Что такое освещенность?
Перейти к списку
Все статьи /
тесли tesli освещенность освещение эксперт люмен
Физическая величина, численно равная световому потоку, падающему на единицу площади освещаемой поверхности, называется освещенностью.
Освещенность обозначают символом Е, и находят ее значение по формуле Е = Ф/S, где Ф — световой поток, а S – площадь освещаемой поверхности.
Для примера приведем некоторые типичные значения освещенности:
- Солнечный день в средних широтах — 100000 Лк;
- Пасмурный день в средних широтах — 1000 Лк;
- Светлая комната, освещенная лучами солнца — 100 Лк;
- Искусственное освещение на улице — до 4 Лк;
- Свет ночью при полной луне — 0,2 Лк;
- Свет звездного неба темной безлунной ночью — 0,0003 Лк
Для чтения нужна освещенность не меньше 30 Лк. Что вы сделаете? Во-первых, вы приблизите фонарик к книге, значит освещенность связана с расстоянием от источника света до освещаемого предмета. Во-вторых, вы расположите фонарик под прямым углом к тексту, значит освещенность зависит и от угла, под которым данная поверхность освещается. В-третьих, вы можете просто достать более мощный фонарик, поскольку очевидно, что освещенность тем больше, чем выше сила света источника.Когда пучок света падает под прямым углом к поверхности, световой поток распределен на наименьшей площади, если же угол увеличивать, то увеличится площадь, соответственно, уменьшится освещенность.
Освещенность напрямую связана и с силой света, и чем больше сила света, тем больше и освещенность. Экспериментально давно установлено, что освещенность прямо пропорциональна силе света источника.
В Америке и Англии используют единицу измерения освещенности Люмен на квадратный Фут или Фут-Кандела, в качестве единицы освещенности от источника, обладающего силой света в одну канделу, и расположенного на расстоянии в один фут от освещаемой поверхности.
Исследователи доказали, что через сетчатку человеческого глаза, свет воздействует на процессы, протекающие в мозге. По этой причине недостаточная освещенность вызывает сонливость, угнетает трудоспособность, а избыточное освещение — наоборот, возбуждает, помогает включить дополнительные ресурсы организма, однако, изнашивая их, если это происходит неоправданно.
В процессе ежедневной работы осветительных установок, возможен спад освещенности, поэтому для компенсации данного недостатка, еще на стадии проектирования осветительных установок вводят специальный коэффициент запаса.
Для естественного освещения вводят коэффициент снижения КЕО (коэффициента естественной освещенности), ведь со временем могут загрязнится светопрозрачные заполнители световых проемов, и загрязниться отражающие поверхности помещений.
Освещенность измеряют портативным прибором — люксметром. Его принцип работы аналогичен фотометру.
Свет попадает на фотоэлемент, стимулируя ток в полупроводнике, и величина получаемого тока как раз пропорциональна освещенности. Есть аналоговые и цифровые люксметры.
Другие статьи
Новый уровень модульного оборудования – ARMAT IEK
Самая долгожданная новинка последнего года – новая линейка модульного оборудования ARMAT IEK.
IEK ARMAT
Все статьи /
Электроустановочные изделия в интерьере: как подобрать ЭУИ под дизайн помещения
Розетки и выключатели в квартире вполне способны не только гармонично вписаться в любой стиль, но и стать неотъемлемой частью интерьера.
дизайн интерьеров эуи электроустановочные изделия розетки и выключатели в дизайне выбрать розетки и выключатели для квартиры
Все статьи /
Электрощит для квартиры и частного дома: основные отличия
Электрический щит – это в первую очередь защита жизни и здоровья человека от поражения электрическом током, а во вторую защита имущества в виде не только электроприборов, но и дома, жилья в целом.
электрощит сборка электрощита купить электрощит подключение электрощита электрощит для дома электрощит в квартире
Все статьи /
Купить розетки и выключатели в квартиру. Какие выбрать?
Электроустановочные изделия уже давно стали элементом интерьера.
эксперт тесли электрика tesli розетки и выключатели в квартире какие розетки и выключатели купить
Все статьи /
Уличные светильники: организация освещения в частном доме и на придомовой территории.
Правильно организованная подсветка загородного дома уличными светильниками должна быть не только функциональной, но и отвечать всем нормам безопасности.
