Mida on teada valguse tugevuse ja selle arvutamise valemi kohta.

Igaüks, kes hakkab uurima valgustite omadusi ja teatud tüübid lambid, kohtab tingimata selliseid mõisteid nagu valgustus, valgusvoog ja valgustugevus. Mida need tähendavad ja kuidas need üksteisest erinevad?

Proovime neid koguseid lihtsate, arusaadavate sõnadega mõista. Kuidas need on omavahel seotud, nende mõõtühikud ja kuidas saab kogu asja mõõta ilma spetsiaalsete instrumentideta.

Mis on valgusvoog

Vanadel headel aegadel oli peamine parameeter, mille järgi koridoris, köögis, esikus pirn valiti, selle võimsus. Kellelgi ei tulnud pähe poest küsida mingi luumeni või kandela kohta.

Tänapäeval kaasneb LED-ide ja muud tüüpi lampide kiire arenguga uute asjade poodi minekuga hunnik küsimusi mitte ainult hinna, vaid ka nende omaduste kohta. Üks olulisemaid parameetreid on valgusvoog.

räägivad lihtsate sõnadega, on valgusvoog valguse hulk, mille lamp annab.

Kuid ärge ajage segi üksikute LED-ide valgusvoogu kokkupandud valgustite valgusvooga. Need võivad oluliselt erineda.

Tuleb mõista, et valgusvoog on vaid üks paljudest valgusallika omadustest. Lisaks sõltub selle väärtus:

• lähtejõust

Siin on LED-lampide sõltuvuse tabel:

Ja need on tabelid nende võrdlemiseks teist tüüpi hõõglampide, luminofoorlampide, DRL-i, HPS-iga:

HõõglampLuminofoorlamp Halogeen HPS DRL

Siiski on siin nüansse. LED-tehnoloogia alles areneb ja on täiesti võimalik, et sama võimsusega, kuid erinevate tootjate LED-pirnid saavad täiesti erineva valgusvooga.

Lihtsalt mõned neist on rohkem edasi läinud ja õppinud laskma rohkem luumeneid vati kohta kui teised.

Keegi küsib, milleks need lauad on? Et müüjad ja tootjad teid rumalalt ei petaks.

Karbile kirjutavad nad kaunilt:

• võimsus 9W

• valgusvõimsus 1000lm

• hõõglambi analoog 100W

Mida sa kõigepealt vaatad? See on õige, mis on tuttavam ja arusaadavam - hõõglambi analoogi näitajad.

Kuid sellise võimsusega ei saa te vana valguse lähedale. Hakake kiruma LED-ide ja nende ebatäiuslikkuse tehnoloogia üle. Ja asi on selles, et see osutub hoolimatuks tootjaks ja tema tooteks.

• efektiivsusest

See tähendab, kui tõhusalt konkreetne allikas teisendab elektrienergia valgusesse. Näiteks tavalise hõõglambi tootlikkus on 15 lm / W ja naatriumlambil kõrgsurve juba 150 lm/W.

Selgub, et see on 10 korda tõhusam allikas kui lihtne lambipirn. Sama võimsusega on teil 10 korda rohkem valgust!

Valgusvoogu mõõdetakse luumenites - Lm.

Mis on 1 luumen? Päevasel ajal tavavalguses on meie silmad rohelise suhtes kõige tundlikumad. Näiteks kui võtame kaks sinise ja rohelise sama võimsusega lampi, siis tundub roheline meile kõigile heledam.

Rohelise lainepikkus on 555 nm. Sellist kiirgust nimetatakse monokromaatiliseks, kuna see sisaldab väga kitsast vahemikku.

Muidugi, tegelikkuses lisanduvad rohelisele muud värvid, et lõpuks saaks valge.

Aga kuna inimsilma tundlikkus on maksimaalne rohelisele, siis on luumenid sellega seotud.

Niisiis, ühe luumeni valgusvoog, täpselt sama, vastab allikale, mis kiirgab valgust lainepikkusega 555 nm. Sellisel juhul on sellise allika võimsus 1/683 W.

Miks täpselt 1/683, mitte 1 W hea mõõdupuu jaoks? 1/683 W väärtus tekkis ajalooliselt. Algselt oli peamiseks valgusallikaks tavaline küünal ning kõigi uute lampide ja lampide kiirgust võrreldi küünla valgusega.

