เมื่อติดตั้งหลอดไฟหรือควบคุมความสว่างของหน้าจอคอมพิวเตอร์ การเข้าใจความสว่างของแสงจะช่วยคุณในการพิจารณาว่าหลอดไฟมีประสิทธิผลเพียงใด
ดิความสว่างของพื้นผิวคุณลักษณะที่แตกต่างจากความสว่าง, วัดปริมาณแสงที่ตกในขณะที่ความสว่างคือ ปริมาณแสงที่สะท้อนหรือเปล่งออกมา การใช้คำศัพท์เกี่ยวกับความสว่างและกระแสไฟฟ้าให้ชัดเจนจะช่วยให้คุณตัดสินใจได้ดีขึ้น
การคำนวณความสว่าง
คุณวัดความส่องสว่างเป็นปริมาณของแสงที่ตกบนพื้นผิวในหน่วยของเชิงเทียนหรือลักซ์. 1 ลักซ์ ซึ่งเป็นหน่วย SI มีค่าเท่ากับ 0.0929030 ฟุตเทียน 1 ลักซ์ก็เท่ากับ 1 ลูเมน/m2 โดยที่ลูเมนคือหน่วยวัดของฟลักซ์ส่องสว่างปริมาณแสงที่มองเห็นได้จากแหล่งกำเนิดแสงต่อหน่วยเวลา และ 1 ลักซ์ก็เท่ากับ .0001 โฟต (ph) หน่วยเหล่านี้ช่วยให้คุณใช้เครื่องชั่งที่หลากหลายเพื่อกำหนดความส่องสว่างสำหรับวัตถุประสงค์ต่างๆ
คุณสามารถคำนวณความสว่างอีที่เกี่ยวข้องกับ ฟลักซ์ส่องสว่าง "พี"Φใช้
E=\frac{\Phi}{A}
ในพื้นที่ที่กำหนดอา. สมการนี้แสดงถึงฟลักซ์การส่องสว่างด้วยΦซึ่งเป็นสัญลักษณ์เดียวกันกับฟลักซ์แม่เหล็กและแสดงความคล้ายคลึงกับสมการของฟลักซ์แม่เหล็ก
\พี = BA
สำหรับพื้นที่ผิวขนานกับแม่เหล็ก
คุณสามารถใช้สมการ
\พี=ฉัน\ครั้ง\โอเมก้า
สำหรับฟลักซ์Φ, ความเข้มข้นผมและช่วงเชิงมุม "โอห์ม"Ωสำหรับช่วงเชิงมุมในสเตอเรเดียน (ซีอาร์)หรือสี่เหลี่ยมเรเดียน และทรงกลมเต็มมีสแปนเชิงมุมของ4π. แสงที่คำนวณจากความส่องสว่างจะตกลงสู่พื้นผิวและกระจายออกไปทำให้วัตถุสว่าง ดังนั้นอาจใช้ความส่องสว่างเป็นตัววัดความสว่าง
ตัวอย่างเช่น:ความส่องสว่างบนพื้นผิวคือ 6 ลักซ์ และพื้นผิวอยู่ห่างจากแหล่งกำเนิดแสง 4 เมตร ความเข้มของแหล่งที่มาคืออะไร?
เนื่องจากแสงเดินทางในรูปแบบการแผ่รังสี คุณสามารถจินตนาการได้ว่าแหล่งกำเนิดแสงเป็นศูนย์กลางของทรงกลมที่มีรัศมีเท่ากับระยะห่างระหว่างแหล่งกำเนิดแสงกับวัตถุ ซึ่งหมายความว่าพื้นที่ผิวที่สอดคล้องกันที่จะใช้คือพื้นที่ผิวของทรงกลมที่สอดคล้องกับการจัดเรียงนี้
การคูณพื้นที่ผิวของทรงกลมด้วยรัศมี 4 as4π42ม2 โดยความสว่าง 6 ลูเมน/m2 ให้ฟลักซ์ 1206.37 ลูเมนส์Φ. แสงเดินทางตรงไปยังพื้นผิวจึงช่วงเชิงมุมΩคือ4πแคนเดลาและการใช้Φ = ฉัน x Ω,ความเข้มผมคือ 15159.69 ลูเมน/m2.
