Kā aprēķināt apgaismojumu

Instalējot spuldzes vai kontrolējot datora ekrāna spilgtumu, izpratne par gaismas spilgtumu var palīdzēt noteikt to efektivitāti.

Theapgaismojumsvirsmas īpašība atšķiras nospilgtums, mēra, cik daudz gaismas tam nokrītspilgtumsir no tā atstarotās vai izstarotās gaismas daudzums. Terminu skaidrības uzturēšana spilgtuma un elektrības ziņā var palīdzēt pieņemt labākus lēmumus.

Jūs mēra apgaismojumu kā gaismas daudzumu, kas nokrīt uz virsmas vienībāskāju svecesvailukss. 1 luksi, SI mērvienība, ir vienāda ar aptuveni 0,0929030 pēdu svecēm. 1 luksi ir vienādi ar 1 lūmenu / m² kurā lūmenu mēragaismas plūsma, redzamās gaismas daudzums, ko avots izstaro laika vienībā, un 1 luksi ir vienāds ar .0001 fot (ph). Šīs vienības ļauj jums izmantot plašu skalu diapazonu, lai noteiktu apgaismojumu dažādiem mērķiem.

Jūs varat aprēķināt apgaismojumuEsaistīts ar gaismas plūsmu "phi"Φizmantojot

noteiktā apgabalāA. Šis vienādojums apzīmē gaismas plūsmu arΦ, tas pats magnētiskās plūsmas simbols, un tas parāda līdzību magnētiskās plūsmas vienādojumam

virsmas laukumam, kas paralēls magnētamAun magnētiskā lauka stiprumsB. Tas nozīmē, ka apgaismojums paralēli magnētiskajam laukam ir veids, kā zinātnieki un inženieri to aprēķina, un jūs varat pārveidot apgaismojuma vienības (plūsma / m²) tieši vatos, izmantojot intensitāti (kandelu vienībās).

Jūs varat izmantot vienādojumu

par plūsmuΦ, intensitāteEsun leņķa laidums "oms"Ωleņķiskajam laidumam iekšāsteradiāņu (sr)vai kvadrātveida radiāns, un pilnai sfērai ir leņķa laidums4π. Apgaismojumā aprēķinātā gaisma nokrīt uz virsmas un izkliedējas, izraisot objekta spilgtumu, tāpēc apgaismojumu var izmantot kā spilgtuma mēru.

Piemēram:Apgaismojums uz virsmas ir 6 luksi, un virsma ir 4 metrus no gaismas avota. Kāda ir avota intensitāte?​

Tā kā gaisma pārvietojas izstarojošā veidā, jūs varat iedomāties, ka gaismas avots ir sfēras centrs, kura rādiuss ir vienāds ar attālumu starp gaismas avotu un objektu. Tas nozīmē, ka atbilstošā izmantojamā virsma ir sfēras virsmas laukums, kas atbilst šai kārtībai.

Sfēras virsmas laukumu reizinot ar rādiusu 4 kā4π4²m² ar apgaismojumu 6 lūmeni / m² dod jums 1206,37 lūmenus plūsmasΦ. Gaisma virzās tieši uz virsmu, tātad leņķiskaΩir4πkandeles, un, izmantojotΦ = I x Ω,intensitāteEsir 15159,69 lūmeni / m².

Leņķiskajā laidumā izmantoto kandelu izmanto kā gaismas daudzuma mērījumu, ko gaismas avots izstaro diapazonā trīsdimensiju diapazonā. Kā parādīts piemērā, leņķa laidumu mēra caur steradiānu virs virsmas, uz kuru tiek uzlikta gaisma. Pilnas sfēras steradiāns ir4πkandeles. Pārliecinieties, ka nesajaucat luksus un kandelu.

Kamērkandelair leņķa laiduma mērījums,lukssir pašas virsmas apgaismojums. Punktos, kas atrodas tālāk no gaismas avota, lukss ir mazāks, jo mazāk gaismas spēj sasniegt šo punktu. Tas ir svarīgi reālās lietojumprogrammās un precīzos aprēķinos, kuros jāņem vērā precīzs avots gaismas, kas atrodas, piemēram, spuldzes volframa stieplē, nevis spuldzes gadījumā pati. Mazākām spuldzēm, piemēram, noteiktiem LED gaismas avotiem, attālums var būt nenozīmīgāks atkarībā no jūsu aprēķinu skalas.

