1. تدفق مضيئة

التدفق الضوئي - قوة الطاقة المشعة المقدرة بالإحساس بالضوء الناتج عنها.يتم تحديد طاقة الإشعاع من خلال عدد الكميات المنبعثة من الباعث إلى الفضاء. تُقاس الطاقة المشعة (الطاقة المشعة) بالجول. كمية الطاقة المشعة لكل وحدة زمنية تسمى التدفق الإشعاعي أو التدفق الإشعاعي. يتم قياس تدفق الإشعاع بالواط. يتم الإشارة إلى التدفق الضوئي بالحديد.

حيث: Qe - طاقة الإشعاع.

يتميز تدفق الإشعاع بتوزيع الطاقة في الزمان والمكان.

في معظم الحالات ، عندما يتحدثون عن توزيع تدفق الإشعاع في الوقت المناسب ، فإنهم لا يأخذون في الاعتبار الطبيعة الكمية لظهور الإشعاع ، لكنهم يفهمون هذا على أنه وظيفة تعطي تغييرًا في وقت القيم اللحظية. من تدفق الإشعاع Ф (ر). هذا مقبول لأن عدد الفوتونات المنبعثة من المصدر لكل وحدة زمنية كبير جدًا.

وفقًا للتوزيع الطيفي لتدفق الإشعاع ، يتم تقسيم المصادر إلى ثلاث فئات: مع أطياف خطية ومخططة ومستمرة. يتكون التدفق الإشعاعي للمصدر ذي الطيف الخطي من تدفقات أحادية اللون لخطوط فردية:

حيث: Фλ - تدفق الإشعاع أحادي اللون ؛ الحديد - تدفق الإشعاع.

بالنسبة للمصادر ذات الطيف المخطط ، يحدث الإشعاع ضمن أجزاء واسعة إلى حد ما من الطيف - نطاقات مفصولة عن بعضها البعض بفجوات مظلمة. لوصف التوزيع الطيفي لتدفق الإشعاع بأطياف مستمرة ومخططة ، تسمى الكمية الكثافة الطيفية لتدفق الإشعاع

حيث: λ هو الطول الموجي.

الكثافة الطيفية لتدفق الإشعاع هي خاصية لتوزيع التدفق الإشعاعي على الطيف وتساوي نسبة التدفق الأولي ΔФeλ المقابل لمنطقة صغيرة بشكل لا نهائي ، إلى عرض هذه المنطقة:

تُقاس الكثافة الطيفية لتدفق الإشعاع بالواط لكل نانومتر.

في هندسة الإضاءة ، حيث المستقبل الرئيسي للإشعاع هو العين البشرية ، لتقييم التأثير الفعال لتدفق الإشعاع ، يتم تقديم مفهوم التدفق الضوئي. التدفق الضوئي هو تدفق إشعاعي يقدر بتأثيره على العين ، ويتم تحديد الحساسية الطيفية النسبية له من خلال منحنى الكفاءة الطيفية المتوسط ​​المعتمد من قبل CIE.

في تكنولوجيا الإضاءة ، يتم أيضًا استخدام التعريف التالي لتدفق الضوء: التدفق الضوئي هو قوة الطاقة الضوئية. وحدة التدفق الضوئي هي لومن (lm). 1 لومن يقابل التدفق الضوئي المنبعث في وحدة زاوية صلبة من مصدر نقطي متناح مع شدة ضوء 1 شمعة.

الجدول 1. قيم الضوء النموذجية لمصادر الضوء:

يتم توزيع التدفق الضوئي Ф ، الذي يسقط على الجسم ، إلى ثلاثة مكونات: يعكسها الجسم Фρ ، ويمتص α وينتقل Фτ. عند استخدام المعاملات: الانعكاس ρ = Фρ / Ф ؛ الامتصاص α = Фα / Ф ؛ انتقال τ = Фτ / Ф.

الجدول 2. خصائص الضوء لبعض المواد والأسطح

2. قوة الضوء

توزيع الإشعاع من مصدر حقيقي في الفضاء المحيط غير منتظم. لذلك ، لن يكون التدفق الضوئي خاصية شاملة للمصدر ، إذا لم يتم تحديد توزيع الإشعاع في اتجاهات مختلفة من الفضاء المحيط في وقت واحد.

لتوصيف توزيع تدفق الضوء ، يتم استخدام مفهوم الكثافة المكانية لتدفق الضوء في اتجاهات مختلفة من الفضاء المحيط. تسمى الكثافة المكانية للتدفق الضوئي ، والتي يتم تحديدها من خلال نسبة التدفق الضوئي إلى الزاوية الصلبة مع الرأس عند نقطة موقع المصدر ، والتي يتم فيها توزيع هذا التدفق بالتساوي ، شدة الإضاءة:

حيث: Ф - التدفق الضوئي ؛ ω - زاوية صلبة.

وحدة شدة الإضاءة هي الشمعة. 1 قرص مضغوط.