Praegu on see väärtus 1/683 legaliseeritud paljude rahvusvaheliste lepingutega ja seda aktsepteeritakse kõikjal.

Miks me vajame sellist kogust nagu valgusvoog? Selle abil saate hõlpsalt arvutada ruumi valgustuse.

See mõjutab otseselt inimese nägemist.

Erinevus valgustuse ja valgusvoo vahel

Samal ajal ajavad paljud mõõtühikud Luumenid segamini Luxiga. Pidage meeles, et luks on valgustuse mõõt.

Kuidas nende erinevust selgelt selgitada? Kujutage ette survet ja jõudu. Vaid väikese nõela ja vähese jõuga saab ühes punktis luua kõrge erirõhu.

Samuti on nõrga valgusvoo abil võimalik luua kõrge valgustatus ühes pinna piirkonnas.

1 Lux on siis, kui 1 luumen langeb 1 m2 valgustatud alale.

Oletame, et teil on lamp, mille valgusvoog on 1000 lm. Selle lambi allosas on laud.

Selle laua pinnal peab olema teatud hulk valgust, et saaksite mugavalt töötada. Valgustusstandardite esmane allikas on tegevusjuhendi SP 52.13330 nõuded.

Tavalise töökoha puhul on see 350 luksi. Kohale, kus tehakse täpset pisitööd - 500 Lx.

See valgustus sõltub paljudest parameetritest. Näiteks kaugusest valgusallikani.

Läheduses olevate võõrkehade eest. Kui laud on valge seina lähedal, on sviite vastavalt rohkem kui tumedast. Peegeldus mõjutab kindlasti üldist tulemust.

Mõõta saab mis tahes valgustust. Kui teil pole spetsiaalseid luksimõõtjaid, kasutage tänapäevaste nutitelefonide programme.

Olge siiski valmis vigadeks. Kuid esialgse analüüsi tegemiseks läheb telefon hästi.

Valgusvoo arvutamine

Ja kuidas saada teada ligikaudne valgusvoog luumenites, ilma mõõteriistadeta? Siin saate kasutada valgusvõimsuse väärtusi ja nende proportsionaalset sõltuvust voolust.

Valgus on energia vorm, mis levib läbi ruumi kui elektromagnetlained inimsilmaga tajutavate sagedustega. Fotomeetria – need on meetodid valgusenergia mõõtmiseks optilises vahemikus. Valgusvoog nimetatakse valgusenergiat, mis voolab läbi teatud pinna ajaühiku, mida hinnatakse visuaalse aistingu järgi, s.o. valgusvoog on valguse väljundvõimsus. Visuaalne tunnetus muutub visuaalselt ja kvalitatiivselt. Valgusallikas kutsus. Punkt, kui selle mõõtmed on tühiselt väikesed võrreldes kaugusega, mille juures selle tegevust hinnatakse. Valgusallika eri suundades kiirgava valgusvoo kirjeldamiseks kasutatakse mõistet täisnurk, st. ruumipiirkond, mis on koonuse kujuga. Ω=S/R 2 – ruuminurk. Ω=4P on sfääri ruuminurk. Valguse jõul nimetatakse valgusallika poolt tekitatud valgusvooks ühikulise ruuminurga all. I c \u003d Ф c / Ω - valguse intensiivsus (cd (kandela)) I c \u003d Ф c / 4P - valguse intensiivsus punktallika (sfääri) ümber Ф c \u003d I c * Ω - valgusvoog. Valgusallikas valgustab valguspinda peaaegu alati ebaühtlaselt. valgustus nimetatakse teatud pinnale langeva valgusvoolu suhteks selle pinna pindalaga. E \u003d F s / S \u003d I c / R 2 - valgustus (LC (lux)). Esimene valgustuse seadus: Valgustus on otseselt võrdeline allika valguse intensiivsusega ja pöördvõrdeline allika kauguse ruuduga E 0 \u003d I c / h 2 - valgustus valgusallika all. Teine valgustuse seadus: Tekib pinnavalgustus paralleelsed talad võrdeline kiire langemisnurga koosinusega. E=E 0* cosα=I c /R2 * cosα

53. läätsed. optiline võimsus. Õhuke läätse valem.

