Kaip apskaičiuoti apšvietą

Įrengdami lemputes ar valdydami kompiuterio ekrano ryškumą, šviesos ryškumo supratimas gali padėti nustatyti jų efektyvumą.

apšvietimaspaviršiaus, savybė skiriasi nuoskaistis, matuoja, kiek šviesos jam patenkaskaistisyra iš jo atsispindinčios ar skleidžiamos šviesos kiekis. Aiškus termino aiškumas kalbant apie ryškumą ir elektrą gali padėti priimti geresnius sprendimus.

Apšvietimą matuojate kaip šviesos kiekį, patenkantį į paviršių vienetaiskojos-žvakėsarbaliukso. 1 liuksas, SI vienetas, yra lygus maždaug 0,0929030 pėdų žvakėms. 1 liuksas taip pat lygus 1 liumenui / m² kuriame spindis yra matasšviesos srautas, matomos šviesos kiekis, kurį šaltinis skleidžia per laiko vienetą, o 1 liuksas taip pat lygus .0001 phot (ph). Šie vienetai leidžia naudoti daugybę skalių, skirtų apšviestumui nustatyti skirtingiems tikslams.

Galite apskaičiuoti apšvietąEsusijęs su šviesos srautu „phi“Φnaudojant

tam tikroje srityjeA. Ši lygtis žymi šviesos srautą suΦ, tas pats magnetinio srauto simbolis ir jis rodo panašumą į magnetinio srauto lygtį

paviršiaus lygiagrečiam magnetuiAir magnetinio lauko stiprisB. Tai reiškia, kad apšvietimas lygiagretus magnetiniam laukui, kaip mokslininkai ir inžinieriai jį apskaičiuoja, ir jūs galite konvertuoti apšvietimo vienetus (srautą / m²) tiesiai vatais, naudojant intensyvumą (kandelių vienetais).

Galite naudoti lygtį

srautuiΦ, intensyvumasAškampinis tarpas "omas"Ωkampiniam tarpatramiuisteradanas (sr)arba kvadrato radianas, o visos sferos kampinis ilgis yra4π. Apšviestumu apskaičiuota šviesa krinta ant paviršiaus ir išsisklaido, todėl objektas tampa ryškus, todėl apšvietimas gali būti naudojamas kaip ryškumo matas.

Pavyzdžiui:Apšvietimas ant paviršiaus yra 6 liuksai, o paviršius yra 4 metrai nuo šviesos šaltinio. Koks šaltinio intensyvumas?​

Kadangi šviesa sklinda spinduliuojančiu modeliu, galite įsivaizduoti, kad šviesos šaltinis yra sferos centras, kurio spindulys yra lygus atstumui tarp šviesos šaltinio ir objekto. Tai reiškia, kad naudojamas atitinkamas sferos paviršiaus plotas, atitinkantis šį išdėstymą.

Sferos paviršiaus plotą padauginus iš 4 spindulio4π4²m² pagal apšvietą 6 liumenai / m² suteikia jums 1206,37 liumenų srautąΦ. Šviesa keliauja tiesiai į paviršių, taigi kampinis tarpasΩyra4πžvakidės, ir, naudojantΦ = I x Ω,intensyvumasAšyra 15159,69 liumenų / m².

Kampeliniame intervale naudojama kandela naudojama matuojant šviesos kiekį, kurį šviesos šaltinis skleidžia trijuose matmenyse. Kaip parodyta pavyzdyje, kampinis diapazonas matuojamas per steradianą visame šviesos plote, kuriam taikoma šviesa. Visas sferos steradinas yra4πkandelės. Nepamirškite sumaišyti liukso ir kandelos.

Norskandelayra kampinio tarpatramio matavimas,liuksoyra paties paviršiaus apšvietimas. Toli nuo šviesos šaltinio esančiuose taškuose liuksas yra mažesnis, nes mažiau šviesos sugeba pasiekti tą tašką. Tai svarbu realiose programose ir atliekant tikslius skaičiavimus, kurie turi atspindėti tikslų šaltinį šviesos, kuri būtų, pavyzdžiui, lemputės volframo laide, o ne lemputės atveju pats. Mažesnių lempučių, tokių kaip tam tikri LED šviesos šaltiniai, atstumas gali būti nereikšmingas, atsižvelgiant į jūsų skaičiavimų skalę.

