Тип кривой силы света ш: Типы кривой силы света (КСС) – термины – Производство светодиодных светильников

Содержание

Типы кривой силы света (КСС) – термины – Производство светодиодных светильников

Кривая силы света (КСС) — это графическое изображение распределения светового потока светильника в пространстве, представляется в виде графика.

Кривая силы света (КСС) — это графическое изображение распределения светового потока светильника в пространстве, представляется в виде графика

где а и b — углы распространения светового потока в продольной и поперечной плоскостях. Чем больше она напоминает овал, вытянутый вдоль вертикальной оси светового прибора, тем уже считается кривая и тем выше освещенность в центре светового пятна.

КСС светильников подразделяются на семь типовых видов в соответствии с таблицей:

Обозначение	Расшифровка	Зона направлений максимальной силы света
К	Концентрированная	0 — 15°
Г	Глубокая	0-30°; 180-150°
Д	Косинусная	0-35°; 180-145°
Л	Полуширокая	35-55°; 145-125°
Ш	Широкая	55-85°; 125-95°
М	Равномерная	0-180°
С	Синусная	70-90°; 110-90°

Таблица 1.

Типы КСС светильников

Для наглядности принято изображать КСС на диаграммах

Рис.1. КСС светильника НИТЕОС СП-02/72-35.

Светильник имеет симметричную кривую силу света типа Д в продольной и поперечной плоскостях.

Рис.2. КСС светильника НИТЕОС СУ-02/36-90-Ш.

Уличные светильники НИТЕОС серии СУ-0.2 для освещения автодорог могут комплектоваться специальной оптикой с углами раскрытия 135 градусов в продольной и 60 градусов в поперечной плоскостях.

Понятие Кривая силы света для уличных светодиодных светильников

В освещении применяют светильники с разными кривыми силы света (КСС). Светильники подразделяют по классам светораспределения в зависимости от доли светового потока в нижнюю полусферу и по типу кривой силы света в одной или нескольких характерных меридиональных плоскостях в нижней и/или верхней полусферах.

Класс светораспределения

Наименование	Обозначение
Прямого света	П
Преимущественно прямого света	Н
Рассеянного света	Р
Преимущественно отраженного света	В
Отраженного света	О

Тип кривой силы света

Наименование	Обозначение	Зона направлений максимальной силы света
Концентрированная	К	0-15
Глубокая	Г	0-30
Косинусная	Д	0-35
Полуширокая	Л	35-55
Широкая	Ш	55-85
Равномерная	М	0-180
Синусная	С	70-90

В наружном освещении применяют светильники с лампами типа ДРЛ с косинусной и полуширокой кривой. Светильники с лампами типа ДНаТ с полуширокой и широкой кривой. Для получения кривых применяется специальный отражатель внутри светильника и различные призматические стекла.
У светодиодного светильника применяется оптические системы для получения различных кривых. Чтобы получить кривую силы света типа «Ш» или «Л» у светодиодных светильников, для наружного освещения, применяют оптические системы или разрабатывают специальную конструкции светильников. От разработчиков требуется учитывать все возможные факторы, влияющие на эффективность изделия. Именно поэтому качество системы, формирующей КСС светильника очень важно.

В светильниках применяют вторичную оптику (линза одевается на светодиоды вручную) и первичную оптику (устанавливается автоматически на плату, светодиод с оптикой).
На рынке существуют уникальные светодиоды с первичной линзой, которые можно увидеть лишь в светильниках, но нельзя купить на открытом рынке.
Светодиоды с первичной оптикой обладают более высокими показателями нежели светодиоды со вторичной оптикой.

Корпорация NICHIA (Япония) и компания «ФОКУС» (Россия) заключили уникальное мировое соглашение на разработку и поставку светодиодов с оптикой.

Светодиод без оптики, светильники имеют КСС типа «Д» косинусная. (Зона направлений максимальной силы света 0-35).

Читайте также:
Уличные светодиодные светильники. Часть 1. Световой поток
Уличные светодиодные светильники. Часть 2. Энергоэффективность
Уличные светодиодные светильники. Часть 3. Кривая силы света
Уличные светодиодные светильники. Часть 4. Светотехнические требования
Уличные светодиодные светильники. Часть 5. Электромагнитная совместимость
Уличные светодиодные светильники. Часть 6. Защита

Романовский А.Н.
Директор по маркетингу компания «ФОКУС»

Описание параметра “Кривая силы света”

Согласно ГОСТ Р 54350-2011 светильники подразделяют по типу кривой силы света в одной или нескольких характерных меридиональных плоскостях в нижней и/или верхней полусферах – в соответствии с таблицей и рисунком.

Тип кривой силы света*		Зона направлений максимальной силы света*	К_ф
Наименование	Обозначение	Зона направлений максимальной силы света*	К_ф
Концентрированная	К	0°-15°	К_ф ≥ 3
Глубокая	Г	0°-30°	2 ≤ K_ф < 3
Косинусная	Д	0°-35°	1,3 ≤ K_ф < 2
Полуширокая	Л	35°-55°	1,5 ≤ K_ф < 1,9
Широкая	Ш	55°-85°	1,9 ≤ K_ф < 2,3
Равномерная	М	0°-180°	K_ф ≤ 1,3 при I_min > 0,7I_max
Синусная	С	70°-90°	K_ф > 1,3 при I₀ < 0,7I_max

* Для нижней полусферы отсчет углов ведут от направления на надир, для верхней – на зенит.
Примечание:
К_ф – коэффициент формы кривой силы света;

I₀ – значение силы света в направлении оптической оси светильника;

I_min, I_max – минимальное и максимальное значения силы света.

При классификации светильника по типу кривой силы света, как правило, указывают, какой полусфере и меридиональной плоскости свойственна данная кривая. При необходимости допускается указывать тип кривых силы света для обеих полусфер и для нескольких меридиональных плоскостей.

Если основная светотехническая характеристика светильника – это его кривая силы света в нижней полусфере, то не указывают, какой полусфере соответствует эта кривая силы света.
Для светильников с круглосимметричным светораспределением в классификации не указывают меридиональную плоскость, для которой дана кривая силы света. Для светильников, светораспределение которых имеет две плоскости симметрии, указывают типы кривых силы света в этих плоскостях.

Допускается указывать тип кривой силы света только в одной
(главной поперечной) плоскости, если кривая силы света в другой (главной продольной) плоскости – косинусная.

Светильники утилитарного наружного освещения дополнительно классифицируют по типу условной экваториальной кривой силы света в соответствии с таблицей

Здесь и далее под условной экваториальной кривой силы света понимают проекцию на экваториальную плоскость линии пересечения фотометрического тела светильника с соосным круговым конусом, вершина которого совпадает со световым центром светильника, а боковая поверхность проходит через направление максимальной силы света или, если это направление совпадает с осью конуса, через иное характерное направление.

Кривые силы света светодиодных светильников (КСС)

Сегодняшний ассортимент предлагает широкий выбор различных светодиодных светильников, различающихся между собой в зависимости от функциональных особенностей и сферы применения. Это могут быть конструктивные особенности, применяемые в процессе изготовления светильника светодиоды, а, следовательно, и кривая сила света (КСС).

КСС –представляет собой графическое изображение процесса распределения света в пространстве, где сила света СП зависит от экваториальных и меридиональных углов. Существует 7 основных типов диаграмм КСС, которые подробно описаны в ГОСТе 17677-82.

Классифицируются КСС двумя способами:

зоной направлений максимальной световой силы;
коэффициентом формы кривой силы света (КСС), где коэффициентом КСС является отношение максимальной силы света в определенной меридиональной плоскости к среднеарифметической силе света СП для данной плоскости.

Согласно таблице, симметричные СП, в зависимости от формы кривой силы света, бывают семи видов. КСС могут отличаться от представленных в таблице, но при этом должен совпадать характер поведения кривых.

Тип кривой силы света – Тип КСС		Зона направлений максимальной силы света	Коэффициент формы КСС
Обозначение	Расшифровка	Зона направлений максимальной силы света	Коэффициент формы КСС
К	Концентрированная	0 – 15°	> 3
Г	Глубокая	0-30°; 180 –150°	2 – 3
Д	Косинусная	0-35°; 180 – 145°	1,3 – 2
Л	Полуширокая	35-55°; 145- 125°	< 1,3
Ш	Широкая	55- 85°; 125 – 95°	< 1,3
М	Равномерная	0 – 180°	Imin > 0,7 Imax
С	Синусная	70- 90°; 110 – 90°	>1,3 при этом I0 < 0,7 Imax

При разработке определенного светильника следует учитывать условия его эксплуатации, высоту подвеса и характер освещаемого объекта. К примеру, светодиодный светильник потолочный, освещающий ангар высотой 12м, будет отличаться от светильника, освещающего дороги общего назначения. Различаться будут и типы КСС – в первом случае КСС будет типа «К» или «Г», а во втором случае – типа «Ш». Таким образом, для производственных помещений лучше всего применять светодиодные светильники направленного света или прожекторы, где КСС идет типа «Г», «К» или «Д». Кроме того, зона направления максимальной силы света тем уже, чем выше подвес. Для освещения офисов применяются светильники рассеянного или прямого света с КСС типа «Д» или «Г».

Для подсветки архитектурных сооружений, магазинных витрин и элементов интерьера подходят светильники с КСС типа «К». Чтобы создать приглушенный или отраженный свет, подойдут светодиодные светильники отраженного света с КСС типа «С» с матовым рассеивателем.

Для освещения улиц, тротуаров, автотранспортных тоннелей, дорог, пешеходных подземных и наземных переходов, арок, используются светодиодные светильники с КСС типа «Л» или «Ш».

Таким образом, светодиодные светильники изготавливаются и подбираются в зависимости от их функционального назначения, так как от грамотного выбора напрямую зависит качество освещения объекта.

Кривые силы света светодиодных светильников

Светодиодные светильники, так же как и традиционные источники света имеют светотехнические характеристики, которые включают в себя несколько видов диаграмм кривых сил света. Диаграмма КСС в упрощённом понимании это угол распределения светового потока от источника света на предполагаемом участке. Вернёмся к устаревшим осветительным приборам, как пример источником освещения служит люминесцентная лампа, и её конструкция проста, стеклянная трубка, изнутри покрытая люминофором, который начинает светиться при воздействии на него ультрафиолета, данное видимое освещение распределяется на 360 градусов.

Существуют определённые нормы к осветительной технике для различных задач: будь то чистое помещение, либо сильно загрязнённое, и как вариант взрывоопасное и пожароопасное, все эти приведённые варианты ведут к конструкции светильника. Исходящий свет расположенной внутри люминесцентной лампы ограничен конструкцией светильника, в частности рассеивателем либо высотой боковых и задних стенок, которая намеренно обеспечивает защитный угол от 10 до 15 градусов, для защиты человеческого зрения. При таком варианте создаётся угол распределения видимого излучения. Данный пример верен для традиционной светотехники.

Для понимания угла распределения светодиодного освещения мы рассмотрим отдельно низковольтные источники видимого излучения. Стандартная кривая силы света светодиода равна углу 120 градусов, данный угол задан первичным слоем люминофора определённой формы. Современные технологии позволяют создавать первичные оболочки с разными углами распределения света, и конечно не забываем про вторичную оптику, которая значительно расширяет возможности освещения, помещения и внешней территории, и удешевляет стоимость светильника. Изменить диаграмму кривой силы света светодиодного светильника возможно так же с помощью рассеивателя имеющего форму микропризмы, призмы, колотого льда и т. д. Все данные светотехнические параметры по диаграммам включает в себя ГОСТ 17677—82. Согласно, данного нормативного документа, классификация кривых сил света представлена двумя методами, максимальная сила света направленная на определённую зону и коэффициент формы самой диаграммы ксс.

Типы кривых сил света:

Тип 1 – Концентрированная, обозначение «К», максимальная сила света распределена от 0 до 15 градусов.

Тип 2 – Глубокая, обозначение «Г», максимальная сила света распределена от 0 до 30 градусов и от 150 до 180 градусов.

Тип 3 – Косинусная, обозначение «Д», максимальная сила света распределена поперёк от 0 до 35 градусов и вдоль от 180 до 145 градусов.

Тип 4 – Полуширокая, обозначение «Л», максимальная сила света распределена поперёк от 35 до 55 градусов и вдоль от 145 до 125 градусов.

Тип 5 – Широкая, обозначение «Ш», максимальная сила света распределена поперёк от 55 до 85 градусов и вдоль от 125 до 95 градусов.

Тип 6 – Равномерная, обозначение «М», максимальная сила света распределена от 0 до 180 градусов.

Тип 7 – Синусная, обозначение «С», максимальная сила света распределена вдоль от 70 до 90 градусов и поперёк от 110 до 90 градусов.

Данные обозначения не являются ограничивающими факторами, как сказано было выше, у каждого светильника своё назначение, эксплуатация и выполняемые функции.

Все типы можно условно разделить по назначению по наружному (внешнему) и внутреннему освещения:

Промышленные помещения – применяются КСС «Г», «К», «Д», в зависимости от силы светового потока необходимо учитывать высоту подвеса для получения нормы освещённости на заданном участке.

Офисные помещения – применяются КСС «Д» и «Л».

Автомобильные дороги – применяются КСС «Ш» и «Д», данные кривые силы света применяются в зависимости от конкретного расстояния между опорами освещения и высоте подвеса.

Для получения более подробной консультации с целью получения информации о том какой вам выбрать светодиодный светильник вы можете обратится к нашим специалистам, либо самостоятельно выбрать и купить светодиодные светильники по выгодным ценам, для этого перейдите по ссылке.

Выбор нужной КСС (кривой силы света) для уличного светильника

КСС – Световой поток — физическая величина, характеризующая количество световой мощности в соответствующем потоке излучения, где под световой мощностью понимается световая энергия, переносимая излучением через некоторую поверхность за единицу времени. Простым языком, при помощи вторичной оптики можно направить световой поток в необходимое вам место.

Большую популярность набрали светильники с КСС Ш (широкая кривая силы света). Места использования данной КСС внушительны. Возможность освещать при помощи бокового света, позволило использовать их в самых сложных участках, автострад, улиц, автотранспортных туннелей, надземных и подземных пешеходных переходов и тд. Для выбора необходимой КСС вы можете обратиться к нашим специалистам, подготовят светотехнический проект бесплатно, помогут в выборе.

Для нас производство светильников является приоритетным направлением, благодаря новым разработкам, мы всегда повышаем соотношение цена и качество. В таблице вы можете познакомиться со всеми КСС.

Таблица основныхтипов кривых силы света и соответствие углу раскрытия светового потока

КСС	Наименование	Обозначение	Угол раскрытия светового потока
	Концентрированная	К	не более 30°
	Глубокая	Г	В среднем 60º – 80º
	Косинусная	Д	120º классический угол светодиода без оптики
	Полуширокая	Л	140º световой поток растягивается вдоль полотна дороги
	Широкая	Ш	160º световой поток растягивается вдоль полотна дороги
	Равномерная	М	180º равномерное освещение
	Синусная	С	90º отраженный, приглушенный свет

В данной таблице вы можете определить для себя какое излучение вам необходимо. Мы выпускаем светильники с любым углом раскрытия. В светильниках используется вторичная оптика LEDIL, страна производитель Финляндия. На сегодняшний день LEDIL является лидером в своем сегменте и отмечена качеством исполнения.

Все модификации светодиодныйх светильников можно найти в разделе УЛИЧНЫЕ СВЕТИЛЬНИКИ

Кривая силы света, КСС, кривая силы света светодиодных светильников

В современном интерьере грамотно организованное освещение играет важную роль. Ведь сегодня главное – не только достаточный уровень освещения для деятельности без усталости глаз, но и то, как лучи света преобразовывают внешний вид отделочных материалов. Ошибочно выбирать осветительные приборы, ориентируясь только одним критерием – мощностью. Такие светильники только создают благоприятные условия для работы. Но ведь используя источники света для декорирования, необходимо не просто осветить всё помещение, а разбить его на зоны с разным уровнем светового потока. Таким образом, можно в одной комнате создать зону для работы с ярким освещением, зону для отдыха с рассеянным светопотоком или осветить небольшой уголок с элементами декора, чтобы акцентировать всё внимание на них. Для выполнения этой задачи не обязательно использовать светильники разной мощности, поскольку мощность не является главным критерием. Гораздо эффективней учитывать кривые силы света (КСС), ведь при одинаковой мощности, но с разными углами отбрасывания светового потока, можно изменить уровень освещения в любом уголке помещения.

Понятие КСС

Если уйти от научных терминов и заумных фраз, то принципы кривых сил света станут понятными даже школьнику. Пример можно привести на обычном фонарике с отражателем. Последний выполняет функцию концентрирования светового излучения источника света в узкий луч света, который слепит и через несколько десятков метров. При этом за пределами этого светового луча практически ничего не видно, но это и не нужно, так как основная цель фонарика светить вдаль. Однако, если вынуть с корпуса отражатель, поток от источника света будет рассеиваться в радиусе 1-2 метров и освещение будет тусклым. Что изменилось? Изменился угол отбрасывания светового потока при не изменившейся мощности. Следовательно, кривая сила света заметно уменьшается и этот принцип КСС нашёл применения при организации освещения в помещениях.

Для того чтобы эффективно использовать кривые силы света, в конструкции светильников предусмотрены специальные линзы, которые задают световому потоку угол излучения. Таким образом, если в одинаковых светильниках установлены разные линзы, то и световой поток будет разной концентрации. Это удобно тем, что при разбивании помещения на зоны освещения не нарушается эстетичность, ведь светильники одинаковые, а вот свет, который они отбрасывают, отличается. В зависимости от угла отбрасываемого светового потока такие светильники классифицируются и применяются не только в быту, но и на предприятиях, в общественных зданиях и даже для освещения проезжей части.

Классификация светильников с разной кривой силой света.

Всего различают 4 вида светильников, работающих по принципу кривой силы света. Причём, размеры этих светильников могут быть любыми и мощность различной в зависимости от потребности.

Косинусные (Д)

Данные светильники отбрасывают свет под углом 120 градусов. Как правило, при таком угле светового потока, лучи рассеиваются и освещение получается мягким и приятным для глаз. Что касается светового пятна на освещаемой поверхности, то из-за рассеянности лучей оно просто отсутствует. Данный тип светильников самый распространённый в помещениях любого типа, а так же используется в уличном освещении где не требуется повышенных норм безопасности. В каталоге компании ПРОФСВЕТ такой светильник проходит под названием SENAT Atlant. Уличные светодиодные светильники модели Atlant с легкостью осветят вашу территорию и улицу, монтаж данных светильников производится на высоту от 3 до 18 метров в зависимости от мощности. И даст равномерное распределение светового потока.

