Интересное о LED » В чем измеряется яркость света?
Что в светотехнике понимается под яркостью света? В светотехнических измерениях наряду со светоотдачей, цветовой или яркостной температурой и освещенностью яркость светодиодных светильников является одной из важных характеристик.
Политехнический и энциклопедический словари описывают светотехническую характеристику яркость, как параметр свечения источника света в заданном направлении. Яркость, обозначаемая символом L – это сила света I, исходящая с единицы площади излучателя S, на перпендикулярную ей освещаемую плоскость с учетом угла положения излучающей плоскости. Т. е. L = I/(S × cos α), где α – угол наклона плоскости излучения к направлению наблюдения.
В чем измеряется яркость света?
В международной системе измерений СИ яркость света измеряется в канделах на квадратный метр или кд/кв.м или кд/м2. Прежнее название единицы яркости нит (нт). В СИ это название не используется. Имеются и другие единицы измерения яркости – ламберт (Лб). стильб (сб), апостильб (асб).
В общем случае яркость света, как характеристика источника излучения, связана и зависит от направления с которого ведется наблюдение. Для повышения точности измерений все расчеты должны вестись в телесных углах, предполагая, что свет исходит из точечных площадок излучения. Для светодиодов, которые имеют очень малую поверхность излучающего торца кристалла это условие практически выполняется.
Яркость источника связана со зрительными ощущениями человека непосредственно. Потому что изображения предметов на сетчатке глаза соответствуют их яркостям.
Например. Солнце днем на экваторе Земли имеет яркость около 1,65·109 кд/м², а опустившееся до горизонта – 6·106, т. е. почти на три порядка меньшую. С яркостью непосредственно связана и сила света, в международной практике называемая luminous intensity.
Существует и понятие локальной яркости. Это яркость какого-либо небольшого участка светящейся поверхности. Светодиоды имеют огромную локальную яркость. Поэтому для световой безопасности глаз человека в светодиодных светильниках элементами конструкции должен быть обеспечен защитный угол.
О другой характеристике – световом потоке, мы уже писали.
Световые величины и единицы
Световой поток — мощность светового излучения, т. е. видимого излучения, оцениваемого по световому ощущению, которое оно производит на глаз человека. Световой поток измеряется в люменах.
Например лампа накаливания (100 Вт) излучает световой поток, равный 1350 лм, а люминесцентная лампа ЛБ40 — 3200.
Один люмен равен световому потоку, испускаемому точечным изотропным источником, c силой света равной одной канделе, в телесный угол, величиной в один стерадиан (1 лм = 1 кд·ср).
Полный световой поток, создаваемый изотропным источником, с силой света одна кандела, равен 4π люменам.
Существует и другое определение: единицей светового потока является люмен (лм), равный потоку, излучаемому абсолютно черным телом с площади 0,5305 мм2 при температуре затвердевания платины (1773° С), или 1 свеча·1 стерадиан.
Сила света
Освещенность — поверхностная плотность светового потока, падающего на поверхность, равная отношению светового потока к величине освещаемой поверхности, по которой он равномерно распределен.
Единицей освещенности является люкс (лк), равный освещенности, создаваемой световым потоком в 1 лм, равномерно распределенным на площади в 1 м2, т. е. равный 1 лм/1 м2.
Яркость — поверхностная плотность силы света в заданном направлении, равная отношению силы света к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную тому же направлению.
Единица яркости — кандела на квадратный метр (кд/м2).
Светимость (светность) — поверхностная плотность светового потока, испускаемого поверхностью, равная отношению светового потока к площади светящейся поверхности.
Единицей светимости является 1 лм/м2.
Единицы световых величин в международной системе единиц СИ (SI)
| Наименование величины | Наименование единицы | Выражение |
Обозначение единицы | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| русское | между- народное | |||||
| Сила света | кандела | кд | кд | cd | ||
| Световой поток | люмен | кд·ср | лм | lm | ||
| Световая энергия | люмен-секунда | кд·ср·с | лм·с | lm·s | ||
| Освещенность | люкс | кд·ср/м2 | лк | lx | ||
| Светимость | люмен на квадратный метр | кд·ср/м2 | лм·м |
lm/m2 | ||
| Яркость | кандела на квадратный метр | кд/м2 | кд/м2 | cd/m2 | ||
| Световая экспозиция | люкс-секунда | кд·ср·с/м2 | лк·с | lx·s | ||
| Энергия излучения | джоуль | кг·м2/с2 | Дж | J | ||
| Поток излучения, мощность излучения | ватт | кг·м2/с3 | Вт | W | ||
| Световой эквивалент потока излучения | люмен на ватт |
|
лм/Вт | lm/W | ||
| Поверхностная плотность потока излучения | ватт на квадратный метр | кг/с3 | Вт/м2 | W/m2 | ||
| Энергетическая сила света (сила излучения) | ватт на стерадиан | кг·м2/(с3·ср) | Вт/ср | W/sr | ||
| Энергетическая яркость | ватт на стерадиан-квадратный метр | кг/(с3·ср) | Вт/(ср·м2) | W/(sr·m2) | ||
| Энергетическая освещенность (облученность) | ватт на квадратный метр | кг/с3 | W/m2 | |||
| Энергетическая светимость (излучаемость) | ватт на квадратный метр | кг/с3 | Вт/м2 | W/m2 | ||
Примеры:
| Тип лампы | Мощность, Вт | Световой поток, лм |
Примерная сила света, кд |
|---|---|---|---|
| Свеча | 1 | ||
| Лампа накаливания Б235-245-100 | 100 | 1380 | 100 |
| Лампа люминесцентная ЛБ 40 | 40 | 2800 | |
| Ртутная лампа высокого давления ДРЛ 250 | 250 | 13000 | |
| Обычный светодиод | 0,015 | 0,001 | |
| Сверхяркий светодиод | 5 | 3 |
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК»
Под общей ред. профессоров МЭИ В.Г. Герасимова и др.
М.: Издательство МЭИ, 1998
Светотехнические параметры и понятия. Часть 1. Справочная информация
Профессиональные светотехники и специалисты, работающие в области освещения, постоянно употребляют разные термины и определения, которые мало о чем говорят простому обывателю, но нужны для правильного описания цветового фона.
Чтобы было проще понимать, о чем идет речь, и что обозначают эти слова, мы подготовили список, объясняющий основные светотехнические термины и характеристики. Его не нужно учить наизусть, можно просто заходить на нужную страницу и освежать в памяти забытый параметр. Говорить «на одном языке» всегда проще.
Светотехнические параметры и понятия.1 — Видимое и оптическое излучение
Весь окружающий нас мир образуется видимым и оптическим излучением, сосредоточенным в полосе электромагнитных волн от 380 до 760 нм. К ней с одной стороны добавляется ультрафиолетовое излучение (УФ), а с другой инфракрасное (ИК).
УФ-лучи оказывают биологическое воздействия и применяются для уничтожения бактерий. Дозировано они используются для лечебного и оздоровительного эффектов.
ИК-лучи используются для нагрева и сушки в установках, так как в основном производят тепловое воздействие.
2 — Световой поток (Ф)
Световой поток характеризует мощность видимого излучения по воздействию на человеческое зрение. Измеряется в люменах (лм). Величина не зависит от направления. Световой поток — это самая важная характеристика источников света.
Например, лампа накаливания Е27 75 Вт имеет световой поток 935 лм, галогенная G9 на 75 Вт — 1100 лм, люминесцентная Т5 на 35 Вт — 3300 лм, металлогалогенная G12 на 70 Вт (теплая) — 5300 лм, светодиодная Е27 9,5 Вт (теплая) — 800 лм.