светильники tesli эксперт тесли дизайн уличное освещение
Все статьи /
Разводка электрики в деревянном доме
При монтаже проводки в деревянном доме своими руками очень важно соблюсти все меры безопасности и позаботиться о качественных элементах электрооборудования.
ретро-проводка Tesli эксперт Тесли разводка электрика
Все статьи /
Формула расчета освещенности. Сила света . Световой поток. Источники света
Сегодня расскажем все о формуле освещенности для открытой местности и помещения, а также приведем величины светового потока при разных обстоятельствах.
Свеча и прялка
До широко распространенной электрификации источником света были солнце, луна, костер и свеча.
Ученые уже в пятнадцатом веке умели создавать систему линз для усиления освещенности, но большинство людей работали и жили при свечах.
Некоторым было жалко тратить деньги на восковые источники света, или этот способ продлить день был просто недоступен. Тогда использовали альтернативные варианты топлива – масло, жир животных, дерево. Например, русские крестьянки средней полосы всю жизнь ткали лен при свете лучины. Читатель может спросить: «Почему это надо было делать ночью?» Ведь коэффициент естественной освещенности днем гораздо выше. Дело в том, что в светлое время суток у крестьянок было множество других забот. Кроме того, процесс ткачества весьма кропотлив и требует спокойствия. Женщинам было важно, чтобы никто не наступал на полотно, чтобы дети не путали нитки, а мужчины не отвлекали.
Но при такой жизни есть одна опасность: световой поток (формулу мы приведем чуть ниже) от лучины очень низкий. Глаза перенапрягались, и женщины быстро теряли зрение.
Освещение и обучение
Когда первоклассники идут в школу первого сентября, они с волнением ожидают чудес.
Их захватывают линейка, цветы, красивая форма. Они интересуются, какой будет их учительница, с кем они будут сидеть за одной партой. И эти ощущения человек запоминает на всю жизнь.
Но взрослые, когда отправляют детей в школу, должны подумать о более прозаических вещах, нежели восторг или разочарование. Родителей и учителей заботит удобство парты, размер классной комнаты, качество мела и формула освещенности помещения. Эти показатели имеют нормы для детей всех возрастов. Поэтому школьники должны быть благодарны за то, что люди заранее продумали не только учебную программу, но и материальную сторону вопроса.
Освещение и работа
Недаром в школах проводятся проверки, в которых применяется формула расчета освещенности комнат для занятий. Дети десять или одиннадцать лет только и делают, что читают и пишут. Потом они вечером выполняют домашнее задание, снова не расставаясь с ручками, тетрадками и учебниками. После чего современные подростки еще и утыкаются в разнообразные экраны.
В итоге вся жизнь школьника сопряжена с нагрузкой на зрение. Но школа – только начало жизненного пути. Дальше всех этих людей ждет вуз и труд.
Каждый вид работ требует своего светового потока. Формула расчета всегда учитывает, что человек делает по 8 часов в сутки. Например, часовщик или ювелир должен рассматривать мельчайшие детали и оттенки цветов. Поэтому рабочее место людей этой профессии требует больших и ярких ламп. А ботанику, который изучает растения тропического леса, наоборот, необходимо постоянно пребывать в полумраке. Орхидеи и бромелии привыкли к тому, что верхний ярус деревьев отбирает почти весь солнечный свет.
Формула
Подходим непосредственно к формуле освещенности. Ее математическое выражение выглядит так:
Eυ = dΦυ / dσ.
Рассмотрим выражение поближе. Очевидно, что Eυ – это и есть освещенность, тогда Φυ – это световой поток, а σ – малая единица площади, на которую поток падает. Видно, что Е — величина интегральная.
Это значит, что рассматриваются очень небольшие отрезки и кусочки. То есть ученые суммируют освещенность всех этих маленьких участков, чтобы получить конечный результат. Единица освещенности – люкс. Физический смысл одного люкса – это такой световой поток, для которого на один квадратный метр приходится один люмен. Люмен, в свою очередь, – это весьма конкретная величина. Она обозначает световой поток, который излучает точечный изотропный источник (следовательно, свет монохроматический). Сила света этого источника равна одной канделе в телесный угол один стерадиан. Единица освещенности сложная величина, которая включает понятие «кандела». Физический смысл последнего определения таков: сила света в известном направлении от источника, который испускает монохроматическое излучение частотой 540·1012 Гц (длина волны лежит в видимой области спектра), причем энергетическая сила света равна 1/683 Вт/ср.
