Как рассчитать освещенность

При установке лампочек или регулировке яркости экрана компьютера понимание яркости света может помочь вам определить, насколько они эффективны.

Восвещенностьповерхности, отличная отяркость, измеряет, сколько света падает на него, покаяркостьколичество отраженного или испускаемого им света. Четкое понимание терминологии, касающейся яркости и электричества, может помочь вам принять более правильные решения.

Вы измеряете освещенность как количество света, падающего на поверхность в единицахфут-свечиили желюкс. 1 люкс (единица СИ) равен примерно 0,0929030 фут-канделе. 1 люкс также равен 1 люмен / м² в котором просвет является меройсветовой поток, количество видимого света, излучаемого источником за единицу времени, а 1 люкс также равен 0,0001 фот (ph). Эти устройства позволяют использовать широкий диапазон шкал для определения освещенности для различных целей.

Вы можете рассчитать освещенностьEотносящийся к световому потоку "фи"Φс использованием

над заданной областью

для площади поверхности, параллельной магнитуАи напряженность магнитного поляB. Это означает, что освещенность параллельна магнитному полю в том смысле, в каком его рассчитывают ученые и инженеры, и вы можете преобразовать единицы освещенности (поток / м²) напрямую в ватты с использованием интенсивности (в канделах).

Вы можете использовать уравнение

для флюсаΦ, интенсивностьяи угловой размах "Ом"Ωдля углового пролета встерадиан (ср), или квадратный радиан, а полная сфера имеет угловой размах4π. Свет, рассчитанный по освещенности, падает на поверхность и распространяется, заставляя объект становиться ярким, поэтому освещенность можно использовать в качестве меры яркости.

Например:Освещенность на поверхности составляет 6 люкс, а поверхность находится в 4 метрах от источника света. Какова интенсивность источника?​

Поскольку свет распространяется по излучающей схеме, вы можете представить, что источник света - это центр сферы с радиусом, равным расстоянию между источником света и объектом. Это означает, что соответствующая площадь поверхности для использования - это площадь поверхности сферы, которая соответствует этому расположению.

Умножая площадь поверхности сферы на радиус 4 как4π4²м² при освещенности 6 люмен / м² дает 1206,37 люмен потокаΦ. Свет распространяется прямо на поверхность, поэтому угловой диапазонΩявляется4πкандел, и, используяΦ = I x Ω,интенсивностьясоставляет 15159,69 люмен / м².

Кандела, используемая в угловом диапазоне, используется для измерения количества света, излучаемого источником света в диапазоне в трехмерном диапазоне. Как показано в примере, угловой диапазон измеряется через стерадиан по площади поверхности, на которую распространяется свет. Стерадиан полной сферы равен4πканделы. Не перепутайте люкс и канделу.

Покаканделаэто измерение углового диапазона,люксэто подсветка самой поверхности. В точках, более удаленных от источника света, уровень люкс ниже, поскольку до этой точки может попасть меньше света. Это важно в реальных приложениях и точных расчетах, которые требуют учета точного источника. света, который был бы, например, в вольфрамовой проволоке лампочки, а не в корпусе лампочки сам. Для небольших лампочек, таких как определенные светодиодные источники света, расстояние может быть более незначительным в зависимости от масштаба ваших расчетов.

Один стерадиан сферы радиусом в один метр будет охватывать поверхность размером 1 м.². Вы можете получить это, зная, что полная сфера покрывает4πкандел так, для площади поверхности4π(из4πr²с радиусом 1) стерадиан, поверхность, которую покрывала бы сфера, составляет 1 м.². Вы можете использовать эти преобразования, вычислив реальные примеры лампочек и свечей, излучающих свет, используя площадь поверхности сферы для учета геометрии света. Затем их можно связать с яркостью.

В то время как освещенность измеряет свет, падающий на поверхность, яркость - это свет, излучаемый или отраженный этой поверхностью в канделах / м.² или "гниды". Значения яркостиLи люксEсвязаны через идеальную поверхность, излучающую весь свет, уравнениемE = L x π​.

Если наличие такого количества разных способов измерения одних и тех же величин может показаться сложным, онлайн-калькуляторы и диаграммы выполняют вычисления для преобразования между разными единицами, чтобы облегчить задачу. RapidTables предлагает калькулятор люмен в ватт, который рассчитывает мощность для различных стандартов освещения. В таблице на веб-сайте показаны эти значения, поэтому вы можете увидеть, как они соотносятся друг с другом. Обратите внимание на единицы люменов и ватт при выполнении этих преобразований, которые также используют световую отдачу от «эта».η.​

В EngineeringToolBox также предлагает методы расчета освещенности и освещенности для эталонов лампочек и ламп наряду с таблицей измерения люкс. Освещение - это еще один метод расчета освещенности, в котором используются электрические эталоны лампы или источника света вместо экспериментальных измерений испускаемого света. Это дается уравнением для освещенияяв виде

для яркости лампы L_л (в люменах), коэффициент использованияC_ты, коэффициент световых потерьL_LFи площадь лампыА_л(в м²).

Согласно расчетам веб-сайта RapidTables, световая эффективность излучения - это обычный способ описания того, как лампочка или другой источник света хорошо использует свои энергетические ресурсы, но официальный метод определения эффективности источников света - это световая отдача источника, а не радиация.

Ученые и инженеры обычно выражают эффективность освещения в процентах с максимальным теоретическим значением эффективности освещения 683,002 лм / Вт, что соответствует длине волны света 555 нм. В качестве одного примера, типичный современный белый ватт, «освещенный», может достигать эффективности более 100 лм / Вт с эффективностью 15%, что на самом деле больше, чем у многих других типов источников света.

При измерении яркости и освещенности в науке и технике учитываются способы, которыми сами глаза воспринимают яркость света, чтобы получить более точные и объективные измерения. Изучая распределение яркости света с помощью экспериментов, попытайтесь понять, вызвана ли реакция на яркость сигналами конических или стержневых фоторецепторов в человеческом глазу.

Другие исследования, такие как исследования фотометрии, направлены на обнаружение определенных форм излучения на основе линейности их отклика. Если два потока светаΘ₁а такжеΘ₂Чтобы генерировать два разных сигнала, фотометрические детекторы измеряют сигнал, генерируемый в результате линейного суммирования обоих потоков. Линейность отклика является мерой этой зависимости.