כיצד לחשב תאורה

בעת התקנת נורות או שליטה על בהירות מסך המחשב שלך, הבנה של בהירות האור יכולה לסייע לך לקבוע עד כמה הם יעילים.

ההארהשל משטח, תכונה שונה מבְּהִיקוּת, מודד כמה אור נופל עליו בזמןבְּהִיקוּתהיא כמות האור המוחזרת או נפלטת ממנו. הישארות ברורה עם המינוח בכל הנוגע לבהירות וחשמל יכולה לעזור לך לקבל החלטות טובות יותר.

אתה מודד את הארה ככמות האור שנופלת על פני משטח ביחידותנרות רגלייםאוֹלוקס. 1 לוקס, יחידת ה- SI, שווה לכ- 0.0929030 נרות ברגל. לוקס 1 שווה גם לומן אחד / מ '² בו לומן הוא מדד לשטף אור, כמות האור הגלוי שמקור פולט ליחידת זמן, וגם לוקס אחד שווה ל -0,0001 פוט (ph). יחידות אלה מאפשרות לך להשתמש במגוון רחב של סולמות לקביעת עוצמת הארה למטרות שונות.

אתה יכול לחשב את הארההקשור לשטף האור "phi"Φבאמצעות

מעל אזור נתוןא. משוואה זו מסמנת שטף אור עםΦ, אותו סמל לשטף מגנטי, והוא מראה דמיון למשוואה לשטף מגנטי

לשטח פנים מקביל למגנטאועוצמת השדה המגנטיב. פירוש הדבר שההארה מקבילה לשדה המגנטי באופן שבו מדענים ומהנדסים מחשבים אותו, ואתה יכול להמיר את יחידות ההארה (שטף / מ '²) ישירות לוואט באמצעות העוצמה (ביחידות נרות).

אתה יכול להשתמש במשוואה

לשטףΦ, עוצמהאניוטווח זוויתי "אוהם"Ωלטווח הזוויתי בסטרדיאן (sr), או רדיאן מרובע, ולכדור מלא יש טווח זוויתי של4π. האור המחושב במאור נופל על פני השטח ומתפשט וגורם לאובייקט להיות בהיר, ולכן ניתן להשתמש במאור כמדד של בהירות.

לדוגמה:עוצמת ההארה על גבי משטח היא 6 לוקס והמשטח נמצא במרחק של 4 מטרים ממקור האור. מה עוצמת המקור?​

מכיוון שאור נע בתבנית מקרינה, אתה יכול לדמיין שמקור האור הוא מרכז הכדור ברדיוס השווה למרחק בין מקור האור לאובייקט. פירוש הדבר ששטח הפנים המתאים לשימוש הוא שטח הפנים של הכדור המתאים לסידור זה.

הכפלת שטח הפנים של הכדור ברדיוס 4 כ4π4²M² לפי תאורה 6 לומן / מ '² נותן לך 1206.37 לומן של שטףΦ. האור נע ישירות אל פני השטח, ולכן טווח זוויתי כל כךΩהוא4πנרות, וכן, באמצעותΦ = I x Ω,האינטנסיביותאניהוא 15159.69 לומן / מ '².

הקנדלה המשמשת בטווח הזוויתי משמשת כמדידה של כמות האור שמקור אור פולט בטווח בטווח תלת מימד. כפי שמוצג באמצעות הדוגמה, טווח הזוויות נמדד באמצעות סטרדיאן על פני השטח שאליו מוחל האור. סטראדיאן של כדור מלא הוא4πנרות. הקפד לא לערבב לוקס וקנדלה.

בזמןקנדלההוא מדידה של טווח הזוויות, ה-לוקסהוא התאורה של המשטח עצמו. בנקודות רחוקות יותר ממקור אור, ה- lux הוא פחות שפחות אור מסוגל להגיע לנקודה זו. זה חשוב ביישומים בעולם האמיתי ובחישובים מדויקים שצריכים להתחשב במקור המדויק של אור שיהיה, למשל, בחוט הטונגסטן של נורה, לא במקרה של הנורה את עצמה. עבור נורות קטנות יותר כגון מקורות נורת לד מסוימים, המרחק עשוי להיות זניח יותר בהתאם לסולם החישובים שלך.