Понятия, связанные с освещенностью
Конечно, все эти понятия на первый взгляд похожи на сферического коня в вакууме.
Таких источников не существует в природе. И внимательный читатель непременно задаст себе вопрос: «Зачем это нужно?» Но у физиков есть необходимость сравнивать. Следовательно, им приходится вводить некие нормы, на которые надо ориентироваться. Формула освещенности проста, но многое может быть непонятно. Раскроем это подробнее.
Индекс «υ»
Индекс υ означает, что величина не совсем фотометрическая. И связано это с тем, что человеческие возможности ограничены. Например, глаз воспринимает только видимый спектр электромагнитного излучения. Причем центральную часть этой шкалы (относится к зеленому цвету) люди видят гораздо лучше, чем краевые области (красный и фиолетовый). То есть фактически человек не воспринимает 100% фотонов желтого или голубого цвета. При этом существуют приборы, лишенные такой погрешности. Редуцированные величины, которыми оперирует формула освещенности (световой поток, например) и которые обозначаются греческой буквой «υ», имеют поправку на человеческое зрение.
Генератор монохроматического излучения
В самой основе, как уже было сказано выше, лежит количество фотонов с определенной длиной волны, которые испускаются в определенном направлении за единицу времени. Даже самый монохроматический лазер имеет некоторое распределение по длинам волн. И уж точно он должен на чем-то держаться. Значит, фотоны испускаются не во всех направлениях. Но в формуле фигурирует такое понятие, как «точечный источник света». Это очередная модель, призванная унифицировать некоторую величину. И ни один объект вселенной не может так называться. Итак, точечный источник света – это генератор фотонов, который излучает равное количество квантов электромагнитного поля во всех направлениях, его размер равен математической точке. Однако есть одна хитрость, она может сделать реальный объект точечным источником: если расстояние, на которое долетают фотоны, очень велико по сравнению с размерами генератора. Таким образом, наша центральна звезда Солнце – это диск, а вот далекие звезды – это точки.
Беседка, колодец, парк
Наверняка внимательный читатель замечал следующее: в яркий солнечный день открытая местность кажется освещенной гораздо сильнее, чем закрытая с одной стороны поляна или лужайка. Поэтому берег моря так манит: там всегда солнечно и тепло. А вот даже большая поляна в лесу – более темная и холодная. И неглубокий колодец освещен плохо в самый яркий день. Это потому, что если человек видит только часть небосвода, до его глаза долетает меньше фотонов. Коэффициент естественной освещенности так и вычисляется, как соотношение потока света от всего небосвода к видимому участку.
Круг, овал, угол
Все эти понятия имеют отношение к геометрии. Но сейчас речь пойдет о явлении, которое непосредственно относится к формуле освещенности и, следовательно, к физике. До этого момента предполагалось, что свет падает на поверхность перпендикулярно, строго вниз. Это, конечно же, тоже приближение. При соблюдении данного условия удаление от источника света означает падение освещенности пропорционально квадрату расстояния.
Таким образом, звезды, которые человек видит невооруженным глазом на небе, либо расположены не так далеко от нас (все они относятся к галактике Млечный Путь), либо очень яркие. Но если свет падает на поверхность под углом, все иначе.
Представьте себе фонарик. Он дает круглое пятно света, когда направлен строго перпендикулярно стене. Если его наклонить, то пятно изменит форму на овал. Как известно из геометрии, у овала площадь больше. А раз фонарик все тот же, значит, и сила света та же, но она как бы «размазана» на большую площадь. Сила света зависит от угла падения по закону косинуса.
Весна, зима, осень
Заголовок звучит как название красивого фильма. Но наличие сезонов напрямую зависит от угла, под которым падает свет в своей наивысшей точке на поверхность планеты. И в данный момент речь идет не только о Земле. Сезоны существует на любом объекте солнечной системы, ось вращения которого наклонена по отношению к эклиптике (например, на Марсе). Читатель, наверное, уже догадался: чем больше угол наклона, тем меньше фотонов приходится на квадратный километр поверхности в секунду.