3 — Люмен
Люмен (лм) — это световой поток от источника света (лампы) при окружающей температуре 25°, измеренной при эталонных условиях.
4 — Освещенность (Е)
Освещенность — это отношение светового потока, подающего на элемент поверхности, к площади этого элемента. Е=Ф/А, где, А -площадь. Единица освещенности — люкс (лк).
Чаще всего нормируется горизонтальная освещенность (на горизонтальной плоскости).
Средние диапазоны освещенности: на улице при искусственном освещении от 0 до 20 лк, в помещении от 20 до 5000 лк, 0,2 лк в полнолуние в природных условиях, 5000 -10000 лк днем при облачности и до 100 000 лк в ясный день.
На картинке представлены: а — средняя освещенность на площади А, б — общая формула для расчета освещенности.
5 — Сила света (I)
Сила света — это пространственная плотность светового потока, ограниченного телесным углом. Т. е. отношение светового потока, исходящего от источника света и распространяющегося внутри малого телесного угла, содержащего рассматриваемое направление.
I=Ф/ω Единица измерения силы света — кандела (кд).
Средняя сила света лампы накаливания в 100 Вт составляет около 100 кд.
КСС (кривая силы света) — распределение силы света в пространстве, это одна из важнейших характеристик светотехнических приборов, необходимая для расчета освещения.
6 — Яркость (L)
Яркость (плотность света) — это отношение светового потока, переносимого в элементарном пучке лучей и распространяющемся в телесном угле, к площади сечения данного пучка.
L=I/A (L=I/Cosα) Единица измерения яркости — кд/м2.
Яркость связана с уровнем зрительного ощущения; распространение яркости в поле зрения (в помещении/интерьере) характеризует качество (зрительный комфорт) освещения.
В полной темноте человек реагирует на яркость в одну миллионную долю кд/м2.
Полностью светящийся потолок яркостью боле 500 кд/м2 вызывает у человека дискомфорт.
Яркость солнца примерно миллиард кд/м2, а люминесцентной лампы 5000–11000 кд/м2.
7 — Световая отдача (H)
Световая отдача источника света — это отношение светового потока лампы к ее мощности.
Η=Ф/Р Единица измерения светоотдачи — лм/Вт.
Это характеристика энергоэкономичности источника света. Лампы с высокой световой отдачей обеспечивают экономию электроэнергии. Заменяя лампу накаливания со светоотдачей 7–22 лм/Вт на люминесцентные (50–90 лм/Вт), расход электроэнергии уменьшится в 5–6 раз, а уровень освещенности останется тот же.
8 — Цветовая температура (Тц)
Цветовая температура определяет цветность источников света и цветовую тональность освещаемого пространства. При изменении температуры источника света, тональность излучаемого света меняется от красного к синему. Цветовая температура равна температуре нагретого тела (излучатель Планка, черное тело), одинакового по цвету с заданным источником света.
Единица измерения Кельвин (К) по шкале Кельвина: Т — (градусы Цельсия + 273) К.
Пламя свечи — 1900 К
Лампа накаливания — 2500–3000 К
Люминесцентные лампы — 2700 — 6500 К
Солнце — 5000–6000 К
Облачное небо — 6000–7000 К
Ясный день — 10 000 — 20 000 К.
9 — Индекс цветопередачи (Ra или CRI)
Индекс цветопередачи характеризует степень воспроизведения цветов различных материалов при их освещении источником света (лампой) при сравнении с эталонным источником.
Максимальное значение индекса цветопередачи Ra =100.
Показатели цветопередачи:
Ra = 90 и более — очень хорошая (степень цветопередачи 1А)
Ra = 80–89 — очень хорошая (степень цветопередачи 1В)
Ra = 70–79 — хорошая (степень цветопередачи 2А)
Ra = 60–69 — удовлетворительная (степень цветопередачи 2В)
Ra = 40–59 — достаточная (степень цветопередачи 3)
Ra = менее 39 — низкая (степень цветопередачи 3)
Ra он же CRI — color rendering index был разработан для сравнения источников света непрерывного спектра, индекс цветопередачи которых был выше 90, поскольку ниже 90 можно иметь два источника света с одинаковым индексом цветопередачи, но с сильно различающейся передачей цвета.
Комфортное для глаза человека значение CRI = 80–100 Ra
Читайте также:
Яркость и контраст светодиодных экранов
Единица измерения яркости светодиодного экрана — нит (кд/м2). Чем больше его значение, тем выше яркость видеоэкрана. Как правило, яркость для внутренних экранов должна быть не менее 1 000 нит, для наружных экранов — 5 000 нит или больше. Яркость измеряется под нормальным углом к экрану, используя хромометр — “измеритель яркости” (например, модель Minolta CS-100a).
Цветовая температура видеоэкрана должна быть обычно 5000°К для внутренних экранов, и 6500°К для наружных экранов. С установленной цветовой температурой, изображение «белого поля» должно быть измерено в нескольких точках (обычно 12, одно измерение в центре и равномерно по экрану) на расстоянии нормальной минимальной зоны обзора. Затем на экран подается изображение «черного поля» и измеряется яркость отраженного от экрана окружающего света (достаточно одного измерения в центре экрана).
Яркость видеоэкрана – это среднее из 12 измерений “белого поля” минус яркость отраженного света на “черном поле”. Угол обзора обычно определяется по точке, где яркость экрана составляет 50 % от максимума. Если вы будете идти вдоль экрана, то вы будете видеть изменение яркости, и желательно измерить углы обзора на 3-х основных цветах и на белом, чтобы убедиться, что цвет остается однородным подо всеми углами обзора.
Светодиодные экраны имеют проблему, которая является уникальной для этой технологии и называется “shouldering” (загораживать плечом), когда изменение цвета вызвано тем, что один светодиод блокирует (загораживает) другой светодиод на критических углах обзора.
Углы обзора должны действительно включать изменения цвета, и если существенное цветовое изменение происходит прежде, чем яркость падает до 50%, то это и есть угол обзора.
Добавление козырьков между пикселями или рядами светодиодов уменьшает засветку видеоэкрана другими источниками света, и увеличивает контрастность. Это также уменьшает вертикальный угол обзора, но обычно это не является проблемой для большинства случаев применения светодиодных видеоэкранов.
Если производители видеоэкрана используют большие токи для управления светодиодами, они могут указать яркость экрана свыше 8000 нит. Но проблема состоит в том, что большие токи управления приводят к более быстрой деградации светодиодов и однородность яркости экрана может быстро измениться.
Обычно “время жизни” светодиодов колеблется в диапазоне от 20 000 до 100 000 часов.
Эти цифры являются действительными, если они определены при фактических токах управления светодиодами, которые будут использоваться в реальных условиях показа и, конечно, при измерении яркости экрана.
Проводя оценку видеоэкрана большого формата, всегда спрашивайте рекомендации и у специалиста, и у фирмы, осуществляющей монтаж.
Убедитесь, что предыдущие клиенты, арендовавшие у фирмы видеоэкран, находятся в ситуации схожей с вашей
(например: если Вы берете внутренний экран, то сравнение с наружным экраном не имеет смысла).
