Megvilágítási mennyiségek: fényáram, fényerősség, megvilágítás, fényerő, fényerő

1. Fényáram

Fényáram – a sugárzó energia ereje, az általa keltett fényérzékelés alapján. A sugárzási energiát az emitter által a térbe kibocsátott kvantumok száma határozza meg. A sugárzó energiát (sugárzó energiát) joule-ban mérik. Az egységnyi idő alatt kibocsátott energia mennyiségét sugárzási fluxusnak vagy sugárzási fluxusnak nevezzük. A sugárzási fluxust wattban mérik. A fényáramot Fe-vel jelöljük.

ahol: Qе – sugárzási energia.

A sugárzási fluxust az energia időbeli és térbeli eloszlása ​​jellemzi.

A legtöbb esetben, amikor a sugárzási fluxus időbeli eloszlásáról beszélnek, nem veszik figyelembe a sugárzás megjelenésének kvantum jellegét, hanem olyan függvényként értelmezik, amely a pillanatnyi értékek időbeli változását adja meg. a sugárzási fluxus Ф (t). Ez elfogadható, mert a forrás által egységnyi idő alatt kibocsátott fotonok száma nagyon nagy.

A sugárzási fluxus spektrális eloszlása ​​szerint a források három osztályba sorolhatók: lineáris, csíkos és folytonos spektrummal. A lineáris spektrumú forrás sugárzási fluxusa az egyes vonalak monokromatikus fluxusaiból áll:

ahol: Фλ – monokromatikus sugárzási fluxus; Fe - sugárzási fluxus.

A sávspektrumú források esetében az emisszió meglehetősen széles spektrális tartományokban fordul elő – sávokban, amelyeket sötét rések választanak el egymástól. A sugárzási fluxus spektrális eloszlásának folyamatos és sávos spektrumokkal történő jellemzésére egy spektrális sugárzási fluxussűrűségnek nevezett mennyiséget használunk.

ahol: λ a hullámhossz.

A spektrális sugárzási fluxus sűrűsége a sugárzási fluxus spektrumbeli eloszlásának jellemzője, és egyenlő a végtelen kis szakasznak megfelelő ΔFeλ elemi fluxus e szakasz szélességéhez viszonyított arányával:

A spektrális sugárzási fluxussűrűséget watt per nanométerben mérjük.

A világítástechnikában, ahol az emberi szem a sugárzás fő vevője, a fényáram fogalmát vezetik be a sugárzási fluxus hatékony hatásának értékelésére. A fényáram a szemre gyakorolt ​​hatásából becsült sugárzási fluxus, amelynek relatív spektrális érzékenységét a CIE által jóváhagyott átlagolt spektrális hatékonysági görbe határozza meg.

A világítástechnikában is használatos a fényáram következő definíciója: a fényáram a fényenergia ereje. A fényáram mértékegysége lumen (lm). 1 lm az 1 kandela fényerősségű izotróp pontforrás által egyetlen térszögben kibocsátott fényáramnak felel meg.

Asztal 1.A fényforrások jellemző fényértékei:

Lámpák típusai Elektromos energia, Whuminous Flux, Luminous Hatékonyság LM / W izzólámpa 100 watt 1360 lm 13,6 lm / w fluoreszkáló lámpa 58 watt 5400 lm 93 lm / W nagynyomású nátrium-lámpa 100 watt 10000 lm 100 lm / W alacsony alacsonyabb nyomású nátriumlámpa 180 watt 33000 lm 183 lm / W nagynyomású higanylámpa 1000 watt 58000 lm 58 lm / W Fémhalogén lámpa 2000 watt 190 000 lm 95 lm / W A test visszaverődik a három komponensen a test által Фρfelszívott Фα és a kihagyott Фτ... világítási számítások hasznosítási tényezők: reflexiók ρ = Fρ/ F; abszorpció α= Fα/ F; átvitel τ= Fτ/ Ф.

2. táblázat Egyes anyagok és felületek fényjellemzői

Anyagok vagy felületek Együtthatók Reflexió és átviteli viselkedés visszaverődés ρ abszorpció α áteresztés τ kréta 0,85 0,15 — Diffúz szilikát zománc 0,8 0,2 — Diffúz alumínium tükör 0,85 0,15 — Hegyes üveg tükör 0,8 0 ,1 ,2 , 50 Diffúz irányított Bio tejüveg 0,22 0,15 0,63 Diffúz irányított opál szilikát üveg 0,3 0,1 0,6 Diffúz tejszilikát üveg 0, 45 0,15 0,4 Diffúz

2. Fény intenzitása

A valós forrásból származó sugárzás eloszlása ​​a környező térben nem egyenletes.Ezért a fényáram nem lesz kimerítő jellemzője a forrásnak, ha a sugárzás eloszlását a környező tér különböző irányaiban nem egyidejűleg határozzák meg.

A fényáram eloszlásának jellemzésére a környező tér különböző irányaiban a fényáram térbeli sűrűségének fogalmát használjuk. A fényáram térbeli sűrűségét, amelyet a fényáram és a csúcsponttal bezárt térszög aránya határoz meg azon a ponton, ahol a fényáram egyenletesen oszlik el, fényintenzitásnak nevezzük:

ahol: Ф – fényáram; ω — térszög.

A fényerősség mértékegysége a kandela. 1 cd.

