Hoe de verlichtingssterkte te berekenen

Wanneer u gloeilampen installeert of de helderheid van uw computerscherm regelt, kan inzicht in de helderheid van licht u helpen te bepalen hoe effectief ze zijn.

Deverlichtingssterktevan een oppervlak, een kenmerk dat verschilt vanluminantie, meet hoeveel licht erop valt terwijlluminantieis de hoeveelheid licht die erdoor wordt gereflecteerd of uitgestraald. Duidelijk blijven met terminologie als het gaat om helderheid en elektriciteit kan u helpen betere beslissingen te nemen.

Verlichtingssterkte meet je als de hoeveelheid licht die op een oppervlak valt in eenheden vanvoetkaarsenofluxe. 1 lux, de SI-eenheid, is gelijk aan ongeveer 0,0929030 voetkaarsen. 1 lux is ook gelijk aan 1 lumen/m² waarin lumen een maat is vanlichtstroom, de hoeveelheid zichtbaar licht die een bron per tijdseenheid uitstraalt, en 1 lux is ook gelijk aan .0001 phot (ph). Met deze eenheden kunt u een breed scala aan schalen gebruiken voor het bepalen van de verlichtingssterkte voor verschillende doeleinden.

U kunt de verlichtingssterkte berekenenEgerelateerd aan lichtstroom "phi"Φgebruik makend van

over een bepaald gebiedEEN. Deze vergelijking geeft de lichtstroom aan metΦ, hetzelfde symbool voor magnetische flux, en het vertoont gelijkenis met de vergelijking voor magnetische flux

voor een oppervlakte evenwijdig aan een magneetEENen magnetische veldsterkteB. Dit betekent dat de verlichtingssterkte parallel loopt met het magnetische veld op de manier waarop wetenschappers en ingenieurs het berekenen, en u kunt de eenheden van verlichtingssterkte (flux/m²) direct naar watt met behulp van de intensiteit (in eenheden van candela).

U kunt de vergelijking gebruiken:

voor fluxΦ, intensiteitiken hoekoverspanning "ohm"Ωvoor de hoekoverspanning insteradiaal (sr), of vierkante radiaal, en een volledige bol heeft een hoekoverspanning van4π. Het in verlichtingssterkte berekende licht valt op het oppervlak en verspreidt zich waardoor het object helder wordt, dus verlichtingssterkte kan worden gebruikt als een maat voor helderheid.

Bijvoorbeeld:De verlichtingssterkte op een oppervlak is 6 lux en het oppervlak is 4 meter verwijderd van de lichtbron. Wat is de intensiteit van de bron?​

Omdat licht zich in een stralingspatroon voortplant, kun je je voorstellen dat de lichtbron het middelpunt is van een bol met een straal die gelijk is aan de afstand tussen de lichtbron en het object. Dit betekent dat de overeenkomstige oppervlakte die moet worden gebruikt, de oppervlakte van de bol is die overeenkomt met deze opstelling.

Het oppervlak van de bol vermenigvuldigen met straal 4 as4π4²m² door verlichtingssterkte 6 lumen/m² geeft u 1206.37 lumen fluxΦ. Het licht gaat rechtstreeks naar het oppervlak, dus hoekige overspanningΩis4πcandela's, en, met behulp vanΦ = ik x ,de intensiteitikbedraagt ​​15159,69 lumen/m².

De candela die in de hoekoverspanning wordt gebruikt, wordt gebruikt als een maat voor de hoeveelheid licht die een lichtbron in een bereik in een driedimensionale overspanning uitstraalt. Zoals door het voorbeeld wordt getoond, wordt de hoekoverspanning gemeten via steradiaal over het oppervlak waarop het licht wordt aangebracht. De steradiaal van een volledige bol is4πkaarsen. Zorg ervoor dat u lux en candela niet door elkaar haalt.

Terwijlcandelais een maat voor de hoekoverspanning, deluxeis de verlichting van het oppervlak zelf. Op punten die verder van een lichtbron verwijderd zijn, is de lux minder omdat er minder licht dat punt kan bereiken. Dit is belangrijk in toepassingen in de echte wereld en nauwkeurige berekeningen die rekening moeten houden met de exacte bron van een licht dat bijvoorbeeld in de wolfraamdraad van een gloeilamp zit, niet het geval van de gloeilamp zelf. Voor kleinere gloeilampen, zoals bepaalde LED-lichtbronnen, kan de afstand meer verwaarloosbaar zijn, afhankelijk van de schaal van uw berekeningen.

