stringtranslate.com

Люкс

Люкс (обозначение: лк ) — это единица освещенности или светового потока на единицу площади в Международной системе единиц (СИ). [1] [2] Он равен одному люмену на квадратный метр. В фотометрии это используется как мера интенсивности, воспринимаемой человеческим глазом, света , который падает на поверхность или проходит через нее. Это аналог радиометрической единицы ватт на квадратный метр , но мощность на каждой длине волны взвешивается в соответствии с функцией яркости — моделью зрительного восприятия яркости человеком , стандартизированной CIE и ISO . [3] В английском языке слово «люкс» используется как в единственном, так и во множественном числе. [4] Это слово происходит от латинского слова «свет», люкс.

Объяснение

Освещенность

Освещенность – это мера того, насколько световой поток распространяется на заданную площадь. Можно думать о световом потоке (с единицей люмен ) как о мере общего «количества» присутствующего видимого света, а об освещенности как о мере интенсивности освещения на поверхности. Определенное количество света будет освещать поверхность более тускло, если она распределена по большей площади, поэтому освещенность обратно пропорциональна площади, когда световой поток поддерживается постоянным.

Один люкс равен одному люмену на квадратный метр :

1 лк знак равно 1 лм/м 2 знак равно 1  кд · ср /м 2 .

Поток в 1000 люмен, равномерно распределенный по площади в 1 квадратный метр, освещает этот квадратный метр освещенностью 1000 люкс. Однако те же 1000 люмен, распределенные на площади 10 квадратных метров, дают более тусклую освещенность всего в 100 люкс.

Достичь освещенности 500 люкс можно на домашней кухне с помощью одного люминесцентного светильника мощностью12 000  люмен . Чтобы осветить заводской цех, площадь которого в десятки раз превышает площадь кухни, потребуются десятки таких светильников. Таким образом, для освещения большей площади при той же освещенности (люкс) требуется больший световой поток (люмен).

Как и в случае с другими именованными единицами СИ, можно использовать префиксы СИ . Например, 1 килолюкс (клк) равен 1000 лк.

Вот несколько примеров освещенности, обеспечиваемой в различных условиях:

Освещенность, обеспечиваемая источником света на поверхности, перпендикулярной направлению источника, является мерой силы этого источника, воспринимаемой из этого места. Например, звезда видимой величины 0 обеспечивает 2,08 микролюкс (мклк) на поверхности Земли. [16] Едва заметная звезда 6-й величины дает 8 нанолюкс (nlx). [17] Незатененное Солнце обеспечивает освещенность поверхности Земли до 100 килолюкс (клк), точное значение зависит от времени года и атмосферных условий. Эта прямая нормальная освещенность связана с постоянной солнечной освещенности E sc , равной128 000  люкс (см. Солнечный свет и Солнечная постоянная ).

Освещенность поверхности зависит от того, как поверхность наклонена относительно источника. Например, карманный фонарик, направленный на стену, будет производить заданный уровень освещенности, если он направлен перпендикулярно стене, но если фонарик направлен на увеличение угла к перпендикуляру (сохраняя то же расстояние), освещенное пятно становится больше и, следовательно, менее ярко освещен. Когда поверхность наклонена под углом к ​​источнику, освещенность, обеспечиваемая поверхностью, уменьшается, поскольку наклоненная поверхность образует меньший телесный угол от источника и, следовательно, получает меньше света. Для точечного источника освещенность на наклонной поверхности уменьшается в раз, равный косинусу угла между лучом, идущим от источника, и нормалью к поверхности. [18] В практических задачах освещения, имея информацию о том, как свет излучается от каждого источника, а также о расстоянии и геометрии освещенной области, можно выполнить численный расчет освещенности на поверхности, сложив вклады каждой точки на каждой поверхности. источник света.

Связь между освещенностью и облученностью

Как и все фотометрические единицы , люкс имеет соответствующую « радиометрическую » единицу. Разница между любой фотометрической единицей и соответствующей ей радиометрической единицей состоит в том, что радиометрические единицы основаны на физической мощности, при этом все длины волн имеют одинаковый вес, а фотометрические единицы учитывают тот факт, что зрительная система человеческого глаза, формирующая изображение, более чувствительна к некоторым длины волн, чем другие, и, соответственно, каждой длине волны присваивается разный вес. Весовой коэффициент известен как функция яркости .

Люкс равен одному люмену на квадратный метр (лм/м 2 ), а соответствующая радиометрическая единица измерения освещенности — ватт на квадратный метр (Вт/м 2 ). Единого коэффициента перевода люкс в Вт/м 2 не существует ; для каждой длины волны существует свой коэффициент преобразования, и выполнить преобразование невозможно, если не известен спектральный состав света.

