Dami ng pag-iilaw: luminous flux, light intensity, illuminance, brightness, brightness

1. Banayad na pagkilos ng bagay

Luminous flux — ang kapangyarihan ng nagniningning na enerhiya, na hinuhusgahan ng liwanag na sensasyon na ginagawa nito. Ang nagliliwanag na enerhiya ay tinutukoy ng bilang ng quanta na ibinubuga ng emitter sa kalawakan. Ang radiation na enerhiya (radiant energy) ay sinusukat sa joules. Ang dami ng enerhiya na ibinubuga sa bawat yunit ng oras ay tinatawag na radiant flux o radiant flux. Ang radiant flux ay sinusukat sa watts. Ang maliwanag na pagkilos ng bagay ay tinutukoy ng Fe.

kung saan: Qе — enerhiya ng radiation.

Ang radiation flux ay nailalarawan sa pamamagitan ng pamamahagi ng enerhiya sa oras at espasyo.

Sa karamihan ng mga kaso, kapag pinag-uusapan nila ang pamamahagi ng radiation flux sa paglipas ng panahon, hindi nila isinasaalang-alang ang quantum nature ng paglitaw ng radiation, ngunit nauunawaan ito bilang isang function na nagbibigay ng pagbabago sa oras ng mga agarang halaga. ng radiation flux Ф (t). Ito ay katanggap-tanggap dahil ang bilang ng mga photon na ibinubuga ng pinagmulan sa bawat yunit ng oras ay napakalaki.

Ayon sa spectral distribution ng radiation flux, ang mga source ay nahahati sa tatlong klase: may linear, striped at continuous spectra. Ang radiation flux ng isang source na may linear spectrum ay binubuo ng mga monochromatic fluxes mula sa mga indibidwal na linya:

kung saan: Фλ — monochromatic radiation flux; Fe - radiation flux.

Para sa mga pinagmumulan ng band-spectrum, ang paglabas ay nangyayari sa medyo malawak na spectral na rehiyon—mga banda na pinaghihiwalay sa isa't isa ng madilim na mga puwang. Upang makilala ang spectral distribution ng radiation flux na may tuloy-tuloy at banded spectra, ginagamit ang isang quantity na tinatawag na spectral radiation flux density.

kung saan: λ ay ang wavelength.

Ang density ng spectral radiation flux ay isang katangian ng pamamahagi ng radiation flux sa spectrum at katumbas ng ratio ng elementary flux ΔFeλ na naaayon sa isang infinitesimal na seksyon sa lapad ng seksyong ito:

Ang spectral radiation flux density ay sinusukat sa watts bawat nanometer.

Sa lighting engineering, kung saan ang mata ng tao ang pangunahing tumatanggap ng radiation, ang konsepto ng luminous flux ay ipinakilala upang suriin ang epektibong pagkilos ng radiation flux. Ang luminous flux ay ang radiation flux na tinatantya mula sa epekto nito sa mata, ang relatibong spectral sensitivity na tinutukoy ng average na spectral efficiency curve na inaprubahan ng CIE.

Ang sumusunod na kahulugan ng luminous flux ay ginagamit din sa lighting technology: ang luminous flux ay ang kapangyarihan ng light energy. Ang yunit ng luminous flux ay lumen (lm). Ang 1 lm ay tumutugma sa luminous flux na ibinubuga sa isang solidong anggulo ng isang isotropic point source na may maliwanag na intensity ng 1 candela.

Talahanayan 1.Karaniwang kumikinang na mga halaga ng mga mapagkukunan ng liwanag:

Mga uri ng lamp Electrical energy, W Luminous flux, lm Luminous efficiency lm / w Incandescent lamp 100 watts 1360 lm 13.6 lm / W Fluorescent lamp 58 watts 5400 lm 93 lm / W High-pressure sodium lamp 100 watts 10000 lm / W 10000 lm. pressure sodium lamp 180 watts 33000 lm 183 lm / W High pressure mercury lamp 1000 watts 58000 lm 58 lm / W Metal halide lamp 2000 watts 190 000 lm 95 lm / W Ang maliwanag na flux Ф na bumabagsak sa tatlong bahagi ay ipinamamahagi sa katawan: ipinamamahagi ng katawan Фρabsorbed ni Фα at ang napalampas na Фτ... At mga kalkulasyon sa pag-iilaw mga salik sa paggamit: mga reflection ρ = Fρ/ F; pagsipsip α= Fα/ F; paghahatid τ= Fτ/ Ф.

