Hvordan beregne belysning

Når du installerer lyspærer eller styrer lysstyrken på dataskjermen, kan en forståelse av lysstyrken hjelpe deg med å bestemme hvor effektive de er.

Delysstyrkeav en overflate, en funksjon som er forskjellig fraluminans, måler hvor mye lys som faller på den mensluminanser mengden lys som reflekteres eller sendes ut fra den. Å være klar med terminologi når det gjelder lysstyrke og elektrisitet kan hjelpe deg med å ta bedre beslutninger.

Du måler belysningsstyrken som mengden lys som faller på en overflate i enheter avfotlysellerlux. 1 lux, SI-enheten, er lik 0,0929030 fotlys. 1 lux er også lik 1 lumen / m² hvor lumen er et mål pålysstrøm, mengden synlig lys en kilde avgir per tidsenhet, og 1 lux er også lik .0001 fot (ph). Disse enhetene lar deg bruke et bredt spekter av skalaer for å bestemme lysstyrken for forskjellige formål.

Du kan beregne lysstyrkeErelatert til lysstrøm "phi"Φved hjelp av

over et gitt områdeEN. Denne ligningen betegner lysstrøm med

for et overflateareal parallelt med en magnetENog magnetfeltstyrkeB. Dette betyr at lysstyrken er parallell med magnetfeltet i måten forskere og ingeniører beregner det, og du kan konvertere lysstyrkenhetene (flux / m²) direkte til watt ved hjelp av intensiteten (i enheter av lysekroner).

Du kan bruke ligningen

for fluksΦ, intensitetJegog vinkelspenn "ohm"Ωfor vinkelspennet isteradian (sr), eller kvadratisk radian, og en hel kule har et vinkelspenn på4π. Lyset som beregnes i lysstyrke, faller på overflaten og sprer seg og forårsaker at objektet blir sterkt, så lysstyrken kan brukes som et mål på lysstyrken.

For eksempel:Lysstyrken på en overflate er 6 lux og overflaten er 4 meter fra lyskilden. Hva er intensiteten til kilden?​

Fordi lys beveger seg i et utstrålende mønster, kan du forestille deg at lyskilden er sentrum for en kule med en radius lik avstanden mellom lyskilden og gjenstanden. Dette betyr at det korresponderende overflatearealet som skal brukes, er overflatearealet til sfæren som tilsvarer dette arrangementet.

Multiplisere sfærens overflateareal med radius 4 som4π4²m² med lysstyrke 6 lumen / m² gir deg 1206,37 lumenΦ. Lyset beveger seg direkte til overflaten, så vinkelΩer4πlysekroner, og, ved hjelp avΦ = I x Ω,intensitetenJeger 15159,69 lumen / m².

Candelaen som brukes i vinkelspennet, brukes som en måling av mengden lys som en lyskilde avgir i et område i et tredimensjonalt spenn. Som vist gjennom eksemplet måles vinkelspennet gjennom steradian over overflaten som lyset påføres. En full sfære er steradian4πlysekroner. Pass på at du ikke blander sammen lux og candela.

Samtidig somcandelaer en måling av vinkelspennet,luxer belysningen av selve overflaten. På punkter lenger unna en lyskilde, er lux mindre ettersom mindre lys er i stand til å nå det punktet. Dette er viktig i virkelige applikasjoner og presise beregninger som må ta høyde for den eksakte kilden av et lys som ville være i for eksempel wolframledningen til en lyspære, ikke tilfellet med lyspæren seg selv. For mindre lyspærer som visse LED-lyskilder, kan avstanden være mer ubetydelig, avhengig av omfanget av beregningene dine.

En steradian av en kule med en meters radius vil omfatte en overflate på 1 m². Du kan få dette ved å vite at en hel sfære dekker4πlysekroner så, for et overflateareal på4π(fra4πr²med en radius på 1) steradianer, er overflaten denne sfæren dekker 1 m². Du kan bruke disse konverteringene ved å beregne virkelige eksempler på lyspærer og lys som avgir lys ved å bruke overflatearealet til en sfære for å gjøre rede for lysets geometri. De kan da være relatert til luminans.

Mens lysstyrken måler lys som faller inn på en overflate, er lysstyrken det lyset som blir utsendt eller reflektert av den overflaten i candela / m² eller "nits". Verdiene for luminansLog luxEer beslektet gjennom en ideell overflate som avgir alt lys med ligningenE = L x π​.

Hvis det kan virke skremmende å ha så mange forskjellige måter å måle de samme mengdene på, utfører online kalkulatorer og diagrammer beregninger for å konvertere mellom forskjellige enheter for å gjøre oppgaven enklere. RapidTables tilbyr en lumen til watt-kalkulator som beregner strøm for forskjellige lysstandarder. Tabellen på nettstedet viser disse verdiene slik at du kan se hvordan de sammenlignes med hverandre. Legg merke til enhetene lumens og watt når du utfører disse konverteringene, som også bruker lyseffekten av "eta"η.​

De EngineeringToolBox tilbyr også metoder for å beregne lysstyrke og belysning for standarder for lyspærer og lamper sammen med et lux målekart. Belysning er en annen metode for å beregne belysningsstyrke som bruker elektriske standarder for lampen eller lyskilden i stedet for de eksperimentelle målingene av lys som er gitt av seg selv. Det er gitt av ligningen for belysningJegsom

for lysstyrke på lampen L_l (i lumen), utnyttelseskoeffisientC_u, lystapsfaktorL_LFog området på lampenEN_l(i m²).

Som beregnet av RapidTables-nettstedet, er strålingseffektiviteten en vanlig måte å beskrive hvordan en lyspære eller annen lyskilde bruker energikildene sine godt, men den offisielle metoden for å bestemme effektiviteten til lyskilder er lyseffekten til en kilde, ikke stråling.

Forskere og ingeniører uttrykker vanligvis lyseffektivitet som en prosentverdi med maksimal teoretisk verdi av lyseffektivitet 683,002 lm / W, som avgir en bølgelengde på 555 nm. Som et eksempel kan en typisk moderne "hvitt watt" lumiled "nå virkningsgrader på over 100 lm / W med en effektivitet på 15%, som faktisk er mer enn mange andre typer lyskilder.

Måling av luminans og belysningsstyrke i vitenskap og teknologi tar hensyn til måtene øynene selv oppfatter lysstyrken på for å oppnå mer raffinerte, objektive målinger. Å undersøke fordelingen av lysets lysstyrke ved hjelp av eksperimenter, prøver å forstå om responsen på lysstyrken skyldes kegle- eller stangfotoreseptorsignaler i det menneskelige øye.

Annen forskning, for eksempel fotometri, søker å oppdage spesifikke former for stråling basert på deres responslinearitet. Hvis to lysstrømmerΘ₁ogΘ₂skulle produsere to forskjellige signaler, måler fotometridetektorer signalet som genereres som et resultat av begge strømningene tilsatt lineært. Responslinjæriteten er målestokken for dette forholdet.