Конвертер яркости • Фотометрия — свет • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения
Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисления.Конвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер реактивной мощностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева
Небо на этой фотографии района Мишин (Mission District) в Сан-Франциско почти везде одинаковой яркости, несмотря на разный цвет
Общие сведения
Яркость
Освещенность
Яркость — это фотометрическая величина, равная отношению силы света, излучаемого поверхностью, к площади ее проекции на плоскость, перпендикулярную оси наблюдения. Количество света здесь измеряется как энергия, выделяемая световым источником или отражаемая освещенной поверхностью. Яркость — количество выделяемого или отраженного света, что отличается от общего количества света в помещении, от количества света, направляющегося к поверхности (освещенность), или от общего количество света, испускаемого в определенном телесном угле (сила света).
В основном разница между освещенностью и яркостью понятна, но чтобы не путать эти два понятия, можно запомнить их как:
- Яркость = свет, отраженный от поверхности
- Освещенность = свет, направляющийся к поверхности
Под яркостью могут подразумеваться два понятия: физическое свойство света, описанное выше, и субъективное понятие о том, насколько ярким кажется освещенный объект или источник света. Каждый человек воспринимает яркость по-разному, в зависимости от ряда факторов, таких как индивидуальные особенности зрения. Яркость окружающих предметов и среды также влияет на то, насколько ярким кажется источник света или предмет, отражающий свет. Поэтому в описании источников света используют понятие о яркости обозначающее не субъективную а физическую величину. Эта величина используется в оценке яркости дисплеев, например экранов телевизоров или цифровых часов. Яркость также важна для нашего восприятия произведений искусства и окружающего нас мира.
Физиология восприятия яркости
Фоторецепторы глаза, палочки и колбочки, наиболее чувствительны к свету с длиной волны в 550 нанометров (зеленый свет). Чувствительность понижается с увеличением или уменьшением длины волны. Благодаря этой чувствительности зеленый, и цвета, находящиеся рядом с ним в спектре (желтый и оранжевый), кажутся нам наиболее яркими. То есть, яркость — это свойство света выглядеть ярким или тусклым, в зависимости от того, как мозг обрабатывает информацию о длине волны.
Люди, как и другие животные, приспосабливаются к окружающим условиям, и если в окружающей среде не происходит изменений, то люди привыкают к ней и перестают ее замечать, так как она не представляет опасности. Так происходит и с восприятием яркости. Люди привыкают к яркости в окружающей среде и судят о яркости предметов в зависимости от яркости среды. Например, экран сотового телефона с неизменной яркостью кажется ярким ночью и тусклым днем. Это из-за того, что ночью наши глаза привыкают к темноте, и поэтому бо́льшая разница между экраном и средой значит для нас бо́льшую яркость. Меньшая разница между дневным светом и экраном значит маленькую яркость, хотя на самом деле яркость экрана не изменяется.
Проверка контрастной чувствительности
Контрастная чувствительность
Контрастная чувствительность — это способность глаза видеть разницу между яркостью предметов. Эта чувствительность особенно важна в случаях, когда этот контраст понижен из-за освещения, например в тумане, в темноте, или когда яркость и цвет находящихся рядом предметов близки. Людям с низкой чувствительностью обычно трудно управлять автомобилем вечером или в тумане, передвигаться в темноте, или видеть, если мешает слепящий свет. Низкая контрастная чувствительность особенно проблематична для людей, которые к тому же страдают цветовой слепотой.
Контрастная чувствительность ухудшается с возрастом, а также вследствие ряда заболеваний, например из-за глаукомы, катаракты, инфаркта миокарда, или диабетической ретинопатии, то есть повреждения сетчатки глаза вследствие диабета. Проблема с контрастной чувствительностью независима от ухудшения зрения, и часто возникает у людей с прекрасным зрением, хотя иногда зрение и контрастная чувствительность ухудшаются одновременно. Проверка контрастной чувствительности отличается от проверки зрения тем, что ее можно проходить в очках или контактных линзах, если человек носит их в повседневной жизни. Вместо таблицы с буквами разного размера пациенту предлагается таблица с буквами, у которых понижается контрастность. В более усложненном варианте на таблице изображены не буквы, а линии на разном фоне, и задача усложняется тем, что в глаз также может быть направлен свет, чтобы ухудшить видимость.
Специальные очки, подобранные для пациента на основе результатов проверки зрения, часто помогают повысить контрастную чувствительность. Такая проверка похожа на тесты, которые проводят перед лазерной хирургией. Кстати, лазерная хирургия для коррекции других дефектов зрения иногда помогает повысить контрастную чувствительность, хотя в некоторых случаях, наоборот, ухудшает ее, как побочный эффект. Нередко также можно улучшить чувствительность с помощью очков с желтыми линзами.
«Впечатление. Восходящее солнце» Клода Моне. Музей Мармоттан-Моне, Париж.
Яркость в искусстве и дизайне
Оптические иллюзии и эффекты
Художники часто манипулируют яркостью, чтобы достичь того или иного эффекта или иллюзии. Например, если яркость цвета двух находящихся рядом предметов одинакова, то их линия соприкосновения кажется размытой. Художники используют это свойство, чтобы изобразить иллюзию движения. Один из самых известных примеров — картина Моне «Впечатление. Восходящее солнце» на иллюстрации. Здесь иллюзия мерцающего солнца и солнечной дорожки вызвана именно этим свойством — яркость солнца и окружающего его неба, а также яркость солнечной дорожки и моря — очень близки. Цвет и яркость обрабатываются разными отделами мозга. Отдел, ответственный за яркость, также отвечает за местоположение в пространстве, перспективу и движение. Благодаря разному цвету мозг понимает, что предмет другого цвета существует, но из-за одинаковой яркости не может определить, где он находится, поэтому создается иллюзия дрожания или движения. Эту технику можно использовать, например, чтобы создать иллюзию блестящих звезд на вечернем небосводе.
Фестиваль тюльпанов в Оттаве, Канада
В фотографии этот эффект тоже нередко используется. Снимая закат, фотограф ждет момента, когда солнце или облака станут одинаковой яркости, но разного цвета с небом. Если удастся снять этот момент, то иногда кажется, что солнце или облака мерцают на фотографии.
Такие краски встречаются в природе не только на закате и рассвете. Аналогичное сочетание цветов может встретиться и на лугу, и на клумбе. Например, тюльпаны на фотографии как бы слегка покачиваются, благодаря тому, что их яркость сливается с яркостью травы. Это хорошо видно на черно-белой фотографии.
Отель «Шато-Лорье», Оттава, Канада
В некоторых случаях такое сочетание цветов может быть жутковатым. Оранжевые огни в замке на фотографии кажутся мерцающими, так как одинаковы по яркости со стенами замка. Если же их цвет изменить до красного и затемнить окружающее небо, то крепость продолжает мерцать, но выглядит уже не гостеприимным дворцом, а зловещим замком с привидениями.
С другой стороны, использование цветов с контрастной яркостью, например сочетание ярких и темных цветов, передает изображению объем, как на написанной маслом розовой камелии. Цветок выглядит настолько объемным, что хочется провести по нему рукой, чтобы в этом убедиться — хотя на самом деле рисунок сделан на плоскости. С темными цветами труднее передать контраст, чем со светлыми — это хорошо видно на рисунке с камелией и особенно заметно на черно-белом изображении. Светлый цветок переходит от почти белого к темно-красному, и выглядит объемно. У темных листьев гораздо меньше разницы в контрасте, чем у цветка, и они выглядят более плоскими. Удобство в работе со светлыми цветами для передачи контраста заметил еще Леонардо да Винчи, и многие художники работают в такой технике.
Камелия
Дизайн
Цель большинства художников — заставить зрителя задуматься, вызвать в нем разные чувства. Для этого и используются различные эффекты, как те, что описаны выше. В дизайне, наоборот, важнее не специальные эффекты, а ясность. Это особенно важно на знаках, например дорожных, или на предупреждениях об опасности. Чтобы те, для кого предназначено это сообщение, как можно лучше его поняли, дизайнеры используют контрастные цвета, с большой разницей в яркости между сообщением и фоном. Это делает текст или изображение более заметным.
