Strumień świetlny

Strumień światła jest terminem fizycznym, który pozwala oszacować moc przenoszoną przez promieniowanie w danym kierunku. Wartość służy do obliczenia iluminacji, druga jest ustalana przez standardy stanowe dla obiektów, które zapewniają ludzkie życie.

Pozycja strumienia świetlnego w hierarchii fizycznych wielkości optyki

Niewtajemniczony człowiek niewiele mówi o etykietach podanych fotografii. Biorąc pod uwagę charakterystykę strumienia świetlnego w lumenach. Znając strumień świetlny, można obliczyć iluminację powierzchni. Wymagania są podane GOST, a dokładniej, BCH-1-73 dla obiektów sportowych. Warunki nie są pobierane z sufitu, określonego przez fizjologię człowieka. Jeśli mówimy o klasie szkolnej, bierze się pod uwagę zdrowie oczu uczniów, nauczycieli i sali gimnastycznej - uwzględnia się interesy uczniów.

Negatywne, nieprzyjemne konsekwencje są możliwe podczas odchodzenia od normy. Każdy przypadek jest dokumentem. Przepisy sanitarne, przepisy budowlane. Oto pozycja strumienia świetlnego w hierarchii wielkości optycznych. ..

Natężenie światła

Podstawową cechą emitera promieniowania optycznego( żarówki) jest natężenie światła. Pokazuje, ile mocy jest przenoszone w danym kierunku ograniczonym przez kąt bryłowy. W związku z tym natężenie światła na wykresie nie jest linią prostą.Maksymalna moc matrycy diodowej jest przenoszona w kierunku prostopadłym do otworu okularu( mała soczewka skonstruowana w sposób konstruktywny w celu poprawy ogniskowania promieniowania).Jeśli chodzi o żarówkę, jest ona zbliżona do parametrów źródła izotropowego.

Aby uzyskać pełne zrozumienie tego pytania, zróbmy pomysł na temat steradianów. Jednostka miary kąta bryłowego z wierzchołkiem w środku kuli. Formalnie, steradian jest równy stosunkowi pola wyobrażonej kuli do kwadratu promienia. W związku z tym wartość jest bezwymiarowa, podobnie jak kąt. Dlatego, aby uniknąć nieporozumień, fizycy wprowadzili sterydów. Oczywiście wartość ta jest ściśle związana z parametrami kuli. Z definicji wynika, że ​​12,56( 4 Pi) pasaderów pasuje do obszaru kuli.

Kąt bryłowy jest wolumetryczny, wygląda jak stożek z wierzchołkiem w środku wyimaginowanej kuli. Podstawa trójwymiarowego kształtu nie jest płaszczyzną.Nieprawidłowe jest porównywanie kąta bryłowego ze stożkiem. Podstawa jest częścią kuli, odcięta przez powierzchnię tworzącą( boczną).Jednostką mocy światła jest świeca, jak nazywa się w zachodnim stylu, candela( nazwa pojawiła się w 1948 roku, zanim ta jednostka została nazwana nową świecą).Oba terminy są tłumaczeniem, oryginalnym dźwiękiem łacińskiego słowa, z którego pochodzi nazwa. Candela jest jedną z sześciu głównych tablic międzynarodowego systemu SI, za pośrednictwem której wyrażane są inne jednostki.

Zgodnie z porozumieniami pokojowymi większość krajów przyjęła metr, drugi i kilogram w 1960 roku. Lista składa się z sześciu parametrów. Powinien być uzupełniony o kandelę, amper i stopień Kelvina.Świece miały różne definicje. Oto niektóre:

• jedna-sześćdziesiąta z topnienia promieniowania platyny o powierzchni jednego centymetra kwadratowego, gdy metal zestala się( 2046 K) w kierunku prostopadłym do powierzchni( CIPM 1946);
• , emitowana prostopadle do czarnej powierzchni o temperaturze 2046 K, powierzchni wynoszącej jedną sześćset tysięczną metra kwadratowego przy normalnym ciśnieniu 101325 niutonów na metr kwadratowy( CGPM 1967);
• natężenie światła 540 GHz, moc jednej szóstej osiemdziesięciu trzech watów( definicja podana przez CGPM w 1979 r., Z uwzględnieniem fizjologicznych cech widzenia).

