เนื้อหา
เมื่อติดตั้งหลอดไฟหรือควบคุมความสว่างของหน้าจอคอมพิวเตอร์ของคุณความเข้าใจเกี่ยวกับความสว่างของแสงสามารถช่วยคุณในการพิจารณาว่ามีประสิทธิภาพเพียงใด
สว่าง ของพื้นผิวซึ่งเป็นคุณสมบัติที่แตกต่างจาก ความสว่างวัดว่ามีแสงตกลงมามากแค่ไหนในขณะที่ ความสว่าง คือปริมาณของแสงที่สะท้อนออกมา การรักษาคำศัพท์ที่ชัดเจนเกี่ยวกับความสว่างและไฟฟ้าสามารถช่วยคุณตัดสินใจได้ดีขึ้น
กำลังคำนวณความสว่าง
คุณวัดความสว่างเป็นปริมาณแสงที่ตกลงบนพื้นผิวในหน่วยของ ฟุตเทียน หรือ ลักซ์. 1 ลักซ์หน่วย SI มีค่าเท่ากับเท้าเชิงเทียนประมาณ 0.0929030 1 lux ก็เท่ากับ 1 ลูเมน / m2 ซึ่งลูเมนเป็นมาตรวัด ฟลักซ์ส่องสว่างปริมาณแสงที่มองเห็นได้ที่แหล่งกำเนิดเปล่งออกมาต่อหน่วยเวลาและ 1 ลักซ์ยังเท่ากับ. 0001 phot (ph) หน่วยเหล่านี้ให้คุณใช้งานเครื่องชั่งที่หลากหลายเพื่อกำหนดความสว่างสำหรับวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกัน
คุณสามารถคำนวณความสว่าง E เกี่ยวข้องกับฟลักซ์ส่องสว่าง "phi" Φ การใช้ E = Φ / A เหนือพื้นที่ที่กำหนด . สมการนี้แสดงถึงฟลักซ์การส่องสว่างด้วย Φสัญลักษณ์เดียวกันสำหรับฟลักซ์แม่เหล็กและแสดงความคล้ายคลึงกับสมการของฟลักซ์แม่เหล็ก Φ = BA สำหรับพื้นที่ผิวขนานกับแม่เหล็ก และความแรงของสนามแม่เหล็ก B. นี่หมายถึงการส่องสว่างของสนามแม่เหล็กในแนวที่นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรคำนวณและคุณสามารถแปลงหน่วยการส่องสว่าง (ฟลักซ์ / m2) โดยตรงกับวัตต์โดยใช้ความเข้ม (ในหน่วยของเชิงเทียน)
คุณสามารถใช้สมการ Φ = ฉัน x Ω สำหรับฟลักซ์ Φความเข้ม ผม และช่วงเชิงมุม "โอห์ม" Ω สำหรับช่วงเชิงมุมใน steradian (sr)หรือเรเดียนสแควร์และทรงกลมเต็มมีช่วงเชิงมุมของ 4π. แสงที่คำนวณด้วยความสว่างตกลงมาบนพื้นผิวและกระจายออกไปทำให้วัตถุมีความสว่างดังนั้นความสว่างอาจใช้เป็นตัววัดความสว่าง
ตัวอย่างเช่น: ความสว่างบนพื้นผิวคือ 6 lux และพื้นผิวอยู่ห่างจากแหล่งกำเนิดแสง 4 เมตร ความเข้มของแหล่งที่มาคืออะไร
เนื่องจากแสงเดินทางในรูปแบบการแผ่รังสีคุณสามารถจินตนาการได้ว่าแหล่งกำเนิดแสงนั้นเป็นจุดศูนย์กลางของทรงกลมที่มีรัศมีเท่ากับระยะทางระหว่างแหล่งกำเนิดแสงกับวัตถุ นี่หมายความว่าพื้นที่ผิวที่สอดคล้องกันที่ใช้คือพื้นที่ผิวของทรงกลมที่สอดคล้องกับการจัดเรียงนี้
การเพิ่มพื้นที่ผิวทรงกลมด้วยรัศมี 4 เป็น 4π42 ม.2 โดยสว่าง 6 ลูเมน / m2 ให้ฟลักซ์ 1206.37 ลูเมน Φ . แสงเดินทางตรงสู่พื้นผิวดังนั้นช่วงมุม Ω คือ 4π เชิงเทียนและการใช้ Φ = ฉัน x Ω, ความเข้ม ผม คือ 15159.69 lumens / m2.