Vienas sferos, kurios spindulys yra vieno metro spindulys, steradanas apimtų 1 m paviršių². Tai galite gauti žinodami, kad visa sfera apima4πKandelos, skirtos4π(iš4πr²kurio spindulys yra 1) steradianų, šios sferos padengtas paviršius yra 1 m². Šias konversijas galite naudoti apskaičiuodami realius šviesos lempučių ir žvakių, skleidžiančių šviesą, pavyzdžius, naudodami sferos paviršiaus plotą, kad būtų atsižvelgta į šviesos geometriją. Tada jie gali būti susiję su skaisčiu.

Nors apšvieta matuoja ant paviršiaus krintančią šviesą, šviesa yra to paviršiaus skleidžiama arba atspindima šviesa kandelė / m² arba „nits“. Šviesos vertėsLir prabangosEyra susiję per idealų paviršių, kuris su lygtimi skleidžia visą šviesąE = L x π​.

Jei gali atrodyti bauginanti tiek daug skirtingų būdų matuoti tuos pačius dydžius, internetinės skaičiuoklės ir diagramos atlieka skaičiavimus, kad konvertuotų skirtingus vienetus, kad būtų lengviau atlikti užduotį. „RapidTables“ siūlo liumenų ir vatų skaičiuoklę, kuri apskaičiuoja galingumą pagal skirtingus šviesos standartus. Svetainės lentelėje pateikiamos šios vertės, kad galėtumėte pamatyti, kaip jos lyginamos tarpusavyje. Atlikdami šias perskaičiavimo operacijas atkreipkite dėmesį į liumenų ir vatų vienetus, kurių šviesos efektyvumą taip pat naudoja „eta“η.​

„EngineeringToolBox“ taip pat siūlo lempučių ir lempų apšvietimo ir apšvietimo skaičiavimo metodus kartu su liukso matavimo diagrama. Apšvietimas yra dar vienas apšvietimo skaičiavimo metodas, kai vietoj pačios skleidžiamos šviesos eksperimentinių matavimų naudojami lempos ar šviesos šaltinio elektriniai standartai. Tai suteikia apšvietimo lygtisAškaip

lempos ryškumui L_l (liumenais), panaudojimo koeficientasC_u, šviesos nuostolių faktoriusL_LFir lempos plotąA_l(m²).

Kaip apskaičiuota „RapidTables“ svetainėje, šviesos spinduliavimo efektyvumas yra įprastas būdas apibūdinti, kaip lemputė ar kitas šviesos šaltinis gerai naudoja savo energijos išteklius, tačiau oficialus šviesos šaltinių efektyvumo nustatymo metodas yra šaltinio šviesos efektyvumas, o ne radiacija.

Mokslininkai ir inžinieriai apšvietimo efektyvumą paprastai išreiškia procentine verte, o didžiausia teorinė apšvietimo efektyvumo vertė - 683,002 lm / W, kuri skleidžia 555 nm šviesos bangos ilgį. Kaip vieną pavyzdį, tipiškas šiuolaikinis baltųjų vatų „apšviestas“ efektyvumas gali viršyti 100 lm / W, o efektyvumas siekia 15%, o tai iš tikrųjų yra daugiau nei daugelyje kitų šviesos šaltinių.

Matuojant ryškumą ir apšvietimą moksle ir inžinerijoje atsižvelgiama į tai, kaip akys pačios suvokia šviesos ryškumą, kad gautų tikslesnius, objektyvesnius matavimus. Nagrinėdami šviesos ryškumo pasiskirstymą eksperimentais bandykite suprasti, ar atsakas į ryškumą atsiranda dėl kūgio ar strypo fotoreceptorių signalų žmogaus akyje.

Kiti tyrimai, pavyzdžiui, fotometrijos tyrimai, siekia nustatyti specifines radiacijos formas pagal jų atsako tiesiškumą. Jei du šviesos srautaiΘ₁irΘ₂turėjo gaminti du skirtingus signalus, fotometrijos detektoriai matuoja signalą, gautą dėl abiejų tiesiai pridėtų srautų. Atsakymo tiesiškumas yra šio ryšio matas.