การคำนวณค่าอื่นๆ
แคนเดลาที่ใช้ในช่วงเชิงมุมใช้วัดปริมาณแสงที่แหล่งกำเนิดแสงเปล่งออกมาในช่วงที่เป็นช่วงสามมิติ ดังที่แสดงในตัวอย่าง ช่วงเชิงมุมวัดผ่านสเตอเรเดียนเหนือพื้นที่ผิวที่ใช้แสง สเตอเรเดียนของทรงกลมเต็มคือ4πแคนเดลา ตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่ได้ผสมลักซ์และแคนเดลา
ในขณะที่แคนเดลาเป็นการวัดช่วงเชิงมุมลักซ์คือการส่องสว่างของพื้นผิวนั่นเอง ณ จุดที่อยู่ไกลจากแหล่งกำเนิดแสง ลักซ์จะน้อยกว่าเมื่อแสงไปถึงจุดนั้นได้น้อยลง นี่เป็นสิ่งสำคัญในการใช้งานจริงและการคำนวณที่แม่นยำซึ่งจำเป็นต้องพิจารณาแหล่งที่มาที่แน่นอน ของไฟที่จะเข้า เช่น ลวดทังสเตนของหลอดไฟ ไม่ใช่กรณีของหลอดไฟ ตัวเอง. สำหรับหลอดไฟขนาดเล็ก เช่น แหล่งกำเนิดแสง LED บางประเภท ระยะห่างอาจเล็กน้อยขึ้นอยู่กับขนาดของการคำนวณของคุณ
หนึ่งสเตอเรเดียนของทรงกลมที่มีรัศมีหนึ่งเมตรจะครอบคลุมพื้นผิว 1 m2. คุณสามารถรับสิ่งนี้ได้จากการรู้ว่าทรงกลมเต็มครอบคลุม4πแคนเดลาส ดังนั้น สำหรับพื้นที่ผิวของ4π(จาก4πr2ด้วยรัศมี 1) สเตอเรเดียน พื้นผิวที่ทรงกลมนี้จะครอบคลุมคือ 1 m2. คุณสามารถใช้การแปลงเหล่านี้โดยการคำนวณตัวอย่างในโลกแห่งความเป็นจริงของหลอดไฟและเทียนที่ให้แสงโดยใช้พื้นที่ผิวของทรงกลมเพื่อพิจารณาเรขาคณิตของแสง พวกมันสามารถสัมพันธ์กับความส่องสว่างได้
ในขณะที่ความส่องสว่างวัดแสงที่ตกกระทบบนพื้นผิว ความส่องสว่างคือแสงที่ปล่อยออกมาหรือสะท้อนจากพื้นผิวนั้นเป็นแคนเดลา/ม.2 หรือ "นิต" ค่าความส่องสว่างหลี่และ luxอีสัมพันธ์กันผ่านพื้นผิวในอุดมคติที่เปล่งแสงออกมาทั้งหมดด้วยสมการE = ยาว x π.
การใช้แผนภูมิการวัดค่า Lux
หากอาจดูน่ากังวลที่จะมีวิธีการวัดปริมาณเท่ากันหลายวิธี เครื่องคิดเลขออนไลน์และแผนภูมิจะทำการคำนวณเพื่อแปลงหน่วยต่างๆ เพื่อให้งานง่ายขึ้น RapidTables เสนอเครื่องคิดเลขลูเมนต่อวัตต์ที่คำนวณพลังงานสำหรับมาตรฐานแสงที่แตกต่างกัน ตารางบนเว็บไซต์แสดงค่าเหล่านี้ เพื่อให้คุณเห็นว่าค่าเหล่านี้เปรียบเทียบกันอย่างไร สังเกตหน่วยของลูเมนและวัตต์เมื่อทำการแปลงเหล่านี้ ซึ่งยังใช้ประสิทธิภาพการส่องสว่างโดย "eta" ด้วยη.