هذه هي شدة الضوء المنبعث في الاتجاه العمودي بواسطة عنصر سطح الجسم الأسود بمساحة 1: 600000 م 2 عند درجة حرارة تصلب البلاتين.
وحدة شدة الإضاءة هي الشمعة ، cd هي واحدة من الوحدات الأساسية في نظام SI وتتوافق مع تدفق ضوئي قدره 1 lm ، موزعة بالتساوي داخل زاوية صلبة قدرها 1 ستيراديان (راجع). الزاوية الصلبة هي جزء من الفضاء داخل سطح مخروطي الشكل. زاوية صلبةω يقاس بنسبة المساحة التي قطعها من مجال نصف قطر تعسفي إلى مربع الأخير.

3. الإضاءة

الإنارة هي مقدار الضوء أو التدفق الضوئي الساقط على وحدة مساحة السطح. يشار إليه بالحرف E ويقاس بوحدة اللوكس (lx).

وحدة الإضاءة لوكس ، لوكس لها أبعاد لومن لكل متر مربع (م / م 2).

يمكن تعريف الإنارة على أنها كثافة تدفق الضوء على السطح المضيء:

لا تعتمد الإضاءة على اتجاه انتشار تدفق الضوء إلى السطح.

فيما يلي بعض مؤشرات الإضاءة الشائعة:

الصيف ، يوم تحت سماء صافية - 100000 لوكس

إنارة الشوارع - 5-30 لوكس

اكتمال القمر في ليلة صافية - 0.25 لوكس

4. العلاقة بين شدة الإضاءة (I) والإضاءة (E).

قانون التربيع العكسي

يتم تعريف الإضاءة عند نقطة معينة على سطح عمودي على اتجاه انتشار الضوء على أنها نسبة شدة الإضاءة إلى مربع المسافة من تلك النقطة إلى مصدر الضوء. إذا أخذنا هذه المسافة كـ d ، فيمكن التعبير عن هذه النسبة بالصيغة التالية:

على سبيل المثال: إذا كان مصدر الضوء يشع ضوءًا بقوة 1200 cd في اتجاه عمودي على السطح ، على مسافة 3 أمتار من هذا السطح ، فإن الإضاءة (Ep) عند النقطة التي يصل فيها الضوء إلى السطح ستكون 1200/32 = 133 لوكس. إذا كان السطح على مسافة 6 أمتار من مصدر الضوء ، فستكون الإضاءة 1200/62 = 33 لوكس. هذه العلاقة تسمى "قانون التربيع العكسي".

الإضاءة عند نقطة معينة على سطح غير عمودي على اتجاه انتشار الضوء تساوي شدة الضوء في اتجاه نقطة القياس مقسومة على مربع المسافة بين مصدر الضوء والنقطة على المستوى مضروبة في جيب التمام للزاوية γ (γ هي الزاوية المتكونة من اتجاه سقوط الضوء والعمودي على هذه المستويات).

بالتالي:

هذا هو قانون جيب التمام (الشكل 1.).

أرز. 1. لقانون جيب التمام

لحساب الإضاءة الأفقية ، يُنصح بتغيير الصيغة الأخيرة ، واستبدال المسافة d بين مصدر الضوء ونقطة القياس بالارتفاع h من مصدر الضوء إلى السطح.

الشكل 2:

ثم:

نحن نحصل:

تحسب هذه الصيغة الإضاءة الأفقية عند نقطة القياس.

أرز. 2. الإضاءة الأفقية

6. الإضاءة العمودية

يمكن تمثيل إضاءة نفس النقطة P في مستوى عمودي موجه نحو مصدر الضوء كدالة لارتفاع (ح) من مصدر الضوء وزاوية السقوط (γ) لشدة الضوء (I) (الشكل 3) .

لمعان:

للأسطح ذات الأبعاد المحدودة:

اللمعان هو كثافة تدفق الضوء المنبعث من سطح مضيء. وحدة اللمعان هي لومن لكل متر مربع من السطح المضيء ، والذي يتوافق مع سطح مساحته 1 م 2 ، والذي ينبعث منه بشكل موحد تدفق ضوئي قدره 1 لومن. في حالة الإشعاع العام ، يتم تقديم مفهوم لمعان الطاقة للجسم المشع (Me).

وحدة لمعان الطاقة W / m2.

يمكن التعبير عن اللمعان في هذه الحالة من حيث الكثافة الطيفية لمعان الطاقة للجسم المشع Meλ (λ)

لإجراء تقييم مقارن ، نجلب لمعان الطاقة لمعان بعض الأسطح:

سطح الشمس - أنا = 6107 واط / م 2 ؛

خيوط المصباح المتوهج - Me = 2105 W / m2 ؛

سطح الشمس في ذروته - М = 3.1 109 لومن / م 2 ؛

لمبة مصباح فلورسنت - М = 22103 لومن / م 2.

هذه هي شدة الضوء المنبعث من مساحة سطح الوحدة في اتجاه معين. وحدة السطوع هي شمعة لكل متر مربع (cd / m2).

يمكن أن يشع السطح نفسه ضوءًا ، مثل سطح المصباح ، أو يعكس الضوء الذي يأتي من مصدر آخر ، مثل سطح الطريق.

الأسطح ذات الخصائص العاكسة المختلفة عند نفس الإضاءة سيكون لها درجة سطوع مختلفة.

السطوع المنبعث من السطح dA بزاوية Ф لإسقاط هذا السطح يساوي نسبة شدة الضوء المنبعث في اتجاه معين إلى إسقاط السطح المشع (الشكل 4).