Яркость текста почти совпадает с яркостью фона | Яркость текста почти совпадает с яркостью фона |
Поэтому текст трудно читается | Поэтому текст трудно читается |
Разница в контрасте делает текст читаемым, а маленькие детали — заметными. Если, наоборот, между текстом или изображениями и фоном маленькая разница в контрасте, то текст или изображения плохо видны, и они начинают танцевать в глазах. На рисунке показан именно такой текст, который плохо читается из-за того, что он хоть и отличается по цвету от фона, но сливается с ним по яркости.
По мере уменьшения насыщенности цвета, читаемость текста ухудшается. В нашем примере с текстом, красный цвет больше похож на фон по яркости, чем зеленый, но более насыщен. Поэтому и читается он немного лучше, несмотря на то, что зеленый сильнее отличается от фона своей яркостью. Для того, чтобы текст как можно лучше читался, разницу в яркости между ним и фоном делают максимальной, а также увеличивают насыщенность.
Если в дизайне используется несколько цветов с разной яркостью, то самый большой контраст между яркостью фона и текста следует сделать для самого важного текста. Остальной текст может быть менее контрастным, и наименее существенный — с самой низкой разницей в яркости.
На более светлом фоне проще увидеть разницу между двумя изображениями с разной яркостью, поэтому, чтобы усилить контраст, желательно осветлить фон. Это не всегда работает, так как это не помогает людям, которые вынуждены находиться в очень светлой среде — например летчикам. Также нужно быть осторожным при выборе цвета текста, если фон часто изменяется, как, например, на картах навигаторов. Не стоит забывать также, что дизайн для дисплеев ограничен диапазоном воспроизводимых дисплеем цветов.
Воздушная перспектива. Озеро Тоба, Северная Суматра, Индонезия. Фотография опубликована с разрешения автора.
Яркость и воздушная перспектива
Если смотреть вдаль, то объекты, находящиеся дальше от наблюдателя, например горы, кажутся более светлыми и размытыми. Уменьшается также контраст и насыщенность красок. Художники используют эту особенность, чтобы передать перспективу. То есть, элементы ландшафта на заднем плане рисуют более светлыми и размытыми. Называется этот эффект «воздушной перспективой» — он вызван рассеянием света водой и иными частицами в атмосфере.
В туманную или сырую погоду число частиц воды в атмосфере резко увеличивается, и эффект воздушной перспективы происходит даже с предметами, находящимися близко от наблюдателя. Мозг воспринимает это явление как обычную перспективу, и человеку кажется, что эти объекты находятся дальше, чем они есть на самом деле. Это очень опасно как для пешеходов, переходящих дорогу, так и для водителей, и надо помнить об этом и быть особенно осторожным в тумане.
Литература
Автор статьи: Kateryna Yuri
Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.
Расчеты для перевода единиц в конвертере «Конвертер яркости» выполняются с помощью функций unitconversion.org.
Ответы на вопрос «Яркость: определение понятия, единицы измерения, способы определения. …»
Я́ркость источника света[1] — это световой поток, посылаемый в данном направлении, деленный на малый (элементарный) телесный угол вблизи этого направления и на проекцию площади источника[2] на плоскость, перпендикулярную оси наблюдения. Иначе говоря — это отношение силы света, излучаемого поверхностью, к площади её проекции на плоскость, перпендикулярную оси наблюдения.
В определении, данном выше, подразумевается, если рассматривать его как общее, что источник имеет малый размер, точнее малый угловой размер. В случае, когда речь идет о существенно протяженной светящейся поверхности, каждый ее элемент рассматривается как отдельный источник. В общем случае, таким образом, яркость разных точек поверхности может быть разной. И тогда, если говорят о яркости источника в целом, подразумевается вообще говоря усредненная величина. Источник может не иметь определенной излучающей поверхности (светящийся газ, область рассеивающей свет среды, источник сложной структуры — например туманность в астрономии, когда нас интересует его яркость в целом), тогда под поверхностью источника можно иметь в виду условно выбранную ограничивающую его поверхность или просто убрать слово «поверхность» из определения.
В системе СИ измеряется в канделах на м². Ранее эта единица измерения имела стандартное название нит (1нт=1кд/1м²), но в настоящее время стандартами на единицы СИ применение этого наименования не предусмотрено.
Существуют также другие единицы измерения яркости — стильб (сб), апостильб (асб), ламберт (Лб):
1 асб = 1/π × 10−4сб = 0,3199 нт = 10−4Лб.[3]
Вообще говоря яркость источника зависит от направления наблюдения, хотя во многих случаях излучающие или диффузно рассеивающие свет поверхности более или менее точно подчиняются закону Ламберта, и в этом случае яркость от направления не зависит.
Последний случай (при отсутствии поглощения или рассеяния средой — см. ниже) позволяет в определении рассматривать и конечные телесные углы и конечные поверхности (вместо бесконечно малых в общем определении), что делает определение более элементарным, однако надо понимать, что в общем случае (к которому при требовании большей точности относятся и большинство практических случаев) определение должно основываться на бесконечно малых или хотя бы физически малых (элементарных) телесных углах и площадках.
В случае поглощающей или рассеивающей свет среды видимая яркость, конечно, зависит и от расстояния от источника до наблюдетеля. Но само введение такой величины как яркость источника мотивировано не в последнюю очередь именно тем фактом, что в важном частном случае непоглощающей среды (в том числе вакуума) видимая яркость от расстояния не зависит, в том числе в том важном практическом случае, когда телесный угол определяется размером объектива (или зрачка) и уменьшается с расстоянием (падение с расстоянием от источника силы света точно компенсирует уменьшение этого телесного угла).
Единица измерения яркости кд/м2 что это
Что такое яркость экрана это один из важных параметров по которым выбирают монитор, ноутбук и телевизор. Единицы измерения яркости характеризуют отображение в экране белого цвета при наружном освещение. Чем больше будет яркость у монитора тем лучше будет видно изображение при сильном солнечном свете вот что такое яркость монитора. Единица измерения яркости экрана зависит от отражающей способности покрытия монитора так как при одной и той же освещённости яркость у разных экранов может отличаться. Многих интересует вопрос в чем измеряется яркость монитора, ноутбука, телевизора? Так вот любая яркость измеряется в канделах с 1 квадратного метра экрана. Яркость кд/м2 что это такое? Раньше кандел приравнивали к яркости свечения обычной парафиновой свечи. Просто в канделах производить измерение яркости экрана нельзя так, как чем больше будет экран тем ярче он будет освещать тёмную комнату. Поэтому если яркость у мониторов измерять только в канделах взятых со всей площади экрана, то у экранов с большей диагональю всегда будет больше яркость чем у экранов с меньшей диагональю. Чтобы избежать этого неправильного измерения, начали измерять яркость монитора из расчёта 1 квадратного метра.
Пример.
- Экран с диагональю 90 см будет иметь площадь примерно 0,32 м2.
- Экран с диагональю 45 см будет иметь площадь примерно 0,08 м2.
- При этом у обоих мониторов будет указана одинаковая яркость всего экрана например 10 кандел.
Тогда у экрана с диагональю 90 см будет яркость 31,25 кд/м2, а у экрана с диагональю 45 см будет яркость 125 кд,м2. Поэтому по яркости точно брать нужно экран с диаметром 45 см так как днём на нём всё прекрасно будет видно, а на экране с диагональю 90 см всё изображение будет блекнуть от попадающего на него света.