Глубокие (Г)

Угол отбрасывания светового потока в этих светильниках равен 60 градусам. Следовательно, в этом случае световой поток будет более сконцентрированным и сможет отлично осветить определённый участок. Например, на поверхности рабочего стола будет пятно света, которое позволит работать без усталости глаз. При этом за пределами стола будет полумрак, ведь луч от светильника направлен только на освещение небольшого участка. Так же светильники с глубокой КСС рекомендуется использовать в помещениях промышленного типа, производственных помещениях, где высота подвеса светильников более 15 метров.

Концентрированные (К)

Эти светильники могут быть либо самыми эффективными, либо самыми экономичными, если требуется осветить совсем маленькую площадь. При использовании одинаковых источников света, эти светильники могут дать самое эффективное освещение с ярким пятном света на освещенной поверхности. С помощью таких светильников можно акцентировать внимание на определённых вещах, а если таковое не требуется и достаточно просто функции освещения, то можно установить менее мощные источники света, чтобы уменьшить потребление электроэнергии.

Широкие (Ш)

Такие светильники имеют особую конструкцию световой линзы, так как отбрасывают световой поток в двух плоскостях. По оси Х под углом 150 градусов и по оси У под углом 85 градусов. Значит, пятно света на освещаемой поверхности будет широким, что актуально при освещении вытянутых участков например автомагистрали. Это может быть длинный узкий коридор или автомобильная дорога, ведь свет не рассеивается за её пределы, а сконцентрирован исключительно на проезжей части. Светильник с КСС Ш представлен в каталоге компании ПРОФСВЕТ, бренд SENAT изготавливает линзованные уличные светодиодные светильники с КСС Ш. Данные светильники имеют различные мощности от 20 до 300 Вт и с легкостью справятся с освещением больших автомагистралей.

Рекомендации по выбору светильников

Таким образом, можно сделать выводы о том, что несмотря на то, что светильники с разной кривой силой света отлично подходят для организации освещения в определённых условиях, их все можно комбинировать в одном помещении. Тем не менее, рекомендуется использовать светильники согласно классификации, потому что изготавливаются они для освещения объектов определённого типа. Значит, на других объектах они могут быть не эффективны и максимум использоваться только в качестве дополнительного освещения. В частности, допускается комбинирование косинусных (Д), глубоких (Г) и концентрированных (К) светильников в промышленных помещениях, что разбиты на рабочие зоны, каждая из которых нуждается в определённой концентрации светового потока. В этом случае большую роль играет и высота подвеса, так как чем ниже подвешен светильник, тем шире зона направлений максимальной силы света. Именно поэтому в производственных помещениях можно наблюдать источники света, подвешенные на разной высоте в зависимости от площади освещаемого рабочего участка и потребности в концентрации освещения.

В условиях офиса обычно комбинируют светильники с двумя типами кривых сил света – косинусные и глубокие. Косинусные в основном применяют в общих залах, где они дают рассеянный свет, освещая каждую деталь помещения. Глубокие выступают в роли дополнительной подсветки рабочих мест или основным источником света в небольших кабинетах. Что касается последних, то для них приобретаются менее мощные источники света, ведь из-за низких потолков возможность регулирования высоты подвеса практически отсутствует. Ну а что касается концентрированной кривой силы света, то такие светильники получили самое маленькое распространение. Основная их задача заключается в подсветке архитектурных особенностей помещений, что многие считают пустыми затратами на электроэнергию. Тем не менее, в конструкции административных зданий более чем достаточно таких архитектурных решений и солидные компании просто вынуждены использовать для их подсветки светильники с концентрированной кривой силой света, чтобы создать впечатление на клиентов.

Существует ещё один тип кривой силы света, применяемый в светильниках отражённого света. Такие светильники излучают приглушённый свет и создают слегка тускловатое, ненавязчивое освещение. Чаще всего их используют для освещения холла или фойе зданий, где яркий свет не требуется. Теперь, когда разложены по полочкам принципы излучения светового потока кривыми силы света, становится ясна картинка грамотной организации освещения в помещениях любого типа.

Организация освещения в частном доме

Так как частный дом имеет прилегающий участок, то организовывать освещение следует начинать с него. Как правило, по всему участку построены пешеходные дорожки, которые необходимо освещать и ничего кроме светильников с широкой кривой силой света не справится с этим. Зону входа в дом можно осветить с помощью рассеянного света косинусной кривой, чего будет вполне достаточно, ведь зона входа не требует яркого освещения. Прихожая же отлично будет освещена при использовании светильников отражённого света, ведь в этом помещении слишком яркий свет тоже не требуется. С кухней и жилыми комнатами намного сложнее, а поскольку они разбиты на зоны, каждая из которых требует индивидуального освещения. В любом случае в каждой комнате должны быть косинусные светильники для организации общего освещения и дополнительные глубокие светильники для выделения конкретной зоны помещения. В детской комнате зоной, требующей глубокого освещения, выступает игровая или учебная, а вот спальня может освещаться исключительно только рассеянным светом. Что касается кухни, то в этом помещении можно сделать больше всего комбинаций светильников, так как часто вместе с основным освещением используются декоративные светильники слабой мощности.

Большое количество светильников требуется при организации освещения в офисах большой площади. Как правило, кроме бытовых помещений и коридоров, такие офисы имеют множество отдельных кабинетов для управляющего персонала и один или несколько залов для рядовых работников. Следовательно, освещение в таких условиях в любом случае будет комбинированным. В частности, для освещения общего зала должны использоваться светильники, отбрасывающие свет под углом 120 градусов, размещённые как можно выше, чтобы свет рассеивался по всему рабочему залу. Даже при наличии самых мощных источников света, такого освещения не хватит для того, чтобы глаза себя чувствовали комфортно, поэтому каждый рабочий стол обеспечивается настольной лампой или над ним индивидуально подвешивается светильник с глубокой кривой силы света. Если этого не сделать, то глаза работников быстро устанут и производительность снизится.

При организации освещения в производственных помещениях выполняются соответствующие расчёты, в которых учитывается освещаемая площадь и вид выполняемых на этой площади работы. В частности, если это сборочный цех, то степень освещённости зависит от размера собираемых деталей. Следовательно, независимо от того по какой кривой силе света будут работать установленные светильники, на степень освещённости может повлиять мощность источника света. В отличие от бытовых и офисных условий, такой критерий как мощность излучения более актуален при условиях производства, так как в большинстве случаев там полностью отсутствует естественное освещение. Именно поэтому на производстве много применяется осветительных приборов разных типов, в которых используются различные источники света и конструкции светильников.

Выводы

Применение технологии излучения света, согласно кривой силы света, позволяет решить многие задачи при организации освещения, как в быту, так и в общественных или производственных помещениях. В некоторых случаях с помощью кривой силы света можно увеличить эффективность освещения без увеличения мощности источников света или сделать потребление электричества меньше путём использования менее мощных источников света с линзой, отбрасывающей более концентрированный поток света. Вариантов улучшения условий освещения масса и только нужно правильно всё рассчитать. Обычно, освещение в больших залах рассчитывается специалистами соответствующей профессии. Расчёты выполняются согласно СНиП, в которых указаны стандарты освещения.

Как говорилось выше, объём светового потока рассчитывается исходя из освещаемой площади, поэтому не сложно его рассчитать по простой формуле. Применение кривой силы света требует дополнительных расчётов, ведь эффективность источников света изменяется. Кстати, важна не только эффективность, но и эстетика. Осветительные приборы, отбрасывающие свет согласно определённой кривой силе света, изготавливаются так же, как и стандартные светильники, с разным дизайном. Ведь особенность подачи света под углом заключается в наличии специальной линзы, а корпус прибора может быть любым.

Сила света – обзор

1.1.2 Количества

В 1954 году 10-я Генеральная конференция по мерам и весам (CGPM) решила, что международная система должна быть основана на шести базовых единицах для измерения температуры и оптического излучения. помимо механических и электромагнитных величин. На этой конференции были рекомендованы шесть основных единиц измерения: метр, килограмм, секунда, ампер, градус Кельвина (позже переименованный в кельвин) и кандела. В 1960 году 11-я сессия CGPM назвала систему Международной системой единиц, SI от французского названия, Le Système International d Unités [1].Позже седьмая базовая единица, моль, была добавлена в 1971 году 14-м ГКПМ [2]. СИ – это современная форма метрической системы, которая на сегодняшний день является наиболее широко используемой системой измерения.

Таким образом, Международная система количеств (ISQ) теперь является системой, основанной на семи основных величинах: длине, массе, времени, термодинамической температуре, электрическом токе, силе света и количестве вещества. Другие величины, такие как площадь, давление и электрическое сопротивление, выводятся из этих основных величин.ISQ определяет количество как любое физическое свойство, которое может быть измерено в единицах СИ [3]. Величина также может быть физической постоянной, такой как газовая постоянная или постоянная Планка. Несколько сотен величин используются для описания и измерения физического мира, и некоторые из этих величин перечислены ниже [4]:

Длина	Вязкость	Площадь	Электродвижущая сила
Время	Энергия	Яркость	Энтропия
Масса	Скорость	Угол	Давление
Сила	Мощность	Температура	Импульс

1.1.2.1 Связь между величинами

Изучение физики в значительной степени можно определить как изучение математических соотношений между различными физическими свойствами. Физические величины определяются, как указано выше, когда эти свойства допускают разумное математическое описание. Взаимосвязь всех других величин может быть установлена в терминах нескольких основных величин, выбранных должным образом, либо по определению, либо по геометрии, либо по физическому закону, либо по комбинации основных величин.

Например, давление – это величина, которая по определению связана с величиной силы, деленной на область количества. Площадь, с другой стороны, является величиной, геометрически связанной с произведением двух величин длины. Более того, сила – это величина, связанная (согласно второму закону Ньютона) с величиной, умноженной на массу, на величину ускорения.

Взаимосвязи между величинами выражаются в форме количественных уравнений. Мы можем связать даже изолированную величину, такую как температура, с величинами давления, объема и массы.Далее мы можем связать длину и время, используя универсальную постоянную и скорость света. Следовательно, если мы правильно определяем наши понятия, мы можем соотнести любую величину с любой другой величиной. Таким образом, уравнение площадь = длина × ширина является количественным уравнением, в котором говорится, что количество (площадь прямоугольника) равно количеству (длине), умноженному на количество (ширину).

1.1.2.2 Базовые величины

Чтобы сократить набор количественных уравнений, мы должны сначала установить ряд так называемых базовых величин.Следовательно, базовые величины называются строительными блоками, на которых мы развиваем всю структуру и отношения физического мира. Как упоминалось ранее, международная система единиц, или СИ, использует семь основных величин: масса (кг), длина (м), время (с), температура (К), электрический ток (А), сила света (кд ) и количество вещества (моль). Количество базовых величин, а также их выбор – выбор довольно произвольный; но, как правило, мы выбираем количества, которые легко понять и которые часто используются, и для которых могут быть установлены точные и измеримые стандарты.

1.1.2.3 Производные величины

Как упоминалось ранее в разделе о взаимосвязях, при использовании выбранных основных величин в качестве строительных блоков производные величины выражаются как те, которые могут быть вычтены по определению, геометрии или физическому закону. Некоторыми примерами производных величин являются площадь (равна произведению двух длин), скорость (равна длине / времени) и сила (равна массе × ускорение), давление, мощность и т. Д. У нас также есть так называемые дополнительные единицы (как класс производных единиц), а именно, плоский угол (радиан = рад = мм ⁻¹) и телесный угол (стерадиан = sr = m ² м ⁻²).

1.1.2.4 Кратные и частные кратные величин

Обратите внимание, что величина величины может иметь очень большой диапазон. Пытаясь справиться с таким большим диапазоном, система единиц СИ сгенерировала 20 префиксов, показанных в таблице 1.

Таблица 1. Кратные и подмножественные единицы в системе единиц СИ

Префикс	Символ	Умножитель	Пример
Yotta	Y	10 ²⁴	5 Ym = 5 йоттаметров = 5 × 10 ²⁴ м
Zetta	Z	10 ²¹	2 Zm = 2 зеттаметры = 2 × 10 ²¹ м
Exa	E	10 ¹⁸	7 Em = 7 экзометров = 7 × 10 ¹⁸ м
Peta	P	10 ¹⁵	6 ПДж = 6 петаджоулей = 6 × 10 ¹⁵ Дж
Тера	T	10 ¹²	5 TW = 5 тераватт = 5 × 10 ¹² Вт
Гига	G	10 ⁹	8 ГДж = 8 гигаджоулей = 8 × 10 ⁹ Дж
Мега	M	10 ⁶	2 МВт = 2 мегаватт = 2 × 10 ⁶ W
Кило	k	10 ³	3 км = 3 км = 3 × 10 ³ м
Hecto	h	100	6 hL = 6 гектолитров = 600 L
Deka	da	10	2 дамбы = 2 декаметра = 20 м
Deci	d	10 ^-1	3 дл = 3 децилитра = 0.3 л
Сенти	c	10 ⁻²	5 см = 5 сантиметров = 0,05 м
Милли	м	10 ⁻³	9 мВ = 9 милливольт = 9 × 10 ⁻³ V
Micro	µ	10 ⁻⁶	5 мкм = 5 микрометров = 5 × 10 ⁻⁶ м
Nano	n	10 ⁻⁹	2 нс = 2 наносекунды = 2 × 10 ⁻⁹ с
Пико	p	10 ⁻¹²	3 пДж = 3 пикоджоулей = 3 × 10 ⁻¹² J
Femto	f	10 ⁻¹⁵	6 fm = 6 фемтометров = 6 × 10 ⁻¹⁵ м
Atto	a	10 ⁻¹⁸	5 aJ = 5 аттоджоулей = 5 × 10 ⁻¹⁸ J
zepto	z	10 900 67 −21	6 zJ = 6 zeptojoules = 6 × 10 ⁻²¹ J
yocto	y	10 ⁻²⁴	8 yJ = 8 yoctojoules = 8 × 10 ⁻²⁴ Дж

1.1.2.5 Типы количественных уравнений

Энергия ветра, давление на дне столба воздуха или воды, вес объекта и вязкость жидкости – все это физические величины природы. И независимо от того, измеряются они или нет, эти величины всегда взаимодействуют друг с другом в соответствии с фундаментальными законами. Физики часто выражают эти законы в терминах количественных уравнений, потому что величины соответствуют этим законам. Количественные уравнения обладают двумя важными особенностями: во-первых, они показывают взаимосвязь между величинами, а во-вторых, их можно использовать с любой системой единиц.

Существует три основных типа количественных уравнений:

1.

Количественные уравнения, полученные на основе законов природы ; например, второй закон движения Ньютона

F = ma

, где F – величина силы, м – величина массы, а a – величина ускорения.

2.

Количественные уравнения, полученные из геометрии ; например, площадь круга

A = πr2

, где A – величина площади, π – коэффициент, основанный на геометрии круга, а r – величина радиуса.

3.

Количественные уравнения, разработанные на основе определения ; например, определение давления

p = F / A

, где p – величина давления, F – величина силы, а A – величина площади.

Многие количественные уравнения могут быть разработаны как комбинация основных количественных уравнений, приведенных выше, и во всех случаях мы можем использовать любые единицы измерения, которые мы хотим, чтобы описать величины соответствующих физических величин.

Как интерпретировать кривую распределения света?

Вы только что вспомнили тесты по математике в шестом классе, когда увидели эту диаграмму? Что ж, вы не одиноки, потому что кривые распределения света могут быть настоящей головной болью для большинства людей. К счастью, вы всегда можете рассчитывать на помощь dmlights.В этой статье мы попытаемся объяснить эти графики простым способом.

Так что же такое кривая распределения света?

Как видно из названия, кривая распределения света – это визуальное представление света, рассеиваемого светильником. Этот график пытается перенести трехмерную концепцию (светорассеяние лампы или приспособления в пространстве) на двухмерный носитель (лист бумаги или экран компьютера).

Интерпретация кривой распределения света

На первый взгляд кривая распределения света может показаться довольно сложной.Но внешний вид может быть обманчивым, потому что его (относительно) легко читать, как только вы разберетесь в различных компонентах.

Симметричное распределение света

Начнем с середины диаграммы (см. Ниже). Это отмечает положение лампы . Обычно вы видите две линии, исходящие из центра, сплошную линию и пунктирную линию. Эти линии показывают распределение и интенсивность света под разными углами.

Сплошная линия указывает вид спереди (C0 / 180), пунктирная линия – вид сбоку (C90 / 270). Форма обеих линий обычно примерно одинакова для большинства ламп. В приведенном ниже примере две кривые перекрываются. Вы можете увидеть почему на трехмерной диаграмме. Распределение света одинаково как спереди, так и сбоку. Две кривые накладываются друг на друга в правой части диаграммы, поэтому пунктирная линия невидима.

Асимметричное распределение света

В случае удлиненного подвесного светильника с двумя отдельными лампами TL, как в примере ниже, две кривые будут иметь разную форму.

Мы проиллюстрируем это на примере ниже. Если вы посмотрите прямо на светильник, то есть если вы расположитесь вдоль оси 0–180 °, вы увидите, что направленный вверх луч сферический (вверху справа). Однако нисходящий луч разделяется на две сферические плоскости из-за встроенного отражателя. Свет блокируется отражателем в центре.

Если вы посмотрите на светильник сбоку, то есть если вы расположитесь вдоль оси 90-270 °, то вы увидите сферическую плоскость, направленную вверх и вниз.Это означает, что светильник распределяет свет равномерно. Удлиненная форма светильника не означает, что кривая плоская или удлиненная. Распределение света измеряется от центральной точки светильника.

………………………………….

PS: иногда видны три или четыре строки, например при 0 °, 30 °, 60 ° и 90 °. Это позволяет показать еще больше деталей (вокруг лампы). Каждая перспектива имеет свой цвет, чтобы четко различать их.

Вверх и / или вниз

Линии кривой показывают, как и где распространяется свет . Кривая полностью расположена под осью 90 °? Тогда это светильник вниз, свет светит только вниз. В случае с верхним / нижним светом, таким как эта лампа, кривая расположена как выше, так и ниже оси 90 °.

