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Wenn Sie Glühbirnen einbauen oder die Helligkeit Ihres Computerbildschirms steuern, können Sie anhand des Verständnisses der Helligkeit des Lichts feststellen, wie effektiv diese sind.
Das Beleuchtungsstärke einer Oberfläche, ein Merkmal anders als Leuchtdichte, misst, wie viel Licht darauf fällt Leuchtdichte ist die Menge des von ihm reflektierten oder emittierten Lichts. Wenn Sie die Terminologie in Bezug auf Helligkeit und Strom immer im Auge behalten, können Sie bessere Entscheidungen treffen.
Berechnung der Beleuchtungsstärke
Sie messen die Beleuchtungsstärke als die Menge an Licht, die in Einheiten von 1 auf eine Oberfläche fällt Fußkerzen oder Lux. 1 Lux, die SI-Einheit, entspricht etwa 0,0929030 Fuß-Kerzen. 1 Lux entspricht ebenfalls 1 Lumen / m2 in welchem Lumen ist ein Maß für LichtstromDie Menge an sichtbarem Licht, die eine Quelle pro Zeiteinheit aussendet, und 1 Lux entsprechen ebenfalls 0,0001 phot (ph). Mit diesen Einheiten können Sie eine Vielzahl von Skalen zur Bestimmung der Beleuchtungsstärke für verschiedene Zwecke verwenden.
Sie können die Beleuchtungsstärke berechnen E bezogen auf Lichtstrom "phi" Φ mit E = Φ / A über ein bestimmtes Gebiet EIN. Diese Gleichung bezeichnet den Lichtstrom mit Φ, das gleiche Symbol für den magnetischen Fluss, und es zeigt Ähnlichkeit mit der Gleichung für den magnetischen Fluss Φ = BA für eine Fläche parallel zu einem Magneten EIN und magnetische Feldstärke B. Dies bedeutet, dass die Beleuchtungsstärke in der Art und Weise, wie Wissenschaftler und Ingenieure sie berechnen, dem Magnetfeld entspricht und Sie die Einheiten der Beleuchtungsstärke (Fluss / m) umrechnen können2) direkt in Watt unter Verwendung der Intensität (in Candela-Einheiten).
Sie können die Gleichung verwenden Φ = I x Ω für Flussmittel ΦIntensität ich und Winkelspanne "Ohm" Ω für die Winkelspanne in steradian (sr)oder Quadratradiant, und eine volle Kugel hat eine Winkelspanne von 4π. Das in der Beleuchtungsstärke berechnete Licht fällt auf die Oberfläche und breitet sich aus, wodurch das Objekt hell wird. Daher kann die Beleuchtungsstärke als Maß für die Helligkeit verwendet werden.
Zum Beispiel: Die Beleuchtungsstärke auf einer Oberfläche beträgt 6 Lux und die Oberfläche ist 4 Meter von der Lichtquelle entfernt. Was ist die Intensität der Quelle?
Da sich Licht in einem strahlenden Muster ausbreitet, können Sie sich vorstellen, dass die Lichtquelle der Mittelpunkt einer Kugel mit einem Radius ist, der dem Abstand zwischen der Lichtquelle und dem Objekt entspricht. Dies bedeutet, dass die entsprechende zu verwendende Oberfläche die Oberfläche der Kugel ist, die dieser Anordnung entspricht.
Multiplizieren Sie die Kugeloberfläche mit dem Radius 4 als 4π42 m2 durch Beleuchtungsstärke 6 Lumen / m2 gibt Ihnen 1206,37 Lumen Flussmittel Φ . Das Licht gelangt direkt an die Oberfläche, also winkelig überspannen Ω ist 4π candelas und unter Verwendung von Φ = I x Ω, die Intensität ich beträgt 15159,69 Lumen / m2.
Berechnung anderer Werte
Die im Winkelbereich verwendete Candela wird als Maß für die Lichtmenge verwendet, die eine Lichtquelle in einem Bereich in einem dreidimensionalen Bereich emittiert. Wie im Beispiel gezeigt, wird die Winkelspanne über die Oberfläche, auf die das Licht angewendet wird, durch Steradiant gemessen. Ein Vollkugelsteradiant ist 4π Candela. Achten Sie darauf, Lux und Candela nicht zu verwechseln.
Während Candela ist ein Maß für die Winkelspanne, die Lux ist die Beleuchtung der Oberfläche selbst. An Punkten, die weiter von einer Lichtquelle entfernt sind, ist der Lux geringer, da weniger Licht in der Lage ist, diesen Punkt zu erreichen. Dies ist wichtig für Anwendungen in der Praxis und für präzise Berechnungen, bei denen die exakte Lichtquelle berücksichtigt werden muss, die sich beispielsweise im Wolframdraht einer Glühbirne und nicht in der Glühbirne selbst befindet. Bei kleineren Glühbirnen, wie z. B. bestimmten LED-Lichtquellen, kann der Abstand je nach Berechnungsmaßstab vernachlässigbar sein.