Ez az 1:600 ​​000 m2 területű feketetest felületi elem által merőlegesen kibocsátott fényerősség a platina megszilárdulási hőmérsékletén.
A fényintenzitás mértékegysége a kandela, a cd az egyik fő mennyiség az SI rendszerben, és 1 lm-es fényáramnak felel meg, amely egyenletesen oszlik el 1 szteradiános térszögben (vö.). A térszög a térnek egy kúpos felületbe zárt része. Egy ω térszög, amelyet egy tetszőleges sugarú gömbből kivágott terület és az utóbbi négyzetének arányával mérünk.

3. Világítás

A megvilágítás az egységnyi felületre eső fény vagy fényáram mennyisége. E betűvel van jelölve, és lux-ban (lx) mérik.

A lux megvilágítás mértékegységét, lx, lumen per négyzetméterben (lm/m2) mérjük.

A megvilágítás a megvilágított felületen a fényáram sűrűségeként határozható meg:

A megvilágítás nem függ a fényáram felületre terjedésének irányától.

Íme néhány általánosan elfogadott fényerő-mutató:

• Nyár, egy nap felhőtlen ég alatt – 100 000 lux

• Utcai világítás - 5-30 lux

• Telihold tiszta éjszakán – 0,25 lux

4. A fényintenzitás (I) és a megvilágítás (E) kapcsolata.

Fordított négyzettörvény

A felület egy bizonyos pontján, a fényterjedés irányára merőleges megvilágítást a fény intenzitásának az ettől a ponttól a fényforrástól való távolság négyzetéhez viszonyított arányaként határozzuk meg. Ha ezt a távolságot d-nek vesszük, akkor ez az arány a következő képlettel fejezhető ki:

Például: ha egy fényforrás 1200 cd teljesítményű fényt bocsát ki a felületre merőleges irányban ettől a felülettől 3 méter távolságra, akkor a megvilágítás (Ep) azon a ponton, ahol a fény eléri a felületet, 1200 lesz. /32 = 133 lux. Ha a felület 6 m távolságra van a fényforrástól, a megvilágítás 1200/62 = 33 lux lesz. Ezt az összefüggést inverz négyzettörvénynek nevezzük.

A fényterjedés irányára nem merőleges felület egy bizonyos pontjában a megvilágítás egyenlő a mérési pont irányú fényintenzitással osztva a fényforrás és a sík egy pontja közötti távolság négyzetével, szorozva a γ szög koszinusza (γ a fény beesési iránya és az erre a síkra merőleges szöge).

Ebből adódóan:

Ez a koszinusz törvénye (1. ábra).

Rizs. 1. A koszinusz törvényéhez

5. Vízszintes világítás

A vízszintes megvilágítás kiszámításához javasolt az utolsó képlet módosítása úgy, hogy a fényforrás és a mérési pont közötti d távolságot a fényforrástól a felületig mért h magassággal helyettesítjük.

2. ábra:

Akkor:

Kapunk:

Ez a képlet kiszámítja a vízszintes megvilágítást a mérési pontban.

Rizs. 2. Vízszintes világítás

6. Függőleges világítás

Ugyanazon P pont megvilágítása a fényforrás felé orientált függőleges síkban a fényforrás magasságának (h) és a fényintenzitás (I) beesési szögének (γ) függvényében ábrázolható (3. ábra). ) .

Kapunk:

Rizs. 3. Függőleges világítás

7. Megvilágítás

Azon felületek jellemzésére, amelyek a rajtuk áthaladó vagy róluk visszaverődő fényáram miatt világítanak, a felületi elem által kibocsátott fényáram és ennek az elemnek a területéhez viszonyított arányát használják. Ezt a mennyiséget fényességnek nevezzük:

Korlátozott méretű felületekhez:

A megvilágítás a fényfelület által kibocsátott fényáram sűrűsége. A megvilágítás mértékegysége a fényfelület egy négyzetméterére eső lumen, amely 1 m2-es területnek felel meg, amely egyenletesen 1 lm fényáramot bocsát ki. A teljes sugárzás esetében a sugárzó test energiafényessége (Me) fogalma kerül bevezetésre.

A sugárzó fény mértékegysége W/m2.

A fényesség ebben az esetben kifejezhető a kibocsátó test energiafényességének spektrális sűrűségével Meλ (λ)

Összehasonlító értékelés céljából egyes felületek fényességébe bevesszük az energiafényességet:

• Napfelület — Me = 6 • 107 W / m2;

• Izzószál — Me = 2 • 105 W / m2;

• A nap felszíne a zenitjén — M = 3,1 • 109 lm / m2;

• Fénycső — M = 22 • 103 lm / m2.

8. Fényerő

Fényerő A felület egysége által adott irányban kibocsátott fény fényereje. A fényerő mértékegysége a kandela per négyzetméter (cd / m2).

Maga a felület a lámpa felületéhez hasonló fényt bocsáthat ki, vagy más forrásból, például útfelületről származó fényt verhet vissza.

A különböző fényvisszaverő tulajdonságokkal rendelkező felületek azonos megvilágítás mellett eltérő fényerővel rendelkeznek.

A dA felület által Φ szögben kibocsátott fényesség ennek a felületnek a vetületéhez képest megegyezik az adott irányban kibocsátott fény intenzitásának és a kibocsátó felület vetületének arányával (4. ábra).

Rizs. 4. Fényerő

A fény intenzitása és a kibocsátó felület vetülete független a távolságtól. Ezért a fényerő sem függ a távolságtól.

Néhány gyakorlati példa:

• A napfelület fényereje - 2 000 000 000 cd / m2

• A fénycsövek fényereje - 5000-15000 cd / m2

• Telihold felületi fényereje - 2500 cd / m2

• Mesterséges útvilágítás – 30 lux 2 cd / m2