Значения кривой распределения света

Кроме того, мы можем определить интенсивность света в различных углах, куда он излучается.Это всегда измеряется, начиная с центральной точки источника света. Интенсивность света выражается в канделах (кд) и указывается в кружках на графике. Чем больше круг, тем выше значение канделы. Вероятно, это станет яснее, если мы рассмотрим следующий пример.

Точка А на диаграмме ниже говорит нам, что сила света при 30 ° составляет 400 кандел. В точке B угол равен 20 °, что дает значение 800 кандел.

Дополнительные примеры

Чтобы убедиться, что вы действительно понимаете концепцию, мы обсудим еще несколько примеров ниже.

DeltaLight Reo

В случае DeltaLight Reo две кривые – фронтальный и боковой – перекрываются. Луч один и тот же, независимо от направления, откуда вы смотрите. Этот прожектор имеет нормальный направленный вниз луч.

Flos Glo-Ball

Flos Glo-ball – это подвесной светильник сферической формы, который светится вверх и вниз. Вы можете видеть это на графике, поскольку кривая излучается выше и ниже оси 90 °. Здесь две кривые снова перекрываются. Форма Glo-Ball и распределение света полностью симметричны.

Модульное освещение Duell

Modular Lighting Duell имеет довольно интересную кривую распределения света. Если вы посмотрите прямо на этот настенный светильник, вы сможете увидеть восходящий и нисходящий луч, который имеет небольшую выемку чуть выше и ниже светильника, а затем расходится веером. На кривой это отражено сплошной красной линией, имеющей форму стрелки.

Красная пунктирная линия показывает распределение света при виде сбоку. Луч слегка изгибается, отражаясь на стене.Верхняя и нижняя кривые всегда идентичны, что означает, что настенный светильник Duell имеет одинаковое распределение света как вверх, так и вниз.

Flos Miss K

Настольная лампа Flos Miss K имеет симметричную форму, и распределение света одинаково со всех сторон. Кривые полностью перекрываются. Балка разделена на две отдельные плоскости, направленную вверх и вниз. Разделение вниз связано с тем, что источник света расположен наверху светильника, что означает, что лампа не может излучать свет непосредственно под ним.Отсюда отступ посередине.

Flos Cicatrices de luxe

Подвесной светильник Flos Cicatrices de luxe – действительно особый случай. Стеклянные вазы необычным образом распределяют свет. Все эти отражения представлены в форме звезды на кривой распределения света.

Flos Gatto

Мы заканчиваем довольно интересной кривой. Настольная лампа Flos Gatto имеет симметричное распределение света. Здесь также две кривые перекрываются.Лампа излучает свет вверх и вниз. Однако настольная лампа Gatto имеет круглое отверстие вверху, что объясняет выпуклость кривой вверх.

Почему кривые светораспределения так полезны

Эти кривые распределения света неоценимы при составлении плана освещения помещения. Они позволяют дизайнерам выбрать правильное освещение для правильного помещения и применения.

Представьте, что вы разрабатываете план освещения офисного здания. У вас есть офис открытой планировки с несколькими столами рядом друг с другом, как на фото ниже:

Источник: Домашнее проектирование.com

Когда вы узнаете, сколько света требуется для каждой рабочей станции (для максимальной производительности), вы можете легко выбрать подходящие светильники и выбрать наилучший вариант их установки на основе кривой распределения света.

Теги | как читать кривую распределения света, кривую распределения света @en, диаграмму распределения света

Конвертер силы света и светового потока

Введение

Много лет назад, когда лампы накаливания широко использовались и почти не использовались. стандартный источник света для повседневного использования, выбор подходящей лампы был довольно просто: нужно было «всего лишь» выбрать наиболее подходящую мощность для предполагаемое приложение.Сегодня все намного сложнее: есть стандартные лампочки накаливания, галогенные лампы, компактные люминесцентные лампы, люминесцентные лампы и светодиоды лампы самых разных видов. Все эти лампы имеют разный КПД и разные формы свечения, что позволяет выбор намного сложнее.

Просто глядя на мощность лампы в ваттах, мало что можно сказать об эффективном светоотдача. Чтобы преодолеть эту проблему, сила света I _v (выраженная в канделах) и световой поток F (измеряется в люменах) являются лучший выбор, но, к сожалению, лишь немногие люди привыкли к этим агрегатам и их значение иногда неверно истолковывают.Производители ламп часто указывают на упаковке одну из этих цифр, но редко и то и другое, поэтому сравнивая лампу мощностью 1000 лм с другой произвести 250 кд непросто: будут ли они светиться такая же яркость? Цель этого калькулятора – помочь преобразовать люмены в канделы для выбор подходящего источника света.

Эта компактная люминесцентная лампа потребляет 20 Вт электроэнергии и обеспечивает (номинальный) световой поток 1’300 лм. Предположим, что диаграмма направленности направлена во всех направлениях (угол конуса 360 °), с с помощью калькулятора, представленного ниже, вы можете оценить силу света около 103 кд.Вы также можете рассчитать эффективность лампы 65 лм / Вт. (нажмите для увеличения)

Эта светодиодная лампа потребляет 4 Вт электроэнергии и производит (номинальную) сила света 350 кд в конусе с полным углом 36 °. С помощью калькулятора, представленного ниже, вы можете оценить световой поток около 108 лм. Вы можете рассчитать эффективность лампы 27 лм / Вт. (нажмите для увеличения)

Почему фотометрические единицы?

В физике используется радиометрических единицы, единиц: например, данное излучение (свет) источник излучает количество энергии P (измеряется в ваттах) и мы можем легко вычислить интенсивность излучения Дж (измеряется в Вт / стер) или освещенность E (измеряется в Вт / м ²), если мы хотим знать количество мощности, излучаемой в заданном направлении (телесный угол) или в заданном поверхность соответственно.

Но когда мы говорим о видимом свете, мы должны учитывать чувствительность человеческого глаза, потому что ощущение яркости зависит от цвета (спектра) света. Поэтому предпочтительны фотометрические блоки .

Фотометрический эквивалент мощности излучения – световой поток. (или световая мощность) F (измеряется в люменах). Затем сила света I _v (выраженная в канделах) соответствует световому потоку в заданном телесном угле Ом (1 кд = 1 лм / стер), а освещенность E _v (измеряется в люксах) соответствует световому потоку на заданной площади (1 лк = 1 лм / м ²).

Радиометрические устройства	Фотометрические единицы
Мощность излучения P Вт [Вт]	Световой поток F Люмен [лм]
Интенсивность излучения Дж Вт на стерадиан [Вт / стер]	Сила света I _v Канделы [кд = лм / стер]
Энергия излучения E Ватт на квадратный метр [Вт / м ²]	Освещенность E _v Люкс [лк = лм / м ²]

Зависимость силы света от светового потока

В фотометрии световой поток является мерой всего воспринимаемого света. сила света, в то время как сила света является мерой воспринимаемого мощность, излучаемая источником света в определенном направлении на единицу твердого тела угол.Это означает, что максимальная сила света зависит от общей световой поток источника света, но также и его диаграмма направленности (то, как свет источник излучает во всех направлениях).

Общий световой поток – это сумма всех излучаемых во всех направления, независимо от диаграммы направленности источника света.

Сила света – это световой поток в заданном телесном угле. Вот два примера разной силы света в двух произвольных конусах, предположим, что диаграмма направленности этой лампы неоднородна.

Итак, один и тот же источник света, излучающий одинаковый световой поток (одинаковые люмены) может давать разную силу света (разные свечи) в зависимости от его способность концентрировать свет. Если поставить линзу перед лампой, чтобы сосредоточить свет в одном направлении, сила света в этом направлении увеличится, а общая световой поток остается прежним. Чем выше способность концентрировать свет в одном направлении, тем терка сила света.

Эти 2 светодиода имеют один и тот же чип, обеспечивающий одинаковый световой поток 0.2 лм при токе 30 мА. У того, что слева, есть линза, которая концентрирует свет в узком конусе. 15 °, в то время как тот, что справа, имеет другую линзу, концентрирующую свет в конусе 30 °. В результате сила света светодиода слева составляет 3,7 кд. и 0,9 кд для правого. (нажмите, чтобы увеличить)

Те же 2 светодиода, которые проецируются на экран на расстоянии около 5 см. Обратите внимание, что светодиод слева дает меньшее и яркое пятно.К сожалению, на этом HDR-изображении разница в яркости едва заметна. видимый. (нажмите для увеличения)

Точное преобразование силы света в световой поток

Чтобы точно рассчитать общий световой поток F , нам необходимо учитывать диаграмму направленности I (θ) светового источник. Без диаграммы направленности выполнить преобразование невозможно. Точные числовые данные диаграммы направленности доступны очень редко, но если у кого-то есть шанс иметь таблицу с красивым графиком диаграммы направленности, бесплатную программу, такую как Engauge Digitizer, можно использовать для преобразования графика в числовые значения.Практически все источники света имеют симметричную диаграмму направленности, поэтому мы используйте только данные от 0 ° до 180 ° (от 0 до π), и мы предполагаем, что это будет остается неизменным, если устройство вращается вокруг своей оптической оси.

Зная I (θ) , мы можем вычислить эквивалентный телесный угол Ом (в стерадианах):

Чтобы вычислить этот интеграл, вам потребуется числовая вычислительная программа, например MATLAB, бесплатный Scilab или, возможно, даже электронная таблица. В любом случае это недоступно для простого калькулятора JavaScript, такого как тот, который вы найдете на этих страницах.

Обратите внимание, что I (θ) необходимо нормировать по амплитуде перед вычисляя вышеуказанный интеграл, что означает, что макс (I (θ)) = 1 .

Ом представляет собой телесный угол, передающий постоянный и равномерный поток равен потоку, передаваемому I (θ) в 4π стерадианах (вся поверхность сферы).

Фактически это должен быть двойной интеграл в θ и φ . покрывает всю сферу вокруг источника света, но из-за симметричная диаграмма направленности большинства источников света, интеграл в φ можно упростить до коэффициента 2π.

Теперь легко рассчитать световой поток F в люменах:

Где I _v – максимальная сила света, измеренная в кандела (компакт-диск).

Простой преобразователь силы света / потока

Очень часто диаграмма направленности лампы неизвестна, но если мы знаем ширина луча (расходимость луча) 2θ , который представляет собой угол конуса свет излучаемый, мы можем сделать приблизительный расчет.Это приближение, поскольку предполагается, что вся мощность равномерно распределена. распределяется внутри этого конуса, и снаружи не излучается энергия. Ширина луча обычно определяется как полный угол конуса 2θ , что составляет двойной угол конуса θ между осью и конусом.

На этом чертеже вы можете видеть синим цветом угол конуса θ и в красный конус полный угол 2θ .

В этом приближении мы предполагаем, что весь поток равномерно распределен в указанный конус и что снаружи нет излучения.Это, конечно, не очень точно. Имейте в виду, что реальные цифры могут значительно отличаться, но это лучшее, что вы можете получить только с углом конуса. Но обычно порядок величины правильный. Преимущество в том, что преобразование теперь легко и может быть выполнено с помощью карманный калькулятор или этот конвертер JavaScript.

Зная ширину луча 2θ , мы можем легко вычислить соответствующий телесный угол Ом в стерадианах с:

Затем мы можем использовать то же уравнение, что и раньше, для преобразования между светящимися поток F и максимальная сила света I _v :

Следующий калькулятор выполнит вычисления за вас:

Мобильная версия доступна здесь, если вы нужно делать преобразования при покупке ламп…

Введите все известные данные в калькулятор ниже и оставьте поля вычислить пустое значение, затем нажмите кнопку “вычислить”, чтобы вычислить и заполнить бланки. Возможны не все комбинации; если данных недостаточно; всплывающее окно коробка предупредит вас. Убедитесь, что неизвестные поля полностью пусты: пробел не будет Работа.

А как насчет силы излучения?

Теперь, когда мы знаем световой поток F , можем ли мы вычислить мощность излучения P или наоборот? Что ж, теоретически да, но это не так просто, потому что вам нужно знать спектр P (λ) излучаемого света для расчета соответствующий коэффициент преобразования.Иногда производители предоставляют вам красивый график спектра, в противном случае вам нужно измерить его с помощью оптического спектрометра (и если он у вас есть, вы, вероятно, не нужны пояснения на этой странице). Без точных спектральных данных преобразование из F в П .

Предполагая, что вы знаете P (λ) (измерено, оцифровано с графика предоставлено производителем), первое, что вам нужно сделать, это нормализовать его в поверхности (поверхность под кривой должна быть равна единице):

Опять же, это недоступно для этого калькулятора JavaScript, и вам понадобится мощная числовая вычислительная программа.

Убедившись, что P (λ) нормализовано, вы можете рассчитать коэффициент преобразования лучистого потока в световой η _v :

Где В (λ) – стандартное функция яркости (фотопическое зрение), и вы должны интегрировать весь видимый спектр (скажем, от λ _мин = От 380 нм до λ _макс = 770 нм) или не менее часть, где P (λ) отлична от нуля.

Зная η _v , теперь возможно преобразование между лучистый и световой поток со следующим соотношением:

Обратите внимание, что η _v выражается в лм / Вт, но не эффективность лампы, это просто мера видимости света для человеческого глаза. Эффективность лампы, выраженная также в лм / Вт, также учитывает потери лампы.

Другими словами, если у вас есть точные спектральные данные и подходящий числовой вычислительное программное обеспечение, вы можете это сделать, но все же вам нужно много мотивации чтобы преодолеть эти два препятствия.И не нужно просто покупать лампочку…

Световая отдача лампы

Световая отдача лампы – это соотношение между производимой световой отдачей. поток и используемая электрическая мощность и выражается в люменах на ватт. (лм / Вт), чем выше, тем лучше. В основном это зависит от технологии изготовления ламп: у старых ламп накаливания очень низкий КПД, галогенные лампы немного лучше, люминесцентные лампы и светодиоды имеют лучшая эффективность (для белого света) на сегодняшний день (2013 г.).

Обратите внимание, что используемая электрическая мощность отличается от (и всегда выше, чем) мощность излучения обсуждалась ранее. Чтобы вычислить эффективность лампы, нет необходимости вычислять или знать лучистая сила.

Эта старинная лампа накаливания потребляет 75 Вт электроэнергии и обеспечивает (номинальный) световой поток 950 лм. Предположим, что диаграмма направленности направлена во всех направлениях (угол конуса 360 °), с С помощью калькулятора, приведенного выше, вы можете оценить силу света около 76 кд.Вы также можете рассчитать эффективность лампы 13 лм / Вт. (нажмите для увеличения)

Лампы накаливания, независимо от того, галогенные они или нет, лучше подходят для большие силы, потому что чем горячее нить накала генерирует более видимый свет. Таким образом, одна лампочка мощностью 75 Вт и ее 13 лм / Вт эффективнее. чем две лампы мощностью 40 Вт с мощностью всего 10 лм / Вт.

Цветные лампы накаливания имеют очень низкий КПД, потому что большинство свет отфильтровывается цветным стеклом, оставляя только одну часть спектр.С другой стороны, цветные газоразрядные лампы или светодиоды обладают очень высокой эффективностью. потому что излучается только требуемый цвет и не делается никаких компромиссов получить белый свет. По этой причине во многих странах уличные фонари желтые: натриевые лампы. имеют очень хорошую светоотдачу, но излучают уродливый желтый свет.

Для белых ламп, как правило, наиболее эффективны газоразрядные или светодиодные лампы. излучают холодный (голубоватый) свет и плохо передают цвета; это может изменения в будущем.

Наконец, прозрачные лампы имеют лучшую эффективность, чем диффузные, но они иногда тревожно смотреть. Добавление диффузора к прозрачной лампе, конечно, снизит ее эффективность.

В следующей таблице приведены обычные значения световой отдачи обыкновенного белого цвета. домашние лампы:

Тип лампы:	Световая отдача:
Эталонные лампы накаливания	8 … 15 лм / Вт
Галогенные лампы накаливания	15.0,2 лм / Вт
Компактные люминесцентные лампы	30 … 60 лм / Вт
Люминесцентные лампы	60 … 110 лм / Вт
Современные светодиодные лампы	60 … 100 лм / Вт

Практически для всех типов ламп, кроме светодиодных, световая отдача больше или меньше. менее стабильный уже много лет, и здесь нет больших сюрпризов. Для светодиодов эффективность постоянно повышается: десять лет назад эффективность Светодиодные лампы были сравнимы с галогенными лампами, первые эффективные светодиоды имели очень низкие уровни мощности и были практически бесполезны.Сегодня (в 2013 году) можно купить хорошие светодиодные лампы с превышением КПД. 100 лм / Вт в местном универсальном магазине, и эта цифра продолжает расти.

Заключение

Два основных фотометрических понятия, световой поток и сила света, имеют были кратко описаны и простой примерный калькулятор для преобразования между два доступны на этой странице. Чем отличаются некоторые аспекты преобразования лучистого потока в световой поток. было объяснено, но, к сожалению, нет простого способа конвертировать между их.Наконец, была обсуждена световая отдача лампы. Цель состоит в том, чтобы помочь сравнить лампы или источники света в целом после завершения технические данные отсутствуют.

Библиография и дополнительная литература

[1]	Уоррен Дж. Смит. Современная оптическая инженерия – Дизайн оптических систем. 3 ^rd Edition, McGraw-Hill, 2000 г., Глава 8.
[2]	А.Даешлер, Г. Кампоново. Elettrotecnica. Edizioni Casagrande, Беллинцона, 1974 г., capitolo 11.

Сила света и фотометрия

Обзор

Сила света – одна из семи основных величин, определенных Международной системой единиц , и по существу является мерой того, сколько света излучается источником света в заданном направлении.Это также фотометрический блок , что означает, что мы измеряем видимого света , используя параметры, определенные в соответствии с человеческим восприятием. На этой странице будет рассмотрен ряд фотометрических значений, способы их измерения и их взаимосвязь.

Фотометрия – это раздел науки, связанный с измерением яркости света с точки зрения человека , то есть видимого света .Его не следует путать с радиометрией , другой областью науки, связанной с измерением всего электромагнитного излучения (включая видимый свет). Фотометрия по существу измеряет яркость различных длин волн видимого света в зависимости от того, насколько чувствителен человеческий глаз к каждой длине волны.