أرز. 4. سطوع

لا تعتمد كل من شدة الإضاءة وإسقاط السطح الباعث على المسافة. لذلك ، السطوع أيضًا مستقل عن المسافة.

بعض الأمثلة العملية:

سطوع سطح الشمس - 2000000000 شمعة / متر مربع

سطوع مصابيح الفلورسنت - من 5000 إلى 15000 شمعة / م 2

سطوع سطح البدر - 2500 شمعة / م 2

إنارة طريق صناعية - 30 لوكس 2 شمعة / م 2

من أجل أداء أي مهمة إنتاجية بسرعة وكفاءة ، يجب تنظيم إضاءة مكان عمل المتخصص بشكل صحيح. لهذا الغرض ، يتم اختيار مصابيح ذات مؤشرات ضوئية معينة.

يتم تحديد الإضاءة في مكان العمل بكميات مادية مختلفة ، أهمها الإضاءة. يتم حساب مؤشراته لمكان عمل أي متخصص ويتم تنظيمها بواسطة SNiPs ذات الصلة.

الإضاءة هي خاصية يتم تعريفها على أنها التدفق الضوئي لكل وحدة مساحة.

التدفق الضوئي (F)

يتم تعريف هذه المعلمة المادية على أنها قوة الإشعاع المرئي للمصدر أو الطاقة الضوئية المنبعثة من المصباح لكل وحدة زمنية.

في نفس الوقت ، الطاقة الضوئية هي طاقة تنتشر في جميع الاتجاهات وتسبب الأحاسيس البصرية. كل شخص لديه أحاسيس بصرية مختلفة لنفس مصادر الإشعاع ، لذلك ، يتم أخذ مؤشرات متوسطة للحسابات.

في الفيزياء ، تُستخدم الصيغة لحساب:

F \ u003d W / t ، حيث:

• W هي الطاقة المنبعثة من المصدر ، مقاسة بالواط ،
• t هو وقت تشغيل الجهاز بالثواني.

وهي أيضًا قيمة تحدد مقدار الضوء المنبعث من جهاز الإضاءة في جميع الاتجاهات.

وبالتالي ، فإن صيغة الحساب الثانية تبدو كما يلي:

Ф = أنا ث ، حيث:

• أنا - شدة الإضاءة ، مقاسة بالكانديلا ،
• w هي الزاوية الصلبة ، محسوبة بالستراديين.

لومن

وحدة قياس التدفق الضوئي هي اللومن.

من أجل تحديد المصدر الأكثر ربحية للشراء ، فإننا نفكر أولاً في ماهية اللومن.

كلمة لومن في اللاتينية تعني الضوء.

يُعرَّف اللومن بأنه التدفق الضوئي المنبعث من مصدر نقطي له شدة إضاءة مقدارها شمعة واحدة في زاوية صلبة مقدارها 1 ستيراديان:

1lm = 1 واط / 1 ثانية.

من ناحية أخرى،يمكن العثور على وحدة قياس اللومن (lm) على النحو التالي:

1 لومن \ u003d 1 قرص مضغوط 1 ريال.

إذا كانت الزاوية الصلبة 4π راديان ، وكانت شدة الإضاءة 1 cd ، فإنهم في هذه الحالة يتحدثون عن التدفق الضوئي الكلي ، وهو 4π lm أو 4 3.14 lm.

تم حساب أن هذا المؤشر للإشعاع الشمسي يتوافق مع 8 لومن ، وللسماء المرصعة بالنجوم - 0.000000001 لومن فقط.

لأي مصدر ضوء اصطناعي ، توجد جداول لحساب هذه المعلمة الضوئية.

في هندسة الإضاءة ، يتم استخدام الكميات المشتقة ، والتي يتم تشكيلها باستخدام البادئات القياسية لنظام SI الدولي ، على سبيل المثال:

• 1 klm = 103 lm أو 1 klm = 103 lm ؛
• 1 مل = 106 لومن ؛
• 1 سلم = 10-3 لومن ؛
• 1 ميكرومتر = 10-6 لومن.

أدوات القياس

لقياس الكميات الضوئية في الصناعة ، يتم استخدام أجهزة خاصة تسمى مقاييس الضوء الكروية ومقاييس goniophotometer. إنها تسمح لك بتحديد كل من التدفق الضوئي وشدة الضوء من المصابيح المختلفة.

أجهزة قياس الضوء مرئية وموضوعية.

يعتمد مبدأ تشغيل الأدوات المرئية على قدرة العين على تحديد نفس سطوع الإضاءة لسطحين مقارنين مضاءين بنفس اللون.

حاليًا ، أجهزة قياس الضوء الكهربائية الموضوعية شائعة ، والتي تسمح بقياس معلمات الضوء ليس فقط في المنطقة المرئية ، ولكن أيضًا خارجها.

تسمح مقاييس Goniophotometer بالحصول على بيانات حول حجم التدفق الضوئي ، وشدة الإضاءة ، بالإضافة إلى مؤشرات الكميات الضوئية الأخرى ، مثل السطوع وتوزيع الإضاءة وما إلى ذلك.

توصيات لتنظيم الإضاءة المناسبة في مكان العمل

عند إضاءة أماكن العمل ، يتم استخدام نوعين من المصادر: اصطناعية وطبيعية.