Talahanayan 2. Mga magaan na katangian ng ilang materyales at ibabaw

Mga Materyales o ibabaw Coefficients Reflection at transmission behavior reflection ρ absorption α transmission τ chalk 0.85 0.15 — Diffuse Silicate enamel 0.8 0.2 — Diffuse Aluminum mirror 0.85 0.15 — Pointed Glass mirror 0.8 0 ,2 — Directed frosted glass 0.8 0,5 Diffuse directed Bio milk glass 0,22 0,15 0,63 Diffuse directed Opal silicate glass 0,3 0,1 0,6 Diffuse Milk silicate glass 0, 45 0.15 0.4 Diffuse

2. Light intensity

Ang pamamahagi ng radiation mula sa isang tunay na pinagmulan sa nakapalibot na espasyo ay hindi pare-pareho.Samakatuwid, ang maliwanag na pagkilos ng bagay ay hindi magiging isang kumpletong katangian ng pinagmulan kung ang pamamahagi ng radiation sa iba't ibang direksyon ng nakapalibot na espasyo ay hindi tinutukoy nang sabay-sabay.

Upang makilala ang pamamahagi ng light flux, ginagamit ang konsepto ng spatial density ng light flux sa iba't ibang direksyon ng nakapalibot na espasyo. Ang spatial density ng luminous flux, na tinutukoy ng ratio ng luminous flux sa solid anggulo na may tuktok sa punto kung saan matatagpuan ang pinagmulan, kung saan ang flux na ito ay pantay na ipinamamahagi, ay tinatawag na luminous intensity:

kung saan: Ф - luminous flux; ω - solid anggulo.

Ang unit ng light intensity ay ang candela. 1 cd.

Ito ang maliwanag na intensity na ibinubuga nang patayo ng isang blackbody surface element na may lawak na 1:600,000 m2 sa solidification temperature ng platinum.
Ang yunit ng intensity ng liwanag ay ang candela, ang cd ay isa sa mga pangunahing dami sa sistema ng SI at tumutugma sa isang maliwanag na pagkilos ng bagay ng 1 lm na pantay na ipinamamahagi sa isang solidong anggulo ng 1 steradian (cf.). Ang isang solid na anggulo ay ang bahagi ng espasyo na nakapaloob sa isang conic na ibabaw. Isang solidong anggulo ω na sinusukat ng ratio ng lugar na pinuputol nito mula sa isang globo ng arbitrary radius hanggang sa parisukat ng huli.

3. Pag-iilaw

Ang pag-iilaw ay ang dami ng liwanag o maliwanag na pagkilos ng bagay na bumabagsak sa ibabaw ng yunit. Ito ay tinutukoy ng letrang E at sinusukat sa lux (lx).

Ang yunit ng illuminance lux, lx, ay sinusukat sa lumens per square meter (lm/m2).

Ang pag-iilaw ay maaaring tukuyin bilang ang density ng liwanag na pagkilos ng bagay sa ibabaw ng iluminado:

Ang pag-iilaw ay hindi nakasalalay sa direksyon ng pagpapalaganap ng liwanag na pagkilos ng bagay sa ibabaw.

Narito ang ilang karaniwang tinatanggap na mga indicator ng luminance:

• Tag-araw, isang araw sa ilalim ng walang ulap na kalangitan — 100,000 lux

• Street lighting - 5-30 lux

• Kabilugan ng buwan sa isang maaliwalas na gabi — 0.25 lux

4. Ang kaugnayan sa pagitan ng intensity ng liwanag (I) at pag-iilaw (E).

Inverse square na batas

Ang pag-iilaw sa isang tiyak na punto sa ibabaw, patayo sa direksyon ng pagpapalaganap ng liwanag, ay tinukoy bilang ratio ng intensity ng liwanag sa parisukat ng distansya mula sa puntong ito hanggang sa pinagmumulan ng liwanag. Kung kukunin natin ang distansya na ito bilang d, kung gayon ang ratio na ito ay maaaring ipahayag ng sumusunod na formula:

Halimbawa: kung ang pinagmumulan ng ilaw ay naglalabas ng liwanag na may lakas na 1200 cd sa direksyon na patayo sa ibabaw sa layong 3 metro mula sa ibabaw na ito, ang pag-iilaw (Ep) sa punto kung saan ang liwanag ay umabot sa ibabaw ay magiging 1200 /32 = 133 lux. Kung ang ibabaw ay nasa layo na 6 m mula sa pinagmumulan ng liwanag, ang pag-iilaw ay magiging 1200/62 = 33 lux. Ang relasyong ito ay tinatawag na inverse square law.