Значит, тем холоднее будет сезон. В момент наибольшего отклонения планеты в полушарии царит зима, в момент наименьшего – лето.
Цифры и факты
Чтобы не быть голословными, приведем некоторые данные. Предупреждаем: все они усреднены и для решения конкретных задач не годятся. Кроме того, существуют справочники освещенностей поверхностей разными типами источников. Лучше обращаться к ним при проведении расчетов.
- На расстоянии от Солнца до любой точки пространства, которая примерно равна расстоянию до Земли, освещенность составляет сто тридцать пять тысяч люкс.
- Наша планета обладает атмосферой, которая поглощает часть излучения. Поэтому поверхность земли освещена максимально на сто тысяч люкс.
- Летом средние широты в полдень освещены на семнадцать тысяч люкс в ясную погоду и на пятнадцать тысяч люкс – в пасмурную.
- Ночью в полнолуние освещенность составляет две десятые люкс. Свет звезд в безлунную ночь дарит всего лишь одну-две тысячные люкса.
- Для чтения книги необходима освещенность минимум в тридцать-пятьдесят люкс.
- Когда человек смотрит фильм в кинотеатре, световой поток составляет около ста люкс. Самые темные сцены будут иметь показатель в восемьдесят люкс, а изображение яркого солнечного дня «потянет» на сто двадцать.
- Закат или восход Солнца над морем даст освещенность примерно в одну тысячу люкс. При этом на глубине пятидесяти метров освещенность будет составлять около 20 люкс. Вода очень хорошо поглощает солнечный свет.
Сила света и фотометрия | auersignal.com
Важные фотометрические величины и единицы измерения
При измерении света различают различные фотометрические величины, с помощью которых можно оценить единицу силы света. В следующей таблице представлен обзор наиболее важных фотометрических величин и единиц:
| Photometrische Größe | Единицы СИ и расчет | Определение |
| Световой поток | Люмен (лм) | Мера общего количества света, излучаемого источником света. |
| Сила света | Кандела (кд) = лм/ср | Отношение светового потока к углу излучения. Дает информацию о том, сколько света излучается в определенном направлении. |
| Освещенность | Люкс (люкс) = лм/м² | Мера света, попадающего на поверхность приемника. |
| Яркость | кд/м² | Мера впечатления яркости поверхности, воспринимаемой человеческим глазом. |
| Световая отдача | лм/Вт | Отношение излучаемого светового потока к требуемой электрической мощности. |
| Количество света | лм*с | Общий световой поток, излучаемый источником света за определенный период времени. |
Что такое свет и как он создается?
Свет состоит из фотонов, также называемых световыми частицами. Они путешествуют волнами и передают энергетические импульсы. Свет создается при преобразовании энергии. Когда излучается видимый свет, это также называется люминесценцией.
Насколько ярко и красочно воспринимает свет человеческий глаз, зависит от длины волны излучения и интенсивности, с которой излучение попадает на сетчатку.
Короткие волны называются ультрафиолетовыми, а более длинные волны называются инфракрасными.
Что такое световой поток (люмен)?
Световой поток измеряется в люменах (аббревиатура лм). Единица люмен — это международная стандартизированная единица измерения светового потока источника света. Он указывает, сколько света излучается источником излучения во всех направлениях, поэтому он измеряет общий световой поток. Таким образом, люмены светильника предоставляют информацию о его яркости. Одинаковые типы светильников можно сравнить по мощности.
Однако разные лампы излучают разное количество света, поэтому их нельзя сравнивать по мощности. Для сравнения высокой силы света разных ламп необходимо использовать световой поток.
Значение Люмен не учитывает ощущение яркости. На восприятие яркости дополнительно влияет угол луча и конструкция светильника.
Также на восприятие яркости играет роль цветовая температура источника света и состояние окружающей среды.
Два примера типичных значений светового потока:
— Лампа накаливания с электрической мощностью 15 Вт: световой поток Φ = 90 лм
— Компактная люминесцентная лампа/энергосберегающая лампа: с электрической мощностью 15 Вт: световой поток Φ = 900 лм
Какова светоотдача (η)?
Световая отдача — это мера, показывающая эффективность источника света. Это отношение люменов к мощности или ваттам, поэтому оно измеряется в люменах на ватт (лм/Вт) в Международной системе единиц (СИ). Чем выше значение, тем эффективнее источник света.