أجهزة اصطناعية بها مصابيح من أنواع مختلفة: الفلورسنت ، المتوهج ، LED ، إلخ.

لكل نوع من أنواع المصابيح توجد طاولات توضح عدد اللومن المنبعث من هذا المصباح.

يشار إلى هذه القيمة على عبوة المنتج ، لذلك ، عند الشراء ، من الضروري اختيار مصباح كهربائي ، مسترشدًا بالمعلومات التي وضعتها الشركة المصنعة على الصندوق. تشير عبوة المصباح إلى التدفق الضوئي الكلي ، والذي يتضمن الضوء المنتشر.

انتباه!عند شراء مصباح ، من المهم أن تتذكر أن هذا المؤشر لا يعكس سطوعه بشكل كامل ، حيث يمكن زيادته من خلال استخدام نظام من العاكسات والعدسات والمرايا الموضوعة في الجهاز.

اختيار المصابيح الكهربائية

قبل شراء المصابيح الكهربائية ، يجب عليك أولاً اختيار التركيبات التي تحتاجها لإنشاء الإضاءة المناسبة في مكان العمل. إذا كانت الغرفة مستطيلة ، فسيتم حساب العدد المطلوب من اللومن على النحو التالي: تحتاج إلى مضاعفة مؤشرات معيار الإضاءة للكائن (محدد وفقًا لـ SNiP) ، مساحة المنطقة الغرفة والمعامل حسب ارتفاع سقف الغرفة.

تدفق الضوء- قوة إشعاع الضوء ، أي الإشعاع المرئي ، المقدرة بالإحساس بالضوء الذي ينتجه على العين البشرية. يتم قياس ناتج الضوء باللومن.

على سبيل المثال ، مصباح متوهج (100 وات) ينبعث منه تدفق ضوئي يساوي 1350 لومن ، ومصباح فلورسنت LB40 - 3200.

واحد التجويفيساوي التدفق الضوئي المنبعث من مصدر نقطي متناحٍ ، بكثافة مضيئة تساوي شمعة واحدة ، في زاوية صلبة ، ستيراديان واحد (1 لومن = 1 cd sr).

إجمالي التدفق الضوئي الناتج عن مصدر خواص ، مع شدة إضاءة شمعة واحدة ، يساوي 4πلومن.

هناك تعريف آخر: وحدة التدفق الضوئي هي التجويف(lm) ، يساوي التدفق المنبعث من جسم أسود من مساحة 0.5305 مم 2 عند درجة حرارة تصلب البلاتين (1773 درجة مئوية) ، أو شمعة واحدة 1 ستيراديان.

قوة الضوء- الكثافة المكانية لتدفق الضوء ، مساوية لنسبة التدفق الضوئي إلى قيمة الزاوية الصلبة التي يتوزع فيها الإشعاع بالتساوي. وحدة شدة الإضاءة هي الشمعة.

إضاءة- كثافة السطح لتدفق الضوء الساقط على السطح ، مساوية لنسبة التدفق الضوئي إلى حجم السطح المضيء ، والذي يتم توزيعه بالتساوي عليه.

وحدة الإضاءة هي لوكس (لوكس)، مساوية للإضاءة الناتجة عن تدفق ضوئي قدره 1 لومن ، موزعة بالتساوي على مساحة 1 م 2 ، أي يساوي 1 ل م / 1 م 2.

سطوع- كثافة سطح شدة الإضاءة في اتجاه معين ، مساوية لنسبة شدة الإضاءة إلى منطقة الإسقاط للسطح المضيء على مستوى عمودي على نفس الاتجاه.

وحدة السطوع هي شمعة لكل متر مربع (cd / m2).

لمعان (خفة)- كثافة سطح التدفق الضوئي المنبعث من السطح ، تساوي نسبة التدفق الضوئي إلى مساحة السطح المضيء.

وحدة اللمعان هي 1 لومن / م 2.

وحدات الكميات الخفيفة في النظام الدولي للوحدات SI (SI)

أمثلة:

دليل كهربائي "
تحت رئاسة التحرير العامة. أساتذة MPEI V.G. جيراسيموفا وآخرون.
م: دار النشر MPEI ، 1998

بدأ السؤال عن ماهية قياس التدفق الضوئي مهمًا لمستخدمي أجهزة الإضاءة فقط عند ظهور أنواع المصابيح ، التي لا يساوي سطوعها استهلاك الطاقة ، مقاسة بالواط.

دعنا نتعرف على كيفية ارتباط مفهوم السطوع بمفهوم الإضاءة ، وكذلك كيف يمكنك تخيل توزيع تدفق الضوء حول الغرفة واختيار جهاز الإضاءة المناسب بشكل صحيح.

ما هو التدفق الضوئي؟

إن تدفق الضوء هو قوة إشعاع الضوء المرئي للعين البشرية ؛ الطاقة الضوئية المنبعثة من سطح (مضيء أو عاكس). تُقاس طاقة تدفق الضوء بالثواني التجويف وتتوافق مع تدفق 1 لومن ، ينبعث أو يُدرك في ثانية واحدة. يصف هذا الرقم التدفق الإجمالي ، دون مراعاة كفاءة التركيز للجهاز بأكمله. يتضمن هذا التقدير أيضًا ضوءًا مبعثرًا وعديم الفائدة ، لذلك يمكن العثور على نفس العدد من اللومن في مصادر تصميمات مختلفة.