Сила света – одна из семи основных единиц, определенных Международной системой единиц .Это мера мощности , взвешенной по длине волны, , излучаемой источником света в определенном направлении и с определенной частотой на единицу телесного угла (мы расширим это описание позже).

Используемая эталонная частота составляет 540 × 10 ¹² герц, что соответствует длине волны примерно пятьсот пятьдесят пять нанометров (555 нм) и помещает ее прямо в середину спектра видимого света.Обычно считается, что свет такой частоты и длины волны наиболее чувствителен для человеческого глаза. Единицей силы света в системе СИ является кандела (кд), которая формально определяется как:

«сила света в данном направлении источника, который испускает монохроматическое излучение с частотой 540 × 10 ¹² герц и имеет силу излучения в этом направлении ¹/₆₈₃ ватт на стерадиан»

Видимый свет

Основным источником видимого света на Земле является Солнце.Примерно сорок четыре процента солнечной радиации, достигающей поверхности Земли, составляет видимый свет. Для сравнения, только около десяти процентов энергии, излучаемой свечой, можно увидеть как видимый свет. Остальное выделяется в виде тепловой энергии (инфракрасное излучение). Солнечный свет важен, потому что он обеспечивает энергию, необходимую для фотосинтеза – химического процесса, который производит сахар (в форме крахмала) в зеленых растениях. Эти сахара потребляются другими живыми организмами, когда они поедают растения, и обеспечивают почти всю энергию, используемую всеми живыми организмами.

Когда мы говорим о видимом свете , мы обычно имеем в виду свет, который может быть обнаружен человеческим глазом, потому что этот «видимый свет» – это то, что позволяет нам видеть. Оценки диапазона длин волн, которые мы можем видеть, различаются, но нижний предел диапазона составляет около четыреста нанометров (400 нм), что соответствует частоте около семьсот пятьдесят терагерц (750 × 10 ¹² Гц).Верхний предел диапазона составляет около семьсот нанометров (700 нм), что соответствует частоте около четыреста тридцать терагерц (430 × 10 ¹² Гц).

Длины волн от четырехсот нанометров до примерно десятков нанометров (10 нм) относятся к ультрафиолетовой части электромагнитного спектра (EM) . Эти длины волн не могут быть обнаружены фоторецепторами (известными как стержни и колбочки ) в светочувствительной части человеческого глаза (сетчатка , ), потому что они поглощаются прозрачной передней частью глаза ( роговица ) и внутреннюю линзу глаза.Если поглощается слишком много ультрафиолетового света, это может повредить глаз и даже вызвать слепоту.

Длины волн от четырехсот до семисот нанометров обнаруживаются человеческим глазом, потому что они проходят через роговицу и хрусталик и обладают достаточной энергией, чтобы вызвать крошечные химические изменения в светочувствительных стержнях и колбочках сетчатки. Эти химические изменения стимулируют выработку нервных импульсов, которые отправляются в зрительную кору головного мозга через зрительный нерв.

Длины волн от семисот нанометров до примерно одного миллиметра (1 мм) относятся к инфракрасной части электромагнитного спектра. Некоторые длины волн инфракрасного излучения поглощаются роговицей и внутренней линзой. Волны других длин инфракрасного излучения действительно достигают сетчатки, но не обладают достаточной энергией, чтобы вызвать химические изменения в сетчатке, которые могут вызвать нервные импульсы.

Видимый свет – лишь небольшая часть электромагнитного спектра.

Многие источники тепла излучают как инфракрасное излучение, так и видимый свет.Пиковые длины волн этого теплового излучения становятся короче при повышении температуры. Вы можете увидеть эффект, когда кусок металла медленно нагревается. Сначала излучается только тепловое (инфракрасное) излучение. По мере того, как металл нагревается, пиковые длины волн перемещаются в видимую часть электромагнитного спектра, и можно увидеть слабое красное свечение.

При дальнейшем повышении температуры металла свечение становится все ярче и ярче, пока не станет почти белым.При очень высоких температурах он может даже стать бело-голубым, так как пиковые длины волн начинают перемещаться в ультрафиолетовую часть электромагнитного спектра.

Сначала, кроме луны и звезд, у наших предков не было другого источника света в темное время суток. Со временем человек научился разводить огонь и изобрел различные формы искусственного освещения, в том числе факелы, сжигающие смолу, свечи из воска или животного жира и масляные лампы.

Сегодня мы полагаемся на производство электроэнергии для освещения наших домов и рабочих мест. Большинство видов транспорта вырабатывают собственную электроэнергию для освещения навигации и удобства пассажиров. Даже велосипеды могут генерировать собственный свет, если оснащены динамо-машиной. И, конечно же, чтобы предотвратить перебои в подаче электроэнергии, у большинства из нас есть хотя бы один или два фонарика с батарейным питанием и запас свечей!

Фотометрические величины

Фотометрия использует множество различных единиц измерения яркости из-за разнообразия самих источников света.Некоторые источники света излучают свет одновременно во всех направлениях (например, лампочка), а некоторые фокусируют весь свой свет в одном направлении (например, фонарик).

Другие источники света можно увидеть только на темном фоне. Восприятие яркости также меняется с расстоянием, потому что свет распространяется по мере удаления от источника света. И, конечно же, свет отражается от разных поверхностей в разной степени и в разных направлениях, в зависимости от природы поверхности и угла, под которым свет падает на нее.

Таким образом, фотометрия – довольно сложный бизнес, и количество различных единиц, используемых для измерения фотометрических величин, является отражением этой сложности. В таблице ниже перечислены основные фотометрические величины и единицы, используемые для измерения яркости, и дано краткое описание каждой из них. Обратите внимание, что некоторые фотометрические величины имеют суффикс «v». Это сделано во избежание путаницы с радиометрическими величинами.

9 0011 люмен на ватт

SI Фотометрические величины и единицы
Количество	Обозначение	Единица	Единица Обозначение	Описание
Световой поток Интенсивность	I _v	кандела (лм / ср)	Световой	Световой мощность на единицу телесного угла
Световой поток	Φ _v	люмен (кд · ср)	лм	Световая энергия в единицу времени – произведение силы света и стерадианов
Световая энергия	Q _v	люмен в секунду	лм · с	Энергия, излучаемая в виде света – произведение светового потока и его продолжительности
Яркость	L _v	кандела на квадратный метр	кд / м ²	Световая мощность на единицу телесного угла на единицу спроецированная площадь источника
Освещенность	E _v	люкс (лм / м ²)	люкс	Световая мощность, падающая на поверхность в люменах на квадратный метр
Световой яркость	M _v	люкс (лм / м ²)	лк	Световая мощность, излучаемая с поверхности в люменах на квадратный метр
Световая экспозиция	H _v	люкс в секунду	лк · с	Произведение освещенности и ее продолжительности
Световая энергия плотность	ω _v	люмен в секунду на кубический метр	лм · с · М ^-3	Световая энергия на кубический метр
Световая отдача	η	лм / Вт	Отношение светового потока к лучистому потоку или потребляемой мощности, в зависимости от контекста
Световая отдача	В	–	–	Световая отдача, выраженная как доля максимально возможной световой отдачи – безразмерная величина, обычно выражаемая в процентах

Функции светимости

Среднюю чувствительность человеческого глаза к различным длинам волн видимого света можно смоделировать с помощью одной из широко используемых функций яркости (или световой эффективности ).В зависимости от преобладающих условий используются разные функции, потому что глаз по-разному реагирует на определенную длину волны в зависимости от того, насколько она светлая или темная.

При дневном свете или при достаточном искусственном освещении наше зрение считается фотопическим . Фотопическое зрение позволяет нам ясно видеть вещи и достаточно быстро обрабатывать визуальную информацию, которую мы получаем. Это также позволяет нам видеть цвета. В темноте или в условиях очень низкой освещенности наше зрение становится scotopic .Это означает, что мы теряем четкость зрения, и обработка визуальной информации занимает значительно больше времени. Мы также теряем способность видеть цвета.

Существует также третий тип зрения, называемый мезопическим зрением , который сочетает в себе элементы фотопического и скотопического зрения. Обычно мы используем эту третью форму зрения, когда еще не совсем темно или когда (например) нам приходится полагаться на уличное освещение.

Хотя фотометрия обычно основана на реакции глаза на источник света в хорошо освещенных условиях (т.е.е. ответ photopic ) был использован ряд различных функций яркости. Одна из причин этого заключается в том, что, как мы уже говорили, реакция глаза на разные длины волн будет различаться в зависимости от условий освещения, при которых она оценивается. Другой причиной является тот факт, что такие измерения основаны на субъективных суждениях относительно того, какой из пары разноцветных огней ярче, чтобы определить относительную чувствительность человеческого глаза к разным длинам волн.

Чтобы уточнить, здесь мы не используем инструменты для измерения яркости источника света (то есть его фактической мощности излучения). Функция световой отдачи описывает среднюю спектральную чувствительность человека для человеческого зрительного восприятия яркости – другими словами, это мера того, насколько ярким «средний» человек воспринимает свет на определенной длине волны. Он основан на интерпретации ответов, полученных от людей в течение многих десятилетий, и исследования продолжаются.

Различные стандартные функции световой отдачи были опубликованы Международной комиссией по освещению (CIE) или Международной комиссией по освещению , давшей ему французское название. Эта организация, базирующаяся в Вене, является международным авторитетом в области света, освещения, цвета и цветовых пространств.

Мы будем рассматривать только две функции световой отдачи для целей этого обсуждения – фотопическую функцию световой отдачи , которая наилучшим образом аппроксимирует реакцию человеческого глаза при дневном свете, и скотопическую функцию световой отдачи , которая отражает изменения в световой отдаче. реакция человеческого глаза при низком уровне освещенности.

Функция фотопической яркости

В условиях хорошего освещения чувствительность человеческого глаза к видимому свету на разных длинах волн лучше всего представлена функцией яркости photopic . Первоначальная функция светоотдачи В, (λ) была предложена К.С. Gibson и E.P.T Tyndall Национального бюро стандартов США в 1923 году и принят CIE в 1924 году.

Функция моделирует отношение энергии источника света с длиной волны, к которой глаз наиболее чувствителен (λ _макс.), к энергии источника света с длиной волны λ, которая вызывает такую же реакцию у испытуемого. Функция была основана на данных испытаний, полученных в ряде различных лабораторий и с использованием ряда различных методов.

Были реализованы различные модификации функции V (λ).Первое изменение произошло в 1951 году по предложению американского физика Д.Б. Джадд . Дальнейший пересмотр был предложен J. J. Vos из Instituut voor Zintuigfysiologie (Институт сенсорной физиологии) в Нидерландах в попытке исправить некоторые незначительные аномалии, внесенные предложением Джадда. Результат известен как модифицированный Джаддом-Восом CIE V (λ) , и полученная кривая проиллюстрирована ниже.

Новая функция световой отдачи V2 * (λ) была предложена в 2005 году Линдси Т.Sharpe и Andrew Stockman из Университетского колледжа Лондона, Wolfgang Jagla и Herbert Jägle из Eberhard-Karls-University, Германия. Авторы утверждают, что новая функция улучшает исходную функцию CIE 1924 V (λ) и ее последующие модификации.

Тестирование проводится на так называемых «стандартных наблюдателях». Обычно испытуемого – человека с нормальным зрением – просят сравнить яркость монохроматического источника света на эталонной длине волны пятьсот пятьдесят пять нанометров (длина волны, к которой глаз имеет наибольшую чувствительность. ) с яркостью второго монохроматического источника света, имеющего другую длину волны.

Эталонной длине волны (555 нм) соответствует нормализованное значение световой отдачи 1,0. Первоначально, даже если оба источника света будут иметь одинаковую интенсивность излучения , эталонная длина волны будет казаться ярче, потому что глаз более чувствителен к ней. Его яркость постепенно снижается до тех пор, пока испытуемый не покажет, что оба источника света имеют одинаковый уровень яркости. Затем доля, на которую была уменьшена яркость опорной длины волны, вычитается из 1.0, чтобы получить значение световой отдачи для второй длины волны. Для длин волн на обоих концах видимого спектра это значение будет стремиться к нулю.

Для получения значимых результатов большое количество «стандартных наблюдателей» необходимо протестировать во всем диапазоне видимых длин волн. Результаты для каждой длины волны усредняются, чтобы получить относительную чувствительность глаза к этой длине волны, и выводится кривая световой отдачи, подобная показанной выше (эту кривую иногда называют кривой V-лямбда ).

Функция скотопической светимости

В условиях низкой освещенности чувствительность человеческого глаза к видимому свету на разных длинах волн изменяется и лучше всего представлена функцией скотопической яркости . Это связано с тем, как работают палочки и колбочки в сетчатке глаза. Колбочки используются в основном для дневного зрения. Они не особенно чувствительны к изменениям уровня освещенности, но могут различать красные, синие и зеленые длины волн.

Жезлы играют преобладающую роль в ночном видении. Они гораздо более чувствительны к свету, чем колбочки (и их гораздо больше), но гораздо менее чувствительны к цвету. Их пиковая чувствительность в синей части спектра видимого света составляет пятьсот семь нанометров (507 нм), и они не особенно чувствительны к красному свету. Как следствие, кривая скотопической световой отдачи смещается в сторону синего конца спектра.Стандартная функция скотопической светимости V, ′ (λ) была принята CIE в 1951 году на основе измерений, полученных американскими учеными Джордж Уолдом и B.H Crawford , как показано ниже.

Кривая скотопической световой отдачи была построена почти так же, как и фотопическая кривая, путем тестирования большого количества субъектов во всем диапазоне видимых длин волн и усреднения результатов для каждой длины волны.Единственное отличие состоит в том, что эталонная длина волны установлена на пятьсот семь нанометров (507 нм).

Интенсивность света

Сила света – это мера мощности , взвешенной по длине волны, излучаемой источником света в определенном направлении на единицу телесного угла . Чтобы полностью понять это определение, возможно, потребуется немного его разбить.Вероятно, нам следует начать с того, что сила света – это не то же самое, что сила излучения , сила излучения , хотя эти два понятия тесно связаны.

Интенсивность излучения измеряется как полная мощность излучения, излучаемая на единицу телесного угла от точечного источника во всем электромагнитном спектре. Сила света применяется только к видимой части электромагнитного спектра и составляет воспринимаемой мощности на единицу телесного угла.

Наше восприятие яркости для данной длины волны будет зависеть от чувствительности глаза к этой длине волны. Как мы видели выше, чувствительность глаза к видимому свету достигает пика на длине волны пятьсот пятьдесят пять нанометров и может быть смоделирована с помощью функции яркости (или световой эффективности ). Это то, что мы имеем в виду, когда говорим о мощности , взвешенной по длине волны.

Другая вещь, которая может потребовать дальнейшего объяснения, – это то, что мы имеем в виду, когда говорим об единичном телесном угле (если вы достаточно хорошо знакомы с трехмерной геометрией, вы, вероятно, уже знакомы с этой концепцией).В двумерной геометрии мы часто говорим о радианах, . Радиан – это угол, образуемый в центре круга дугой на окружности круга, имеющей ту же длину, что и радиус круга. Этот принцип проиллюстрирован ниже.

Дуга длиной r образует угол в 1 радиан (57,3 °).

Теперь представьте сферу радиуса r .Предположим, у нас есть часть сферы, отсеченная плоскостью (она известна как сферический колпачок или сферический купол ) и имеет площадь поверхности r ². Если мы проведем линию от каждой точки по периметру этой области к центру сферы, у нас будет сферический сектор . Сферический колпачок с площадью r ² образует телесный угол (вы можете думать об этом как трехмерный угол) на один стерадиан в центре сферы.Принцип показан ниже.

Сферический колпачок площадью r ² образует телесный угол в 1 стерадиан.

В контексте мощности, излучаемой источником света, вы можете представить стерадиан как световой конус, распространяющийся из точки в центре сферы с радиусом в один метр. Свет будет освещать площадь в один квадратный метр на внутренней поверхности сферы.
Единица силы света – кандела, (кд), базовая единица СИ. До появления канделы для определения силы света использовалось несколько различных единиц, большинство из которых основывались на яркости «стандартного» пламени свечи (обычная свеча излучает свет со средней силой света примерно в одну канделу). Одна из проблем заключалась в том, что спецификации, используемые для «стандартной» свечи, варьировались от страны к стране.Фактически, в некоторых странах вместо свечей использовались масляные лампы, поэтому в целом было мало единообразия.
Дело немного продвинулось вперед в 1909 году, когда США, Франция и Великобритания приняли единицу под названием международная свеча , основанная на мощности определенного типа лампы накаливания с углеродной нитью, но этот стандарт не был принят в других частях страны. Вскоре стало очевидно, что стандарт, основанный на лампах накаливания, будет лишь временным решением.Требовалась гораздо более строго определенная единица.
В начале 1930-х годов идеальное решение, казалось, представило себя в виде планковского радиатора . Планковский радиатор – это идеальный излучатель черного тела (материал, который поглощает и излучает лучистую энергию). Он подчиняется закону излучения Планка , который назван в честь немецкого физика-теоретика Макса Карла Эрнста Людвига Планка (1858-1947).
Планковский излучатель не только поглощает все падающее излучение, но и излучает излучение на всех длинах волн, при этом спектральное распределение мощности зависит только от длины волны и температуры. Другими словами, если у нас есть идеальный планковский излучатель при известной температуре, мы можем предсказать мощность испускаемого излучения для данной длины волны.

В 1939 году Консультативный комитет по фотометрии внес предложение в Международный комитет мер и весов (CIPM) о новом определении единицы силы света.Пересмотренный блок должен был называться «новая свеча», и он был основан на силе света планковского радиатора при температуре замерзающей платины – две тысячи сорок пять кельвинов (2045 к). Процессы были прерваны Второй мировой войной, но к 1946 году определение «новой свечи» было более или менее согласовано и выглядело следующим образом:

«Стоимость новой свечи такова, что яркость полного радиатора при температуре застывания платины составляет 60 новых свечей на квадратный сантиметр.”

Новая единица измерения была принята CIPM на 9-й Генеральной конференции по мерам и весам (CGPM) в 1948 году. В 1967 году 13-я CGPM решила отказаться от названия «новая свеча» в пользу «кандела» (латинское слово для свечи) и изменили определение канделы, указав, что затвердевающая платина подвергалась давлению 101 325 паскалей или 101 325 ньютонов на квадратный метр (другими словами, стандартное атмосферное давление).Таким образом, пересмотренное определение было следующим:

«Кандела – это сила света в перпендикулярном направлении поверхности 1/600 000 квадратных метров черного тела при температуре замерзания платины под давлением 101 325 ньютонов на квадратный метр».