Do roku 1946 intensywność światła miała inne definicje. W rzeczywistości dla każdego kraju jest wyjątkowy. W praktycznych obliczeniach wartość ta jest mało używana. Inżynierowie znaleźli wystarczająco integralny parametr. Stały się strumieniem świetlnym na etykietach. W odniesieniu do świecy, ściśle związanej z kątem bryłowym, kierunkiem, nie daje pełnego obrazu źródła. Oczywiste jest, że niewygodne dla osoby, nawet doświadczonego fizyka, jest operowanie wartościami złożonymi z trzech pięter. Wymagałoby to tabeli wartości w zależności od kierunku. Mówiąc prosto, moc światła nie pozwoli na rozwiązanie zadań postawionych w praktyce, na przykład do obliczenia parametrów oświetlenia w kategoriach wymagań normy państwowej.

Strumień świetlny

Strumień świetlny pokazuje, ile mocy spada na powierzchnię.Nie zależy od stałych kątów. Tylko upewnij się, że strumień światła jest oznaczony etykietą jakiejkolwiek żarówki. Wartość pozwoli nam powiedzieć, że diody LED zużywają 9 W, produkują więcej niż żarnik, zabierając 60.Może być zamieszanie. W fizyce przyjmuje się następującą definicję jednostek miary strumienia świetlnego, lumenów: moc emitowaną przez izotropowe źródło światła, zamkniętą w obrębie kąta bryłowego równego jednemu steradianowi.

Z oczywistych faktów dostępnych wszędzie internet jest jasny: z włóknem o mocy 60 W, strumień świetlny zamknięty w jednym steradianzie nie może równać się 710 lumenów. Zbyt duża liczba. W podręczniku "Kurs fizyki" dla wyspecjalizowanych instytucji edukacyjnych o charakterze pomocniczym Zhdanova LS, Marandzhyan V.A.(Tom II) stwierdza: żarówka o mocy 100 W żarowa świeci się na 100 świec( nowoczesnym odpowiednikiem jednostki jest candela).W związku z tym całkowity strumień świetlny w lumenach wynosi 1256. Oczywiście liczba jest tego samego rzędu co 710, nigdy nie miała miejsca, gdyby potrzebna była poprawka 12,56( 4 Pi).Można przypuszczać, że od 1971 roku technologia produkcji uległa zmianom, ale nie jakościowym.

W przypadku lampy LED produkt nie może być uważany za grzejnik izotropowy. Pośrednio etykieta wskazuje kąt rozproszenia wynoszący 240 stopni. Implied stożek, ograniczający część kuli. Wycięta część zostanie znaleziona za pomocą prostej analogii. Oczywiście kąt rozproszenia wynoszący 180 stopni jest podobny do 6,28 steradyka. Dokładnie połowa zakresu. Konwersja innych wartości na kąty przestrzenne jest trudna. Jednak parametr wskazany na etykiecie jest wygodny do obliczeń.Wizualnie wyjaśnia, w którym kierunku rozprzestrzenia się światło, co pomaga inżynierom rozwiązywać praktyczne problemy. Spełniaj wymagania norm( patrz wyżej).Więcej jest powiedziane poniżej, teraz musisz w końcu kropkować i i strumieniem świetlnym.

Rysunek schematycznie przedstawia żarówkę o charakterystyce zaczerpniętej z etykiety. Kąt rozproszenia wskazuje: promieniowanie rozchodzi się powyżej płaszczyzny instrumentu. Zmiany narzuca żyrandol. Promieniowanie jest propagowane bez zmian przez rozwiązanie sufitowe. W innych kierunkach pozostała część kąta rozproszenia( z etykiety) jest w przybliżeniu równomiernie napromieniowana, biorąc pod uwagę osłabienie szkła.

Oprócz powyższego strumień świetlny służy do oceny właściwości odblaskowych. Czarne litery są wyraźnie widoczne na jasnym papierze. Strumień świetlny odbity od białych obiektów jest większy. Dlatego w jasnych odcieniach są malowane obudowy lodówek.

