applicazioni del mondo reale e nei calcoli precisi che devono tenere conto della fonte esatta di una luce che sarebbe, ad esempio, nel filo di tungsteno di una lampadina, non nel caso della lampadina si. Per lampadine più piccole come alcune sorgenti luminose a LED, la distanza potrebbe essere più trascurabile a seconda della scala dei calcoli.
Uno steradiante di una sfera con un raggio di un metro comprenderebbe una superficie di 1 m2. Puoi ottenerlo sapendo che una sfera piena copre4πcandele così, per una superficie di4π(a partire dal4πr2con un raggio di 1) steradianti, la superficie coperta da questa sfera è 1 m2. È possibile utilizzare queste conversioni calcolando esempi reali di lampadine e candele che emettono luce utilizzando la superficie di una sfera per tenere conto della geometria della luce. Possono quindi essere correlati alla luminanza.
Mentre l'illuminamento misura la luce incidente su una superficie, la luminanza è la luce emessa o riflessa da quella superficie in candele/m2 o "lendini". I valori di luminanzale lussoEsono correlati attraverso una superficie ideale che emette tutta la luce con l'equazioneE = L x π.
Utilizzo di un grafico di misurazione Lux
Se può sembrare scoraggiante avere così tanti modi diversi di misurare le stesse quantità, i calcolatori e i grafici online eseguono calcoli per convertire tra diverse unità per rendere il compito più semplice. Tabelle rapide offre un calcolatore da lumen a watt che calcola la potenza per diversi standard di luce. La tabella sul sito web mostra questi valori in modo da poter vedere come si confrontano tra loro. Nota le unità di lumen e watt quando si eseguono queste conversioni che utilizzano anche l'efficienza luminosa di "eta"η.
Il EngineeringToolBox offre anche metodi di calcolo dell'illuminamento e dell'illuminazione per gli standard di lampadine e lampade insieme a un grafico di misurazione dei lux. L'illuminazione è un altro metodo di calcolo dell'illuminamento che utilizza gli standard elettrici della lampada o della sorgente luminosa invece delle misurazioni sperimentali della luce stessa emessa. È dato dall'equazione per l'illuminazioneiocome
I=\frac{L_I\timesC_u\timesL_{LF}}{A_I}
per luminanza della lampada Lio (in lumen), coefficiente di utilizzoCtu, fattore di perdita di lucelLFe l'area della lampadaUNio(in m2).
Efficienza di illuminazione
Come calcolato dal sito web RapidTables, l'efficacia luminosa della radiazione è un modo comune di descrivere come una lampadina o un'altra fonte di luce utilizza bene le sue risorse energetiche, ma il metodo ufficiale per determinare l'efficienza delle sorgenti luminose è l'efficienza luminosa di una sorgente, non radiazione.
Scienziati e ingegneri in genere esprimono l'efficienza luminosa come un valore percentuale con il valore teorico massimo di efficienza luminosa 683.002 lm/W, che emette una lunghezza d'onda di luce di 555 nm. Ad esempio, un tipico watt bianco moderno "lumiled" può raggiungere efficienze di oltre 100 lm/W con un'efficienza del 15%, che è in realtà più di molti altri tipi di sorgenti luminose.
La misurazione della luminanza e dell'illuminamento nella scienza e nell'ingegneria tengono conto dei modi in cui gli occhi stessi percepiscono la luminosità della luce per ottenere misurazioni più raffinate e obiettive. Esaminando la distribuzione della luminosità della luce mediante esperimenti si cerca di capire se la risposta alla luminosità è dovuta ai segnali dei fotorecettori a cono o bastoncino all'interno dell'occhio umano.
Altre ricerche, come la ricerca sulla fotometria, cercano di rilevare forme specifiche di radiazione in base alla loro linearità di risposta. Se due flussi di luceΘ1eΘ2dovessero produrre due segnali diversi, i rilevatori fotometrici misurano il segnale generato come risultato di entrambi i flussi aggiunti linearmente. La linearità della risposta è la misura di questa relazione.