Ako vypočítať osvetlenie

Pri inštalácii žiaroviek alebo ovládaní jasu obrazovky počítača vám porozumenie jasu svetla môže pomôcť pri určovaní ich účinnosti.

Theosvetlenosťpovrchu, vlastnosť odlišná odjas, meria, koľko svetla na ňu zatiaľ dopadájasje množstvo svetla odrazeného alebo emitovaného z neho. Ak nebudete mať jasno v terminológii, pokiaľ ide o jas a elektrinu, budete môcť robiť lepšie rozhodnutia.

Osvetlenie meriate ako množstvo svetla, ktoré dopadá na povrch v jednotkáchsviečky na nohyalebolux. 1 lux, jednotka SI, sa rovná asi 0,0929030 stopovým sviečkam. 1 lux sa tiež rovná 1 lúmenu / m² v ktorých je lúmen mierkousvetelný tok, množstvo viditeľného svetla, ktoré zdroj emituje za jednotku času, a 1 lux sa rovná 0,0001 fotke (ph). Tieto jednotky vám umožňujú používať širokú škálu stupníc na určenie intenzity osvetlenia na rôzne účely.

Môžete vypočítať intenzitu osvetleniaEsúvisiaci so svetelným tokom "phi"Φpoužitím

nad danou oblasťouA. Táto rovnica označuje svetelný tok sΦ, rovnaký symbol pre magnetický tok, a ukazuje podobnosť s rovnicou pre magnetický tok

pre povrch rovnobežný s magnetomAa intenzita magnetického poľaB. To znamená, že osvetlenie sa vyrovná magnetickému poľu tak, ako ho vypočítajú vedci a inžinieri, a môžete previesť jednotky osvetlenia (tok / m²) priamo na watt pomocou intenzity (v jednotkách kandel).

Môžete použiť rovnicu

pre tokΦ, intenzitaJaa uhlové rozpätie „ohm“Ωpre uhlové rozpätie vsteradián (sr)alebo štvorcový radián a celá guľa má uhlové rozpätie4π. Svetlo vypočítané pomocou osvetlenia dopadá na povrch a šíri sa ďalej, čo spôsobí, že objekt bude jasný, takže osvetlenie možno použiť ako mieru jasu.

Napríklad:Intenzita osvetlenia na povrchu je 6 luxov a povrch je vzdialený 4 metre od svetelného zdroja. Aká je intenzita zdroja?​

Pretože svetlo sa pohybuje v vyžarujúcom obrazci, môžete si predstaviť, že svetelný zdroj je stredom gule s polomerom rovným vzdialenosti medzi svetelným zdrojom a objektom. To znamená, že zodpovedajúca povrchová plocha, ktorá sa má použiť, je povrchová plocha gule, ktorá zodpovedá tomuto usporiadaniu.

Vynásobenie povrchu gule s polomerom 4 as4π4²m² pomocou osvetlenia 6 lúmenov / m² vám poskytne tok 1206,37 lúmenuΦ. Svetlo putuje priamo na povrch, takže má uhlové rozpätieΩje4πcandelas, a, pomocouΦ = I x Ω,intenzitaJaje 15159,69 lúmenov / m².

Kandela použitá v uhlovom rozpätí sa používa ako meranie množstva svetla, ktoré emituje svetelný zdroj v rozsahu v trojrozmernom rozpätí. Ako je zrejmé z príkladu, uhlové rozpätie sa meria steradiánom cez povrchovú plochu, na ktorú sa aplikuje svetlo. Steradián celej sféry je4πkandelky. Určite nemiešajte lux a kandelu.

Zatiaľ čokandelaje meranie uhlového rozsahu,luxje osvetlenie samotného povrchu. V bodoch ďalej od zdroja svetla je lux menej, pretože menej svetla je schopné do tohto bodu dosiahnuť. To je dôležité v reálnych aplikáciách a presných výpočtoch, ktoré musia zohľadňovať presný zdroj svetla, ktoré by bolo napríklad vo volfrámovom drôte žiarovky, nie v prípade žiarovky sám. U menších žiaroviek, ako sú napríklad určité svetelné zdroje LED, môže byť vzdialenosť v závislosti od rozsahu vašich výpočtov zanedbateľnejšia.