Objektiiv on läbipaistev keha, mis on piiratud kahe sfäärilise pinnaga. Kui Lisa keskosa on selle servadest õhem, nimetatakse seda hajutamiseks ja ta ise on nõgus. Kui läätse keskosa on servadest õhem, nimetatakse seda koonduvaks. |O 1 O 2 | - optiline põhitelg. Mis tahes sirgjoont, mis läbib objektiivi keskpunkti, nimetatakse külgteljeks. Punkti, kus kõik kiired ristuvad pärast murdumist koonduvas läätses, mis langeb paralleelselt optilise põhiteljega, nimetatakse põhiteljeks. objektiivi fookus. Objektiivil on 2 põhifookust. Liini, millel Lisa trikid asuvad, nimetatakse fookustasand. Lähenev lääts loob reaalse pildi, lahknev lääts aga virtuaalse pildi. Väärtus, mis on võrdne pöördväärtusega fookuskaugus helistas optilise läätse võimsus. D=1/F on objektiivi optiline võimsus (diopter). F – keskendumine. 1/F=1/f+1/d - õhukese läätse valem (kogumiseks) 1/f=1/F+1/d - õhukese läätse valem (lahknevateks). Г=H/h=f/d – objektiivi suurendus.

Üks meie maailma huvitavamaid ja vastuolulisemaid nähtusi on valgus. Füüsika jaoks on see arvukate arvutuste üks põhiparameetreid. Valguse abil loodavad teadlased leida vihje meie universumi olemasolule, samuti avada inimkonnale uusi võimalusi. AT Igapäevane elu valgusel on ka suur tähtsus, eriti kvaliteetse valgustuse loomisel erinevates ruumides.

Valguse üheks oluliseks parameetriks on selle tugevus, mis iseloomustab selle nähtuse võimsust. See artikkel on pühendatud valguse tugevusele ja selle parameetri arvutamisele.

Üldine teave kontseptsiooni kohta

Füüsikas tähendab valgustugevus (Iv) valgusvoo võimsust, mis on määratud kindla ruuminurga piires. Sellest kontseptsioonist järeldub, et see parameeter ei tähenda kogu ruumis saadaolevat valgust, vaid ainult seda osa sellest, mis kiirgab teatud suunas.

Sõltuvalt saadaolevast kiirgusallikast see parameeter suureneb või väheneb. Selle muutusi mõjutab otseselt ruuminurga väärtus.

Märge! Mõnes olukorras on valguse intensiivsus mis tahes nurga puhul sama. See on võimalik olukordades, kus valguskiirguse allikas loob ruumi ühtlase valgustuse.

See säte peegeldab füüsiline vara valgus, mis erineb sellistest mõõtmistest nagu heledus, mis peegeldavad subjektiivseid aistinguid. Lisaks käsitletakse valguse tugevust füüsikas võimsusena. Täpsemalt on see hinnatud võimsusühikuks. Samas erineb võim siin oma tavapärasest kontseptsioonist. Siin ei sõltu võimsus mitte ainult energiast, mida valgustusseade kiirgab, vaid ka sellisest asjast nagu lainepikkus.
Tuleb märkida, et inimeste tundlikkus valguskiirguse suhtes sõltub otseselt lainepikkusest. See sõltuvus kajastub spektraalse valgustõhususe funktsioonis. Sel juhul on valgustugevus ise suurus, mis sõltub valgusefektiivsusest. Lainepikkusel 550 nanomeetrit (roheline) võtab see parameeter omajagu. maksimaalne väärtus. Selle tulemusena on inimsilm erinevatel lainepikkustel valgusvoo suhtes enam-vähem tundlik.
Selle indikaatori mõõtühik on kandela (cd).

Märge! Ühest küünlast tuleva kiirguse tugevus on ligikaudu võrdne ühe kandelaga. Varem arvutusvalemi jaoks kasutatud rahvusvaheline küünlajalg oli 1,005 cd.

Ühe küünla sära

Harvadel juhtudel kasutatakse aegunud mõõtühikut - rahvusvahelist küünalt. Aga sisse kaasaegne maailm juba peaaegu kõikjal kasutatakse selle koguse mõõtühikut - kandela.

