Зміст
- Розрахунок освітленості
- Розрахунок інших цінностей
- Використання діаграми вимірювання Люкс
- Ефективність освітлення
Встановлюючи лампочки або контролюючи яскравість екрана комп'ютера, розуміння яскравості світла може допомогти вам визначити, наскільки вони ефективні.
The освітленість поверхні, особливість, відмінна від яскравість, вимірює, скільки світла падає на нього яскравість - кількість світла, що відбивається або випромінюється від нього. Якщо бути чітким за допомогою термінології, коли мова йде про яскравість та електрику, це може допомогти вам прийняти кращі рішення.
Розрахунок освітленості
Ви вимірюєте освітленість як кількість світла, яке падає на поверхню в одиницях стопи-свічки або люкс. 1 люкс, одиниця SI, дорівнює приблизно 0.0929030 футів-свічок. 1 люкс також дорівнює 1 люмену / м2 в якому просвіт - міра світловий потік, кількість видимого світла, яке джерело випромінює за одиницю часу, і 1 люкс також дорівнює .0001 фот (ph). Ці блоки дозволяють використовувати широкий спектр шкал для визначення освітленості для різних цілей.
Можна розрахувати освітленість Е пов'язані зі світловим потоком "фі" Φ використовуючи E = Φ / A над заданою площею А. Це рівняння позначає світловий потік з Φ, той самий символ для магнітного потоку, і він показує схожість з рівнянням магнітного потоку Φ = BA для поверхні, паралельної магніту А напруженість магнітного поля Б. Це означає паралелі освітленості магнітного поля у спосіб, яким його вчені та інженери обчислюють, і ви можете перетворити одиниці освітленості (потік / м2) безпосередньо до ватт, використовуючи інтенсивність (в одиницях канделялів).
Можна використовувати рівняння Φ = I x Ω для флюсу Φ, інтенсивність Я і кутовий проліт "Ом" Ω для кутового прольоту в стерадіан (sr)або квадратний радіан, а повна сфера має кутовий проміжок 4π. Світло, обчислене освітленням, падає на поверхню і поширюється, викликаючи яскравість предмета, тому освітленість може використовуватися як міра яскравості.
Наприклад: Освітленість на поверхні - 6 люкс, а поверхня - в 4 метрах від джерела світла. Яка інтенсивність джерела?
Оскільки світло рухається за випромінюючим малюнком, ви можете уявити, що джерело світла є центром сфери з радіусом, рівним відстані між джерелом світла та об'єктом. Це означає, що відповідною площею поверхні, яка використовується, є площа поверхні сфери, яка відповідає цьому розташуванню.
Помножуючи площу поверхні сфери радіусом 4 як 4π42 м2 по освітленості 6 люмен / м2 дає 1206,37 люмен флюсу Φ . Світло прямує прямо на поверхню, тому кутовий проміжок Ω є 4π канделяли і, використовуючи Φ = I x Ω, інтенсивність Я становить 15159,69 люмен / м2.
Розрахунок інших цінностей
Кандела, що використовується в кутовому діапазоні, використовується як вимірювання кількості світла, яке джерело світла випромінює в діапазоні в тривимірному проміжку. Як показано на прикладі, кутовий проміжок вимірюється через стерадіан над поверхнею, на яку подається світло. Повний сфери - стерадіан 4π канделяли. Слідкуйте за тим, щоб не змішати люкс і канделу.
Поки канделя - це вимірювання кутового прольоту, люкс - це освітленість самої поверхні. У точках, віддалених від джерела світла, люкс менший, оскільки менше світла здатне досягти цієї точки. Це важливо в реальних програмах і точних розрахунках, що потрібно враховувати точне джерело світла, яке було б, наприклад, у вольфрамовій дроті лампочки, а не у випадку з самою лампочкою. Для менших лампочок, таких як певні джерела світла, відстань може бути незначною, залежно від масштабу ваших розрахунків.
Один стерадіан сфери з радіусом у один метр охоплював би поверхню 1 м2. Ви можете отримати це, знаючи, що охоплює повну сферу 4π канделяли так, для площі поверхні 4π (від 4πr2 при радіусі 1) стерадіанів поверхня, яку ця сфера охоплює, дорівнює 1 м2. Ви можете використовувати ці перетворення, обчислюючи приклади реальних світильників і свічок, що виділяють світло, використовуючи площу поверхні кулі для врахування геометрії світла. Потім вони можуть бути пов'язані з яскравістю.
У той час як освітленість вимірює світло, що падає на поверхню, освітленість - це світло, що випромінюється або відбивається цією поверхнею в канделі / м.2 або "гниди". Значення яскравості L і люкс Е пов'язані через ідеальну поверхню, яка випромінює все світло за допомогою рівняння E = L x π.
Використання діаграми вимірювання Люкс
Якщо вам може здатися страшною наявність стільки різних способів вимірювання однакових величин, онлайн-калькулятори та графіки виконують обчислення для перетворення між різними одиницями, щоб полегшити завдання. RapidTables пропонує калькулятор, що обчислює потужність для різних стандартів світла. У таблиці на веб-сайті вказані ці значення, щоб ви могли бачити, як вони порівнюються один з одним. Зверніть увагу на одиниці просвіту і ват при виконанні цих перетворень, які також використовують ефективність світла за допомогою "eta" η.
EngineeringToolBox також пропонує методи обчислення освітленості та освітленості для стандартів лампочок і ламп поряд з діаграмою вимірювання люкс. Освітленість - це ще один метод обчислення освітленості, який використовує електричні норми лампи або джерела світла замість експериментальних вимірювань світла, що віддається. Його задано рівнянням для освітлення Я як I = Lл x Cу х LНЧ / Ал для освітленості лампи Lл (у люменах), коефіцієнт використання Су, коефіцієнт втрат світла LНЧ і площа лампи Ал (в м2).
Ефективність освітлення
Як розраховано на веб-сайті RapidTables, світлова ефективність випромінювання є поширеним способом опису того, як лампочка чи інше джерело світла добре використовує свої енергетичні ресурси, але офіційним методом визначення ефективності джерел світла є світлова ефективність джерела , а не випромінювання.
Вчені та інженери зазвичай виражають ефективність освітлення у відсотках із максимальним теоретичним значенням ефективності освітлення 683,002 лм / Вт, що випромінює світло хвилі 555 нм. Як один із прикладів, типова сучасна біла ватта, «всвітлена», може досягти ефективності понад 100 лм / Вт з ефективністю 15%, що насправді більше, ніж у багатьох інших типів джерел світла.
Вимірювання яскравості та освітленості в науці та техніці враховують способи, якими очі самі сприймають яскравість світла для отримання більш вишуканих, об'єктивних вимірювань. Вивчаючи розподіл яскравості світла за допомогою експериментів, спробуйте зрозуміти, чи відповідає реакція на яскравість завдяки сигналам конуса або стрижня фоторецепторів всередині людського ока.
Інші дослідження, такі як фотометрія, прагнуть виявити конкретні форми випромінювання на основі лінійності їх реакції. Якщо два потоки світла Θ1 і Θ2 повинні були видавати два різних сигнали, фотометричні детектори вимірюють сигнал, що генерується в результаті обох потоків, що додаються лінійно. Лінійність відповідей - міра цього взаємозв'язку.