照度の計算方法

電球を取り付けたり、コンピューターの画面の明るさを制御したりするときは、光の明るさを理解しておくと、電球の効果を判断するのに役立ちます。

ザ・照度表面の、とは異なる特徴輝度、その間にどれだけの光が当たるかを測定します輝度は、そこから反射または放出される光の量です。 明るさと電気に関して用語を明確に保つことは、より良い決定を下すのに役立ちます。

照度は、表面に当たる光の量として単位で測定します。フートキャンドルまたはルクス. SI単位である1ルクスは、約0.0929030フートキャンドルに相当します。 1ルクスも1ルーメン/ mに等しい² ルーメンは光束、光源が単位時間あたりに放出する可視光の量であり、1ルクスも.0001フォト（ph）に相当します。 これらのユニットを使用すると、さまざまな目的で照度を決定するためにさまざまなスケールを使用できます。

照度を計算できますE光束「ファイ」に関連Φを使用して

特定の領域でA. この方程式は、光束を次のように表します。Φ、磁束の同じ記号であり、磁束の方程式との類似性を示しています

磁石に平行な表面積の場合Aと磁場の強さB. これは、科学者やエンジニアが計算する方法で照度が磁場と平行になることを意味し、照度の単位（フラックス/ m）を変換できます。²）強​​度（カンデラの単位）を使用して直接ワットに変換します。

あなたは方程式を使うことができます

フラックス用Φ、強度私および角度スパン「オーム」Ωの角度スパンステラジアン（sr）、または平方ラジアンであり、完全な球の角度スパンは4π. 照度で計算された光は表面に当たって広がり、物体が明るくなるので、照度は明るさの尺度として使用できます。

例えば：表面の照度は6ルクスで、表面は光源から4メートルです。 ソースの強度はどれくらいですか？​

光は放射パターンで移動するため、光源は、光源とオブジェクトの間の距離に等しい半径を持つ球の中心であると想像できます。 これは、使用する対応する表面積が、この配置に対応する球の表面積であることを意味します。

球の表面積に半径4を掛ける4π4²m² 照度6ルーメン/ m² 1206.37ルーメンのフラックスを提供しますΦ. 光は表面に直接伝わるため、角度スパンΩです4πカンデラ、そして、を使用してΦ=IxΩ、強度私15159.69ルーメン/ mです².

角度スパンで使用されるカンデラは、光源が3次元スパンの範囲で放出する光の量の測定値として使用されます。 例で示されているように、角度スパンは、光が適用される表面積全体でステラジアンを介して測定されます。 全球のステラジアンは4πカンデラ。 ルクスとカンデラを混同しないように注意してください。

一方カンデラ角度スパンの測定値であり、ルクス表面自体の照明です。 光源から遠く離れたポイントでは、そのポイントに到達できる光が少なくなるため、ルクスは小さくなります。 これは、正確なソースを考慮する必要がある実際のアプリケーションや正確な計算で重要です。 たとえば、電球の場合ではなく、電球のタングステン線にある光の 自体。 特定のLED光源などの小さな電球の場合、計算の規模によっては、距離が無視できる場合があります。

半径1メートルの球の1つのステラジアンは、1mの表面を含みます。². これは、完全な球がカバーしていることを知っていることから取得できます4πカンデラそう、表面積のために4π（から4πr²半径が1）ステラジアンの場合、この球がカバーする表面は1mです。². これらの変換を使用するには、球の表面積を使用して光を発する電球やキャンドルの実際の例を計算し、光のジオメトリを説明します。 次に、それらを輝度に関連付けることができます。

照度は表面に入射する光を測定しますが、輝度はその表面から放出または反射される光のカンデラ/ mです。² または「ニット」。 輝度の値LとルクスE方程式ですべての光を放出する理想的な表面を介して関連付けられていますE =Lxπ​.

同じ量を測定する非常に多くの異なる方法があるのが気が遠くなるように思えるかもしれませんが、オンライン計算機とチャートは、タスクを簡単にするために異なる単位間で変換する計算を実行します。 RapidTables さまざまな光基準の電力を計算するルーメンからワットへの計算機を提供します。 Webサイトの表にこれらの値が表示されているため、これらの値を相互に比較できます。 「eta」による発光効率も使用するこれらの変換を実行するときは、ルーメンとワットの単位に注意してください。η.​

ザ・ EngineeringToolBox また、ルクス測定チャートと一緒に、電球とランプの標準の照度と照明を計算する方法も提供します。 照度は、それ自体が発する光の実験的測定の代わりに、ランプまたは光源の電気的標準を使用する照度を計算する別の方法です。 それは照明の方程式によって与えられます私なので

ランプの輝度L_l （ルーメン単位）、使用率C_u、光損失係数L_LFとランプの面積A_l（メートル単位²).

RapidTables Webサイトで計算されているように、放射の発光効率は、電球やその他の光源がどのように見えるかを説明する一般的な方法です。 エネルギー資源を上手に利用していますが、光源の効率を決定する公式の方法は、光源の発光効率であり、 放射線。

科学者やエンジニアは通常、照明効率をパーセント値で表し、照明効率の理論上の最大値は653.002 lm / Wで、波長555nmの光を放射します。 一例として、典型的な現代のホワイトワット「ルーメン」は、15％の効率で100 lm / Wを超える効率に達する可能性があり、これは実際には他の多くのタイプの光源よりも優れています。

科学と工学における輝度と照度の測定では、目自体が光の明るさを認識する方法を考慮して、より洗練された客観的な測定値を取得します。 実験を使用して光の明るさの分布を調べることは、明るさへの応答が人間の目の中の円錐または桿体の光受容体信号によるものであるかどうかを理解しようとします。

測光研究などの他の研究では、応答の線形性に基づいて特定の形態の放射線を検出しようとしています。 2つの光の流れの場合Θ₁そしてΘ₂2つの異なる信号を生成するために、測光検出器は、線形に追加された両方のフラックスの結果として生成された信号を測定します。 応答の線形性は、この関係の尺度です。