Viens sfēras steradiāns ar metru rādiusu aptvertu 1 m virsmu². To var iegūt, zinot, ka visa sfēra aptver4πCandelas tā, virsmas laukumam4π(no4πr²ar 1) steradiāna rādiusu šī sfēra pārklātu virsmu ir 1 m². Varat izmantot šos pārveidojumus, aprēķinot reālos piemērus par spuldzēm un svecēm, kas izstaro gaismu, izmantojot sfēras virsmas laukumu, lai ņemtu vērā gaismas ģeometriju. Tad tos var saistīt ar spilgtumu.

Lai gan apgaismojums mēra uz virsmu krītošo gaismu, spilgtums ir šīs virsmas izstarotā vai atstarotā gaisma kandelās / m² vai "nits". Spilgtuma vērtībasLun lukssEir saistīti ar ideālu virsmu, kas izstaro visu gaismu ar vienādojumuE = L x π​.

Ja var šķist biedējoši tas, ka ir tik daudz dažādu veidu, kā izmērīt vienus un tos pašus daudzumus, tiešsaistes kalkulatori un diagrammas veic aprēķinus, lai pārveidotu starp dažādām vienībām, lai atvieglotu uzdevumu. RapidTables piedāvā lūmenu līdz vatiem kalkulatoru, kas aprēķina jaudu dažādiem gaismas standartiem. Vietnes tabulā ir parādītas šīs vērtības, lai jūs varētu redzēt, kā tās salīdzina viena ar otru. Veicot šos pārrēķinus, ņemiet vērā lūmenu un vatu vienības, kurās izmanto arī gaismas efektivitāti ar "eta"η.​

The EngineeringToolBox piedāvā arī apgaismojuma un apgaismojuma aprēķināšanas metodes spuldzēm un lampām līdzās luksusa mērījumu diagrammai. Apgaismojums ir vēl viena apgaismojuma aprēķināšanas metode, kurā tiek izmantoti lampas vai gaismas avota elektriskie standarti, nevis eksperimentāli izstarotie gaismas mērījumi. To dod apgaismojuma vienādojumsEskā

luktura spilgtumam L_l (lūmenos), izmantošanas koeficientsC_u, gaismas zudumu koeficientsL_LFun luktura laukumsA_l(metros²).

Kā aprēķina vietnē RapidTables, starojuma gaismas efektivitāte ir izplatīts veids, kā aprakstīt, kā spuldze vai cits gaismas avots labi izmanto savus enerģijas resursus, bet oficiālā metode gaismas avotu efektivitātes noteikšanai ir avota gaismas efektivitāte, nevis starojums.

Zinātnieki un inženieri apgaismojuma efektivitāti parasti izsaka procentos ar maksimālo teorētisko apgaismojuma efektivitātes vērtību 683,002 lm / W, kas izstaro 555 nm gaismas viļņa garumu. Kā vienu piemēru var uzskatīt, ka tipisks mūsdienu "vatu" baltais vats var sasniegt efektivitāti virs 100 lm / W ar efektivitāti 15%, kas faktiski ir vairāk nekā daudzi citi gaismas avoti.

Mērot spilgtumu un apgaismojumu zinātnē un inženierzinātnēs, tiek ņemti vērā veidi, kā acis pašas uztver gaismas spilgtumu, lai iegūtu precīzākus, objektīvākus mērījumus. Pārbaudot gaismas spilgtuma sadalījumu, izmantojot eksperimentus, mēģiniet saprast, vai reakcija uz spilgtumu ir saistīta ar konusa vai stieņa fotoreceptoru signāliem cilvēka acī.

Citi pētījumi, piemēram, fotometrijas pētījumi, cenšas atklāt specifiskas radiācijas formas, pamatojoties uz to reakcijas linearitāti. Ja divi gaismas plūsmasΘ₁unΘ₂bija jāsniedz divi dažādi signāli, fotometrijas detektori mēra signālu, kas radies abu lineāri pievienoto plūsmu rezultātā. Reakcijas linearitāte ir šīs attiecības mērs.