Пик функции светимости находится при 555  нм (зеленый); зрительная система глаза, формирующая изображение, более чувствительна к свету этой длины волны, чем любая другая. Для монохроматического света этой длины волны величина освещенности при данной величине освещенности является максимальной: 683,002 лк на 1 Вт/м 2 ; Освещенность, необходимая для получения 1 люкс на этой длине волны, составляет около 1,464  мВт /м 2 . Другие длины волн видимого света производят меньше люкс на ватт на квадратный метр. Функция светимости падает до нуля для длин волн за пределами видимого спектра .

Для источника света со смешанными длинами волн количество люменов на ватт можно рассчитать с помощью функции яркости. Чтобы казаться достаточно «белым», источник света не может состоять исключительно из зеленого света, к которому зрительные фоторецепторы глаза, формирующие изображение, наиболее чувствительны, но должен включать щедрую смесь красных и синих длин волн, к которым они гораздо менее чувствительны. чувствительный.

Это означает, что источники белого (или белесого) света производят гораздо меньше люмен на ватт, чем теоретический максимум в 683,002 лм/Вт. Отношение между фактическим количеством люменов на ватт и теоретическим максимумом выражается в процентах, известных как светоотдача . Например, типичная лампа накаливания имеет светоотдачу всего около 2%.

В действительности функции яркости отдельных глаз немного различаются. Однако фотометрические единицы точно определены и точно измеримы. Они основаны на согласованной стандартной функции светимости, основанной на измерениях спектральных характеристик зрительного фоторецепции , формирующего изображение , во многих отдельных человеческих глазах.

Использование в характеристиках видеокамеры

Спецификации видеокамер, таких как видеокамеры и камеры наблюдения, часто включают минимальный уровень освещенности в люксах, при котором камера будет записывать удовлетворительное изображение. [ нужна цитация ] Камера с хорошими возможностями работы в условиях низкой освещенности будет иметь более низкий рейтинг люкс. Фотокамеры не используют такую ​​спецификацию, поскольку для создания изображений при очень низких уровнях освещенности обычно можно использовать более длительное время экспозиции , в отличие от видеокамер, где максимальное время экспозиции обычно устанавливается частотой кадров .

Единицы освещенности, не относящиеся к системе СИ

Соответствующей единицей в английских и американских традиционных единицах является фут-свеча . Одна фут-свеча составляет около 10,764 лк. Поскольку одна фут-свеча — это освещенность, падающая на поверхность источником в одну канделу, находящимся на расстоянии одного фута, люкс можно рассматривать как «метр-свечу», хотя этот термин не рекомендуется, поскольку он не соответствует стандартам СИ для названия единиц.

Один фот  (ph) равен 10 килолюкс (10 клк).

Один Nox (nx) равен 1 миллилюксу (1 mlx) при цвете света 2042 К или 2046 К (ранее 2360 К). [19] [20] [21] [22]

В астрономии видимая величина является мерой освещенности звезды в атмосфере Земли . Звезда с видимой величиной 0 имеет яркость 2,54 микролюкса вне земной атмосферы и 82% этого количества (2,08 микролюкса) под ясным небом. [16] Звезда 6-й величины (едва видная в хороших условиях) будет светиться 8,3 нанолюкс. Стандартная свеча (одна кандела) на расстоянии километра обеспечит освещенность в 1 микролюкс — примерно столько же, сколько звезда 1-й величины.

Устаревший символ Юникода

В Юникоде есть символ «lx»: U+33D3 ㏓ SQUARE LX . Это устаревший код для размещения старых кодовых страниц на некоторых азиатских языках. Использование этого кода не рекомендуется в новых документах.