Раньше производили только ЭЛТ мониторы. В чем измеряется яркость экрана ЭЛТ монитора, тоже в канделах с квадратного метра. Причём у ЭЛТ мониторов даже у самых дорогих моделей яркость едва достигала 250 кд/м2. В каких единицах измеряется яркость у современных ЖК, тоже в канделах с квадратного метра. У таких современных мониторов яркость намного выше и может достигать 500 кд/м2.
У ЖК мониторов имеется подсветка с помощью которой регулируется яркость. Так как яркость экрана регулируется поэтому она и имеет максимальную и минимальную величину. Для работы с текстом нужно выбирать мониторы с яркостью от 70 до 130 кд/м2. Для просмотра фильмов и для игр рекомендуется выбирать мониторы с яркостью свыше 250 кд/м2. При выборе монитора посмотрите как будет выглядеть на нём темноватая картинка при максимальной и минимальной яркости. Если вы собираетесь сидеть с ноутбуком или планшетом на улице, то нужно выбирать такой гаджет у которого большая яркость. Если установить на устройстве сильную яркость, то вы будете всё прекрасно видеть на экране даже в самую солнечную погоду. Теперь вы знаете в чем измеряется яркость дисплея.
КАК ИЗМЕРЯЕТСЯ ЯРКОСТЬ СВЕТА?
люмен, люкс, ватт? Вот наше простое руководство по некоторым основам для понимания того, как измеряются яркость и свет в современном электрическом освещении.
ВАТТ
Многие люди до сих пор думают о яркости света в ваттах и имеют хорошее представление о разнице в яркости лампочек мощностью 40, 60 или 100 Вт. Раньше это работало лучше, так как большинство ламп накаливания и разница в эффективности у разных производителей была небольшой.В настоящее время с более энергоэффективным освещением ватты не так полезны для оценки яркости. Ватт — это на самом деле единица мощности или скорость энергии, используемой или генерируемой с течением времени. Энергетические компании используют ватты для отслеживания количества потребляемой электроэнергии в киловаттах в час (кВтч), что составляет 1000 ватт мощности за один час использования. Таким образом, если у нас есть лампочка мощностью 100 Вт, включенная на 1 час, это будет 0,1 киловатт-часа или 1 ватт-час (Втч).
ЛЮМЕН
В общих чертах, люмен (лм) — это мера того, сколько видимого света излучается источником света, технически это описывается как его световой поток.Общая мощность видимого света представлена общим количеством испускаемых люменов. Короче говоря, при поиске мощности лампы в осветительной арматуре обращайте внимание на общее количество люменов.
ЛЮКС
люкс (лк) используется для измерения количества видимого света (светового потока), распространяемого по площади поверхности, это технически известно как освещенность. Освещенность является фундаментальным фактором для дизайнеров освещения и архитекторов при выборе светильников для установки.Другой способ выразить эту единицу — люмен на квадратный метр, поскольку 1 люкс равен 1 люмену на квадратный метр, или 1 люкс = 1 лм / м2. В зданиях люкс можно измерить с помощью прибора, называемого люксметром, который дает точные показания освещенности.
ЭФФЕКТИВНОСТЬ СВЕТИЛЬНИКА
Помимо самого света, при измерении количества излучаемого света необходимо учитывать и другие факторы. Большинство ламп заключено в световую арматуру, состоящую из таких элементов, как рассеиватели и отражатели.Эти элементы, а также такие вещи, как форма и количество ламп, будут влиять на яркость и распределение света от светильника. Эффективность светильника учитывает эти элементы, чтобы дать более точное измерение люменов, выделяемых всем светильником в полностью собранном состоянии.
ЛЮМЕНОВ НА ВАТТ
Это соотношение — это количество люменов, которые излучает свет на каждый ватт потребляемой мощности, технически называемое световой эффективностью.Например, свет, излучающий 1000 люмен, который потребляет мощность 100 Вт, будет давать 10 лм / Вт. Большинство производителей освещения указывают значение лм / Вт на своих светильниках и лампах в качестве ориентира для их общей эффективности.
КАНДЕЛА
Кандела (кд) — это стандартная единица силы света или яркости света в определенном направлении. Название кандела происходит от того факта, что обычная свеча дает примерно 1 канделу яркости в заданном направлении.Кандела в основном используется при работе с сфокусированным светом, например, от фонарей или прожекторов, и поэтому часто не указывается на светильниках.
КАК ИЗМЕРИТЬ ЯРКОСТЬ СВЕТА? УЗНАЙТЕ НАШУ ЯРКОСТЬ В ОСВЕЩЕНИИ ИНФОГРАФИЯ:
Версия PDF (высокое разрешение)
Меры яркости | IOPSpark
Мощность
Квантовая и ядерная | Световой звук и волны
Меры яркости
Повествование о физике для 14-16
Мощность в тракте измеряется в ваттах: видимая мощность в люменах
Мощность обогрева по пути излучения измеряется в ваттах.Это просто и часто называют силой излучения. Более сложно подумать о потоке или потоке через конкретную область — количестве ватт на квадратный метр. Это называется лучистым потоком.
Однако ни один из них не принимает во внимание чувствительность глаза к разным частотам, поэтому они не могут быть мерой яркости. И мощность излучения, и поток излучения могут быть очень высокими, но при этом вы ничего не видите, потому что все частоты выходят за пределы видимого диапазона.Энергия, смещенная фотонами в луче, не соответствует энергии, необходимой для запуска процессов в вашем глазу, которые позволяют вам видеть.
Существует ряд мер (используемых в фотометрии), настроенных на стандартный глаз
, с которыми вы можете столкнуться. Это сложная область, и здесь рассматривается значительный выбор.
Мощность света, обнаруживаемая человеческим глазом, — хорошее место для начала, и это аналог мощности излучения, скорректированной для человеческого глаза.Он измеряется в люменах. Приобретая лампочку, вам следует выбрать максимальное количество люмен на ватт, которое вы можете найти, и, таким образом, максимально увеличить соотношение видимых фотонов: невидимых фотонов. Или, как описано в SPT: тема «Энергия и электричество», большая часть энергии будет приходиться на осветительный тракт и лишь небольшую часть — на обогревательный тракт.
Люкс — это единица измерения определяемой яркости
Люмен не говорит вам о яркости, потому что яркость — это обнаруживаемый поток фотонов на единицу площади, и есть фотометрический эквивалент лучистого потока (ваттметр 2 ) или 1 Вт · м -2 ) для выполнения эта функция.Это люкс. Один люкс равен 1 люмен метру -2 . Скорее всего, вы встретите его в характеристиках чувствительности электронных устройств обработки изображений (например, видеокамер).
Высокочувствительным сенсорам для работы требуется всего несколько люксов, собирая всего несколько фотонов. Менее чувствительный датчик может компенсировать это за счет увеличения своей площади, как это делает зрачок вашего глаза, когда свет становится тусклым.
люмен — это современный эквивалент мощности свечи
Здесь есть еще один интересный шаг.Так же, как мощность представляет наибольший интерес для людей в практических ситуациях (вспомните блок лошадиных сил и
, чтобы показать, сколько лошадей может заменить новомодный паровой двигатель), так и освещение представляет наибольший интерес, когда мы запускаем его в работу. Свеча в течение многих лет выполняла ту же функцию, что и мощность, как единица силы света. Возьмите одну стандартную свечу — фиксированного размера и составляющих — и сравните ее выход с источником, который требует калибровки. Сила света источника зависит от мощности, излучаемой в определенном направлении, поскольку мы обычно заинтересованы в освещении чего-либо, а не только освещения.
