Când instalați becuri sau controlați luminozitatea ecranului computerului, o înțelegere a luminozității luminii vă poate ajuta să stabiliți cât de eficiente sunt.
iluminarea unei suprafețe, o caracteristică diferită deluminanta, măsoară câtă lumină cade pe ea în timp celuminantaeste cantitatea de lumină reflectată sau emisă din aceasta. A fi clar cu terminologia când vine vorba de luminozitate și electricitate vă poate ajuta să luați decizii mai bune.
Calculul iluminării
Măsurați iluminarea ca cantitate de lumină care cade pe o suprafață în unități delumânări de piciorsaulux. 1 lux, unitatea SI, este egală cu aproximativ 0,0929030 de lumânări. 1 lux este, de asemenea, egal cu 1 lumen / m2 în care lumenul este o măsură deflux luminos, cantitatea de lumină vizibilă pe care o sursă o emite pe unitate de timp și 1 lux este, de asemenea, 0,0001 phot (ph). Aceste unități vă permit să utilizați o gamă largă de scale pentru a determina iluminarea în diferite scopuri.
Puteți calcula iluminareaElegat de fluxul luminos "phi"Φfolosind
E = \ frac {\ Phi} {A}
peste o anumită zonăA. Această ecuație denotă flux luminos cuΦ, același simbol pentru fluxul magnetic și arată similaritatea cu ecuația pentru fluxul magnetic
\ Phi = BA
pentru o suprafață paralelă cu un magnetAși intensitatea câmpului magneticB. Aceasta înseamnă că iluminarea este paralelă cu câmpul magnetic în modul în care oamenii de știință și inginerii îl calculează și puteți converti unitățile de iluminare (flux / m2) direct la wați folosind intensitatea (în unități de candele).
Puteți utiliza ecuația
\ Phi = I \ times \ Omega
pentru fluxΦ, intensitateEuși unghi unghiular "ohm"Ωpentru întinderea unghiulară însteradian (sr), sau radian pătrat, iar o sferă completă are un interval unghiular de4π. Lumina calculată în iluminare cade pe suprafață și se extinde provocând obiectul să devină luminos, astfel încât iluminarea poate fi utilizată ca o măsură a luminozității.
De exemplu:Iluminarea pe o suprafață este de 6 lux, iar suprafața este la 4 metri de sursa de lumină. Care este intensitatea sursei?
Deoarece lumina se deplasează într-un model radiant, vă puteți imagina că sursa de lumină este centrul unei sfere cu o rază egală cu distanța dintre sursa de lumină și obiect. Aceasta înseamnă că suprafața corespunzătoare de utilizat este suprafața sferei care corespunde acestui aranjament.
Înmulțind suprafața sferei cu raza 4 ca4π42m2 prin iluminare 6 lumeni / m2 vă oferă 1206,37 lumeni de fluxΦ. Lumina se deplasează direct la suprafață, deci este unghiularΩeste4πcandele și, folosindΦ = I x Ω,intensitateaEueste de 15159,69 lumeni / m2.
Calculul altor valori
Candela utilizată în intervalul unghiular este utilizată ca măsurare a cantității de lumină pe care o sursă de lumină o emite într-un interval într-un interval tridimensional. Așa cum se arată în exemplu, intervalul unghiular este măsurat prin steradian pe suprafața pe care se aplică lumina. Steradianul unei sfere pline este4πcandele. Asigurați-vă că nu amestecați lux și candela.
In timp cecandelaeste o măsurare a intervalului unghiular,luxeste iluminarea suprafeței în sine. În puncte mai îndepărtate de o sursă de lumină, luxul este mai mic cu cât mai puțină lumină este capabilă să atingă acel punct. Acest lucru este important în aplicațiile din lumea reală și în calculele precise care trebuie să țină cont de sursa exactă a unei lumini care ar fi, de exemplu, în firul de tungsten al unui bec, nu în cazul becului în sine. Pentru becurile mai mici, cum ar fi anumite surse de lumină LED, distanța poate fi mai neglijabilă, în funcție de scara calculelor.