من الضروري التمييز بين قيمة الضوء وقيمة الطاقة - فالأخير يميز الضوء ، بغض النظر عن خصائصه للتسبب في الأحاسيس البصرية. كل كمية ضوئية ضوئية لها نظير يمكن قياسه بوحدات طاقة أو قوة. بالنسبة للطاقة الضوئية ، مثل هذا التناظرية هي الطاقة الإشعاعية (الطاقة المشعة) ، مقاسة بالجول.

وحدة التدفق الضوئي

1 لومن هو الضوء المنبعث من مصدر بكثافة إنارة مقدارها شمعة واحدة بزاوية صلبة مقدارها 1 ستيراديان. يولد المصباح المتوهج 100 وات ما يقرب من 1000 لومن من الضوء. كلما كان مصدر الضوء أكثر إشراقًا ، زاد اللمعان المنبعث منه.

بالإضافة إلى اللومن ، هناك وحدات قياس أخرى تسمح لك بتمييز الضوء. من الممكن قياس كثافة التدفق المكاني والسطحي - هكذا نكتشف قوة الضوء والإضاءة. تقاس شدة الضوء بالشمعة ، وتقاس الإضاءة بوحدة اللوكس. ولكن بالنسبة للمستهلك ، من المهم معرفة الوحدات التي يُشار إليها في البيع في سطوع المصابيح الكهربائية وتركيبات الإضاءة الأخرى. أبلغ بعض المصنّعين عن عدد لومن لكل واط. هذه هي الطريقة التي يتم بها قياس كفاءة الإضاءة (ناتج الضوء): مقدار الضوء الذي يمنحه المصباح ، وإنفاق 1 واط.

تحديد الصيغ

نظرًا لأن أي مصدر ضوء يصدره بشكل غير متساوٍ ، فإن عدد اللومن لا يميز تركيبات الإضاءة بشكل كامل. يمكنك حساب شدة الضوء في الشمعة بقسمة تدفقه ، معبراً عنه باللومن ، على الزاوية الصلبة ، المقاسة بالستراديين. باستخدام هذه الصيغة ، سيكون من الممكن مراعاة مجموعة الأشعة القادمة من المصدر عندما تعبر سطح الكرة التخيلية ، وتشكل دائرة عليها.

لكن السؤال الذي يطرح نفسه ، ما الذي يعطي عمليا عدد الشمعدانات التي نجدها ؛ من المستحيل العثور على مصباح LED أو مصباح يدوي مناسب فقط بواسطة معامل شدة الإضاءة ؛ تحتاج أيضًا إلى مراعاة نسبة زاوية التشتت ، والتي تعتمد على تصميم الجهاز. عند اختيار المصابيح التي تتألق بالتساوي في جميع الاتجاهات ، من المهم أن نفهم ما إذا كانت مناسبة لأهداف المشتري.

إذا تم اختيار مصابيح إضاءة سابقة في غرف مختلفة بناءً على عدد الواط ، فقبل شراء مصابيح LED ، سيتعين عليك حساب سطوعها الإجمالي باللومن ، ثم قسمة هذا الرقم على مساحة الغرفة. هذه هي الطريقة التي يتم بها حساب الإضاءة ، والتي يتم قياسها بوحدة اللوكس: 1 لوكس هو 1 لومن لكل 1 متر مربع. توجد معايير إضاءة للغرف لأغراض مختلفة.

قياس التدفق الضوئي

قبل طرح المنتجات في السوق ، تقوم الشركة المصنعة في المختبر بتعريف وقياس خصائص جهاز الإضاءة. في المنزل ، بدون معدات خاصة ، هذا غير واقعي. ولكن يمكنك التحقق من الأرقام المشار إليها من قبل الشركة المصنعة باستخدام الصيغ أعلاه باستخدام مقياس ضوء مضغوط.

تكمن صعوبة قياس معلمات الضوء بدقة في حقيقة أنه يأتي في جميع الاتجاهات الممكنة للانتشار. لذلك ، تستخدم المختبرات المجالات ذات السطح الداخلي الذي يتميز بانعكاسية عالية - أجهزة قياس الضوء الكروية ؛ يتم استخدامها أيضًا لقياس النطاق الديناميكي للكاميرات ، أي حساسية من الضوء لمصفوفاتهم.

في الحياة اليومية ، من المنطقي قياس معلمات الإضاءة المهمة مثل إضاءة الغرفة ومعامل النبض. يؤدي التموج العالي والإضاءة الخافتة إلى إجهاد أعينهم كثيرًا ، مما يؤدي إلى الإرهاق بسرعة أكبر.

معامل النبض لتدفق الضوء هو مؤشر يميز درجة عدم انتظامه. يتم تنظيم المستويات المسموح بها من هذه المعاملات بواسطة SanPiN.

ليس من الممكن دائمًا أن ترى بالعين المجردة أن لمبة الضوء تومض. ومع ذلك ، فحتى الزيادة الطفيفة في معامل النبض تؤثر سلبًا على الجهاز العصبي المركزي للشخص ، كما تقلل من الأداء. ينبعث الضوء الذي يمكن أن ينبض بشكل غير متساو من جميع الشاشات: شاشات الكمبيوتر والكمبيوتر المحمول ، وشاشات الكمبيوتر اللوحي والهاتف المحمول ، وشاشة التلفزيون. يتم قياس النبض باستخدام مقياس النبضات.