Блоки фотометрии СИ

  1. ^ Символы в этом столбце обозначают размеры ; « L », « T » и « J » обозначают длину, время и силу света соответственно, а не символы единиц измерения: литр , тесла и джоуль.
  2. ^ Организации по стандартизации рекомендуют обозначать фотометрические величины индексом «v» (от «визуального»), чтобы избежать путаницы с радиометрическими или фотонными величинами. Например: Стандартные буквенные обозначения США для светотехники USAS Z7.1-1967, Y10.18-1967.
  3. ^ abc Иногда встречаются альтернативные символы: W для световой энергии, P или F для светового потока и ρ для световой эффективности источника.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Международное бюро мер и весов (20 мая 2019 г.), Международная система единиц (СИ) (PDF) (9-е изд.), ISBN 978-92-822-2272-0, заархивировано из оригинала 18 октября 2021 г.
  2. ^ CIE (2020). CIE S 017:2020 ILV: Международный словарь освещения, 2-е издание (2-е изд.). CIE.
  3. ^ ISO/CIE 23539:2023 CIE TC 2-93 Фотометрия. Система физической фотометрии CIE. ИСО/МКО. 2023. дои : 10.25039/IS0.CIE.23539.2023.
  4. ^ Руководство NIST по единицам СИ. Глава 9 – Правила и соглашения о стиле для названий единиц написания, Национальный институт стандартов и технологий.
  5. ^ abcde Шлайтер, Пол (1997–2009). «Радиометрия и фотометрия в астрономии».
    Освещенность звездного света совпадает с минимальной освещенностью человеческого глаза, а лунный свет совпадает с минимальной освещенностью цветового зрения человеческого глаза (IEE Reviews, 1972, стр. 1183).
  6. ^ Киба, Кристофер CM; Мохар, Андрей; Пош, Томас (01 февраля 2017 г.). «Насколько ярок лунный свет?» (PDF) . Астрономия и геофизика . 58 (1): 1,31–1,32. doi : 10.1093/astrogeo/atx025.
  7. ^ «Справочник по электрооптике» (pdf) . photonis.com . п. 63 . Проверено 2 апреля 2012 г.[ постоянная мертвая ссылка ]
  8. ^ «Общие и рекомендуемые NOAO уровни освещенности в помещении» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 6 июля 2021 г. Проверено 13 ноября 2016 г.
  9. ^ Аб Пирс, Алан (июнь 1998 г.). «Глава 7: Технологии бытовой техники и возможности сокращения выбросов». Стратегическое исследование вопросов бытовой энергетики и парниковых газов: отчет для журнала Environment Australia (PDF) . Департамент промышленности и науки Австралийского Союза. п. 61. Архивировано из оригинала 02 марта 2011 г. Проверено 26 июня 2008 г.{{cite book}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  10. ^ Австралийское тепличное управление (май 2005 г.). «Глава 5: Оценка экономии освещения». Рабочий энергетический ресурс и учебный комплект: Освещение. Архивировано из оригинала 15 апреля 2007 г. Проверено 17 марта 2007 г.
  11. ^ «Калькулятор производительности при слабом освещении» . Архивировано из оригинала 15 июня 2013 г. Проверено 27 сентября 2010 г.
  12. ^ Дарлингтон, Пол (05 декабря 2017 г.). «Лондонское метро: горим свет». Железнодорожный инженер . Архивировано из оригинала 16 ноября 2018 г. Проверено 20 декабря 2017 г.
  13. ^ «Как использовать люксметр (австралийские рекомендации)» (PDF) . Устойчивое развитие Виктория. Апрель 2010 г. Архивировано из оригинала (PDF) 7 июля 2011 г.
  14. ^ "Иллюминация. - 1926.56". Регламент (Стандарты – 29 CFR) . Управление по охране труда и здоровья, Министерство труда США. Архивировано из оригинала 8 мая 2009 г.
  15. ^ Европейский закон UNI EN 12464.
  16. ^ аб Шлайтер, Раздел 7.
  17. ^ Шлайтер, Раздел 14.
  18. ^ Джек Л. Линдси, Прикладная светотехника , The Fairmont Press, Inc., 1997 ISBN 0881732125, стр. 218 
  19. ^ Лозе, Бернхард; Стилле, Ульрих [на немецком языке] (январь 1948 г.) [19 августа 1947 г.]. Написано в Брауншвейге, Германия. Deutsche Physikalische Gesellschaft (ред.). «Einführung und Bestimmung des Lichtäquiваленты». Zeitschrift für Physik (на немецком языке). Берлин / Геттинген / Гейдельберг, Германия: Springer-Verlag . 125 (1–3): 133–158. Бибкод : 1948ZPhy..125..133L. дои : 10.1007/BF01337623. ISSN  0044-3328. S2CID  125512557 . Проверено 19 марта 2023 г.