Примерные значения светового потока:
| Люминесцентная лампа (48 Вт) | 3000 лм |
| Энергосберегающая лампа (23 Вт) | 1400 LM |
| Лампочка (100 Вт) | 1340 LM |
| CANDLE | 12 LM |
Примеры Luminous Efficance of Egine of Egine Lamps.
6–19 лм/Вт2 9 ртутные лампы высокого давления
2
Что такое сила света (определение канделы)?
Сила света — это фотометрическая величина, описывающая излучение света в определенном направлении. Поскольку характеристики излучения оптического сигнального устройства определяются не только источником света, но и конструкцией куполов, сила света лучше всего подходит для характеристики сигнального эффекта оптических сигнальных устройств.
Интенсивность света — одна из фотометрических величин. Он связывает световой поток с углом луча источника света. Таким образом, сила света показывает, насколько сконцентрирован свет или какую плотность имеет излучаемый свет.
Какая метрическая единица используется для измерения силы света? Кандела (кд) — метрическая единица силы света.
Например, сила света свечи составляет примерно одну канделу.
Как измерить интенсивность света?
Сила света является важным параметром для сравнения различных ламп. Лампы с одинаковым световым потоком могут иметь совершенно разную силу света из-за их угла рассеивания. Угол луча указывает угол, под которым свет излучается лампой.
Сила света или ее значение в канделах указывает, насколько интенсивно излучается свет. Чем сфокусированнее излучается свет, тем он интенсивнее. На схеме показаны две лампы с одинаковым световым потоком (люменом), но разными углами луча. Сила света лампы с меньшим углом луча выше, чем у лампы с большим углом луча.
Как измерить интенсивность света?
Для определения силы света лампы необходимы световой поток и угол луча или телесный угол. Значение силы света или силы света указывается в канделах. Единицами светового потока являются люмены, для телесного угла – стерадиан.
Сила света [кд] = световой поток [лм] / телесный угол [ср].
Если неизвестен телесный угол, а известен только угол луча, его можно определить по формуле преобразования:
Если расчет по приведенным выше формулам для лампы невозможен, измерение освещенности можно провести с помощью интегрирующей сферы и спектрометра. Это создает кривую распределения силы света. Отсюда можно сделать выводы о силе света.
Стандартная свеча, например, излучает силу света 1 кд, т. е. она излучает около 12 люменов (лм) во всех направлениях.
Что такое освещенность (люкс)?
Lux предоставляет информацию об освещенности. Это мера яркости, с которой освещается область. Люкс показывает, какой световой поток (люмен) источника света приходится на единицу площади поверхности приемника. Значение люкс — это чисто величина приемника.
Освещенность рассчитывается по следующей формуле: Люкс [лк] = световой поток [лм] / площадь [м2].
Освещенность равна 1 люкс, если световой поток в 1 люмен падает равномерно на площадь 1 м².
Другая формула для расчета освещенности на больших расстояниях выглядит следующим образом: Люкс [лк] = сила света [кд] / радиус или расстояние в квадрате
Чем дальше область от источника света, тем ниже освещенность. Определенное значение люкса можно использовать для определения того, достаточно ли хорошо освещены определенные области. Например, есть требования трудового законодательства о том, насколько ярко должна быть освещена рабочая зона для сотрудников.
Что измеряет люксметр?
Люксметр представляет собой измеритель освещенности и измеряет освещенность (люкс). Значение указывает, насколько ярко светится точка измерения. Люксметр состоит из фотодатчика и дисплея. Фотодатчик обычно состоит из фотодиодов, которые обнаруживают свет. Затем на дисплее появляется измеренное значение в люксах.
Exemplary lux values
| Sunlight | 40.000 lx |
| Office workplace | 300-500 lx |
| Living space | 50-200 lx |
| Full moon night | 0 ,3 лк |
| Звездная ночь | 0,1 лк |
Как связаны люмен, кандела и люкс?
Термины люмен, кандела и люкс очень часто используются при измерении освещенности.
Все они являются фотометрическими величинами. Следующая диаграмма показывает взаимосвязь между тремя терминами.