ما هو الشمعدان؟

ومن الخصائص المهمة الأخرى لمصدر الضوء ، الشمعة ، التي يتم تضمينها في الوحدات السبع للنظام الدولي للوحدات (SI) الذي اعتمده المؤتمر العام للأوزان والمقاييس. في البداية ، كانت شمعة واحدة تساوي إشعاع شمعة واحدة ، كمعيار. ومن هنا جاء اسم وحدة القياس هذه. الآن يتم تحديده بواسطة صيغة خاصة.

Candela هي شدة الضوء ، وتُقاس حصريًا في اتجاه معين. يسمح لنا انتشار الأشعة على جزء من الكرة المحددة بزاوية صلبة بحساب قيمة مساوية لنسبة التدفق الضوئي إلى هذه الزاوية. على عكس اللومن ، يتم استخدام هذه القيمة لتحديد شدة الأشعة. هذا لا يأخذ في الاعتبار الضوء المتناثر عديم الفائدة.

سيكون للمصباح اليدوي ومصباح السقف مخروط مختلف من الضوء ، حيث تسقط الأشعة من زوايا مختلفة. تستخدم Candelas (بتعبير أدق ، ميليكانديلا) للإشارة إلى شدة الإضاءة للمصادر مع توهج اتجاهي: مؤشرات LED ، ومصابيح يدوية.

لومينز ولوكس

في اللومن ، يتم قياس كمية تدفق الضوء ، وهذه سمة من سمات مصدرها. سيعتمد عدد الأشعة التي وصلت إلى أي سطح (عاكس أو ماص) بالفعل على المسافة بين المصدر وهذا السطح.

يقاس مستوى الإضاءة بوحدة اللوكس (lx) بجهاز خاص - مقياس الكم. يتكون أبسط مقياس للكميات من خلية ضوئية من السيلينيوم تقوم بتحويل الضوء إلى طاقة تيار كهربائي ، ومؤشر ميكرومتر لقياس هذا التيار.

تختلف الحساسية الطيفية لخلايا السيلينيوم الكهروضوئية عن حساسية العين البشرية ، لذلك من الضروري في ظروف مختلفة استخدام عوامل التصحيح. تم تصميم أبسط عدادات الضوء لقياس نوع واحد من الإضاءة ، مثل ضوء النهار. بدون استخدام المعاملات ، يمكن أن يكون الخطأ أكثر من 10٪.

تم تجهيز وحدات الكماليات عالية الجودة بمرشحات ضوئية وفوهات كروية أو أسطوانية خاصة (لقياس الإضاءة المكانية) وتركيبات لقياس السطوع وفحص حساسية الجهاز. مستوى الخطأ لديهم حوالي 1٪.

تساهم الإضاءة السيئة للمبنى في تطور قصر النظر ، ولها تأثير سيء على الأداء ، وتسبب التعب ، وانخفاض الحالة المزاجية.

الحد الأدنى لإضاءة سطح طاولة الكمبيوتر وفقًا لـ SanPiN هو 400 لوكس. يجب أن تحتوي المكاتب المدرسية على 500 لوكس على الأقل من الإضاءة.

لومن ووات

تستهلك المصابيح الموفرة للطاقة التي لها نفس خرج الضوء طاقة كهربائية أقل 5-6 مرات من المصابيح المتوهجة. LED - 10-12 مرة أقل. لم تعد قوة تدفق الضوء تعتمد على عدد الواط. لكن الشركات المصنعة تشير دائمًا إلى الواط ، لأن استخدام مصابيح كهربائية قوية جدًا في الخراطيش غير المصممة لمثل هذا الحمل يؤدي إلى تلف الأجهزة الكهربائية أو حدوث ماس كهربائي.

إذا قمت بترتيب الأنواع الأكثر شيوعًا من المصابيح الكهربائية بترتيب تصاعدي لإخراج الضوء ، فيمكنك الحصول على القائمة التالية:

1. لمبه وهاج - 10 لومن / وات.
2. الهالوجين - 20 لومن / وات.
3. الزئبق - 60 لومن / واط.
4. موفر للطاقة - 65 لومن / وات.
5. مصباح فلورسنت مدمج - 80 لومن / وات.
6. هاليد معدني - 90 لومن / وات.
7. الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) - 120 لومن / وات.

لكن معظم الناس اعتادوا النظر إلى عدد الواط الذي تشير إليه الشركة المصنعة عند شراء المصابيح الكهربائية. لحساب عدد الواط للمتر المربع الذي تحتاجه ، عليك أولاً تحديد مدى سطوع الضوء في الغرفة. مصابيح متوهجة 20 واط لكل متر مربع - هذه الإضاءة مناسبة لمكان العمل أو غرفة المعيشة ؛ بالنسبة لغرفة النوم ، يكفي 10-12 واط لكل 1 متر مربع. عند شراء المصابيح الموفرة للطاقة ، يتم تقسيم هذه الأرقام على 5. من المهم مراعاة ارتفاع السقف: إذا كان أعلى من 3 أمتار ، فيجب ضرب إجمالي عدد الواط في 1.5.