การคำนวณค่าอื่น ๆ
แคนเดลาที่ใช้ในช่วงเชิงมุมใช้สำหรับวัดปริมาณของแสงที่แหล่งกำเนิดแสงเปล่งออกมาในช่วงในช่วงสามมิติ ดังที่แสดงไว้ในตัวอย่างช่วงเชิงมุมวัดได้จากสเตเดียมบนพื้นที่ผิวซึ่งมีการใช้แสง ทรงกลม steradian เต็มคือ 4π candelas ตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่ได้ผสมลักซ์และแคนเดลา
ในขณะที่ แคนเดลา คือการวัดระยะขยายมุม ลักซ์ คือการส่องสว่างของพื้นผิวของมันเอง ที่จุดที่ไกลออกไปจากแหล่งกำเนิดแสงความสว่างจะน้อยกว่าเนื่องจากแสงน้อยกว่าสามารถเข้าถึงจุดนั้นได้ สิ่งนี้มีความสำคัญในการใช้งานจริงและการคำนวณที่แม่นยำซึ่งต้องคำนึงถึงแหล่งกำเนิดแสงที่แน่นอนเช่นลวดทังสเตนของหลอดไฟไม่ใช่กรณีของหลอดไฟเอง สำหรับหลอดไฟขนาดเล็กเช่นแหล่งกำเนิดแสง LED ระยะทางอาจไม่สำคัญขึ้นอยู่กับขนาดของการคำนวณของคุณ
หนึ่ง steradian ของทรงกลมที่มีรัศมีหนึ่งเมตรจะครอบคลุมพื้นผิว 1 เมตร2. คุณสามารถได้รับสิ่งนี้จากการรู้ว่าทรงกลมเต็มครอบคลุม 4π candelas ดังนั้นสำหรับพื้นที่ผิวของ 4π (จาก 4πr2 ด้วยรัศมี 1) steradians พื้นผิวทรงกลมนี้จะครอบคลุม 1 เมตร2. คุณสามารถใช้การแปลงเหล่านี้ได้โดยการคำนวณตัวอย่างจริงของหลอดไฟและเทียนที่ให้แสงโดยใช้พื้นที่ผิวของทรงกลมเพื่ออธิบายรูปทรงเรขาคณิตของแสง พวกเขาสามารถเกี่ยวข้องกับความส่องสว่าง
ในขณะที่ความส่องสว่างวัดแสงที่ตกกระทบบนพื้นผิวความสว่างคือแสงที่เปล่งออกมาหรือสะท้อนจากพื้นผิวนั้นในหน่วยแคนเดลา / m2 หรือ "nits" ค่าของความส่องสว่าง L และลักซ์ E มีความสัมพันธ์ผ่านพื้นผิวในอุดมคติที่เปล่งแสงทั้งหมดด้วยสมการ E = L x π.
ใช้แผนภูมิการวัด Lux
หากดูเหมือนว่าจะมีวิธีการวัดปริมาณที่แตกต่างกันมากมายเครื่องคิดเลขออนไลน์และแผนภูมิจะทำการคำนวณเพื่อแปลงระหว่างหน่วยต่าง ๆ เพื่อให้งานง่ายขึ้น RapidTables เสนอลูเมนเครื่องคิดเลขวัตต์ที่คำนวณพลังงานสำหรับมาตรฐานแสงที่แตกต่างกัน ตารางในเว็บไซต์แสดงค่าเหล่านี้เพื่อให้คุณสามารถดูว่าพวกเขาเปรียบเทียบกันอย่างไร บันทึกหน่วยของลูเมนและวัตต์เมื่อทำการแปลงเหล่านี้ซึ่งใช้ประสิทธิภาพการส่องสว่างด้วย "eta" η.