  20. ^ Вестфаль, Вильгельм Генрих (1952). «Нокс, Дункеллеухтдихте, Скот». В Вестфале, Вильгельм Х. (ред.). Physikalisches Wörterbuch (на немецком языке) (1-е изд.). Берлин / Геттинген / Гейдельберг, Германия: Springer-Verlag OHG . стр. 125, 271, 389. doi :10.1007/978-3-662-12706-3. ISBN 978-3-662-12707-0. Проверено 16 марта 2023 г. стр. 125, 271: Nox, abgek[ürzt] nx, Einheit der Dunkelbeleuchtungsstärke (Dunkelleuchtdichte), welche für zahlenmäßige Angaben und zum Anschluß der Dunkelbeleuchtungsstärke an die Normale Beleuchtungsstärke 1940 von der Deutschen Lichttechnischen Ge Sellschaft  [de] geschaffen Wurde. Bezüglich der Farbtemperatur der Strahlung und des Anschlusses von Zahlenwerten der Beleuchtungsstärke E und der Dunkelbeleuchtungsstärke E Gelten Analog die gleichen Festlegungen wie bei der Dunkelleuchtdichte und dem Skot (sk). Für eine Strahlung der Farbtemperatur T 1  = 2360 K позолота: 1 nx = 10 −3  лк (люкс). Для вашего вероятного спектрального спектра освещения S 1 lautet die Verknüpfungsbeziehung zwischen in 10 −3  lx gemessenem Zahlenwert { E } der Beleuchtungsstärke und in nx gemessenem Zahlenwert { E } der Dunkelbeleuchtungsstärke: { E } nx  = (2,1 61 ± 0,001) · { Е } 10 −3  lx  · ∫  S λ V λ,W dλ  / ∫  S λ V λ dλ , wobei V λ die относительный спектр Hellempfindlichkeit и V λ,W die относительный спектр Dämmerungsempfindlichkeit des menschlichen Auges nach Weaver [A] bedeuten. [...] Дункеллеухтдихте. [...] Ist das Auge dunkeladaptiert, dh einer Leuchtdichte von weniger als 0,01  asb ausgesetzt, поэтому позолоченная информация о явлениях Пуркинье eine von der spektralen Hellempfindlichkeitskurve abweichende, nach dem kurzwelligen Ende des Spektrums hin verschobene Empfindlichke itskurve des Auges, die Stäbchenkurve де Дэммерунгссеэнс . Unter Zugrundelegung dieser Empfindlichkeitskurve шляпный человек 1940 года в Германии die Dunkelleuchtdichte mit der Einheit Skot (sk) so festgesetzt, daß bei einem Licht der Farbtemperatur 2360 ° K 1 sk = 10 −3  asb позолота. 1948 год – это Международная Белеухтунгская Комиссия (IBK) по состоянию на 2046 год, «Erstarrungstemperatur des Platins» , festgesetzt worden. Die Bezeichnung Skot wurde von der IBK nicht übernommen, dafür soll " skotopisches Stilb" gesagt werden. Als höchstzulässiger Grenzwert für die Dunkelleuchtdichte ist in Deutschland 10 Skot festgesetzt worden, um eine Verwendung der Dunkelleuchtdichte im Gebiet des gemischten Zapfen - und Stäbchensehens zu vermeiden, da in diesem Bereich die photometrischen Maßgr ößen wegen der allmählich gleitenden Augenempfindlichkeitskurve ihren Sinn verlieren.
  21. ^ Гримзель, Эрнст [на немецком языке] ; Шаллройтер, Вальтер [на немецком языке] (1988) [1976]. «1. Licht: 1.4. Фотометрия: 1.4.1. Grundbegriffe». В Хаферкорне, Хайнц (ред.). Lehrbuch der Physik: Optik (на немецком языке). Том. 3 (19 изд.). Лейпциг, Германия: BSB BG Teubner Verlagsgesellschaft . стр. 33–38 [37–38]. дои : 10.1007/978-3-322-96431-1. ISBN 978-3-322-96432-8. Заказ №6666211, ВЛН 294-375/84/88, ЛСВ 1164 . Проверено 16 марта 2023 г. стр. 37–38: Dunkelsehen [...] Für das Dunkelsehen, bei dem nur die Stäbchen angeregt werden, определенный человек die Dunkelleuchtdichte mit der Einheit Scot (sk) и die Dunkelbeleuchtungsstärke mit der Einheit Nox (nx). Die Umrechnungsfaktoren zwischen den Hell- und Dunkelgrößen hängen von der spektralen Zusammensetzung des Lichtes ab. Установите температуру 2042 K (более 2360 K) при температуре 2042 K. Bei dieser ist 1 sk = 10 −3  asb и 1 nx = 10 −3  lx.
  22. ^ Кеплингер, Томас (29 марта 2021 г.). «1939-1945 – Im Keller glüht das Lumogen». Worte im Dunkel (на австрийском немецком языке). Вена, Австрия. Архивировано из оригинала 16 марта 2023 г. Проверено 16 марта 2023 г. Skot und Nox [...] Interessant ist in diesem Zusammenhang die Einführung neuer Messeinheiten. Die Voraussetzungen der Forschung beziehungsweise die Erfordernisse an die Leuchtfarben unterschieden sich so stark von Allen bis dahin erforschten Gebieten, dass die Deutsche Lichttechnische Gesellschaft  [de] 1940, eigene Einheiten ins Leben Rief: Die Dunkelleuchtdichte wurde in Skot und die Dun kelbeleuchtungsstärke в Нокс-Гемессене. [B] Diese Einheiten grenzten and die bereits bestehenden Größen der Leuchtdichte und Beleuchtungsstärke an und dienten der zahlenmäßigen Erfassung geringster Lichtwerte. Итак, entsprach etwa ein Nox 10 −3  люкс.

Внешние ссылки