Однако новое определение будет недолговечным. Оказалось, что создать радиатор Planck с требуемыми характеристиками в лабораторных условиях оказалось гораздо сложнее, чем предполагалось, не в последнюю очередь из-за высоких температур.Кроме того, успехи в радиометрии означали, что стали доступны новые методы измерения электромагнитного излучения, включая измерение интенсивности видимого света.

16-я Генеральная конференция по мерам и весам (CGPM) в 1979 году приняла определение канделы, которое мы видели в начале этой страницы и которое мы воспроизводим здесь:

«сила света в заданном направлении источника, который испускает монохроматическое излучение с частотой 540 x 10 ¹² герц и имеет силу излучения в этом направлении ¹/₆₈₃ ватт на стерадиан»

На первый взгляд произвольный выбор дроби ¹/₆₈₃ был сделан для того, чтобы гарантировать, что новое определение канделы даст ей то же значение, что и старое определение.Частота, выбранная для монохроматического источника света, соответствует длине волны пятьсот пятьдесят пять нанометров (555 нм), что, как мы видели, является длиной волны, к которой глаз наиболее чувствителен.

Возможно, наиболее важным аспектом этого переопределения канделы является то, что оно позволяет нам вывести следующую формулу для определения силы света монохроматического света определенной длины волны:

I _v = 683 × V (λ) × I _e

где:

I _v – сила света в канделах (кд)
I _e – сила излучения в ваттах на стерадиан (Вт / ср)
V (λ) – стандартная функция яркости

В большинстве случаев, конечно, источник света, который мы хотим измерить, будет полихроматическим (т.е.е. он будет содержать излучение с более чем одной длиной волны). В этом случае необходимо суммировать или интегрировать по спектру имеющихся длин волн, чтобы получить силу света источника света. Мы можем изменить формулу, чтобы отразить это следующим образом:

I _v = 683	∫	∞	V (λ)	d I _e (λ)	dλ
		0

Теперь у нас есть средство, с помощью которого мы можем использовать современные радиометрические методы для измерения силы излучения источника света и получения из нее силы света источника света.Назначение функции яркости V (λ) в этих формулах состоит в том, чтобы присвоить весовой коэффициент интенсивности излучения каждой длины волны, измеренной в соответствии со средней чувствительностью человеческого глаза к этой длине волны.

Еще один момент, который стоит упомянуть и который, возможно, пришел вам в голову, заключается в том, что если мы используем какой-либо датчик для измерения интенсивности излучения источника света, значение полученных показаний будет зависеть от того, как далеко находится датчик от источник света, потому что свет распространяется по мере удаления от источника.Однако это не проблема, потому что мы используем датчик с принимающей областью известного размера для измерения принимаемого света.

Независимо от расстояния между датчиком и источником света (в метрах), на один стерадиан будет квадратом этого расстояния . Допустим, у нас есть датчик с принимающей областью на один квадратный сантиметр , и что это ровно на один метр от источника света. стерадиан в этом случае будет один квадратный метр . Площадь нашего датчика составляет один квадратный сантиметр , что составляет одна десятитысячная квадратного метра (т.е. одна десятитысячная стерадиана ). Поэтому мы умножаем измеренную интенсивность излучения на десять тысяч, чтобы получить интенсивность излучения на стерадиан .

Световой поток

Световой поток или Световая мощность – это мера воспринимаемой мощности света, излучаемого во всех направлениях источником света в единицу времени.Световой поток , а не , то же самое, что и лучистый поток , хотя эти два понятия тесно связаны. Лучистый поток является мерой общей мощности электромагнитного излучения, испускаемого источником на всех длинах волн , тогда как световой поток является мерой электромагнитного излучения, излучаемого только на тех длинах волн, которые попадают в видимую часть электромагнитного спектра, взвешены в соответствии со средней чувствительностью человеческого глаза к каждой длине волны.

Единица светового потока в системе СИ – люмен, (лм). Один люмен определяется как световой поток, излучаемый в один единичный телесный угол (т.е. один стерадиан ) изотропным источником света с силой света в одну канделу (изотропный источник света – это тот, который излучает свет во всех направлениях. с такой же интенсивностью). Таким образом, световой поток является произведением силы света и стерадиан (кд · ср).

Рассмотрим изотропный источник света с силой света в одну канделу. Мы знаем, что один стерадиан – это телесный угол, образованный областью на поверхности сферы, равной квадрату радиуса сферы ( r ²). Мы также знаем, что общая площадь поверхности сферы равна , в четыре раза умноженным на радиус сферы в квадрате (4π r ²). Таким образом, полный телесный угол, образуемый сферой, равен π стерадианам.Таким образом, общий световой поток ( Φ _v), создаваемый нашим источником света, определяется следующим образом:

Φ _v = 4π лм ≈ 12,57 лм

Световой поток источника света в люменах является мерой его общей светоотдачи, тогда как сила света является мерой того, насколько ярким кажется свет в определенном направлении. Чтобы проиллюстрировать это, рассмотрим фонарик с общим световым потоком двести люмен (200 лм), который излучает световой конус с телесным углом в одну десятую стерадиана (0.1 ср). Мы бы рассчитали силу света луча нашего фонарика следующим образом:

I _v = 200 лм и дел; 0,1 ср = 2000 кд

Теперь рассмотрим изотропный источник света с таким же общим световым потоком (двести люмен). Как мы видели, изотропный источник света покрывает телесный угол 4π стерадиан, поэтому сила света (в любом направлении) нашего изотропного источника света будет рассчитана следующим образом:

I _v = 200 лм и дел; 4π ср = 15.915 кд

Свет от фонарика обычно кажется намного ярче, чем свет от лампы накаливания, даже если общий световой поток, создаваемый фонариком, может быть на самом деле намного меньше, чем общий световой поток, создаваемый лампочкой. Это связано с тем, что свет от фонарика концентрируется в узком луче, тогда как лампочка может считаться изотропным источником света , потому что она излучает свет (почти) во всех направлениях.

Луч фонарика кажется во много раз ярче, чем свет лампы накаливания.

Например, лампа накаливания мощностью семьдесят пять ватт (75 Вт) с питанием от сети дает около одиннадцатьсот люмен (1100 лм) и имеет силу света примерно восемьдесят пять кандел (85 кд). Для сравнения (по данным его производителей) светодиодный фонарик Mini MAGLITE , работающий от двух батареек AAA, дает сто одиннадцать люменов (111 лм) и имеет максимальную интенсивность луча две тысячи семьсот двенадцать кандел (2712 кд).Если рассматривать это в контексте, фонарик производит одну десятую светового потока лампы накаливания, но он более чем в тридцать раз ярче.

Лучистый поток , создаваемый источником света, представляет собой физическую величину, которую можно объективно измерить с помощью соответствующего оборудования и методов. Световой поток источника света , как мы уже сказали, представляет собой воспринимаемую мощность источника света . Световая эффективность (обозначение: η ) источника света – это отношение светового потока к лучистому потоку или потребляемой мощности, в зависимости от контекста, и выражается в люмен на ватт (лм / Вт).

Световая отдача современной лампочки обычно выражается в ее потребляемой мощности. Если мы хотим найти световой поток лампочки, мы можем использовать следующую формулу для преобразования ватт в люмены:

Φ _v = P × η

где:

Φ _v – световой поток в люменах (лм)
P – потребляемая мощность в ваттах (Вт)
η – световая отдача лампы в люменах на ватт (лм / Вт)

В наши дни световой поток и номинальная мощность коммерчески доступной лампочки неизменно указываются на упаковке, а также публикуются в паспорте производителя, поэтому такие вычисления обычно не требуются.Производитель должен провести всестороннее тестирование своей продукции, чтобы удостовериться в данных такого рода, прежде чем выпускать ее на рынок.

Тем не менее, физики иногда сталкиваются с необходимостью измерить лучистый поток источника света и рассчитать соответствующий ему световой поток. Это возвращает нас к световой отдаче – безразмерной величине, которая выражает световую отдачу источника света как долю максимально возможной световой отдачи для этого источника света.

В фотопических условиях длина волны видимого диапазона, обеспечивающая максимально возможный световой поток, составляет пятьсот пятьдесят пять нанометров (555 нм), потому что это длина волны, к которой глаз наиболее чувствителен. На этой длине волны световой поток составит шестьсот восемьдесят три люмена на ватт (683 лм / Вт). По определению, это значение также является максимально возможной эффективностью источника света, и ему присвоена световая отдача единиц (1.0).

В скотопических условиях глаз наиболее чувствителен к свету с длиной волны пятьсот семь нанометров (507 нм). Палочки в сетчатке, отвечающие за ночное зрение, гораздо более многочисленны и гораздо более чувствительны к свету, чем колбочки. Следовательно, световая отдача монохроматического света на этой частоте достигает максимального значения семнадцать сотен люмен на ватт (1700 лм / Вт).

Помните, что световой поток – это воспринимаемая мощность источника света. Это зависит от чувствительности глаза ко всему спектру видимых длин волн, излучаемых источником, и от потока излучения (или мощности излучения ), создаваемого на каждой длине волны. Мы взвешиваем лучистый поток на каждой длине волны, используя функцию яркости V-лямбда . Таким образом, общий световой поток источника света равен взвешенной сумме мощности всех присутствующих видимых длин волн.

Формула светового потока монохроматического источника света выглядит следующим образом:

Φ _v = Φ _e × V (λ) × 683 лм / Вт

где:

Φ _v – световой поток в люменах (лм)
Φ _e – лучистый поток в ваттах (Вт)
V (λ) – функция световой отдачи

Найти световой поток для полихроматического источника света несколько сложнее, потому что нам нужно установить спектральное распределение мощности для источника (т.е.е. мощность излучения каждой присутствующей видимой длины волны). Общий световой поток источника равен сумме световых потоков всех видимых длин волн.

Освещенность

Освещенность определяется как общий световой поток , падающий на поверхность, в люменах на квадратный метр (лм / м ²). Это показатель того, насколько хорошо падающий свет освещает поверхность.Единицей освещенности в системе СИ является люкс (обозначение: лк). Освещенность в прошлом называлась «яркостью», но от этого термина отказались, потому что он, как правило, также использовался как синоним яркости, что не одно и то же.

Концепция, тесно связанная с освещением, – это светового воздействия – количество светового потока на квадратный метр, падающего на поверхность в течение заданного периода времени. Световая экспозиция – это произведение освещенности и продолжительности периода времени в секундах.

Освещенность освещает объект или поверхность; яркость – это то, что видит глаз

Уровень освещенности, падающий на поверхность из-за изотропного источника света, зависит от трех факторов. Он прямо пропорционален интенсивности источника света. Это также зависит от расстояния между источником света и освещаемой поверхностью, потому что свет распространяется по мере удаления от источника.Наконец, это зависит от угла, под которым свет падает на поверхность .
В 1760 году швейцарский энциклопедист Иоганн Генрих Ламберт (1728-1777) опубликовал свою книгу Photometria , в которой точно описал ряд фотометрических принципов и определил ряд важных фотометрических величин. Работа Ламберта была вехой в области фотометрии, потому что это был первый текст, описывающий фотометрические величины и отношения между ними в математических терминах.По сути, работа Ламберта внесла ясность в предмет, который ранее был плохо понят.

Ламберт определил два важных закона, касающихся освещенности. Первый из этих законов известен как закон обратных квадратов . Он утверждает, что освещение на поверхности из-за точечного источника света обратно пропорционально квадрату расстояния между источником света и поверхностью. Второй – закон косинуса Ламберта , который гласит, что освещение на поверхности изменяется как косинус угла падения.Используя комбинацию этих законов, мы можем выразить освещенность E _v в точке на поверхности следующим образом:

E _v =	I _v cos ( θ )
	d ²

где:

E _v – освещенность в люксах (лк)
I _v – сила света источника света в канделах (кд)
θ – угол падения (угол между светом и нормаль к освещенной поверхности)
d – расстояние от источника света до целевой точки в метрах (м)

Выше мы заявили, что освещенность – это полный световой поток, падающий на поверхность, в люменах на квадратный метр.Поскольку одна кандела представляет один люмен на стерадиан, мы также можем выразить освещенность E _v в точке на поверхности как:

E _v =	Φ _v cos ( θ )
	4π d ²

где:

Φ _v – световой поток в люменах (лм)

Обратите внимание, что приведенные выше формулы действительно применимы только в том случае, если источник света можно рассматривать как точечный.Для расширенного источника света требуемые вычисления несколько сложнее и выходят за рамки этого обсуждения.

Освещенность E _v зависит от силы света I _v источника, расстояния d от источника и угла падения θ

Уровень освещенности E _v (в люксах), падающий на данную область, можно рассчитать как частное светового потока Φ _v (в люменах), падающего на рассматриваемую область, и размера площадь (в квадратных метрах):

Сложная часть здесь состоит в том, чтобы определить, сколько светового потока на самом деле падает на указанную область.Мы часто сталкиваемся с экзаменационными вопросами, которые требуют расчета освещенности, падающей на поверхность. Вопрос обычно дает силу света источника света и расстояние до поверхности. Например:

«Точечный источник света в семьдесят пять кандел находится в двух с половиной метрах от картины. Какая освещенность на картине в люксах?»

Если не указано иное, обычно требуется рассчитать освещенность для точки на целевой поверхности , ближайшей к источнику света .Если в вопросе специально не указано иное, вы должны принять угол падения равным нулю. Обратите внимание, что способ, которым вы должны сформулировать свой ответ, может варьироваться в зависимости от того, кто устанавливает экзамен – вы можете, например, увидеть модельное решение вышеуказанной проблемы, написанное примерно так:

Φ _v = 4π × 75 кд = 300π лм

E _v =	Φ _v	=	300 π лм	= 12 лк
	4π r ²		4π (2.5 м) ²

Напомним, вот две стандартные формулы, о которых вам следует знать в этом отношении:

(1) Освещенность =	световой поток × косинус (угол падения)
	4π × расстояние ²

(1) Освещенность	сила света × косинус (угол падения)
	расстояние ²

Эти формулы дают один и тот же результат, который представляет собой освещенность, измеренную в люменах на квадратный метр в точке, которая находится на заданном расстоянии от изотропного (точечного) источника света и под заданным углом падения.

Расчет средней освещенности от изотропного источника света, падающего на плоскую поверхность, возможно только в том случае, если мы знаем общее количество светового потока, падающего на эту поверхность. Поскольку и угол падения, и расстояние от источника света будут непрерывно изменяться по плоской поверхности, это значение вычислить гораздо сложнее.

Давайте посмотрим на другой пример.Предположим, мы хотим рассчитать освещенность, падающую на стол от лампы накаливания мощностью 100 Вт, производящей 1700 люмен, подвешенной на два метра над точным центром стола. Чтобы не усложнять ситуацию, мы будем рассматривать лампочку как изотропный точечный источник света. Освещенность E _v, падающая на точку в центре нашего стола, определяется по формуле:

E _v =	Φ _v cos ( θ )
	4π d ²

На данный момент мы можем игнорировать косинусный член, поскольку источник света находится прямо над центром стола, а это означает, что угол падения равен нулю градусов.Итак, для нашей лампы накаливания освещенность, падающая на точку в центре стола, равна:

E _v =	1700	= 33,820 лк
	4π × 4

Только самый центр стола находится ровно в двух метрах от источника света. Все остальные точки на поверхности стола находятся дальше, и свет от источника падает на эти точки под разными углами.Например, используя базовую геометрию и тригонометрию, мы можем определить, что каждый угол стола находится на расстоянии 2,29 метра от источника света, и что свет, падающий на каждый угол, будет составлять угол с нормалью в 35,13 градуса. Подставляя эти значения в нашу формулу освещенности, мы получаем:

E _v =	1700 × cos (35,13 °)	= 21,098 лк
	4π × (2,29) ²

Чтобы понять, почему угол падения имеет такое значение, нам нужно рассмотреть, что происходит, когда параллельный луч света от протяженного источника падает на плоскую поверхность.Например, можно считать, что свет от Солнца освещает плоскую поверхность равномерно, потому что Солнце настолько далеко, что световые лучи Солнца, падающие на поверхность, можно считать параллельными.

Представьте себе параллельный луч света прямоугольного поперечного сечения, движущийся через пространство в заданном направлении. Мы можем измерить световой поток на единицу площади (известный как плотность светового потока ) этого луча света в любой точке по его длине и получить тот же результат, потому что луч параллелен – он не сходится и не расходится.Что произойдет, если луч упадет на плоскую поверхность под углом? Схема ниже иллюстрирует эту концепцию.

Параллельный луч света, падающий на плоскую поверхность

Площадь А – это область, освещенная лучом. Размер области A и, следовательно, количество светового потока на единицу площади, падающей на площадь A , будет зависеть от угла падения θ .Если размер угла увеличивается, увеличивается и размер освещаемой области.

Освещенность E , падающая на воображаемую поверхность, состоящую из площади поперечного сечения луча в любой точке по его длине, эквивалентна плотности светового потока параллельного луча света, которая равна световому потоку Φ (в люменах), деленное на площадь поперечного сечения луча A cos ( θ ) (в квадратных метрах):

Поскольку такое же количество светового потока падает на поверхность A , освещенность E _θ на A определяется по формуле:

И поэтому:

E _θ = E cos ( θ )

Яркость

Яркость определяется как световой мощности на единицу телесного угла на единицу площади проекции источника.Другими словами, это сила света на единицу площади, проходящая сквозь, испускаемая или отраженная объектом или поверхностью в заданном направлении. Единица измерения яркости в системе СИ – кандел на квадратный метр (кд / м ²), иногда называемая нит .

Понятие, тесно связанное с концепцией яркости, – это выходная светимость (также известная как световая эмиссия), которая представляет собой общий световой поток на единицу площади, излучаемый с поверхности в люменах на квадратный метр, и который, как и освещенность, имеет значение в люксах как свой блок.

Яркость часто используется для характеристики света, излучаемого или отраженного плоской диффузной поверхностью . Рассеянная поверхность – это поверхность, которая отражает падающий на нее свет в многих направлениях (в отличие от зеркала, которое отражает свет только в одном направлении). Поверхность, которая идеально рассеивается и равномерно отражает падающий на нее свет во всех направлениях, иногда называется ламбертовской поверхностью , в честь Иоганна Ламберта (см. Выше), который впервые описал такую поверхность в своей книге Photometria .