Ein Steradiant einer Kugel mit einem Radius von einem Meter würde eine Oberfläche von 1 m umfassen2. Sie können dies erhalten, indem Sie wissen, dass eine volle Kugel bedeckt ist 4π candelas also für eine Fläche von 4π (von 4πr2 Bei einem Radius von 1) Steradians beträgt die Fläche, die diese Kugel bedecken würde, 1 m2. Sie können diese Umrechnungen verwenden, indem Sie anhand der Oberfläche einer Kugel Beispiele für Glühbirnen und Kerzen berechnen, die Licht abgeben, um die Geometrie des Lichts zu berücksichtigen. Sie können dann mit der Leuchtdichte in Beziehung gesetzt werden.
Während die Beleuchtungsstärke das auf eine Oberfläche einfallende Licht misst, ist die Beleuchtungsstärke das von dieser Oberfläche emittierte oder reflektierte Licht in Candela / m2 oder "Nissen". Die Werte der Leuchtdichte L und lux E sind durch eine ideale Oberfläche verbunden, die mit der Gleichung alles Licht aussendet E = L x π.
Verwenden einer Lux-Messkarte
Wenn es entmutigend erscheinen mag, auf so viele verschiedene Arten die gleichen Größen zu messen, führen Online-Taschenrechner und -Diagramme Berechnungen durch, um die Umrechnung zwischen verschiedenen Einheiten zu vereinfachen. RapidTables bietet einen Lumen-Watt-Rechner, der die Leistung für verschiedene Lichtstandards berechnet. Die Tabelle auf der Website zeigt diese Werte, damit Sie sehen können, wie sie miteinander verglichen werden. Beachten Sie bei diesen Umrechnungen die Einheiten von Lumen und Watt, die auch die Lichtausbeute von "eta" nutzen. η.
Die EngineeringToolBox bietet neben einer Lux-Messkarte auch Methoden zur Berechnung der Beleuchtungsstärke und der Beleuchtung von Glühlampen- und Lampennormen. Die Beleuchtung ist eine andere Methode zur Berechnung der Beleuchtungsstärke, bei der elektrische Standards der Lampe oder Lichtquelle anstelle der experimentellen Messungen des selbst abgegebenen Lichts verwendet werden. Sein gegeben durch die Gleichung für die Beleuchtung ich wie I = Ll x Cu x LLF / EINl für die Leuchtdichte der Lampe Ll (in Lumen), Nutzungskoeffizient CuLichtverlustfaktor LLF und Fläche der Lampe EINl (in m2).
Lichtausbeute
Wie von der RapidTables-Website berechnet, beschreibt die Lichtausbeute von Strahlung häufig, wie eine Glühbirne oder eine andere Lichtquelle ihre Energieressourcen gut nutzt. Die offizielle Methode zur Bestimmung der Lichtausbeute ist jedoch die Lichtausbeute einer Quelle keine Strahlung.
Wissenschaftler und Ingenieure geben die Lichtausbeute in der Regel als Prozentwert mit dem theoretischen Maximalwert der Lichtausbeute von 683,002 lm / W an, der eine Lichtwellenlänge von 555 nm emittiert. Beispielsweise kann ein typisches modernes weißes Watt, das "lumiled" ist, Wirkungsgrade von über 100 lm / W mit einem Wirkungsgrad von 15% erreichen, was tatsächlich mehr ist als bei vielen anderen Arten von Lichtquellen.
Bei der Messung der Leuchtdichte und Beleuchtungsstärke in Wissenschaft und Technik wird berücksichtigt, wie die Augen selbst die Helligkeit des Lichts wahrnehmen, um verfeinerte, objektive Messungen zu erhalten. Untersuchen Sie die Verteilung der Helligkeit des Lichts anhand von Experimenten, um zu verstehen, ob die Reaktion auf die Helligkeit auf Kegel- oder Stab-Photorezeptorsignale im menschlichen Auge zurückzuführen ist.
Andere Forschungen, wie beispielsweise die Photometrieforschung, zielen darauf ab, bestimmte Strahlungsformen auf der Grundlage ihrer Antwortlinearität zu erfassen. Wenn zwei Lichtströme Θ1 und Θ2 Um zwei verschiedene Signale zu erzeugen, messen Photometriedetektoren das Signal, das als Ergebnis der beiden linear addierten Flüsse erzeugt wird. Die Antwortlinearität ist das Maß für diese Beziehung.