Современная единица — кандела. Если источник равен 1 канделе, равномерно во всех направлениях, то он излучает силу света 4 люмен на квадратный дюйм. Кандела теперь является одной из шести базовых единиц СИ, к которым относятся все остальные, так что вы проникли в операционно определенную основу, на которой построена вся система единиц. Кажется, это хорошее место, чтобы остановиться — пока все не стало слишком сложным.
Это базовые единицы:
| количество | шт. | символ |
|---|---|---|
| длина | метр | м |
| масса | килограмм | кг |
| время | секунд | с |
| электрический ток | ампер | A |
| термодинамическая температура | кельвин | K |
| количество вещества | моль | моль |
| сила света | кандела | кд |
Кандела используется для определения просвета, а люмен — для определения люкс.
Свечи не совсем изгнаны — астрономы по-прежнему ссылаются на стандартных свечи
. Это объекты известной яркости. Исходя из этого и по интенсивности, обнаруженной на Земле, они могут определить, как далеко находятся эти объекты, следуя маршруту кандела – люмен – люкс.
RP Photonics Encyclopedia — яркость, фотометрия, единицы, яркость, сияние
Энциклопедия> буква L> яркость
Определение: световой поток на единицу телесного угла и единицу площади проекции
немецкий: Leuchtdichte
Категория: обнаружение и определение характеристик света
Обозначение формулы: L v
Единицы: кандела на квадратный метр (кд / м 2 = лм ср −1 м −2 )
Как цитировать статью; предложить дополнительную литературу
Автор: Dr.Rüdiger Paschotta
URL: https://www.rp-photonics.com/luminance.html
Яркость — это фотометрическая величина, которая может применяться к источникам света, а также к свету, который отражается или проходит через определенную область. Яркость — это световой поток на единицу телесного угла и единицу площади источника. Его также можно определить как силу света на единицу излучающей площади.
Единицы измерения яркости в системе СИ — кандела на квадратный метр (кд / м 2 = лм ср −1 м −2 ).
Высокая яркость источника света достигается, если он создает высокий световой поток из небольшой излучающей области и излучает под небольшим телесным углом. Например, газоразрядная лампа высокой интенсивности, имеющая довольно небольшой светоизлучающий объем, может давать гораздо более высокую яркость, чем лампа с длинной дугой, генерирующая такой же световой поток. Особенно высокие значения яркости достигаются с помощью лазеров с высоким качеством луча.
Для наблюдающего глаза яркость источника света более или менее определяет его визуальную яркость.Если бы источник света мог сжиматься, сохраняя свой световой поток, он мог бы посылать такое же количество света через зрачок глаза, но этот свет был бы сконцентрирован в меньшей области сетчатки и, следовательно, казался более ярким, что соответствовало бы его увеличению. яркость. Точно так же яркость поверхности, вызванная некоторым освещением, определяет, насколько яркой будет поверхность. Если наблюдатель удаляется от источника света, в зрачок будет попадать меньше света, но изображение источника на сетчатке станет меньше, пока угловое разрешение глаза остается достаточным, чтобы сохранялась видимая яркость.Таким образом можно понять, почему яркость не зависит от расстояния наблюдения.
Однако для больших расстояний наблюдения, когда угловое разрешение глаза становится недостаточным, видимая яркость уменьшается, несмотря на постоянную яркость.
Некоторые типичные примеры значений яркости:
- Луна: 2,5 · 10 3 кд / м 2 (видно сквозь прозрачную атмосферу)
- Солнце: 1,6 · 10 9 кд / м 2
- нить накаливания вольфрамовой лампы: 10 7 кд / м 2
Аналогичной величиной в радиометрии является яркость.Яркость, как и сияние, основана на относительно сложной концепции; См. статью о сиянии, чтобы узнать о многих аспектах, которые также могут быть непосредственно применены к яркости.
Вопросы и комментарии пользователей
Здесь вы можете оставлять вопросы и комментарии. Если они будут приняты автором, они появятся над этим абзацем вместе с ответом автора. Автор принимает решение о приеме на основании определенных критериев. По сути, вопрос должен представлять достаточно широкий интерес.
Пожалуйста, не вводите здесь личные данные; в противном случае мы бы скоро удалили его. (См. Также нашу декларацию о конфиденциальности.) Если вы хотите получить личный отзыв или консультацию от автора, пожалуйста, свяжитесь с ним, например по электронной почте.
Отправляя информацию, вы даете свое согласие на возможную публикацию ваших материалов на нашем веб-сайте в соответствии с нашими правилами. (Если вы позже откажетесь от своего согласия, мы удалим эти данные.) Поскольку ваши материалы сначала проверяются автором, они могут быть опубликованы с некоторой задержкой.
См. Также: фотометрия, яркость, сияние
и другие статьи в категории обнаружение и характеристика света
Если вам нравится эта страница, поделитесь ссылкой с друзьями и коллегами, например через соцсети: Эти кнопки обмена реализованы с учетом конфиденциальности! |
Код для ссылок на других сайтах
Если вы хотите разместить ссылку на эту статью на каком-либо другом ресурсе (напр.грамм. ваш веб-сайт, социальные сети, дискуссионный форум, Википедия), вы можете получить требуемый код здесь.
HTML-ссылка на эту статью:
Статья о яркости
в
Энциклопедия фотоники RP С изображением для предварительного просмотра (см. Рамку чуть выше):
alt =" article "> Для Википедии, например в разделе «== Внешние ссылки ==»:
* [https://www.rp-photonics.com/luminance.html
, статья «Яркость» в энциклопедии RP Photonics] Полное руководство по измерению освещенности
Это новое руководство покажет вам все, что вам нужно знать об измерении света.
Важно понимать различные термины, используемые для описания света. Это руководство охватывает все: от измерения света в электромагнитном спектре до понимания воспринимаемой яркости человеческим глазом, интенсивности света и инструментов, используемых для измерения света.
Погрузимся в …
Хотите узнать больше об измерении освещенности? Получите бесплатный PDFЯ пришлю вам копию, чтобы вы могли прочитать ее, когда вам будет удобно.Просто дайте мне знать, куда его отправить (занимает 5 секунд):
СодержаниеГлава 1. Единицы света — Общие термины измерения освещенности
Глава 2: Радиометрия — Сколько света там
Глава 3: Фотометрия — Как вы видите свет (человеческое восприятие)
Глава 4: Спектрометрия — Измерение длины волны
Глава 5: Способы измерения света — Как измерить интенсивность света
Глава 6. Инструменты для измерения освещенности — Какие инструменты используются для измерения освещенности
Глава 1:
Единицы света (Общие термины измерения освещенности)В осветительной промышленности для измерения света используются несколько различных единиц измерения, в зависимости от того, какая информация требуется.
Ниже приведены несколько наиболее распространенных единиц и терминов:
Поток (световой поток) — Произошедшее от латинского слова «Fluxus», означающего поток , поток — это количество энергии, излучаемой светом в секунду, измеряемое в люмен (лм) .
Когда дело доходит до освещения, нужно учитывать Вт (Вт), (потребляемая энергия) по сравнению с люмен (лм), (яркость). Или потребление электроэнергии в сравнении с светоотдачей. Люмены оцениваются для человеческого восприятия, а ватты — нет.
- Люмен (лм) — единица светового потока в системе СИ, это единица светового потока.
- Вт (Вт) — единица измерения электрической мощности, это радиометрическое измерение.