Un steradian al unei sfere cu o rază de un metru ar cuprinde o suprafață de 1 m2. Puteți obține acest lucru știind că o sferă completă acoperă4πcandele deci, pentru o suprafață de4π(din4πr2cu o rază de 1) steradieni, suprafața pe care ar acoperi-o această sferă este de 1 m2. Puteți utiliza aceste conversii calculând exemple din lumea reală de becuri și lumânări care emit lumină folosind suprafața unei sfere pentru a explica geometria luminii. Ele pot fi apoi legate de luminanță.
În timp ce iluminarea măsoară lumina incidentă pe o suprafață, luminanța este lumina emisă sau reflectată de acea suprafață în candela / m2 sau „nits”. Valorile luminanțeiLși luxEsunt legate printr-o suprafață ideală care emite toată lumina cu ecuațiaE = L x π.
Utilizarea unui diagramă de măsurare Lux
Dacă poate părea descurajant să ai atât de multe moduri diferite de a măsura aceleași cantități, calculatoarele și graficele online efectuează calcule pentru a converti între diferite unități pentru a ușura sarcina. RapidTables oferă un calculator lumen-watt care calculează puterea pentru diferite standarde de lumină. Tabelul de pe site-ul web prezintă aceste valori, astfel încât să puteți vedea cum se compară între ele. Rețineți unitățile de lumeni și wați atunci când efectuați aceste conversii, care utilizează, de asemenea, eficacitatea luminoasă prin „eta”η.
EngineeringToolBox oferă, de asemenea, metode de calcul al iluminării și iluminării pentru standardele becurilor și lămpilor, alături de o diagramă de măsurare lux. Iluminarea este o altă metodă de calcul al iluminării care utilizează standardele electrice ale lămpii sau sursei de lumină în locul măsurătorilor experimentale ale luminii emise de ea însăși. Este dat de ecuația pentru iluminareEula fel de
I = \ frac {L_I \ timesC_u \ timesL_ {LF}} {A_I}
pentru luminanța lămpii Ll (în lumeni), coeficient de utilizareCtu, factor de pierdere a luminiiLLFși zona lămpiiAl(in m2).
Eficiența iluminării
După cum este calculat de site-ul RapidTables, eficacitatea luminoasă a radiațiilor este un mod obișnuit de a descrie modul în care un bec sau altă sursă de lumină își folosește bine resursele de energie, dar metoda oficială de determinare a eficienței surselor de lumină este eficacitatea luminoasă a unei surse, nu radiații.
Oamenii de știință și inginerii exprimă de obicei eficiența iluminării ca valoare procentuală cu valoarea teoretică maximă a eficienței iluminării 683.002 lm / W, care emite o lungime de undă a luminii de 555 nm. Ca un exemplu, un watt alb tipic modern „luminat” poate atinge randamente de peste 100 lm / W cu o eficiență de 15%, care este de fapt mai mult decât multe alte tipuri de surse de lumină.
Măsurarea luminanței și a luminanței în știință și inginerie ia în considerare modul în care ochii înșiși percep strălucirea luminii pentru a obține măsurători obiective mai rafinate. Examinând distribuția strălucirii luminii folosind experimente, încercați să înțelegeți dacă răspunsul la luminozitate se datorează semnalelor fotoreceptorului conului sau tijei din ochiul uman.
Alte cercetări, cum ar fi cercetarea în fotometrie, urmăresc să detecteze forme specifice de radiații pe baza liniarității răspunsului lor. Dacă două fluxuri de luminăΘ1șiΘ2urmau să producă două semnale diferite, detectoarele de fotometrie măsoară semnalul generat ca rezultat al ambelor fluxuri adăugate liniar. Liniaritatea răspunsului este măsura acestei relații.