Fotomeetriliste parameetrite diagramm

Iv on kõige olulisem fotomeetriline parameeter. Lisaks sellele väärtusele hõlmavad kõige olulisemad fotomeetrilised parameetrid heledust ja valgustust. Kõiki neid nelja väärtust kasutatakse aktiivselt valgustussüsteemi loomisel mitmesugustes ruumides. Ilma nendeta on võimatu hinnata iga konkreetse olukorra jaoks vajalikku valgustuse taset.

Neli kõige olulisemat valgustusomadust

Selle mõistmise hõlbustamiseks füüsiline nähtus tuleb arvestada diagrammiga, mis kujutab valguse levikut peegeldavat tasapinda.

Valguse intensiivsuse graafik

Diagramm näitab, et Iv sõltub suunast kiirgusallika poole. See tähendab, et LED-pirni puhul, mille puhul võetakse maksimaalse kiirguse suunaks 0 °, saadakse 180 ° suunas vajaliku väärtuse mõõtmisel väiksem väärtus kui 0 ° suuna puhul.
Nagu näete, katab diagrammil kahe allika (kollase ja punase) leviv kiirgus võrdne ala. Sel juhul hajub kollane kiirgus analoogselt küünla valgusega. Selle võimsus on ligikaudu 100 cd. Pealegi on selle väärtuse väärtus kõigis suundades sama. Samal ajal on punane suunav. 0° asendis on selle maksimaalne väärtus 225 cd. Sel juhul 0°-st kõrvalekaldumise korral see väärtus väheneb.

SI parameetrite tähistus

Sest IV on füüsiline kogus, siis saab seda arvutada. Selleks kasutatakse spetsiaalset valemit. Kuid enne valemini jõudmist on vaja mõista, kuidas soovitud väärtus SI-süsteemis on kirjutatud. Selles süsteemis kuvatakse meie väärtus J (mõnikord tähistatakse seda kui I), mille ühikuks on kandela (cd). Mõõtühik peegeldab seda Iv, mida kiirgab täisradiaator ristlõikepinnal 1/600 000 m2. suunatakse antud lõiguga risti. Sel juhul on emitteri temperatuur lähedal tasemele, mille juures rõhul 101325 Pa täheldatakse plaatina tahkumist.

Märge! Kandela kaudu saate määrata ülejäänud fotomeetrilised ühikud.

Kuna valgusvoog ruumis jaotub ebaühtlaselt, on vaja kasutusele võtta selline mõiste nagu ruuminurk. Tavaliselt tähistatakse seda sümboliga .
Valguse intensiivsust kasutatakse arvutustes, kui rakendatakse mõõtmete valemit. Sel juhul on see väärtus seotud valgusvooga läbi valemite. Sellises olukorras on valgusvoog Iv ja ruuminurga korrutis, milleni kiirgus levib.
Valgusvoog (Фv) on valgustugevuse ja ruuminurga korrutis, milles valgusvoog levib. Ф=I .

Valgusvoo valem

Sellest valemist järeldub, et Фv on sisevoog, mis levib kindla ruuminurga (üks steradiaan) piires Iv juuresolekul ühes kandelas.

Märge! Steradiaan on ruuminurk, mis lõikab sfääri pinnalt välja lõigu, mis on võrdne selle sfääri raadiuse ruuduga.

Sel juhul saab Iv ja võimsuse seostada valguskiirguse kaudu. Fv all mõistetakse ju ka väärtust, mis iseloomustab valguskiirguse emissiooni võimsust, kui seda tajub keskmine inimsilm, millel on teatud sagedusega kiirgustundlikkus. Selle tulemusena saab ülaltoodud valemist tuletada järgmise võrrandi:

Valguse intensiivsuse valem

Seda on selgelt näha LED-ide näitel. Sellistes valguskiirguse allikates on selle tugevus tavaliselt võrdne tarbitud võimsusega. Sellest tulenevalt, mida suurem on elektritarbimine, seda kõrgem on kiirgustase.
Nagu näete, pole meile vajaliku väärtuse arvutamise valem nii keeruline.