Яркость также часто используется для характеристики яркости экранов дисплея. Например, типичный компьютерный экран имеет яркость от пятидесяти до трехсот кандел на квадратный метр. Ноутбуки и персональные компьютеры, планшеты, электронные книги и мобильные телефоны, как правило, имеют экраны с рассеянной поверхностью, потому что это помогает рассеивать окружающий свет, а не отражать его обратно к пользователю. Такие экраны часто называют «антибликовыми».

Яркость, излучаемая поверхностью, определяет, насколько яркой будет поверхность для наблюдателя. Фактически, когда мы смотрим на объект, на самом деле мы видим его яркость. Воздействие слишком высокой яркости, даже в течение короткого времени, может необратимо повредить ваше зрение из-за местного нагрева сетчатки, поэтому (например) вы никогда не должны смотреть прямо на Солнце без каких-либо защитных очков. Солнце в полдень имеет яркость около целых шесть десятых миллиарда кандел на квадратный метр (1.6 × 10 ⁹ кд / м ²)!

Степень, в которой поверхность отражает электромагнитное излучение (включая, конечно, видимый свет), называется коэффициентом отражения , определяемым как отношение отраженного лучистого потока к падающему лучистому потоку . Степень, в которой поверхность отражает видимый свет, иногда называют ее значением коэффициента отражения света (LRV). Для целей этого обсуждения мы будем называть его просто отражательной способностью (R _v).Темная поверхность, которая полностью поглощает падающий на нее свет, имеет коэффициент отражения ноль . Белая поверхность, которая отражает весь свет, имеет коэффициент отражения -1.

Вы можете инстинктивно почувствовать, как работает яркость, используя чистый лист белой матовой бумаги. Бумага, как правило, ведет себя как идеальная диффузно отражающая поверхность (за исключением случая, когда смотреть под углом градусов под углом °) и равномерно рассеивать падающий свет во всех направлениях.Поместите бумагу в такое место, где она будет равномерно освещена, а затем перемещайтесь по комнате, чтобы рассмотреть бумагу под разными углами и с разных расстояний. Вы должны обнаружить, что количество света, отражаемого бумагой, не меняется.

Учитывая то, что мы знаем о том, как расстояние и угол падения влияют на степень, в которой источник света освещает поверхность, вы можете задаться вопросом, как возможно, чтобы видимая яркость освещенной поверхности (т.е. его яркость) не меняется существенно, независимо от угла обзора или расстояния между поверхностью и наблюдателем. Давайте сначала разберемся с вопросом о расстоянии.

Предположим, мы представляем каждую точку на поверхности бумаги как точечный источник света. Согласно закону обратных квадратов, плотность светового потока света, исходящего от этого источника, будет обратно пропорциональна квадрату расстояния между источником и наблюдателем.Однако размер изображения, проецируемого на сетчатку глаза, также будет обратно пропорционален квадрату расстояния между источником и наблюдателем. Это эффективно нейтрализует эффект закона обратных квадратов, поскольку он относится к плотности светового потока, так что мы воспринимаем яркость поверхности как постоянную независимо от расстояния.

Аналогичная ситуация существует и с углом обзора. Как и освещенность, яркость подчиняется закону косинуса Ламберта.Этот закон применительно к яркости гласит, что сила света в заданном направлении, излучаемая или отраженная идеально рассеивающей плоской поверхностью, изменяется как косинус угла между этим направлением и нормалью к поверхности . Однако освещенная поверхность выглядит одинаково яркой под любым углом, поскольку видимый размер поверхности, видимый наблюдателем, также будет увеличиваться или уменьшаться на соответствующую величину при изменении угла обзора.

Для идеально рассеянной поверхности с коэффициентом отражения и яркость поверхности может быть выражена через падающую на эту поверхность освещенность следующим образом:

где:

L _v – яркость в канделах на квадратный метр (кд / м ²)
E _v – освещенность в люксах (лк)

Яркость L _v точечного источника света в заданном направлении определяется по следующей формуле:

L _v =

d ² Φ _v

d Σ dΩcos _Σ θ _{θ _{где:
L _v – яркость в канделах на квадратный метр (кд / м ²)
d ² Φ _v – световой поток в люменах (лм) на выходе из площади d Σ в любом направление внутри телесного угла d Φ _Σ
d Σ – бесконечно малая площадь в квадратных метрах (м ²) точечного источника света
d Ω _Σ – бесконечно малый телесный угол в стерадианы (ср) в указанном направлении
θ _Σ – угол между нормалью к d Σ и указанным направлением
Если среда, через которую свет проходит от точечного источника света, не имеет потерь, яркость в данном направлении останется неизменной независимо от расстояния.
Мы не собираемся слишком глубоко углубляться в математические концепции, лежащие в основе этой формулы. Достаточно сказать, что для точного расчета яркости поверхности из-за света, падающего на эту поверхность от конкретного источника света, потребуется значительный объем вычислений. Для многих приложений это просто непрактично, но для получения достаточно точного приближения доступны различные методы.
Для тех из вас, кто интересуется математикой, соотношение между яркостью отражающей поверхности и освещением, получаемым этой поверхностью, определяется следующей формулой:
900 905 Ом _Σ ∫ L _v d Ω _Σ cos θ _Σ = M _v = E ^{43 ⁰³}

Если интеграл охватывает выбросы для всех направлений излучения Ом _Σ и:
M _v – выходная светимость поверхности
E _v – освещенность , полученная поверхностью
R – коэффициент отражения поверхности
Для идеально рассеянного (т.е. Ламбертианской) отражающей поверхности, яркость изотропна, и соотношение между яркостью и освещенностью становится намного проще:
L _v = E _v R / π
Фотометрические измерения
Устройства для измерения света делятся на две очень широкие категории – те, которые измеряют свет радиометрически , которые обеспечивают объективное измерение света на основе света всех длин волн и обычно дают результаты в единицах Вт, (мощность) или Дж, (энергия). ), и те, которые измеряют свет фотометрически , которые обеспечивают субъективную оценку света на основе средней чувствительности человеческого глаза к длинам волн в видимом спектре.
Нас интересует именно последний вид светомера, который выдает результаты в фотометрических единицах. Поэтому мы должны быть осторожны при обсуждении фотометрии и при исследовании приложений фотометров, чтобы различать инструменты, разработанные исключительно для измерения фотометрических величин, и те, которые предназначены для измерения гораздо более широкого диапазона (радиометрических) величин.
Чисто фотометрические инструменты обычно используются для измерения таких величин, как световой поток (аналог радиометрической мощности), сила света (световой поток на единицу телесного угла, т.е.е. в заданном направлении), и освещенность , (световой поток, падающий на заданную площадь поверхности). Соответствующие единицы для этих величин: люмен, (лм), кандела, (кд) и люкс, (лк).
До того, как были разработаны современные фотометрические инструменты, фотометрические измерения в основном выполнялись путем сравнения исследуемого источника света неизвестной интенсивности с одним или несколькими источниками света, интенсивность которых была уже известна.Этот процесс в значительной степени зависел от человеческой наблюдательности и способности человеческого глаза различать источники света разной интенсивности.
Возможно, самый ранний образец «фотометра», который, как полагают, был изобретен в начале девятнадцатого века, представляет собой лист бумаги с жирным пятном в центре, установленный на подвижной раме, образующей грубый экран. Смазка делает бумагу полупрозрачной, (почти прозрачной).
Экран помещается между двумя источниками света: A и B . Предположим, что известна интенсивность источника света A и что мы хотим найти интенсивность источника света B . Источник света Горит (свеча или электрическая лампочка). Когда вы смотрите на экран с той же стороны, что и источник света A , жирное пятно кажется на темнее , чем окружающая бумага, потому что в этой точке через бумагу проходит больше света, а не отражается обратно в вашем направлении.

Простой фотометр жирных пятен

Если вы посмотрите на экран с в другом направлении , жирное пятно будет на ярче на , чем окружающая его область, потому что в этот момент через экран на вас проходит больше света.
Источник света B теперь должен гореть, и вы должны вернуться в исходное положение.Теперь, глядя на экран, вы должны обнаружить, что пятно менее темное, чем в первый раз, потому что теперь через него проходит немного света в противоположном направлении от источника света B (фактически, в зависимости от интенсивность источника света B , он может даже казаться на ярче , чем окружающая бумага).
Идея состоит в том, чтобы перемещать экран вперед и назад между источниками света до тех пор, пока пятно жира не перестанет быть видимым с обеих сторон (или, по крайней мере, пока оно не будет выглядеть одинаково с обеих сторон).Вы должны обнаружить, что есть только одна точка между двумя источниками света, где это происходит, потому что каждая сторона экрана будет освещена в одинаковой степени.
Мы уже знаем, что освещенность, падающая на точку из-за источника света, обратно пропорциональна расстоянию между источником света и освещаемой точкой. Исходя из этого, мы можем сделать вывод, что отношение интенсивностей света двух наших источников света будет равно отношению квадратов расстояний между каждым источником света и экраном, когда экран находится в точке, где обе стороны экран получит такую же подсветку.
Мы можем выразить это отношение алгебраически. Назовем расстояние между источником света A и экраном d ₁, а расстояние между источником света B и экраном d ₂. Тогда у нас есть:
I _vA = d ₁ ²
I _vB d ₂ 9 ^{19 20
где:
I _vA – сила света источника света A
а также
I _vB – сила света источника света B
Переставляя уравнение, получаем:
I _vB = I _vA × d ₂ ²
d ₁ ²
Аппарат, описанный выше, относительно легко установить – например, в школе или лаборатории колледжа – относительно рентабелен и дает достаточно точные результаты, если внимательно следить за наблюдениями и измерениями.
Для последовательного измерения фотометрических величин с высокой степенью точности нам, очевидно, потребуется гораздо более сложное фотометрическое измерительное устройство. Большинство современных фотометров обнаруживают свет, исходящий от источника света, с помощью электронных компонентов, таких как фоторезисторы , фотодиоды или фотоумножители .
Технические характеристики конкретного фотометра будут зависеть от области применения, для которой он предназначен.Одним из приложений, с которым вы, вероятно, знакомы, является фотография, в которой уровни света, присутствующие в сцене, будут определять, как долго датчик камеры (или пленка, в случае устаревшей нецифровой камеры) должен подвергаться воздействию света. проходя через апертуру камеры.
В свое время фотографы использовали экспонометр (иногда называемый экспонометром ), который был полностью отдельным устройством от самой камеры, для измерения уровня внешней освещенности перед съемкой.Сегодня большинство камер имеют встроенный экспонометр, который по умолчанию автоматически регулирует выдержку, хотя профессиональные фотографы или серьезные фотографы-любители часто все еще используют отдельное устройство для проверки уровня освещенности.
Одним из важных применений фотометрии является оценка условий освещения на рабочем месте. Уровни освещения должны быть достаточными, чтобы сотрудники могли комфортно и эффективно выполнять свою работу, а это означает, что должен быть соответствующий уровень света, падающего на поверхности, на которых работают операторы.Избыточный контраст, блики и мерцающие источники света в поле зрения также могут вызывать проблемы.
Измерение уровней освещения на рабочем месте в основном связано с обеспечением адекватного и, насколько это возможно, равномерного освещения рабочей зоны в соответствии с требованиями конкретного вида рабочей деятельности. Таким образом, интересующий показатель – это освещенность, (то есть количество света, падающего на единицу площади рабочей поверхности).Для проведения необходимых измерений используется прибор люксметр .
Общий световой поток , создаваемый источником света (например, лампой или лампочкой), часто измеряется с помощью устройства, называемого фотометром с интегрирующей сферой . Как следует из названия, эти устройства имеют форму полой сферы, смонтированной в жесткой раме и обычно изготовленной из стекловолокна или алюминия. Сфера может варьироваться по размеру от нескольких сантиметров до нескольких метров в диаметре, а внутренняя часть сферы равномерно покрыта белым, хорошо отражающим и сильно рассеянным материалом.
Источник света, который должен быть измерен, может быть помещен внутри сферы или установлен заподлицо с отверстием на поверхности сферы, называемым входным портом , так, чтобы весь свет от источника света попадал в сферу. Свет от источника света отражается внутри отражающим покрытием сферы. Из-за диффузного характера покрытия свет, отраженный в каждой точке внутренней поверхности сферы, отражается одинаково во всех направлениях.
Отраженный свет от источника света измеряется детектором, установленным внутри другого отверстия на поверхности сферы, называемого выходным портом . Перегородка , покрытая тем же материалом, что и внутренняя часть сферы, предотвращает попадание света от источника света прямо на детектор. Только непрямой свет, который был многократно отражен, т.е. «интегрирован», достигнет детектора. Выходную мощность тестируемого источника света обычно сравнивают с выходной мощностью одного или нескольких стандартных источников света с известными выходными значениями, по которым интегрирующая сфера откалибрована по световому потоку.

Схема интегрирующей сферы Gooch & Housego OL IS-1800
Изображение: www.opteema.com

Существует ряд других видов приборов для измерения света. Например, гониофотометр часто используется для измерения светового потока от устройств твердотельного освещения (SSL), в которых используются светодиоды различных типов, поскольку эти источники света имеют тенденцию быть направленными.Гониофотометр в основном используется для измерения света, излучаемого источником света под разными углами.
Гониофотометры получили более широкое распространение в последние годы из-за строгих правил, касающихся пространственного распределения света в автомобилях. Гониофотометр также можно использовать для определения общего светового потока источника света путем проведения измерений в широком диапазоне углов. Этот процесс занимает относительно много времени по сравнению с использованием интегрирующей сферы, но дает значительно более точные результаты.