Podświetlenie i wymagania standardów

Strumień świetlny w bieżącej interpretacji charakteryzuje całkowitą moc emitowaną przez źródło zasięgu optycznego. Rozbił się nierównomiernie na powierzchni pomieszczenia. W standardach o różnych wymaganiach normy wskazują na podświetlenie obiektu. Wartość mierzona jest w luksach( łac. Wymowa słowa "światło"), numerycznie równa stosunkowi strumienia świetlnego w lumenach do obszaru, do którego spada. Sama interpretacja nie jest trudna, praktycznemu zastosowaniu towarzyszy szereg problemów.

Podczas obliczania strumień świetlny w lumenach jest niewygodny w użyciu w połączeniu z kątem rozproszenia. Obszar odcięty od kuli jest nieliniowo zależny od stopni. Dobrze pasuje do sterydów. W przypadku konkretnych obliczeń lepiej zastosować formułę połączenia podaną na rysunku. Pozwala na zamianę stopni na steradiana.

Na rysunku w punkcie I, środek kuli. Pokryty stały kąt odcina część powierzchni, uzyskany kształt przypomina stożek. Aby znaleźć iluminację, narysowano paralelę pomiędzy steradianami i stopniami za pomocą wskazanej formuły. Pierwsza jednostka pozwoli w prosty sposób obliczyć moc( strumień świetlny) proporcji, a druga - zmierzyć względne położenie obiektów w pomieszczeniu. Uwaga: ta formuła dotyczy kątów otwarcia mniejszych niż 90 stopni. Dlatego w przypadku naszej żarówki LED będziemy musieli znaleźć parametry stożka, który uzupełnia 240 stopni od kuli.

Całkowita przysłona będzie wynosić 120 stopni( 360-240).Formuła wydaje się pół, 60 stopni. Podstawiając tę ​​wartość i biorąc pod uwagę, że sinus 30 wynosi 0,5, dostajemy 3,14 sterady. W konsekwencji drugą częścią sfery będą 3 Fistadianie. Zastosuj do konkretnego pomieszczenia:

Załóżmy, że żarówka znajduje się nad stołem o powierzchni 0,5 metra kwadratowego. Odległość do samolotu wynosi 2 metry.

Rozwiązanie:

Znajdujemy całkowity obszar kuli, wartość wynosi 4 x Pi x 2 x 2 = 16 Pi sq.m. Liczba pod względem liczby steradianów wynosi 4 x Pi. Lampa oświetla 3 x Piradian( patrz wyżej), wyrażoną w metrach kwadratowych, jak 12 Pi. Dzielimy obszar przez wymiary blatu, otrzymujemy 24 Pi. W związku z tym region ma oświetlenie około 75 luksów. Według SNiP, Sanitary Rules, wartość jest prawie niewystarczająca dla pomieszczenia archiwum. W badaniu potrzebujesz więcej niż jednego źródła światła lub zmienić typ urządzeń.Uzyskaj większą moc.

Ograniczenia obliczeń iluminacji

Powyższe obliczenia zostały przeprowadzone w bardzo uproszczonej formie. Podjęto przypadek całkowitej ciemności. Przez większość dnia pracy słońce świeci przez okno, dlatego część światła pochodzi z naturalnego źródła. Logiczne jest podzielenie oświetlenia na kilka części, z których każda jest zaprojektowana na czas. Wiele zależy od projektu urządzenia oświetleniowego. Na przykład, jeśli pokrywa jednoznacznie wprowadza straty, reflektor latarki znacznie poprawia przepływ w danym kierunku. Specyfikacje źródłowe są oddzielne od lampy. Oczywisty, często pomijany fakt.

W praktyce parametr światła jest mierzony za pomocą luksomierza. Znane: obliczenia inżynierskie zawierają błąd. W każdej branży wartość jest znana. W dziedzinie inżynierii radiowej osiąga 30%.Obliczenia oświetlenia są wykonywane w przybliżeniu, aby dokładnie spełnić wymagania istniejących standardów. Dlatego wynik powinien zostać sprawdzony. Zastosowano luksomierz, pokazujący prawdziwe oświetlenie obszaru pomieszczenia. Odczyty przyrządów są porównywane z wartościami tabel zaczerpniętymi ze standardów.

Strumień świetlny podany na etykiecie nie jest stały w obszarze kuli. Nie zawsze w praktyce istnieje uproszczony przypadek, gdy lampa znajduje się nad obiektem. Konieczne jest wzięcie projekcji badanej powierzchni na piłkę, do pracy w wybranym kluczu.