Единица люмен означает общий световой поток светильника, излучаемый во всех направлениях. Однако, поскольку свет, излучаемый светильниками, не излучается равномерно во всех направлениях, сила света указывается в канделах. Итак, кандела — это единица силы света. Это значение указывает, сколько света излучается в определенном направлении. В отличие от этих двух испускаемых величин существует также величина приемника люкс. Единица люкс измеряет не количество излучаемого света, а то, сколько излучаемого света достигает определенной поверхности.
Для оценки яркости светильника или источника света необходимо учитывать все три значения. Единицы измерения люмен и кандела указываются большинством производителей. Производители не могут указать значение в люксах, поскольку это значение зависит от условий окружающей среды в месте применения.
Что такое телесный угол?
Телесный угол представляет собой трехмерный размер светового конуса.
Если светильник излучает свет, угол испускаемого света является трехмерным. Единицей измерения телесного угла является стерадиан (ср). Интенсивность света указывает количество света, излучаемого источником света на телесный угол.
Телесный угол рассчитывается путем деления площади (A) на радиус (r²).
Какова плотность яркости (кд/м²)?
Плотность яркости дает информацию о впечатлении от яркости светильника. Он выражается в силе света на площадь (кд/м²). Плотность яркости описывает, насколько яркой нам кажется поверхность. На этот фактор влияют и другие обстоятельства, например состояние освещаемой поверхности.
Что такое цветовая температура?
Цветовая температура лампы определяет, производит ли свет теплое или холодное впечатление. Цветовая температура указывается в Кельвинах и может быть оценена по шкале. Чем ниже цветовая температура, тем теплее и темнее кажется свет. Чем выше цветовая температура, тем холоднее и ярче кажется свет.
Цветовая температура влияет на атмосферу в помещении. Для жилых комнат предпочтительнее более низкая цветовая температура, для лабораторий или заводов свет с более высокой цветовой температурой. Шкала ниже показывает цветовую температуру и ее три диапазона: теплый белый, нейтральный белый и дневной белый.
Цветовую температуру можно измерить с помощью колориметра. Помимо цветовой температуры, для пространственной атмосферы важен и индекс цветопередачи.
Что такое индекс цветопередачи?
Индекс цветопередачи, сокращенно CRI (индекс цветопередачи) или RA (общий эталонный индекс), говорит нам о качестве излучаемого света.
Когда объект освещен, он излучает цвета. Испускаемый цвет определяется не только цветом самого объекта, но и источником света. Источник света излучает волны разной длины, которые поглощаются или отражаются освещаемым объектом. Те длины волн, которые соответствуют освещаемому объекту, отражаются, остальные поглощаются.
Таким образом, индекс цветопередачи зависит от длины волны, излучаемой источником света.
Естественный солнечный свет имеет значение RA 100, что также является самым высоким значением RA. Чем ближе значение RA к 100, тем выше качество освещения.
Что такое коэффициент отражения?
Коэффициент отражения указывает процентную долю светового потока, попадающего на отражаемую поверхность. В зависимости от характера освещаемой поверхности свет отражается, поглощается или пропускается.
Если свет отражается, он отражается обратно. Зеркала имеют коэффициент отражения 1. Светлые поверхности имеют значение, близкое к 1, темные поверхности имеют значение ниже 0,1. В помещении с темными стенами необходимо больше света, чем в помещении со светлыми стенами, для создания достаточной освещенности на рабочей плоскости.
Примеры коэффициента отражения от различных поверхностей:
- Белый потолок или стена отражают до 85 % света,
- панели из светлого дерева до 50 %,
- красный кирпич до 25 % и
- черный пол 0 %.
Дополнительная техническая информация:
Оборудование для визуальной сигнализации
- Типы маяков
- Проблесковые маячки
- Световая техника
- Цвета в сигнализации
- Luminous intensity
Audible Signaling Equipment
- Volume
- Audible alarm
ATEX
- All about ATEX
Product standards and markings
- IP degree of protection
- UL certification
- CE marking
Кандела, Люмен, Люкс: уравнения
Пожалуйста, включите JavaScript для отображения математики на этой странице.
Свет измеряется разными методами, поэтому существует несколько
родственные, но разные единицы измерения. В этой статье дается краткий обзор
из наиболее широко используемых мер и представляет несколько уравнений
для преобразования одной меры в другую.