% PDF-1.2
%
1 0 obj
>
эндобдж
4 0 obj
>
/ Тип / Аннотация
/ Подтип / Ссылка
/ Rect [0 295 160 317]
/ Граница [0 0 0]
/ C [0 0 0]
/ H / P
>>
эндобдж
6 0 obj
>
/ Тип / Аннотация
/ Подтип / Ссылка
/ Rect [178 497 360 516]
/ Граница [0 0 0]
/ C [0 0 0]
/ H / P
>>
эндобдж
8 0 объект
>
/ Тип / Аннотация
/ Подтип / Ссылка
/ Rect [36 477 269 497]
/ Граница [0 0 0]
/ C [0 0 0]
/ H / P
>>
эндобдж
9 0 объект
>
/ Тип / Аннотация
/ Подтип / Ссылка
/ Rect [68 329 180 343]
/ Граница [0 0 0]
/ C [0 0 0]
/ H / P
>>
эндобдж
10 0 obj
>
/ Тип / Аннотация
/ Подтип / Ссылка
/ Rect [198 329 328 343]
/ Граница [0 0 0]
/ C [0 0 0]
/ H / P
>>
эндобдж
11 0 объект
>
/ Тип / Аннотация
/ Подтип / Ссылка
/ Rect [104 192 163 202]
/ Граница [0 0 0]
/ C [0 0 0]
/ H / P
>>
эндобдж
13 0 объект
>
эндобдж
15 0 объект
>
эндобдж
17 0 объект
>
эндобдж
19 0 объект
>
эндобдж
20 0 объект
>
эндобдж
22 0 объект
>
эндобдж
24 0 объект
>
эндобдж
25 0 объект
>
эндобдж
27 0 объект
>
эндобдж
29 0 объект
>
эндобдж
31 0 объект
>
эндобдж
33 0 объект
>
эндобдж
34 0 объект
>
эндобдж
36 0 объект
>
эндобдж
38 0 объект
>
эндобдж
40 0 объект
>
эндобдж
41 0 объект
>
эндобдж
43 0 объект
>
эндобдж
44 0 объект
>
эндобдж
45 0 объект
>
эндобдж
47 0 объект
>
эндобдж
48 0 объект
>
эндобдж
50 0 объект
>
эндобдж
51 0 объект
>
эндобдж
53 0 объект
>
эндобдж
54 0 объект
>
эндобдж
55 0 объект
>
эндобдж
57 0 объект
>
эндобдж
58 0 объект
>
эндобдж
60 0 объект
>
эндобдж
62 0 объект
>
эндобдж
64 0 объект
>
эндобдж
66 0 объект
>
эндобдж
67 0 объект
>
эндобдж
69 0 объект
>
эндобдж
71 0 объект
>
эндобдж
73 0 объект
>
эндобдж
75 0 объект
>
эндобдж
77 0 объект
>
эндобдж
79 0 объект
>
эндобдж
81 0 объект
>
эндобдж
82 0 объект
>
эндобдж
84 0 объект
>
эндобдж
86 0 объект
>
эндобдж
88 0 объект
>
эндобдж
90 0 объект
>
эндобдж
92 0 объект
>
эндобдж
94 0 объект
>
эндобдж
95 0 объект
>
эндобдж
97 0 объект
>
эндобдж
99 0 объект
>
эндобдж
100 0 объект
>
эндобдж
102 0 объект
>
эндобдж
104 0 объект
>
эндобдж
105 0 объект
>
эндобдж
107 0 объект
>
эндобдж
109 0 объект
>
эндобдж
111 0 объект
>
эндобдж
113 0 объект
>
эндобдж
114 0 объект
>
эндобдж
116 0 объект
>
эндобдж
118 0 объект
>
эндобдж
120 0 объект
>
эндобдж
122 0 объект
>
эндобдж
123 0 объект
>
эндобдж
125 0 объект
>
эндобдж
127 0 объект
>
эндобдж
129 0 объект
>
эндобдж
131 0 объект
>
эндобдж
132 0 объект
>
эндобдж
133 0 объект
>
эндобдж
135 0 объект
>
эндобдж
137 0 объект
>
эндобдж
139 0 объект
>
эндобдж
141 0 объект
>
эндобдж
142 0 объект
>
эндобдж
144 0 объект
>
эндобдж
145 0 объект
>
/ Тип / Аннотация
/ Подтип / Ссылка
/ Rect [182 86 277 98]
/ Граница [0 0 0]
/ C [0 0 0]
/ H / P
>>
эндобдж
146 0 объект
>
/ Тип / Аннотация
/ Подтип / Ссылка
/ Rect [149 494 350 506]
/ Граница [0 0 0]
/ C [0 0 0]
/ H / P
>>
эндобдж
226 0 объект
>
эндобдж
227 0 объект
>
поток
% PDF-1.2
%
1 0 obj
>
эндобдж
4 0 obj
>
/ Тип / Аннотация
/ Подтип / Ссылка
/ Rect [0 295 160 317]
/ Граница [0 0 0]
/ C [0 0 0]
/ H / P
>>
эндобдж
6 0 obj
>
/ Тип / Аннотация
/ Подтип / Ссылка
/ Rect [178 497 360 516]
/ Граница [0 0 0]
/ C [0 0 0]
/ H / P
>>
эндобдж
8 0 объект
>
/ Тип / Аннотация
/ Подтип / Ссылка
/ Rect [36 477 269 497]
/ Граница [0 0 0]
/ C [0 0 0]
/ H / P
>>
эндобдж
9 0 объект
>
/ Тип / Аннотация
/ Подтип / Ссылка
/ Rect [68 329 180 343]
/ Граница [0 0 0]
/ C [0 0 0]
/ H / P
>>
эндобдж
10 0 obj
>
/ Тип / Аннотация
/ Подтип / Ссылка
/ Rect [198 329 328 343]
/ Граница [0 0 0]
/ C [0 0 0]
/ H / P
>>
эндобдж
11 0 объект
>
/ Тип / Аннотация
/ Подтип / Ссылка
/ Rect [104 192 163 202]
/ Граница [0 0 0]
/ C [0 0 0]
/ H / P
>>
эндобдж
13 0 объект
>
эндобдж
15 0 объект
>
эндобдж
17 0 объект
>
эндобдж
19 0 объект
>
эндобдж
20 0 объект
>
эндобдж
22 0 объект
>
эндобдж
24 0 объект
>
эндобдж
25 0 объект
>
эндобдж
27 0 объект
>
эндобдж
29 0 объект
>
эндобдж
31 0 объект
>
эндобдж
33 0 объект
>
эндобдж
34 0 объект
>
эндобдж
36 0 объект
>
эндобдж
38 0 объект
>
эндобдж
40 0 объект
>
эндобдж
41 0 объект
>
эндобдж
43 0 объект
>
эндобдж
44 0 объект
>
эндобдж
45 0 объект
>
эндобдж
47 0 объект
>
эндобдж
48 0 объект
>
эндобдж
50 0 объект
>
эндобдж
51 0 объект
>
эндобдж
53 0 объект
>
эндобдж
54 0 объект
>
эндобдж
55 0 объект
>
эндобдж
57 0 объект
>
эндобдж
58 0 объект
>
эндобдж
60 0 объект
>
эндобдж
62 0 объект
>
эндобдж
64 0 объект
>
эндобдж
66 0 объект
>
эндобдж
67 0 объект
>
эндобдж
69 0 объект
>
эндобдж
71 0 объект
>
эндобдж
73 0 объект
>
эндобдж
75 0 объект
>
эндобдж
77 0 объект
>
эндобдж
79 0 объект
>
эндобдж
81 0 объект
>
эндобдж
82 0 объект
>
эндобдж
84 0 объект
>
эндобдж
86 0 объект
>
эндобдж
88 0 объект
>
эндобдж
90 0 объект
>
эндобдж
92 0 объект
>
эндобдж
94 0 объект
>
эндобдж
95 0 объект
>
эндобдж
97 0 объект
>
эндобдж
99 0 объект
>
эндобдж
100 0 объект
>
эндобдж
102 0 объект
>
эндобдж
104 0 объект
>
эндобдж
105 0 объект
>
эндобдж
107 0 объект
>
эндобдж
109 0 объект
>
эндобдж
111 0 объект
>
эндобдж
113 0 объект
>
эндобдж
114 0 объект
>
эндобдж
116 0 объект
>
эндобдж
118 0 объект
>
эндобдж
120 0 объект
>
эндобдж
122 0 объект
>
эндобдж
123 0 объект
>
эндобдж
125 0 объект
>
эндобдж
127 0 объект
>
эндобдж
129 0 объект
>
эндобдж
131 0 объект
>
эндобдж
132 0 объект
>
эндобдж
133 0 объект
>
эндобдж
135 0 объект
>
эндобдж
137 0 объект
>
эндобдж
139 0 объект
>
эндобдж
141 0 объект
>
эндобдж
142 0 объект
>
эндобдж
144 0 объект
>
эндобдж
145 0 объект
>
/ Тип / Аннотация
/ Подтип / Ссылка
/ Rect [182 86 277 98]
/ Граница [0 0 0]
/ C [0 0 0]
/ H / P
>>
эндобдж
146 0 объект
>
/ Тип / Аннотация
/ Подтип / Ссылка
/ Rect [149 494 350 506]
/ Граница [0 0 0]
/ C [0 0 0]
/ H / P
>>
эндобдж
226 0 объект
>
эндобдж
227 0 объект
>
поток
Глоссарий терминов по измерениям освещенности
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
Поглощение
Рассеяние света (излучения) на поверхности или в среде, вызванное преобразованием лучистой (световой) энергии в другую форму энергии, обычно в тепло, при взаимодействии с веществом.Поглощение – это «недостающий элемент» при сравнении полной отраженной и прошедшей энергии с падающей энергией. Отношение полного поглощенного лучистого или светового потока к падающему потоку называется поглощательной способностью. Стандартной единицей поглощения является процент (%) или коэффициент от 0 до 1. Поглощение также может быть выведено из передачи через среду. Если% пропускания определенной длины волны составляет 70%, тогда материал имеет поглощение 30%.

Актиничный
Характеристика излучения, указывающая на его способность вызывать химические изменения.В нашей отрасли этот термин обычно используется в отношении УФ-излучения и его воздействия на биологические системы. Актинические полоски используются при УФ-обработке для контроля интенсивности источников. Цвет или оптическая плотность полоски меняется с экспонированием. См. Страницу приложений оптического излучения, где приведен список систем измерения света ILT, используемых для определения актинической опасности источника света.

Окружающий свет
Окружающий свет – это свет, рассеянный в среде, окружающей детектор, измеряющий оптическое излучение от другого источника.Этот свет вносит свой вклад в сигнал, измеряемый от источника. Для получения достоверных результатов из каждого измерения необходимо вычесть вклад окружающего света или фона.

Диафрагма
Отверстие, через которое может проходить лучистая энергия. Угловая апертура – это угол, под которым самые расходящиеся лучи могут проходить через отверстие или линзу. Диафрагму объектива часто выражают через f / #. F / # – это отношение фокусного расстояния объектива к его диаметру.Объектив с фокусным расстоянием 100 мм и диаметром 25 мм будет иметь апертуру f / 4.

Аттенюатор
Устройство, уменьшающее количество энергии, поступающей на датчик. Аттенюаторы обычно используются, когда лучистая энергия насыщает детектор. Фильтры QNDS, QNDS2 и QNDS3 представляют собой аттенюаторы, уменьшающие плотность потока на детекторе в 10, 100 и 1000 раз соответственно.

Пропускная способность
Полоса пропускания описывает размер спектрального сегмента.Ширина полосы 10 нм означает диапазон излучения 10 нм. Это может быть, например, диапазон от 500 до 510 нм, от 1000 до 1010 нм или сегмент равного размера в любом месте спектра.

Ленточный элиминаторный фильтр
Фильтр-ограничитель полосы пропускает длины волн выше и ниже отсечки фильтра, подавляя при этом длины волн в пределах полосы. Эти фильтры также называются режекторными фильтрами. Полосовой фильтр на 500 нм с полосой пропускания 10 нм подавляет волны с длиной волны от 495 до 505 нм.

Ширина луча
Угловая ширина светового конуса, вершина которого находится в источнике. Ширина луча обычно определяется как угол, образуемый конусом, охватывающим 90% энергии.

Черный корпус
Черное тело – это объект, который поглощает всю падающую на него лучистую энергию. При нагревании черное тело излучает четко определенный характеристический спектр, который можно использовать для характеристики спектральной чувствительности детекторов.Поскольку идеального черного тела не существует, для этой цели используются симуляторы черного тела.

Калибровка
Процесс нормализации выходного сигнала детектора к выходному сигналу детектора, определенного в качестве стандарта (обычно определяемого Национальным институтом стандартов и технологий (NIST) при идентичных условиях освещения). Калибровку также можно выполнить с помощью стандартного источника (лампы), выходная энергия которого на определенных длинах волн и на расстояниях измерения сопоставима с эталонной лампой, определенной руководящим органом по стандартизации (NIST).

кандела (кд)
Текущая единица силы света в системе СИ. Одна кандела эквивалентна 1 люмену на стерадиан. Используется для выражения интенсивности луча (кандела луча) и средней сферической интенсивности (средняя сферическая кандела). Также называется Candlepower (cp).

Кандела, пучок (cd или eff cd) фотометрическое измерение интенсивности
Отбирая очень узкий угол входного луча, кандела луча представляет только люмены на стерадиан при максимальной интенсивности луча.Угол отбора пробы определять не нужно. Может измеряться в канделах (кд) для устойчивых источников или в эффективных канделах (эфф. Кд) для мигающих источников.

Кандела, эффективный (eff cd)
Единица силы светового луча, взвешенная с учетом повышенной чувствительности человеческого глаза к источнику мигания.

Кандела, измерение средней сферической (кд) фотометрической интенсивности
Сила света источника, выраженная в канделах.Средняя сферическая кандела, измеренная в интегрирующей сфере, – это общий световой поток источника в люменах, деленный на стерадианы 4pi в сфере.

Мощность свечей (цп)
Старое определение силы света. Мощность одной свечи (cp) была силой света стандартной свечи, сделанной из китового воска, весом 1/6 фунта, 7/8 дюйма в диаметре и горящей 120 зерен в час. В настоящее время единицей СИ для измерения силы света является кандела (кд). Одна кандела (кд) равна силе одной свечи, поэтому источник с силой света 10 кандел можно назвать источником мощности 10 свечей.

ПЗС
ПЗС-матрица (устройство с зарядовой связью) – это детектор света с высокой чувствительностью в основном в видимом спектре. ПЗС-матрицы обычно представляют собой линейные или двумерные матрицы, состоящие из миллионов отдельных детекторных элементов. 2D-версии используются для записи изображений и встречаются в большинстве цифровых камер, используемых как в научных, так и в потребительских приложениях.

Цветность
Аспекты цвета, связанные с оттенком и насыщенностью без привязки к яркости.

Координаты цветности (CIE)
Доля стандартных трехцветных значений, используемых при согласовании цветов. Цвета сравниваются по их координатам CIE X, Y и Z.

CIE
CIE (Международный комитет по освещению) – это международная организация по стандартизации освещения и цветового зрения.

Цветовая температура
Цветовая температура – это температура в градусах Кельвина, до которой необходимо нагреть черное тело, чтобы получить цвет, подобный эталонному.Лампа накаливания мощностью 40 Вт имеет цветовую температуру около 2680K, в то время как дневной свет в полдень имеет цветовую температуру около 5500K.

Коллектор косинусов
Косинусоидальный коллектор – это полупрозрачный коллектор света, который компенсирует нормальную блокировку излучения от плоских поверхностей. Коллектор косинуса измеряет излучение в соответствии с законом косинуса через полусферу над поверхностью. Косинусный коллектор также можно назвать ламбертовской поверхностью.

Закон косинусов (закон косинусов Ламберта)
Поток на единицу телесного угла, покидающий или входящий в поверхность, пропорционален косинусу угла относительно нормали к поверхности.В косинусоидальном коллекторе лучи, падающие на поверхность под углом 60 ° от вертикали, будут давать 0,5 (косинус 60 °) вклад идентичных лучей, приходящих вертикально.

Отсечной фильтр
Фильтр, который не пропускает свет с длинами волн короче длины волны отсечки и пропускает широкий диапазон длин волн выше длины волны отсечки. Длина волны отсечки указывается в некоторой точке при переходе от максимальной передачи к нулевой передаче.Один и тот же фильтр может иметь разные длины волны отсечки в зависимости от указанного% пропускания. Тот же самый фильтр может быть указан как отсекающий фильтр на 500 нм с точкой пропускания 50% в качестве эталона или как отсекающий фильтр на 485 нм, если спецификация – это точка пропускания 5%, где пропускание при 485 нм составляет 5%.

Адаптация к темноте
Способность человеческого глаза приспосабливаться к низкому уровню освещенности.

Темный сигнал (ток)
Темный сигнал – это сигнал, который проходит через фотоприемник, когда на него не падает оптическое излучение.Этот сигнал создается внутри детектора и цепей усиления за счет термоэмиссионных (температурных) эффектов.

Плотномер
Денситометр измеряет непрозрачность или поглощающую способность материала. Измерение обычно выражается в AU (единицы поглощения) или OD (оптическая плотность).

Дифракционная решетка
Дифракционная решетка – это оптический компонент, который разделяет свет на составляющие его длины волн.Функционально эквивалентен призме, он рассеивает свет по его спектру, используя канавки для его рассеивания. Угол дифракции зависит от длины волны.

Диффузное отражение
Отношение падающего потока к отраженному потоку от рассеивающей поверхности в отличие от сильно направленной или зеркальной (зеркальной) поверхности.

Динамический диапазон
Динамический диапазон – это отношение максимального измеряемого сигнала до насыщения к минимальному измеряемому сигналу выше шума.Обычно динамический диапазон выражается либо в декадах (степень 10), либо в битах (степень 2). Динамический диапазон 5 декад указывает на то, что существует коэффициент 100000 между максимальным и минимальным сигналами, измеряемыми устройством. Динамический диапазон в 16 бит (264) указывает коэффициент 65 532 между минимальным и максимальным измеряемыми сигналами.
Динамический диапазон также выражается в дБ (децибелах), определяемый как 10 log ₁₀ (максимальный сигнал / минимальный сигнал). Пять декад динамического диапазона равны 50 дБ.

Эйнштейн
Единица энергии, эквивалентная количеству энергии, поглощаемой одной молекулой материала, подвергающегося фотохимической реакции, как определено законом Штарка-Эйнштейна.

Электромагнитное излучение
Излучение, испускаемое колеблющимися заряженными частицами. Комбинированные колебания электрического и магнитного полей, распространяющиеся в пространстве со скоростью света. Электромагнитный спектр теоретически бесконечен, включает гамма, рентгеновские лучи, УФ, видимый, инфракрасный, микроволны и радиоволны.

Коэффициент излучения
Отношение яркости объекта к излучению черного тела при той же температуре и длине волны.

Плотность энергии
Лучистая энергия, приходящая на поверхность на единицу площади, обычно выражается в джоулях или миллиджоулях на квадратный сантиметр (Дж / см² или мДж / см²). Это интеграл освещенности по времени. (Другие применяемые термины включают «излучение», «световую дозу» и «общую эффективную дозировку»).

Etendue
Также называется пропускной способностью оптической системы, это произведение ее входной апертуры и телесного угла, под которым свет может приниматься через эту апертуру.

Выход
Флюс, покидающий поверхность на единицу площади.

Воздействие
Распространенный, но широко используемый термин для обозначения плотности энергии или плотности лучистого потока на поверхности. (Это точно определенный термин в EB-отверждении: 1 Грей (Гр) = 1 Дж / кг, мера поглощенной энергии на единицу массы).В других технологиях этот термин обычно применяется к энергии, поглощаемой в интересующей среде, но при УФ-отверждении он приравнивается только к плотности энергии излучения, поступающей на поверхность интересующей среды. [Предпочтительным сокращенным термином является плотность энергии, выражаемая в Дж / см² или мДж / см²]. Также может называться «доза» или «дозировка».

Нить накала
Тонкий металлический провод, специально помещенный внутри колбы лампы, который генерирует излучение в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах, когда через него проходит электрический ток.Часто используется вольфрам, поскольку он обладает высокой прочностью на разрыв, очень прочен и может нагреваться до температуры, близкой к температуре плавления, без быстрого испарения. Лампы накаливания предлагаются в различных конструкциях, оптимизированных для конкретных применений.

Нить Описание
Описание нити накала состоит из буквы префикса, указывающей, является ли провод прямой или спиральной, с последующим номером, указывающим расположение нити на опорах.Буквы префикса обычно являются одним из трех вариантов
S – Прямая, к нити накала катушки нет
C – Спиральная, нить намотана в спиральную катушку
CC – Coiled Coiled, спирально свернутая нить накала снова наматывается в другую спиральную катушку.
Флюс
Энергия в секунду (мощность) светового луча, выраженная в ваттах или джоулях в секунду.(Сияющая сила). При фотометрических измерениях сила света обычно выражается в люменах (лм).

Фотометрические измерения фут-канделей (fc)
фут-кандела – это единица измерения освещенности (сколько света падает на точку на поверхности). Один раз фут-кандела эквивалентна 10,764 люкс.

Фотометрические измерения Footlambert (fl)
Единица яркости, равная 1 / p кандела / фут ^2.

Бактерицидный
Все биологические организмы содержат ДНК.ДНК необходима для воспроизводства. Оптическое излучение в диапазоне УФС способно разрушать молекулярные связи внутри ДНК, эффективно убивая микроорганизмы. Бактерицидные УФ-лампы используются для очистки воды, стерилизации пищевых продуктов и их контейнеров, а также для очистки воздуха, особенно в больницах.

Фотометрические измерения с помощью блока Хефнера
Единица силы света, равная 0,9 свечи.

Фотометрические свойства освещенности
Световой поток, падающий на единицу площади поверхности.1 люмен / м² = 1 люкс.

Инфракрасный (ИК)
Невидимая часть электромагнитного спектра от 0,75 до 1000 микрон. Излучение в ближней инфракрасной области (NIR) вызывает ощущение тепла.

Интегрирующая сфера
Полая сфера, покрытая изнутри белым рассеивающим покрытием. Он используется для измерения диффузного отражения и пропускания объектов или полного потока от источника, который полностью находится внутри.

Интенсивность
Поток на телесный угол. Радиометрические измерения производятся в Вт / ср. Фотопические измерения производятся в люменах / св.

Закон обратных квадратов
Закон обратных квадратов коррелирует относительную интенсивность на разных расстояниях от точечного источника. Относительная интенсивность уменьшится до коэффициента квадратного корня из разницы в расстоянии. Например, если на расстоянии 2 метров от источника интенсивность составляет 16 Вт / м², она будет 4 Вт / м² на расстоянии 4 метра и Вт / м² на расстоянии 8 метров.Для протяженных (неточечных) источников спад интенсивности приближается к закону обратных квадратов на расстоянии, эквивалентном 5 диаметрам источника.