סטרדיאן אחד של כדור עם רדיוס של מטר אחד יקיף משטח של 1 מ '². אתה יכול להשיג זאת מתוך ידיעה שכדור מלא מכסה4πנברשות כך, עבור שטח פנים של4π(מ4πr²ברדיוס של 1) סטרדיאנים, המשטח שהכדור הזה מכסה הוא 1 מ '². אתה יכול להשתמש בהמרות אלה על ידי חישוב דוגמאות בעולם האמיתי של נורות ונרות המפיצים אור באמצעות שטח הפנים של הכדור כדי להסביר את הגיאומטריה של האור. אז הם יכולים להיות קשורים לבהירות.

בעוד שהארה מודדת את אור ההתרחשות על פני השטח, הארה היא האור שנפלט או מוחזר על ידי אותו משטח בקנדלה / מ '.² או "nits". ערכי הבהירותלו לוקסהקשורים באמצעות משטח אידיאלי הפולט את כל האור בעזרת המשוואהE = L x π​.

אם זה אולי נראה מפחיד שיש כל כך הרבה דרכים שונות למדידת אותם כמויות, מחשבונים ותרשימים מקוונים מבצעים חישובים להמרה בין יחידות שונות כדי להקל על המשימה. RapidTables מציע מחשבון לומן לוואט המחשב הספק לתקני אור שונים. הטבלה באתר מציגה ערכים אלה כדי שתוכלו לראות כיצד הם משתווים זה לזה. שימו לב ליחידות הלומן והוואט בעת ביצוע המרות אלה המשתמשות גם ביעילות האור על ידי "eta"η.​

ה EngineeringToolBox מציעה גם שיטות לחישוב תאורה ותאורה לתקנים של נורות ומנורות לצד תרשים מדידה לוקס. הארה היא שיטה נוספת לחישוב הארה המשתמשת בסטנדרטים חשמליים של המנורה או מקור האור במקום מדידות הניסוי של האור שניתנו מעצמו. זה ניתן על ידי המשוואה לתאורהאניכפי ש

להארת המנורה ל '_l (בלומן), מקדם ניצולג_u, גורם לאובדן אורל_LFואזור המנורהא_l(במ '²).

כפי שחושב על ידי אתר RapidTables, היעילות המאירה של קרינה היא דרך נפוצה לתאר כיצד נורה או מקור אור אחר משתמשת היטב במשאבי האנרגיה שלה, אך השיטה הרשמית לקביעת יעילות מקורות האור היא היעילות המאירה של מקור, לא קְרִינָה.

מדענים ומהנדסים מבטאים בדרך כלל את יעילות התאורה כערך אחוז עם הערך התיאורטי המרבי של יעילות התאורה 683.002 lm / W, הפולט אורך גל של 555 ננומטר. כדוגמא אחת, "מואר" וואט לבן מודרני טיפוסי יכול להגיע ליעילות של מעל 100 ל"מ / וו עם יעילות של 15%, שהיא למעשה יותר מרבים ממקורות האור האחרים.

מדידת הארה וההארה במדע והנדסה מתחשבת בדרכים בהן העיניים עצמן תופשות את בהירות האור כדי לקבל מדידות אובייקטיביות מעודנות יותר. בחינת התפלגות בהירות האור באמצעות ניסויים מנסה להבין האם התגובה לבהירות נובעת מאותות חרוט או קולט אור בתוך העין האנושית.

מחקר אחר, כמו מחקר פוטומטריה, מבקש לאתר צורות ספציפיות של קרינה על בסיס ליניאריות התגובה שלהם. אם שני שטפי אורΘ₁וΘ₂היו לייצר שני אותות שונים, גלאי פוטומטריה מודדים את האות שנוצר כתוצאה משני השטפים שנוספו באופן ליניארי. ליניאריות התגובה היא המדד לקשר זה.