Оптическое излучение охватывает широкий спектр, включая инфракрасный и ультрафиолетовый. легкий. Для краткости в этой статье основное внимание уделяется видимый светлый (область фотометрии).
Кандела
Кандела (единица кд) берет свое начало в яркости «стандартная свеча», но более точное определение она получила в Международном Система Единиц (СИ) — и в то время единица была также переименована из «свечи» на «канделу».
Кандела измеряет количество света, излучаемого в диапазоне (трехмерном)
угловой размах. Поскольку сила света описывается в терминах угла,
расстояние, на котором вы измеряете эту интенсивность, не имеет значения. Для простоты иллюстрации,
на картинке справа три измерения были сведены к двум. В
этой картинке, экран B поймал бы точно такое же количество световых лучей (испускаемых
от источника света) как экран А — при условии, что экран А был снят, чтобы не
заслонить экран B.
Угловой диапазон для канделы выражается в стерадианах, мера без единицы измерения. (как радиан для углов в двумерном пространстве). Один стерадиан на сфера радиусом в один метр дает поверхность в один м 2 . Полная сфера измеряет \( 4\pi \) стерадиан.
См. раздел о люксах для связи между канделами и люксами.
Люмен
Если вы посмотрите на светодиоды, особенно на светодиоды высокой яркости, вы можете заметить, что светодиоды с высокой силой света (в канделах или милликанделах, мкд) обычно имеют узкий угол вершины. Точно так же светодиоды с широким угол вершины, как правило, имеют относительно низкий световой интенсивность. То же самое верно и для галогенных прожекторов с отражателем: те, что с узким лучом рефлектор имеет более высокий рейтинг в канделах, чем «прожекторные» пятна того же сила.
Причиной этого соотношения является полная энергия, производимая светодиодом.
светодиоды
определенного класса (например, «высокий поток») производят примерно одинаковое количество
светящаяся энергия. Однако, когда светодиод излучает всю свою энергию в виде пучка с узким
угол, интенсивность будет больше (в направлении этого угла), чем когда та же самая энергия была излучена под большим углом.
Люмен (единица лм) дает общий световой поток источника света на умножив интенсивность (в канделах) на угловой промежуток, в котором свет испускается. С символом \(\Phi_v\) для люмена, \(I_v \) для канделы и \( \Omega \) для углового диапазона в стерадианах соотношение:
\[ \Phi_v = I_v \cdot \Omega \]
Если источник света изотропен (что означает: однороден во всех направлениях), \( \Phi_v = 4\pi\ I_v \). Это потому, что сфера измеряет \( 4\pi \) стерадианцы. См. тему об углах при вершине, чтобы получить трехмерный угловой пролет \(\Омега\) от угла раскрытия.
Для справки: стандартная лампочка 120 В/60 Вт имеет световой поток 850 лм, а
эквивалентная лампочка 230 В / 60 Вт рассчитана на 700 лм.
Низкое напряжение (12 В)
вольфрамовая галогенная лампа мощностью 20 Вт дает примерно 310 лм.
Люкс
Люкс (единица лк) — это мера освещенности поверхности. Экспонометры часто измерять значения люкса (или фут-кандели, но они напрямую связаны: один фут-канделя составляет 10,764 люкс). Формально люкс является производной единицей от люмена, т.е. производная единица от кандела. Тем не менее, понятие люкс легче сравнить с кандела, чем люмен.
Разница между люксом и канделой заключается в том, что люкс измеряет освещенность. поверхность, а не угол. Чистый результат состоит в том, что расстояние этой поверхности от источника света становится важным фактором: чем дальше чем поверхность от источника света, тем меньше она будет им освещена. На рисунке справа экран A имеет тот же размер, что и экран B.
Один стерадиан на сфере радиусом в один метр дает поверхность в один
м 2 (см. раздел о канделах). Отсюда следует, что при
расстояние измерения 1 метр, значения канделы (люмен на стерадиан) и
люкс (люмен на м 2 ) одинаковы.
Как правило, измерения в люксах могут
быть преобразованы в канделы и обратно, если расстояние измерения известно. Примечание
что при измерении светодиодов виртуальное происхождение источника света лежит в нескольких
миллиметрах позади физического точечного источника из-за линзы светодиода
— это становится актуальным при измерении светодиодов на небольшом расстоянии.