Jeden steradián gule s polomerom jedného metra by obklopoval povrch 1 m². Môžete to získať z vedomia, že pokrýva celá sféra4πcandelas, takže, na plochu4π(od4πr²s polomerom 1) steradiánov je povrch, ktorý by táto guľa pokrývala, 1 m². Tieto prepočty môžete použiť pri výpočte skutočných príkladov žiaroviek a sviečok vydávajúcich svetlo pomocou povrchu gule na zohľadnenie geometrie svetla. Môžu potom súvisieť so svietivosťou.

Zatiaľ čo osvetlenie meria svetlo dopadajúce na povrch, svietivosť je svetlo vyžarované alebo odrážané týmto povrchom v kandelach / m² alebo „hnidy“. Hodnoty jasuĽa luxEsú spojené cez ideálny povrch, ktorý vyžaruje všetko svetlo pomocou rovniceE = L x π​.

Ak sa môže zdať skľučujúce mať toľko rôznych spôsobov merania rovnakých veličín, online kalkulačky a grafy vykonávajú výpočty na prevod medzi rôznymi jednotkami, aby sa uľahčila úloha. Tabuľky RapidTable ponúka kalkulačku lúmenov až wattov, ktorá počíta výkon pre rôzne svetelné štandardy. Tabuľka na webe zobrazuje tieto hodnoty, aby ste videli, ako si navzájom porovnávajú. Pri týchto konverziách si všimnite jednotky lúmenu a watty, ktoré tiež využívajú svetelnú účinnosť „eta“η.​

The EngineeringToolBox tiež ponúka metódy výpočtu osvetlenia a osvetlenia pre štandardy žiaroviek a žiaroviek spolu s tabuľkou merania luxov. Osvetlenie je ďalšia metóda výpočtu osvetlenia, pri ktorej sa namiesto experimentálnych meraní samotného svetla používajú elektrické normy žiarovky alebo zdroja svetla. Je to dané rovnicou pre osvetlenieJaako

pre svietivosť žiarovky L_l (v lúmenoch), koeficient využitiaC._u, činiteľ straty svetlaĽ_LFa plocha svietidlaA_l(v m²).

Podľa výpočtu na webovej stránke RapidTables je svetelná účinnosť žiarenia bežným spôsobom na opísanie toho, ako žiarovka alebo iný svetelný zdroj dobre využíva svoje energetické zdroje, ale oficiálnou metódou stanovenia účinnosti svetelných zdrojov je svetelná účinnosť zdroja, nie žiarenie.

Vedci a technici typicky vyjadrujú svetelnú účinnosť ako percentuálnu hodnotu s maximálnou teoretickou hodnotou svetelnej účinnosti 683,002 lm / W, ktorá vyžaruje vlnovú dĺžku svetla 555 nm. Jedným z príkladov je, že typický moderný biely watt „lumilovaný“ môže dosiahnuť účinnosť viac ako 100 lm / W s účinnosťou 15%, čo je v skutočnosti viac ako u mnohých iných typov svetelných zdrojov.

Meranie jasu a osvetlenia vo vede a technike zohľadňuje spôsoby, ako samotné oči vnímajú jas svetla, aby získali jemnejšie a objektívnejšie merania. Skúmanie distribúcie jasu svetla pomocou experimentov sa snaží pochopiť, či je reakcia na jas spôsobená signálmi kužeľa alebo tyčového fotoreceptora v ľudskom oku.

Ďalší výskum, napríklad fotometrický, sa snaží detegovať špecifické formy žiarenia na základe ich linearity odozvy. Keby dva svetelné tokyΘ₁aΘ₂mali produkovať dva rôzne signály, fotometrické detektory merali signál generovaný ako výsledok oboch tokov pridaných lineárne. Miera tohto vzťahu je linearita odozvy.