Täiendavad arvutusvalikud

Kuna reaalsest allikast tuleva kiirguse jaotumine kosmosesse on ebaühtlane, siis Фv ei saa enam toimida allika ammendava tunnusena. Kuid ainult välja arvatud olukord, kui samal ajal ei määrata kiirguse jaotumist erinevates suundades.
Фv jaotuse iseloomustamiseks füüsikas kasutavad nad sellist mõistet nagu valgusvoo ruumiline kiirgustihedus ruumi eri suundades. Sel juhul on Iv jaoks vaja kasutada juba tuttavat valemit, kuid veidi täiendatud kujul:

Teine arvutamise valem

See valem võimaldab teil hinnata soovitud väärtust erinevates suundades.

Järeldus

Valguse jõud ei ole tähtsal kohal mitte ainult füüsikas, vaid ka argisematel igapäevastel hetkedel. See parameeter on eriti oluline valgustuse jaoks, ilma milleta on meile tuttava maailma olemasolu võimatu. Samal ajal kasutatakse seda väärtust mitte ainult uute tulusamate valgustusseadmete väljatöötamisel tehnilised kirjeldused, aga ka teatud arvutustega, mis on seotud taustvalgustuse süsteemi korraldusega.

Hoonete valgustamine maapealsete lampidega - ülevaade kõige populaarsemast paigaldusest
Tüdrukutoa laste lühtrid: valikukriteeriumid

Kogu valgusvoog iseloomustab kiirgust, mis levib allikast igas suunas. Praktilistel eesmärkidel on sageli olulisem teada mitte kogu valgusvoogu, vaid voogu, mis läheb teatud suunas või langeb teatud alale. Nii on näiteks autojuhil oluline saada piisavalt suur valgusvoog suhteliselt kitsas ruuminurgas, mille sees on väike maanteelõik. Laua taga töötava inimese jaoks on oluline voog, mis valgustab lauda või isegi osa lauast, vihikust või raamatust, ehk siis vool, mis langeb teatud alale. Vastavalt sellele kehtestatakse kaks abikontseptsiooni - valgustugevus ja valgustus.

Valguse võimsust nimetatakse valgusvooks, mis arvutatakse ruuminurga jaoks, mis on võrdne steradiaaniga, st ruuminurga sees oleva valgusvoo ja selle nurga suhtega:

Valgustus on valgusvoog, mis arvutatakse pindalaühiku kohta, st alale langeva valgusvoo ja selle pindala suhe:

On selge, et valemid (70.1) ja (70.2) defineerivad keskmise tugevusega kerge ja keskmine valgustus. Need on seda lähedasemad tõele, seda ühtlasem on voog või seda väiksem ja .

Ilmselgelt saame teatud valgusvoogu väljastava allika abil realiseerida väga erineva valgustugevuse ja väga mitmekesise valgustuse. Tõepoolest, kui suunate kogu voolu või suurema osa sellest väikese ruuminurga sisse, siis selle nurgaga märgitud suunas võite saada väga suur jõud Sveta. Nii on näiteks prožektorites võimalik keskenduda enamus elektrikaare poolt saadetud voolu väga väikese ruuminurga all ja saada vastavas suunas tohutul hulgal valgust. Vähemal määral saavutatakse sama eesmärk ka autode esituledega. Kui koondate helkurite või läätsede abil mis tahes allika valgusvoo väikesele alale, saate saavutada suurepärase valgustuse. Seda tehakse näiteks selleks, et mikroskoobi all uuritavat preparaati tugevalt valgustada; sarnast eesmärki täidab lambi reflektor, mis tagab töökoha hea valgustuse.

Valemi (70.1) kohaselt on valgusvoog võrdne valgustugevuse ja ruuminurga korrutisega, milles see levib:

Kui ruuminurk, st kiired on rangelt paralleelsed, siis on ka valgusvoog võrdne nulliga. See tähendab, et rangelt paralleelne valguskiirte kiir ei kanna energiat, see tähendab, et tal ei ole füüsiline meel, - üheski reaalses katses ei saa realiseerida rangelt paralleelset kiirt. See on puhtalt geomeetriline kontseptsioon. Sellegipoolest kasutatakse optikas väga laialdaselt paralleelseid kiirte kiirteid. Fakt on see, et väikesed kõrvalekalded valguskiirte paralleelsusest, mis on energia seisukohast fundamentaalse tähtsusega valguskiirte läbipääsuga seotud küsimustes. optilised süsteemid, ei mängi praktiliselt mingit rolli. Näiteks nurgad, mille all kauge tähe kiired meie silma või teleskoobi sisenevad, on nii väikesed, et neid ei saa isegi mõõta. olemasolevaid meetodeid; praktikas ei erine need kiired paralleelsetest. Kuid need nurgad ei ole endiselt nulliga võrdsed ja tänu sellele näeme tähte. AT viimastel aegadel laserite abil saadakse väga terava suunatavuse, s.t valguskiirte väga väikese lahknemisega valguskiired (vt § 205). Kuid ka sel juhul on kiirtevahelised nurgad lõpliku väärtusega.