Интенсивность света — Количество видимого света, излучаемого в единицу времени на единицу телесного угла
- Кандела (кд) — Базовая единица измерения силы света в системе СИ. Это единица силы света источника света в определенном направлении.2 = 1 нит
- Nit (nt) — Название, данное для единицы яркости
Для облегчения понимания представьте себе лампу, излучающую свет.
- Свет от лампы измеряется в люменах (мера силы света)
- Свет, падающий на поверхность, выражается в люксах
- Человеческий глаз видит это визуально с точки зрения яркости или яркости, которая измеряется в канделах
Глава 2
Радиометрия — Сколько там светаЧто такое радиометрия
В целом радиометрия — это наука об измерении электромагнитного излучения.Что касается оптики, это относится к обнаружению и измерению световых волн в оптической части электромагнитного спектра (инфракрасного, видимого и ультрафиолетового). Радиометрия также включает определение распределения абсолютной мощности излучения.
Почему важна радиометрия
Радиометрия охватывает широкий спектр задач по обнаружению и измерению света.
Вот несколько распространенных приложений:[источник]
4 Традиционно используемые геометрические описания в радиометрии
Основная единица радиометрии называется Radiant Flux .
1. Radiant Flux / Power — Выраженный в ваттах, лучистый поток можно определить как полную оптическую мощность источника света. Его также можно определить как скорость потока лучистой энергии. Вы можете думать об этом как об общем количестве света, излучаемого лампочкой.
2. Интенсивность излучения — Также измеряется в ваттах, интенсивность излучения — это количество потока, излучаемого через известный телесный угол.
3. Энергия излучения — Энергия излучения измеряется в ваттах на квадратный метр и представляет собой измерение лучистого потока на известной площади поверхности.
4. Сияние — Сияние, измеряемое в ваттах на квадратный метр стерадиана, является мерой силы излучения, испускаемого из единицы площади источника.
Глава 3: Фотометрия — как вы видите свет (видимый свет)Что такое фотометрия
Фотометрия — это разновидность радиометрии, которая применяется только к видимой части электромагнитного спектра. В то время как радиометрия фокусируется на измерении энергии излучения с точки зрения абсолютной мощности, фотометрия учитывает реакцию человеческого глаза и фокусируется на измерении света с точки зрения воспринимаемой яркости.
Фотометрия — это «наука об измерении интенсивности света, где« свет »относится к общему интегрированному диапазону излучения, к которому чувствителен глаз.
Фотометрия отличается от радиометрии, в которой обнаруживается и измеряется каждая отдельная длина волны в электромагнитном спектре, включая ультрафиолет и инфракрасный свет ». Фотометрия. В EDU.photonics.com/Photometry: Ответ на вопрос о восприятии света Получено с https : //www.photonics.ru / a25119 / Photometry_The_Answer_to_How_Light_Is_Perceived
Почему важна фотометрия
Фотометрия измеряет видимый свет с точки зрения человека.
Общие приложения для фотометрии:
Как и радиометрия, применение фотометрии также разнообразно. Он используется в ряде отраслей для проверки интенсивности света, производимого дисплеями, приборными панелями, приборами ночного видения и т. Д.
Основной единицей фотометрии является люмен.Фотометрия состоит из четырех основных понятий:
1. Световой поток — Световой поток, измеряемый в люменах, представляет собой измерение общей воспринимаемой мощности, излучаемой источником света во всех направлениях.
2. Сила света — Сила света в канделах — это количество света, излучаемого источником в определенном направлении.
3. Освещенность — Освещенность измеряется в люменах на единицу площади; это количество света, падающего на поверхность.Освещенность также можно назвать фут-свечой.
4. Яркость — Яркость, измеряемая в канделах на квадратный метр или нит, представляет собой общий свет, излучаемый или отраженный от поверхности в заданном направлении. Он показывает, насколько ярко мы воспринимаем результат взаимодействия падающего света и поверхности.
Изображение предоставлено: J.C. Walker, Light Sources — Technology and Applications [CC Attribution-ShareAlike 3.0]
Глава 4:
Спектрометрия — Измерение длины волныСпектрометрия известна наукой и использованием спектрометров для измерения и анализа.Это исследование взаимодействий между светом и веществом, а также реакций и измерения интенсивности излучения и длины волны .
На схеме ниже показано, как спектрометрия используется для анализа образца. Образец показан на этапе 2. Спектрометрия также может использоваться для анализа длин волн, присутствующих в данном источнике света. В этом случае между источником и дифракционной решеткой не было бы образца.
i Источник: Спектрометрическая диаграмма публичной лаборатории [CC BY 2.0] (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/), с сайта flickr
Использование для спектрометрии:
В статье «Что такое спектрометрия и для чего она используется», написанной ATA Scientific Instruments, подробно описаны современные способы использования спектроскопии:
- В астрономии мы можем использовать уникальные спектры для определения химического состава объектов в космосе.
- Мы также можем использовать его для определения свойств космических объектов: в основном их температуры, а также их скорости.
- Применяется для скрининга метаболитов, а также для анализа и улучшения структуры лекарственных средств.
Биомедицинское использование света состоит из диагностических и терапевтических применений. Узнайте больше о спектроскопии в биомедицинских услугах.
Спектрорадиометрия — это «измерение энергии света на отдельных длинах волн в пределах электромагнитного спектра. Оно может быть измерено по всему спектру или в определенной полосе длин волн».
Спектрорадиометрия.В KonicaMinolta.us: Радиометрия, спектрорадиометрия и фотометрия Получено с: https://sensing.konicaminolta.us/learning-center/light-measurement/radiometry-spectroradiometry-photometry/
Две основные концепции спектрорадиометрии:
Spectral Radiance — яркость поверхности на единицу частоты или длины волны. Единицы СИ для спектральной яркости — стерадианный нанометр ватт / квадратный метр.
Спектральная освещенность — энергетическая освещенность поверхности на единицу частоты или длины волны.В системе СИ для спектральной освещенности используется ватт / кубический метр.
Глава 5: Как измерить интенсивность светаРасчет интенсивности света зависит от источника света и направления, в котором он излучает свет. Количество света, падающего на поверхность, называется освещенностью и измеряется в люксах.
Sciencing написала пошаговую статью / эксперимент о том, как рассчитать интенсивность света с помощью силы света вокруг лампочки, которая излучает свет одинаково во всех направлениях.В заключении уточняется, что «интенсивность света в вашей точке на сфере равна количеству ватт, которое излучает лампочка, деленному на площадь поверхности сферы». Полные расчеты можно найти здесь.
В фотометрии сила света является мерой мощности излучения, излучаемой объектом в определенном направлении , и зависит от длины волны излучаемого света.
Что наиболее важно с точки зрения измерения силы света , так это фактическое количество люменов, падающих на определенную поверхность ().
Измерение уровня освещенности
Как отмечалось выше, поток — это общий световой поток. Ватты относятся к абсолютной мощности, а люмены — к человеческому восприятию.
В чем разница между яркостью и освещенностью
«Яркость — это количество света, отраженного от освещаемой поверхности».
Освещенность — это количество света, падающего на поверхность.
Яркость — это то, что мы измеряем по поверхности, на которую падает свет.
Top Light Co назвала его лучшим …
Думайте об этом так: IL-яркость, IL, I = падающий свет. Освещенность измеряет падающий свет. Яркость — это то, что уходит с поверхности — L = уходит. Освещенность определяет происшествие, яркость — то, что уходит.
Глава 6: Какие инструменты используются для измерения света1. Фотометр
Фотометр — это прибор для измерения силы света.Его можно определить как прибор, измеряющий видимый свет.