ดิ วิศวกรรมกล่องเครื่องมือ ยังเสนอวิธีการคำนวณความสว่างและการส่องสว่างสำหรับมาตรฐานของหลอดไฟและหลอดไฟควบคู่ไปกับแผนภูมิการวัดค่าลักซ์ การส่องสว่างเป็นอีกวิธีหนึ่งในการคำนวณความส่องสว่างที่ใช้มาตรฐานไฟฟ้าของหลอดไฟหรือแหล่งกำเนิดแสงแทนการวัดแสงในการทดลองที่ปล่อยออกมาเอง ได้มาจากสมการการส่องสว่างผมเช่น
I=\frac{L_I\timesC_u\timesL_{LF}}{A_I}
เพื่อความสว่างของหลอดไฟ Ll (เป็นลูเมน) สัมประสิทธิ์การใช้ประโยชน์คยู, ปัจจัยการสูญเสียแสงหลี่LFและพื้นที่ของโคมอาl(เป็น m2).
ประสิทธิภาพแสง
ตามที่เว็บไซต์ RapidTables คำนวณ ประสิทธิภาพการส่องสว่างของรังสีเป็นวิธีการทั่วไปในการอธิบายว่าหลอดไฟหรือแหล่งกำเนิดแสงอื่นๆ ใช้ทรัพยากรพลังงานได้ดี แต่วิธีการอย่างเป็นทางการในการกำหนดประสิทธิภาพของแหล่งกำเนิดแสงคือประสิทธิภาพการส่องสว่างของแหล่งกำเนิดแสงไม่ใช่ รังสี
โดยทั่วไปแล้ว นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรแสดงประสิทธิภาพแสงเป็นค่าเปอร์เซ็นต์ โดยมีค่าทางทฤษฎีสูงสุดของประสิทธิภาพแสงอยู่ที่ 683.002 lm/W ซึ่งปล่อยความยาวคลื่นที่ 555 นาโนเมตร ตัวอย่างเช่น วัตต์สีขาวทั่วไป "lumiled" ในปัจจุบันสามารถบรรลุประสิทธิภาพมากกว่า 100 lm/W โดยมีประสิทธิภาพ 15% ซึ่งจริงๆ แล้วเป็นมากกว่าแหล่งกำเนิดแสงประเภทอื่นๆ
การวัดความส่องสว่างและความส่องสว่างในวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมคำนึงถึงวิธีที่ดวงตารับรู้ความสว่างของแสงเพื่อให้ได้การวัดที่ละเอียดยิ่งขึ้นและตรงตามวัตถุประสงค์ การตรวจสอบการกระจายความสว่างของแสงโดยใช้การทดลองพยายามทำความเข้าใจว่าการตอบสนองต่อความสว่างนั้นเกิดจากสัญญาณรับแสงรูปกรวยหรือแกนภายในดวงตาของมนุษย์หรือไม่
การวิจัยอื่นๆ เช่น การวิจัยการวัดแสง พยายามตรวจหารูปแบบเฉพาะของการแผ่รังสีโดยพิจารณาจากความเป็นเส้นตรงของการตอบสนอง ถ้าแสงสองฟลักซ์Θ1และΘ2จะต้องสร้างสัญญาณที่แตกต่างกันสองแบบ เครื่องตรวจจับโฟโตเมตรีจะวัดสัญญาณที่สร้างขึ้นจากผลของฟลักซ์ทั้งสองที่เพิ่มเป็นเส้นตรง ลิเนียริตี้ของการตอบสนองคือการวัดความสัมพันธ์นี้