Riigieksami küsimused erialal "Elektrivalgustus"

Energia ja kiirgusvoog iseenesest ei saa viidata sellele, et inimene tajub seda kiirgust suuremal või vähemal määral. Tõepoolest, kui kiirgus on infrapuna- või ultraviolettpiirkonnas, siis ükskõik kui võimsad nad ka poleks, jäävad need inimsilmale nähtamatuks. Kui sama võimsusega kiirgus kuulub spektri nähtavasse piirkonda, tajub inimene neid erinevalt: suuremal määral umbes 555 nm lainepikkustel (kollane ja roheline kiirgus) ja palju nõrgemalt nähtava vahemiku servades (punane). ja violetne). Seetõttu on inimese kiirguse tajumise hindamiseks vaja arvestada mitte ainult kiirgusenergiaga, vaid ka silma suhtelise spektraalse tundlikkusega, mis on kiirguse lainepikkuse funktsioon.

Valgusvoog F on kiirgusvoo võimsus, mida hinnatakse valgusaistingu järgi, mida see tekitab selektiivses vastuvõtjas – standardses fotomeetrilises vaatlejas, mille silma suhtelise spektraaltundlikkuse kõver on CIE poolt standarditud. Teisisõnu on valgusvoog silma poolt tõhusalt muundatav kiirgusvoog.

Per valgusvoo ühik vastu võetud kooskõlas rahvusvahelise lepinguga luumen (lm).

Vattide (kiirgusvoo) luumenite (valgusvoo) vahel ei ole konstantset teisendustegurit. Täpsemalt on selline koefitsient olemas, kuid see on erinevate lainepikkuste puhul erinev.

Valguse jõud I on valgusvoo ruumiline tihedus antud suunas:

I a \u003d dФ / dw,

kus F- valgusvoog, lm;

w ‑ tahke (ruumiline) nurk tipuga valgusallika asukohas, mille sees see valgusvoog on ühtlaselt jaotunud, vt.

Ruuminurga ühik - steradiaan (cp) - on nurk, mis omades kera keskpunktis asuvat tippu, lõikab selle pinnalt välja sfäärilise lõigu, mille pindala on võrdne raadiuse ruuduga.

Kera ruuminurk on 4π..

Valgustugevuse ühik, nagu otsustati 13. kaalude ja mõõtude peakonverentsil 1967. aastal, on kandela [cd]. Candela – põhiseade C-süsteemis koos meeter, kilogramm, sekund, amper jne.

Valgustus E on langeva valgusvoo pinnatihedus. Pinnaelemendi valgustus sisse antud punkt määratakse valgusvoo suhtega dФ vaadeldavale pinnaelemendile langev piirkond dS 2(indeksit 2 kasutatakse valgustatud pinna tähistamiseks) selle pinnaelemendi kohta: E \u003d dF / dS 2.

Valguse ühik on luks (lx). Lux on võrdne 1m 2 pindalaga pinna valgustamisega, mille peale jaotub ühtlaselt valgusvoog 1 lm:

Punktallika poolt tekitatud pinnaelemendi valgustus on võrdeline valguse intensiivsusega ja valguse valgustatavale pinnale langemise nurga koosinusega ning pöördvõrdeline valgusallika ja valgusallika vahelise kauguse ruuduga. see pind.

Heledus La on valguse intensiivsuse pinnatihedus antud suunas, s.o. valgustugevuse suhe antud suunas valgustava pinna projektsioonialasse antud suunaga risti olevale tasapinnale.

Heleduse ühikuks on kandela. ruutmeeter(cd/m 2).

Inimese valgustaju tase sõltub helendava objekti heledusest.