EngineeringToolBox ยังมีวิธีการคำนวณความสว่างและความส่องสว่างสำหรับมาตรฐานของหลอดไฟและหลอดไฟพร้อมกับแผนภูมิการวัดแสงลักซ์ การส่องสว่างเป็นอีกวิธีหนึ่งในการคำนวณความสว่างที่ใช้มาตรฐานไฟฟ้าของหลอดไฟหรือแหล่งกำเนิดแสงแทนการวัดการทดลองของแสงที่ปล่อยออกมาเอง มันถูกกำหนดโดยสมการสำหรับการส่องสว่าง ผม เช่น I = Lล. x Cยู x LLF / Aล. สำหรับความส่องสว่างของหลอดไฟ Lล. (เป็นลูเมน) สัมประสิทธิ์การใช้งาน Cยูปัจจัยการสูญเสียแสง LLF และพื้นที่ของหลอดไฟ ล. (ในหน่วยม2).
ประสิทธิภาพการส่องสว่าง
จากการคำนวณโดยเว็บไซต์ RapidTables ประสิทธิภาพการส่องสว่างของรังสีเป็นวิธีการทั่วไปในการอธิบายว่าหลอดไฟหรือแหล่งกำเนิดแสงอื่นใช้ทรัพยากรพลังงานได้ดีอย่างไร แต่วิธีการอย่างเป็นทางการในการกำหนดประสิทธิภาพของแหล่งกำเนิดแสงคือประสิทธิภาพการส่องสว่างของแหล่งกำเนิดแสง ไม่ใช่รังสี
นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรมักแสดงประสิทธิภาพแสงเป็นค่าร้อยละด้วยค่าสูงสุดตามทฤษฎีของประสิทธิภาพแสง 683.002 lm / W ซึ่งปล่อยความยาวคลื่นความยาวคลื่น 555 nm ดังตัวอย่างหนึ่งวัตต์สีขาวแบบสมัยใหม่ในปัจจุบัน "ลูไฟด์" สามารถเข้าถึงประสิทธิภาพได้มากกว่า 100 lm / W ด้วยประสิทธิภาพ 15% ซึ่งจริง ๆ แล้วเป็นมากกว่าแหล่งกำเนิดแสงประเภทอื่น ๆ
การวัดความส่องสว่างและความส่องสว่างในวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมคำนึงถึงวิธีการที่ตารับรู้ถึงความสว่างของแสงเพื่อให้ได้การวัดที่เที่ยงตรงและแม่นยำยิ่งขึ้น การตรวจสอบการกระจายของความสว่างของแสงโดยใช้การทดลองพยายามที่จะเข้าใจว่าการตอบสนองต่อความสว่างนั้นเกิดจากสัญญาณของกรวยหรือเครื่องรับแสงของก้านภายในดวงตามนุษย์หรือไม่
การวิจัยอื่น ๆ เช่นการวิจัยเกี่ยวกับแสงนั้นพยายามที่จะตรวจจับรังสีในรูปแบบเฉพาะตามความเป็นเส้นตรงของการตอบสนอง หากสองฟลักซ์ของแสง Θ1 และ Θ2 เพื่อสร้างสัญญาณที่แตกต่างกันสองตัวเครื่องตรวจจับความเข้มแสงวัดสัญญาณที่สร้างขึ้นเนื่องจากฟลักซ์ทั้งสองที่เพิ่มเข้ามาเป็นเส้นตรง การตอบสนองเชิงเส้นคือการวัดความสัมพันธ์นี้