Ang pag-iilaw sa isang tiyak na punto sa isang ibabaw na hindi patayo sa direksyon ng pagpapalaganap ng liwanag ay katumbas ng intensity ng liwanag sa direksyon ng punto ng pagsukat na hinati sa parisukat ng distansya sa pagitan ng pinagmumulan ng liwanag at isang punto sa eroplano na pinarami ng ang cosine ng anggulo γ (γ ay ang anggulo na nabuo sa pamamagitan ng direksyon ng liwanag na saklaw at ang patayo sa eroplanong ito).

Samakatuwid:

Ito ang batas ng mga cosine (Figure 1.).

kanin. 1. Sa batas ng mga cosine

5. Pahalang na pag-iilaw

Upang kalkulahin ang pahalang na pag-iilaw, inirerekumenda na baguhin ang huling formula sa pamamagitan ng pagpapalit ng distansya d sa pagitan ng pinagmumulan ng liwanag at ng punto ng pagsukat na may taas na h mula sa pinagmumulan ng liwanag hanggang sa ibabaw.

Figure 2:

Pagkatapos:

Nakukuha namin:

Kinakalkula ng formula na ito ang pahalang na pag-iilaw sa punto ng pagsukat.

kanin. 2. Pahalang na pag-iilaw

6. Patayong pag-iilaw

Ang pag-iilaw ng parehong punto P sa isang patayong eroplano na nakatuon sa pinagmumulan ng liwanag ay maaaring kinakatawan bilang isang function ng taas (h) ng pinagmumulan ng liwanag at ang anggulo ng saklaw (γ) ng intensity ng liwanag (I) (Figure 3 ).

Nakukuha namin:

kanin. 3. Vertical lighting

7. Pag-iilaw

Upang makilala ang mga ibabaw na kumikinang dahil sa liwanag na pagkilos ng bagay na dumadaan sa kanila o nasasalamin mula sa kanila, ginagamit ang ratio ng liwanag na pagkilos ng bagay na ibinubuga ng elemento sa ibabaw sa lugar ng elementong ito. Ang dami na ito ay tinatawag na ningning:

Para sa mga ibabaw na may limitadong sukat:

Ang pag-iilaw ay ang density ng light flux na ibinubuga ng liwanag na ibabaw. Ang yunit ng pag-iilaw ay ang lumen bawat metro kuwadrado ng liwanag na ibabaw, na tumutugma sa isang lugar na 1 m2 na pantay na naglalabas ng maliwanag na pagkilos ng bagay na 1 lm. Sa kaso ng kabuuang radiation, ang konsepto ng liwanag ng enerhiya ng radiating body (Me) ay ipinakilala.

Ang yunit ng nagliliwanag na ilaw ay W/m2.

Ang liwanag sa kasong ito ay maaaring ipahayag ng spectral density ng liwanag ng enerhiya ng naglalabas na katawan na Meλ (λ)

Para sa isang paghahambing na pagtatasa, dinadala namin ang mga liwanag ng enerhiya sa mga ningning ng ilang mga ibabaw:

• Solar surface — Me = 6 • 107 W / m2;

• Incandescent filament — Me = 2 • 105 W / m2;

• Ang ibabaw ng araw sa zenith nito — M = 3.1 • 109 lm / m2;

• Fluorescent light bulb — M = 22 • 103 lm / m2.

8. Liwanag

Liwanag Ang liwanag ng liwanag na ibinubuga ng isang yunit ng ibabaw sa isang tiyak na direksyon. Ang yunit ng pagsukat para sa ningning ay ang candela bawat metro kuwadrado (cd / m2).

Ang mismong ibabaw ay maaaring maglabas ng liwanag, katulad ng ibabaw ng lampara, o sumasalamin sa liwanag na nagmumula sa ibang pinagmulan, tulad ng ibabaw ng kalsada.

Ang mga surface na may iba't ibang reflective properties sa ilalim ng parehong pag-iilaw ay magkakaroon ng magkakaibang antas ng liwanag.

Ang liwanag na ibinubuga ng ibabaw na dA sa isang anggulo Φ na nauugnay sa projection ng ibabaw na ito ay katumbas ng ratio ng intensity ng liwanag na ibinubuga sa isang naibigay na direksyon sa projection ng naglalabas na ibabaw (Fig. 4).

kanin. 4. Liwanag

Ang intensity ng liwanag at ang projection ng emitting surface ay independiyente sa distansya. Samakatuwid, ang liwanag ay hindi rin nakasalalay sa distansya.

Ilang praktikal na halimbawa:

• Liwanag ng solar surface — 2,000,000,000 cd / m2

• Liwanag ng mga fluorescent lamp - mula 5000 hanggang 15000 cd / m2

• Ang liwanag ng ibabaw ng isang buong buwan — 2500 cd / m2

• Artipisyal na ilaw sa kalsada — 30 lux 2 cd / m2