Een steradiaal van een bol met een straal van één meter zou een oppervlak van 1 m. omvatten². U kunt dit verkrijgen door te weten dat een volledige bol dekt4πcandela dus, voor een oppervlakte van4π(van4πr²met een straal van 1) steradianen, is het oppervlak dat deze bol zou bedekken 1 m². U kunt deze conversies gebruiken door praktijkvoorbeelden te berekenen van gloeilampen en kaarsen die licht afgeven met behulp van het oppervlak van een bol om rekening te houden met de geometrie van het licht. Ze kunnen dan gerelateerd worden aan luminantie.

Terwijl verlichtingssterkte licht meet dat op een oppervlak valt, is luminantie het licht dat door dat oppervlak wordt uitgestraald of gereflecteerd in candela/m² of "neten". De waarden van luminantieLen luxeEzijn gerelateerd via een ideaal oppervlak dat al het licht uitstraalt met de vergelijkingE = L x​.

Als het misschien ontmoedigend lijkt om zoveel verschillende manieren te hebben om dezelfde hoeveelheden te meten, voeren online rekenmachines en grafieken berekeningen uit om tussen verschillende eenheden om te rekenen om de taak gemakkelijker te maken. RapidTables biedt een lumen naar watt-calculator die het vermogen berekent voor verschillende lichtstandaarden. De tabel op de website toont deze waarden, zodat u kunt zien hoe ze zich met elkaar verhouden. Let bij het uitvoeren van deze conversies op de eenheden van lumen en watt, waarbij ook de lichtopbrengst wordt gebruikt door "eta"η.​

De TechniekToolBox biedt ook methoden voor het berekenen van verlichtingssterkte en verlichting voor standaarden van gloeilampen en lampen naast een lux-meetkaart. Verlichting is een andere methode voor het berekenen van de verlichtingssterkte die gebruikmaakt van elektrische normen van de lamp of lichtbron in plaats van de experimentele metingen van het licht dat zelf wordt afgegeven. Het wordt gegeven door de vergelijking voor verlichtingiknet zo

voor luminantie van de lamp L_ik (in lumen), gebruikscoëfficiëntC_jij, lichtverliesfactorL_LFen oppervlakte van de lampEEN_ik(in M²).

Zoals berekend door de RapidTables-website, is de lichtopbrengst van straling een gebruikelijke manier om te beschrijven hoe een gloeilamp of andere lichtbron gebruikt zijn energiebronnen goed, maar de officiële methode om de efficiëntie van lichtbronnen te bepalen is de lichtopbrengst van een bron, niet straling.

Wetenschappers en ingenieurs drukken verlichtingsefficiëntie doorgaans uit als een procentuele waarde met de maximale theoretische waarde van verlichtingsefficiëntie 683.002 lm/W, die een lichtgolflengte van 555 nm uitstraalt. Zo kan een typische moderne witte watt "gelumild" een efficiëntie bereiken van meer dan 100 lm/W met een efficiëntie van 15%, wat eigenlijk meer is dan veel andere soorten lichtbronnen.

Het meten van luminantie en verlichtingssterkte in wetenschap en techniek houdt rekening met de manier waarop ogen zelf de helderheid van licht waarnemen om meer verfijnde, objectieve metingen te verkrijgen. Door de verdeling van de helderheid van licht te onderzoeken met behulp van experimenten, proberen we te begrijpen of de reactie op helderheid te wijten is aan kegel- of staaffotoreceptorsignalen in het menselijk oog.

Ander onderzoek, zoals fotometrisch onderzoek, probeert specifieke vormen van straling te detecteren op basis van hun responslineariteit. Als twee lichtstromenΘ₁enΘ₂twee verschillende signalen zouden produceren, meten fotometriedetectoren het signaal dat wordt gegenereerd als resultaat van beide lineair opgetelde fluxen. De responslineariteit is de maat voor deze relatie.