Облучение радиометрические свойства
Луч излучения, падающий на единицу площади поверхности; падающая мощность на единицу площади. Радиометрическая единица измерения – Вт / м² или ее коэффициент (мВт / см²). Фотометрические единицы измерения: люмен / м², люкс, фотон и фут-кандела.

Джоуль (Дж)
Джоуль – это единица энергии в системе СИ.

Ламбертовская поверхность
Поверхность, излучение или рассеяние которой подчиняется закону косинусов Ламберта, в котором интенсивность излучения, покидающего поверхность, пропорциональна косинусу угла от нормали к поверхности. См. Сборщик косинусов.

Линейность
Точность, с которой существует прямая зависимость между падающим излучением и результирующим значением измерения до точки насыщения. Линейность 1% означает, что отношение измеренного значения к величине падающего излучения не будет отличаться от абсолютного более чем на 1%.

Люмен (лм) фотометрические измерения
Люмен – фотометрическая единица мощности. Это поток, излучаемый в единичном телесном угле точечным источником с силой света в одну канделу.

Фотометрические свойства яркости
Плотность потока на единицу телесного угла.

Люкс, радиометрическое измерение
S.I. единица освещенности, равная 1 люмен на квадратный метр.

Средняя сферическая мощность свечи (MSCP)
Сила света источника света.Рейтинг MSCP лампы измеряется при расчетном напряжении и представляет собой общее количество света, испускаемого источником света во ВСЕХ направлениях (измеренное в интегрирующей сфере).
Один MSCP эквивалентен всему свету, излучаемому со всех сторон одной стандартной спермацетовой свечи. Средняя сферическая сила свечи – это общепринятый метод оценки общей светоотдачи миниатюрных ламп. 1 MSCP равен 12,57 (4 пи) люмен.

Микрон
Единица длины, равная 10 ^-6 м.Длины инфракрасных волн обычно измеряются в микронах.

Монохроматор
Монохроматор – это устройство, в котором используется дифракционная решетка или призма для рассеивания света в спектре составляющих его длин волн. Диспергирующий элемент поворачивается так, что только узкая (монохроматическая) полоса света может выходить из монохроматора через узкую апертуру или щель.

нано
Префикс, обозначающий 10 ^-9.Один нановатт (нВт) = 10 ^-9 Вт.

Нанометр (нм)
Единица длины, равная 10 ^-9 м. Сокращенно нм. Обычно используется для определения длины волны света, особенно в УФ и видимом диапазонах электромагнитного спектра.

Узкополосный фильтр
Узкополосный фильтр пропускает только ограниченное количество длин волн. Узкополосные фильтры обычно указываются на определенной центральной длине волны, полоса пропускания указывает диапазон длин волн, которые будут проходить через нее, и% пропускания в пределах полосы пропускания.Узкополосный фильтр на 500 нм с полосой пропускания 10 нм с 5% отсечкой пропускает длины волн от 495 до 505 нм. Коэффициент пропускания выше и ниже этих длин волн будет менее 5%.

Фильтр нейтральной плотности
Фильтр, который снижает интенсивность проходящего через него света без изменения относительного спектрального распределения энергии. Нейтральные плотности даются логарифмической базой 10 их затухания. Ослабление 100 дает нейтральную плотность (ND) 2.См. Оптическая плотность.

Фотометрическое измерение нит (нит)
Единица измерения яркости (яркости), равная одной канделе на квадратный метр.

Шумовая эквивалентная освещенность (NEI)
Плотность лучистого потока в Вт / см ², необходимая для получения сигнала, равного собственному шуму системы обнаружения. Входная освещенность, при которой отношение сигнал / шум составляет 1.

Эквивалентная мощность шума (NEP)
Мощность излучения на указанной длине волны и полосе пропускания, которая будет производить выходной сигнал от детектора, эквивалентный собственному шуму этого детектора.

Обычное
Нормаль – это ось, перпендикулярная освещенной поверхности. Нормаль – это точка отсчета, от которой измеряются углы отражения, дифракции и преломления. Луч с нулевым углом падения попадает перпендикулярно поверхности. Луч с углом падения 90 ° параллелен поверхности и не может попасть в нее.

Узкий фильтр
См. Полосовой элиминирующий фильтр.

Непрозрачность
Мера способности материала блокировать свет.Это эквивалентно коэффициенту пропускания материала.

Оптический прерыватель
Механическое или электрооптическое устройство для пропускания и прерывания на постоянной частоте луча света.

Оптическая плотность (OD)
Мера пропускания T через оптическую среду. OD = -log ₁₀ T. OD, равный 1, эквивалентен пропусканию 10%. Фильтр с 2 OD будет иметь пропускание 1%.

Пиковое излучение УФ-отверждение
Интенсивный пик мощности в фокусе прямо под лампой. Максимальная точка профиля освещенности. Измеряется в единицах энергетической освещенности (Вт / см²).

Phot (ph) Фотометрические измерения
Единица измерения освещенности. Один фото = 10 000 люкс (лк).

Фотодиод
Фотодиод – это двухэлектродный полупроводниковый прибор с переходом, чувствительным к оптическому излучению, в котором обратный ток изменяется в зависимости от освещения.Чувствительность к длине волны зависит от материалов, используемых в устройстве. Кремниевые фотодиоды чувствительны в большей части видимого спектра. Фотодиоды InGaAs чувствительны в ближней ИК-области спектра. Фотодиоды на основе GaP используются для УФ области спектра.

Фотодинамическая терапия
Использование оптического излучения для лечения болезней. Фотодинамическая терапия используется при лечении кожных заболеваний, таких как псориаз, желтуха у новорожденных, а в последнее время – при лечении некоторых видов рака.

Фотометр
Устройство для измерения силы света или яркости. В фотометре используется светофильтр с полосой пропускания, соответствующей реакции человеческого глаза. Используемые единицы измерения – люмен и люкс.

Фотоэлектронный умножитель (ФЭУ)
Фотоэлектронный умножитель – это вакуумное устройство, в котором фотокатод испускает электроны при воздействии света. Затем электроны ускоряются электростатическими полями к металлическим пластинам, из которых испускается большее количество вторичных электронов.Это повторяется в несколько этапов. Это усиливает ток на многие тысячи.

Фотопикс
Имеет характеристику чувствительности, аналогичную реакции человеческого глаза. Фотопический фильтр будет иметь полосу пропускания от 400 до 700 нм с максимальным пропусканием на 550 нм со спектральной чувствительностью, указанной CIE.

Фоторезист
Химическое вещество, которое становится нерастворимым при воздействии света. Путем экспонирования фоторезиста через маску можно создавать электрические цепи, промывая неэкспонированные области и травляя материал ниже.Фоторезисты обычно оптимизированы для определенных областей УФ-спектра, обозначенных как UVC, UVB и UVA, в зависимости от типа лампы, используемой для экспонирования.

Фотостабильность
Многие химические продукты, как лекарственные, так и защитные покрытия, могут разрушаться под воздействием света. Измерения фотостабильности производятся для определения основных длин волн, ответственных за разложение, и количества воздействия (дозы), необходимого для создания изменения, которое может отрицательно сказаться на эффективности продукта.В исследованиях фотостабильности следует отличать эффекты видимого света от УФ-излучения. Обычно используются два детектора с фильтрацией, каждый из которых ограничивает измерение только одной спектральной областью.

Пико (п)
Префикс, обозначающий 10 ^-12. Один pW = 10 ^-12 Вт.

Радиометрическое измерение яркости
Мощность излучения на единицу площади источника на телесный угол. Вт / м² / стерадиан.

Радиометрическое измерение излучательной способности
Мощность излучения, излучаемая в полную сферу (4p стерадиан) единицей площади источника, выраженная в Вт / м². Для этого измерения обычно используется интегрирующая сфера.

Радиометрическое измерение лучистого выхода
Лучистый поток на единицу площади, излучаемый источником.

Радиометр
Устройство для измерения интенсивности или накопления лучистой энергии.Консультации по выбору радиометра.

Радиометрия
Наука об измерении радиации. Обнаружение и измерение энергии излучения либо на определенных длинах волн, либо в полосе пропускания, либо в зависимости от длины волны в широком спектре. Измерение взаимодействия света с веществом в отношении поглощения, пропускания и отражения.

Луч
Геометрическое представление светового пути через оптическую систему.

Отражение
Отношение отраженного потока к падающему с поверхности потоку. В некоторых случаях измерение может быть выполнено с использованием либо зеркальной, либо диффузной составляющей полного отраженного потока. Отражение выражается в процентах.

Относительная пространственная чувствительность
Относительная пространственная чувствительность детектора указывает угол приема и процент излучения, падающего под этим углом, которое попадает в детектор.Измерения обычно производятся в сравнении с идеальной ламбертовской поверхностью.

Чувствительность (спектральная чувствительность)
Отклик или чувствительность любой системы в зависимости от длины волны падающего излучения. В радиометрии это выходной сигнал устройства в зависимости от длины волны.

Насыщенность
Состояние, при котором плотность лучистого потока превышает либо способность фотодетектора испускать электроны в линейной зависимости от падающего потока, и / или ток, создаваемый детектором, превышает способность электроники измерять ток линейным образом. .

Scotopic
Относится к чувствительности человеческого глаза к длине волны в условиях адаптации к темноте.

Чувствительность
Отношение выходного сигнала детектора к входному сигналу. Это также может быть выражено как минимальный уровень входной освещенности, который будет производить выходной сигнал, превышающий уровень шума детектора; т.е. где отношение S / N больше 1.

SI
Международная система образования; международная метрическая система единиц.

Спектральный отклик
Мера относительной чувствительности детектора в зависимости от длины волны падающего света. Типичная кривая спектрального отклика будет отображать чувствительность в процентах на данной длине волны к длине волны максимальной чувствительности.

Спектрометр / спектрограф
Устройство, которое измеряет взаимодействие света и материалов в зависимости от длины волны. Спектрометр обычно представляет собой монохроматор со встроенным детектором.Спектрограф не имеет выходной щели, что позволяет одновременно измерять широкий диапазон длин волн с помощью многоэлементного детектора или фотографической пластины.

Зеркальное отражение
Отражение от зеркальной поверхности, где когерентность падающего луча сохраняется в отраженном луче. Это противоположно диффузному отражению, при котором отраженный свет распространяется во всех направлениях ламбертовским способом.

Стерадиан (sr)
Единица телесного угла, образованная площадью на поверхности сферы, равной квадрату радиуса сферы.Один стерадиан можно визуализировать как коническое сечение с телесным углом примерно 66 °.

Стильб (сб) фотометрические измерения
Единица яркости, равная 1 кандела / см².

“Т” Номер лампы
Число “Т” лампы – это диаметр лампы с шагом 1/8 дюйма. Лампа “Т-1” имеет диаметр 1/8 дюйма, лампа “Т-2” – диаметр 1/4 дюйма и т. Д.

Фотометрические измерения Talbot
Единица измерения количества света в системе СИ, выраженная в люмен-секундах.

Термопара Термобатарея
Устройство из разнородных металлов, в котором небольшой ток возникает в зависимости от разницы температур материалов на стыке. Термопары могут использоваться для измерения излучения в инфракрасной области спектра.

Коэффициент пропускания
Отношение мощности излучения, передаваемой через материал, к падающей мощности излучения. Коэффициент пропускания обычно выражается в процентах.Фильтр с коэффициентом пропускания 50% (на определенной длине волны) будет поглощать половину падающего на него света и пропускать половину света через него.

УФ (ультрафиолет)
Невидимая часть электромагнитного спектра с длинами волн от 1 до 400 нм.

UVA
Часть УФ-спектра, охватывающая диапазон длин волн от 320 до 400 нм. Эта спектральная область используется во многих областях медицины, УФ-отверждения и фотолитографии.Атмосфера Земли (на уровне моря) поглощает все длины волн короче УФА. Продолжительное воздействие УФА излучения вызовет солнечный ожог.

УВБ
UVB – это часть УФ-спектра, охватывающая диапазон длин волн от 280 до 320 нм. UVB-излучение обычно используется при УФ-отверждении и фотолитографии, а также в некоторых медицинских приложениях. Воздействие УФ-В излучения (от ламп или электрической дуги) может вызвать серьезные солнечные ожоги и вызвать повреждение глаз.

UVC
UVC – это часть УФ-спектра, которая простирается от 190 до 280 нм. UVC обычно используется при очистке воды и стерилизации. UVC также используется для УФ-отверждения и фотолитографии в приложениях микроэлектроники. Воздействие УФС-излучения (от ламп, дуг или лазеров) может вызвать серьезные биологические повреждения.

ВУФ (вакуумный ультрафиолет)
ВУФ – это часть УФ-спектра ниже 190 нм.Электромагнитное излучение ниже 190 нм поглощается кислородом воздуха. Физические или химические взаимодействия, требующие ВУФ-излучения, должны выполняться в среде, продуваемой азотом до 160 нм или в вакуумной камере ниже 160 нм.

Видимый спектр (VIS)
Видимая часть спектра простирается от 400 до 700 нм (согласно CIE). Он охватывает те длины волн света, которые может воспринимать человеческий глаз.

Радиометрическое измерение ватт (Вт)
Ватт – это единица мощности или работы.Один ватт соответствует одному джоуля в секунду.

Длина волны
Когда электроны вибрируют, они создают колеблющиеся перпендикулярные электрические и магнитные поля. Расстояние между последовательными максимумами напряженности поля определяется как длина волны. Эти расстояния для видимого излучения очень малы и обычно выражаются в единицах длины нанометров (нм).
МОЩНОСТЬ:
1 ватт (Вт):
= 0.27 лм при 400 нм
= 25,9 лм при 450 нм
= 220,0 лм при 500 нм
= 679,0 лм при 550 нм
= 683,0 лм при 555 нм
= 430,0 лм при 600 нм
= 73,0 лм при 650 нм
= 2,78 лм при 700 нм
л люмен (лм)
= 1,465 x 10 ^-3 Вт при 555 нм
= 7,958 x 10 ^-2 кандел (4p ср)
1 джоуль (Дж)
= 1 ватт * секунда
= 1 x 10 ⁷ эрг
= 0.2388 грамм *
калорий 1 лм * секунда
= 1 талбот (T)
= 1,464 x 10 ^-3 джоулей при 555 нм ИЗЛУЧЕНИЕ:
1 Вт / см²
= 1 x 10 ⁴ Вт / м²
= 6,83 x 10 ⁶ люкс при 555 нм
= 14,33 г * кал / см² / мин
1 лм / м²
= 1 люкс
= 1 x 10 ^-4 лм / см²
= 1 x 10 ^-4 фот (ph)
= 9.290 x 10 ^-2 лм / фут²
= 9,290 x 10 ^-2 фут-кандел (fc)
ИНТЕНСИВНОСТЬ:
1 Вт / стерадиан (Вт / ср)
= 12,566 Вт (изотропный)
= 683 кандела при 555 нм
1 люмен / стерадиан (лм / ср)
= 1 кандела (кд)
= 12,566 люмен (изотропный)
= 1,464 x 10 ^-3 Вт / ср при 555 нм СИЯНИЕ:
1 Вт / см² / ср
= 6.83 x 10 ⁶ лм / м² / ср при 555 нм
= 683 кд / см² при 555 нм
1 лм / м2 / ср
= 1 кандела / м² (кд / м²)
= 1 нит
= 1 x 10 ^-4 лм / см² / ср
= 1 x 10 ^-4 кд / см²
= 1 x 10 ^-4 стильб (сб)
= 9,290 x 10 ^-2 кд / фут²
= 9,290 x 10 ^-2 лм / фут² / ср
= 3,142 апостиля (асб)
= 3,142 x 10 ^-4 ламбертов (L)
= 2.919 х

<Назад ко всем ресурсам для измерения освещенности
.Больше новостей

Навигация по записям
Подключить водонагреватель своими руками: Как установить водонагреватель своими руками
Кр142Ен19: Регулируемые стабилизаторы напряжения на КР142ЕН19
Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Комментарий *
Имя *
Email *
Сайт

Найти:
Рубрики
Интересн
Интересные факты
Новинки
Новые
Передатчик
Передатчики
Примеры схем
Простые
Разное
Советы
Схем
Схемы
Электрон
Электроника
© 2019 «Tree of life» — Производство и продажа аксессуаров для iPhone
* iPad, iPhone, iPod, iPod classic, iPod nano, iPod shuffle и iPod touch являются торговыми марками компании Apple Inc, зарегистрированными в США и других странах. Apple Store является торговой маркой компании Apple Inc. PhotoFast является зарегистрированной торговой маркой компании PhotoFast Company Limited.
Вступайте в клуб любителей}}}

Тип кривой силы света ш: Типы кривой силы света (КСС) – термины – Производство светодиодных светильников

Типы кривой силы света (КСС) – термины – Производство светодиодных светильников

Понятие Кривая силы света для уличных светодиодных светильников

Описание параметра “Кривая силы света”

Кривые силы света светодиодных светильников (КСС)

Кривые силы света светодиодных светильников

Кривые силы света светодиодных светильников

Выбор нужной КСС (кривой силы света) для уличного светильника

Кривая силы света, КСС, кривая силы света светодиодных светильников

Сила света – обзор

1.1.2 Количества

1.1.2.1 Связь между величинами

1.1.2.2 Базовые величины

1.1.2.3 Производные величины

1.1.2.4 Кратные и частные кратные величин

1.1.2.5 Типы количественных уравнений

Как интерпретировать кривую распределения света?

Так что же такое кривая распределения света?

Интерпретация кривой распределения света

Симметричное распределение света

Асимметричное распределение света

Вверх и / или вниз

Значения кривой распределения света

Дополнительные примеры

DeltaLight Reo

Flos Glo-Ball

Модульное освещение Duell

Flos Miss K

Flos Cicatrices de luxe

Flos Gatto

Почему кривые светораспределения так полезны

Конвертер силы света и светового потока

Введение

Почему фотометрические единицы?

Зависимость силы света от светового потока

Точное преобразование силы света в световой поток

Простой преобразователь силы света / потока

А как насчет силы излучения?

Световая отдача лампы

Заключение

Библиография и дополнительная литература

Сила света и фотометрия

Обзор

Видимый свет

Фотометрические величины

Функции светимости

Функция фотопической яркости

Функция скотопической светимости

Интенсивность света

Световой поток

Освещенность

Яркость

Фотометрические измерения

0 где:

Глоссарий терминов по измерениям освещенности

Больше новостей

Добавить комментарий Отменить ответ