Два типа фотометров:
1. Измерители яркости — определяют выходную видимую энергию источника света
Измерения яркости используются для таких продуктов, как светофоры и автомобильные задние фонари.
2. Измерители освещенности — измеряют видимую энергию, падающую на поверхность объекта.
Измерители яркости и колориметры
2.Интегрирующая сфера
«Интегрирующая сфера собирает электромагнитное излучение от источника, полностью внешнего по отношению к оптическому устройству, обычно для измерения потока или оптического ослабления».
Основы интеграции и приложения Sphere
3. Спектрометр
«Основная функция спектрометра состоит в том, чтобы улавливать свет, разбивать его на его спектральные составляющие, оцифровывать сигнал в зависимости от длины волны, считывать его и отображать через компьютер.”
Спектрометр
4. Измеритель освещенности
Люксметр — это прибор, используемый для измерения уровня освещенности . Уровень освещенности — это количество света, измеренное на плоскости.
Заключение
Когда дело доходит до мощности света и измерения света, используется множество терминов и технологий. Ключ к пониманию того, как сочетаются все эти уникальные аспекты.
Понимание способа измерения света помогает нам, как поставщику световых решений, соответствовать требованиям яркости и однородности ваших конкретных приложений.
Световой поток — обзор
19.1.5.9 Величины и единицы света
Следующие определения основаны на Международном словаре освещения.
Световой поток (символ ϕ): свет, излучаемый таким источником, как лампа, или принимаемый поверхностью, независимо от направления. Люмен (аббревиатура лм): единица светового потока в системе СИ, используемая для описания общего света, излучаемого источником или принимаемого поверхностью. (Лампа накаливания мощностью 100 Вт излучает около 1200 люмен.)
Освещение: процесс освещения объекта.
Величина освещенности (символ E): световой поток, падающий на поверхность, на единицу площади.
Люкс (сокращение lx): единица измерения освещенности в системе СИ; он равен одному люмену на квадратный метр.
Люмен на квадратный фут (сокращение lm ft −2 ): Неметрическая единица измерения освещенности, равная 10,76 люкс. (Ранее назывался фут-свечой, этот термин все еще используется в некоторых странах.) Эксплуатационная ценность освещения: среднее значение освещенности на протяжении всего срока службы установки, усредненное по рабочей зоне.
Начальное значение освещенности: Среднее значение освещенности, усредненное по рабочей зоне до начала амортизации, то есть когда лампы и арматура новые и чистые и когда комната недавно декорирована.
Среднее сферическое освещение (скалярное освещение): среднее освещение по поверхности небольшой сферы с центром в данной точке; точнее, это поток, падающий на поверхность сферы, деленный на площадь сферы. Термин «скалярная» освещенность
означает люкс: необходимо соблюдать осторожность, чтобы не путать единицу измерения с освещением на плоскости, которое измеряется в той же единице.
Вектор освещения: термин, используемый для описания потока света. У него есть и величина, и направление. Величина определяется как максимальная разница в величине освещенности на диаметрально противоположных элементах поверхности небольшой сферы с центром в рассматриваемой точке. Направление вектора — это диаметр, соединяющий более яркий элемент с более темным.
Сила света: величина, которая описывает силу освещения источника в определенном направлении.Точнее, это световой поток, излучаемый внутри очень узкого конуса, содержащего это направление, деленное на телесный угол конуса.
Кандела (аббревиатура cd): единица измерения силы света в системе СИ. Термин «сила свечи» означает силу света, выраженную в канделах.
Сила света — обзор
1.1.2 Величины
В 1954 году 10-я Генеральная конференция по мерам и весам (CGPM) решила, что международная система должна быть основана на шести базовых единицах, чтобы обеспечить измерение температуры и оптических излучение 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-й ГКБМ [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 Взаимосвязь между величинами
Изучение физики в значительной степени можно определить как изучение математических взаимосвязей 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, по геометрии, 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 взаимосвязи физического мира. Как упоминалось ранее, в международной системе единиц СИ используются 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 базовых 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 подкратные величины
Обратите внимание, что величина величины может иметь очень большой диапазон. Чтобы справиться с таким большим диапазоном, система единиц СИ сгенерировала 20 префиксов, показанных в таблице 1.
Таблица 1. Кратные и подмножители в системе единиц СИ
| Префикс | Символ | Множитель | Пример |
|---|---|---|---|
| Yotta | Y | 10 24 | 5 Ym = 5 yottameters = 5 × 10 24 m |
| Zetta | Z | 10 21 | 2 Zm = 2 зеттаметры = 2 × 10 21 м |
| Exa | E | 10 18 | 7 Em = 7 экзаменаторов = 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 J |
| 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 пикоджоуля = 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 61 −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, m — 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.
Определение яркости и интенсивности света светодиодов
Разъяснение технических характеристик освещения
Многие люди часто задаются вопросом, что означают все эти спецификации LED . Ватты, люмены, поток, длина волны, мощность свечи, канделы, милликанделы — это лишь некоторые из множества терминов и единиц измерения, используемых для описания интенсивности света. Хотя фотометрия намного сложнее, чем я могу даже начать объяснять, вот лишь несколько вещей, на которые вы должны обратить внимание, чтобы определить яркость источника света.При рассмотрении характеристик яркости светодиодов наиболее распространенными доступными характеристиками являются сила света (обычно измеряется в единицах кандел или милликандел ) и угол обзора (измеряется в градусах). Яркость 1 кандела примерно такая же, как у обычной свечи. Милликандела, или mcd, в 1000 раз менее ярка, чем кандела, отсюда и приставка «милли-».
1000 милликандел = 1 канделаПоскольку свет не всегда рассеивается равномерно, угол обзора источника света очень важен.Мощность света определяется местоположением смотрящего, поэтому, если вам нужен единственный источник света, который будет освещать всю комнату, убедитесь, что угол обзора достаточно широк, чтобы обеспечить такой свет.
Это тоже дело линзы; Рассеивающие линзы обеспечивают более широкий угол обзора, чем прозрачные линзы, но компромисс заключается в том, что рассеивающие линзы могут сделать светодиод более тусклым, чем обычно Одна свеча — основа силы света
Светодиод с рассеянной линзой
Светодиод с прозрачной линзой
Мощность лампы накаливания или светодиодной лампы показывает, сколько энергии потребляет данная лампа, не обязательно выходная мощность лампы.Таким образом, меньшая мощность светодиодной лампы может дать более люменов , чем лампы накаливания; Светодиоды экономят больше энергии и при этом становятся ярче.
Еще одна характеристика, на которую следует обратить внимание, — это световой поток или сила света, которые можно определить, если известны сила света и угол обзора. Световой поток — это мощность света, воспринимаемая человеческим глазом по отношению к длине волны излучаемого света, и обычно измеряется в люменах.
Примечание. Не вдаваясь в математику, угол обзора в градусах преобразуется в стерадиан , а затем умножается на канделы для получения люменов.
Вот полезный сайт, который позволяет легко преобразовать из кандел в люмен.
Как видите, угол обзора имеет большое значение для светового потока. Светодиод с разрешением 5000 мкд и углом обзора 60 ° примерно в 4 раза мощнее, чем светодиод с углом обзора всего 30 °.
Длины волн не обязательно предоставляют много информации о яркости источника света, а скорее о цвете источника света, а также оттенке этого конкретного цвета.Учитывая, что одни цвета ярче других, длина волны становится еще одной характеристикой, которую следует учитывать.
Диаграмма спектра видимого света
Общие единицы измерения яркости света
|