محول الطول والمسافة محول الكتلة للطعام السائب ومحول حجم الطعام محول المساحة وحدات الصوت والوصفات محول درجة الحرارة محول الضغط والإجهاد ومحول معامل يونغ محول الطاقة والعمل محول الطاقة محول الوقت محول السرعة الخطية محول الزاوية المسطحة الكفاءة الحرارية ومحول كفاءة استهلاك الوقود الأعداد في أنظمة الأرقام المختلفة محول وحدات قياس كمية المعلومات أسعار العملات أبعاد الملابس والأحذية النسائية أبعاد ملابس الرجال وأحذيةهم السرعة الزاوية ومحول التردد الدوراني محول التسارع محول التسارع الزاوي محول الكثافة محول الحجم المحدد لحظة المحول القصور الذاتي لحظة من محول القوة محول عزم الدوران محول القيمة الحرارية المحدد (بالكتلة) كثافة الطاقة ومحول القيمة الحرارية المحددة (بالحجم) محول فرق درجة الحرارة محول المعامل معامل التمدد الحراري محول المقاومة الحرارية محول التوصيل الحراري محول السعة الحرارية المحددة التعرض للطاقة ومحول الطاقة المشعة محول كثافة التدفق الحراري محول معامل نقل الحرارة محول التدفق الحجمي محول التدفق الشامل محول التدفق المولي محول كثافة التدفق الشامل محول التركيز المولي تركيز الكتلة في محول الحل ديناميكي ( محول اللزوجة الحركية محول التوتر السطحي محول نفاذية البخار نفاذية البخار ومحول سرعة نقل البخار محول مستوى الصوت محول حساسية الميكروفون مستوى ضغط الصوت (SPL) محول مستوى ضغط الصوت مع محول سطوع الضغط المرجعي القابل للتحديد محول شدة الإضاءة مخطط محول الإضاءة التردد وطول الموجة محول الطاقة لديوبتر x والطول البؤري قوة الديوبتر وتكبير العدسة (×) محول الشحن الكهربائي محول كثافة الشحنة الخطية محول كثافة الشحن السطحي محول كثافة الشحن الحجمي محول التيار الكهربائي محول كثافة التيار الخطي محول كثافة التيار الكهربائي للسطح محول قوة المجال الكهربائي الجهد الكهروستاتيكي ومحول الجهد الكهربائي المقاومة الكهربائية محول المقاومة الكهربائية محول التوصيل الكهربائي محول التوصيل الكهربائي محول الحث السعة الأمريكي مستويات محول مقياس الأسلاك الأمريكية في dBm (dBm أو dBmW) ، dBV (dBV) ، واط ، إلخ. وحدات محول القوة الدافعة المغناطيسية محول شدة المجال المغناطيسي محول التدفق المغناطيسي محول الحث المغناطيسي الإشعاع. الإشعاع المؤين الممتص معدل الجرعة الإشعاعية. إشعاع محول الاضمحلال المشع. إشعاع محول جرعة التعرض. محول الجرعات الممتصة محول البادئة العشرية طباعة نقل البيانات ومحول وحدة معالجة الصور محول وحدة حجم الأخشاب حساب الجدول الدوري الشامل للكتلة المولية للعناصر الكيميائية بواسطة D. I. Mendeleev

القيمة البدائية

القيمة المحولة

شمعة كانديلا (ألمانية) شمعة (المملكة المتحدة) شمعة عشرية شمعة بنتان شمعة بنتان (10 أعمدة) وحدة شمعة هيفنر شمعة كارسل عشرية (فرنسية) شمعة لومن / ستيراديان (دولية)

المزيد عن قوة الضوء

معلومات عامة

شدة الضوء هي قوة التدفق الضوئي ضمن زاوية صلبة معينة. أي أن قوة الضوء لا تحدد كل الضوء في الفضاء ، بل تحدد فقط الضوء المنبعث في اتجاه معين. اعتمادًا على مصدر الضوء ، تقل شدة الضوء أو تزداد مع تغير الزاوية الصلبة ، على الرغم من أن هذه القيمة في بعض الأحيان هي نفسها بالنسبة لأي زاوية ، طالما أن المصدر ينشر الضوء بالتساوي. قوة الضوء هي خاصية فيزيائية للضوء. في هذا يختلف عن السطوع ، لأنه في كثير من الحالات عندما يتحدث الناس عن السطوع ، فإنهم يعنون إحساسًا شخصيًا وليس كمية مادية. أيضًا ، لا يعتمد السطوع على الزاوية الصلبة ، ولكن يتم إدراكه في الفضاء العام. يمكن أن ينظر الناس إلى نفس المصدر الذي يحتوي على شدة ثابتة للضوء على أنه ضوء ذو سطوع مختلف ، لأن هذا الإدراك يعتمد على الظروف المحيطة وعلى الإدراك الفردي لكل شخص. أيضًا ، يمكن إدراك سطوع مصدرين لهما نفس شدة الإضاءة بشكل مختلف ، خاصةً إذا أعطى أحدهما ضوءًا منتشرًا ، والآخر - اتجاهي. في هذه الحالة ، سيظهر المصدر الاتجاهي أكثر إشراقًا ، على الرغم من حقيقة أن شدة الضوء لكلا المصدرين هي نفسها.