92\) (неофициально, но до сих пор широко используется) — это «гнида».
Яркость и освещенность («люкс») связаны в том смысле, что яркость — это мера света, излучаемого поверхностью (либо из-за отражения, либо из-за это светоизлучающая поверхность), а освещенность — это мера попадания света на поверхность. Предполагая идеальную диффузно отражающую поверхность, вы можете умножить измерьте в «нитах» на \(\pi \), чтобы получить эквивалентное значение в люксах. То есть с \(L_v\) для яркости и \(E_v\) для люкса:
\[ E_v = L_v \cdot \pi \]
Как и в случае с люксом, существует несколько старых единиц измерения яркости, из которых
фут-ламберт, вероятно, является наиболее распространенным (из-за его отношения 1 к 1 с
фут-свеча на ламбертовской отражающей поверхности).
Эти старые устройства легко
преобразуются в канделы на квадратный метр путем умножения их на масштабный коэффициент. За
фут-ламберт, масштабный коэффициент 3,425.
Угол вершины
Поскольку люмен и кандела связаны через угол обзора (или угол вершины ), полезно знать, как определяется этот угол.
Один измеряет угол между осью, где источник света дает максимальную сила света и ось, где эта сила уменьшается до 50%. в На рисунке справа этот угол обозначен символом \(\theta\). Угол при вершине вдвое больше этого угла (что означает \( 2 \theta \)).
Обратите внимание, что снижение интенсивности до 50 % основано на линейной шкале, но что наше восприятие яркости равно не линейный. CIE стандартизировал отношение между силой света и воспринимаемой яркостью как кубический корень; другие источники утверждают, что квадратный корень лучше аппроксимирует это соотношение. Смотрите также страница на цветной метрике.
Трехмерный угловой диапазон для угла при вершине с использованием \( \Omega \) для угловой размах (в стерадианах) и \( 2 \theta \) для угла при вершине:
\[ \Omega = 2\pi \left( {1 — \cos {2 \theta \over 2}} \right) \]
Эффективность освещения
Существует множество способов осветить поверхность или помещение: лампы накаливания,
люминесцентные лампы, светодиоды, вольфрамово-галогенные лампы, электролюминесцентные листы,
и другие.
Их часто сравнивают по эффективности включения электрических
энергии в световую энергию.
Официальное название светоотдачи — «световая отдача источника». Этот не следует путать со «световой эффективностью излучения», которая не учитывает потери за счет тепловыделения и др. (и, следовательно, дает существенно более высокие ценности). Эффективность освещения измеряется в лм/Вт (люмен на ватт).
Эффективность освещения часто выражается в процентах, исходя из теоретического максимальное значение светоотдачи 683,002 лм/Вт (при длине волны 555 нм). Например, на момент написания этой статьи белый «люмилед» мощностью 1 Ватт может достигать эффективность более 100 лм/Вт, что дает эффективность 15%. Хотя это может кажутся низкими, светодиоды на самом деле довольно эффективны по сравнению с другими методами освещения.
Уравнения
Уравнения в этом разделе даны без дальнейшего объяснения или вывода.
Подробную информацию см. в технической литературе или
Википедия.
2}} \) 9\circ } \right) \cr
&\приблизительно 1,70\,{\rm lm}
}
\]
Конвертерные калькуляторы
На основе уравнений, разработанных и представленных выше, приведенная ниже таблица позволяет вам быстро преобразовать одну меру в другую.
Для калькуляторов в таблице ниже требуется JavaScript.
Если ваш браузер поддерживает JavaScript, убедитесь, что он включен.
| От | Дано | По | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Candela | cd | apex angle | ° | Lumen | lm |
| Lumen | lm | apex angle | ° | Candela | cd |
| Lumen | lm | surface площадь | м 2 | люкс | люкс |
| люкс | lx | surface area | m 2 | Lumen | lm |
| Candela | cd | measuring distance | m | Lux | lx |
| Lux | lx | measuring расстояние | м | Кандела | кд |
Оценка
Результат уравнений (и основанных на них калькуляторов) может отличаться от
данные, предоставленные производителем светодиодов или прожекторов, или данные, полученные вами при измерении
Люксметр по нескольким причинам.