تعتبر شدة الضوء كوحدة للطاقة ، على الرغم من اختلافها عن المفهوم المعتاد للقوة من حيث أنها لا تعتمد فقط على الطاقة المنبعثة من مصدر الضوء ، ولكن أيضًا على الطول الموجي للضوء. تعتمد حساسية الإنسان للضوء على الطول الموجي ويتم التعبير عنها كدالة لكفاءة الإضاءة الطيفية النسبية. تعتمد شدة الضوء على كفاءة الإنارة ، والتي تصل إلى حد أقصى للضوء بطول موجي يبلغ 550 نانومتر. هذا أخضر. تكون العين أقل حساسية للضوء بأطوال موجية أطول أو أقصر.

في نظام SI ، يتم قياس شدة الإضاءة بـ الشمعدانات(قرص مضغوط). شمعة واحدة تساوي تقريبًا شدة الضوء المنبعث من شمعة واحدة. في بعض الأحيان يتم استخدام وحدة قديمة أيضًا ، شمعة(أو شمعة دولية) ، على الرغم من أنه في معظم الحالات تم استبدال هذه الوحدة بـ Candela. شمعة واحدة تساوي تقريبا شمعة واحدة.

إذا قمت بقياس شدة الضوء باستخدام مستوى يوضح انتشار الضوء ، كما في الرسم التوضيحي ، يمكنك أن ترى أن مقدار شدة الضوء يعتمد على الاتجاه إلى مصدر الضوء. على سبيل المثال ، إذا أخذنا اتجاه أقصى إشعاع لمصباح LED على أنه 0 درجة ، فإن شدة الإضاءة المقاسة في اتجاه 180 درجة ستكون أقل بكثير من 0 درجة. بالنسبة للمصادر المنتشرة ، لن يختلف حجم شدة الإضاءة لـ 0 درجة و 180 درجة كثيرًا ، وقد يكون هو نفسه.

في الرسم التوضيحي ، يغطي الضوء المنبعث من مصدرين ، أحمر وأصفر ، مساحة متساوية. الضوء الأصفر منتشر ، مثل ضوء الشموع. تبلغ قوتها 100 cd تقريبًا ، بغض النظر عن الاتجاه. أحمر - على العكس من ذلك ، موجه. في اتجاه 0 درجة ، حيث يكون الحد الأقصى للإشعاع ، تكون قوته 225 شمعة ، لكن هذه القيمة تنخفض بسرعة عند الانحراف عن 0 درجة. على سبيل المثال ، تبلغ شدة الإضاءة 125 شمعة عند توجيهها إلى مصدر 30 درجة و 50 شمعة فقط عند توجيهها عند 80 درجة.

قوة الضوء في المتاحف

يقيس موظفو المتحف شدة الضوء في مساحات المتحف لتحديد الظروف المثلى للزوار لمشاهدة الأعمال المعروضة ، مع توفير إضاءة لطيفة في نفس الوقت لا تلحق أضرارًا كبيرة بمعارض المتحف. معروضات المتحف التي تحتوي على السليلوز والأصباغ ، وخاصة تلك المصنوعة من مواد طبيعية ، تتدهور من التعرض الطويل للضوء. يوفر السليلوز قوة للنسيج والورق والمنتجات الخشبية ؛ غالبًا ما يوجد في المتاحف العديد من المعروضات لهذه المواد ، لذا فإن الضوء في قاعات العرض يمثل خطرًا كبيرًا. كلما زادت شدة الضوء ، كلما تدهورت المعروضات في المتحف. بالإضافة إلى إتلافه ، يتحول الضوء أيضًا إلى أو يصفر مواد السليلوز مثل الورق والأقمشة. في بعض الأحيان ، يتدهور الورق أو القماش الذي رسمت عليه اللوحات ويتحلل بشكل أسرع من الطلاء. هذا يمثل مشكلة خاصة ، لأن الألوان الموجودة في الصورة أسهل في الاستعادة من القاعدة.

يعتمد الضرر الذي يلحق بمعارض المتحف على الطول الموجي للضوء. لذلك ، على سبيل المثال ، الضوء في الطيف البرتقالي هو الأقل ضررًا ، والضوء الأزرق هو الأكثر خطورة. وهذا يعني أن الضوء ذو الطول الموجي الأطول يكون أكثر أمانًا من الضوء ذي الطول الموجي الأقصر. تستخدم العديد من المتاحف هذه المعلومات ولا تتحكم فقط في الكمية الإجمالية للضوء ، ولكن أيضًا تحد من الضوء الأزرق باستخدام مرشحات برتقالية فاتحة. في الوقت نفسه ، يحاولون اختيار المرشحات بحيث تكون خفيفة للغاية ، على الرغم من أنها ترشح الضوء الأزرق ، فإنها تسمح للزوار بالاستمتاع الكامل بالأعمال المعروضة في قاعة المعرض.

من المهم ألا ننسى أن المعروضات تتدهور ليس فقط بسبب الضوء. لذلك ، من الصعب التنبؤ ، بناءً على قوة الضوء فقط ، بمدى سرعة تحلل المواد التي صنعت منها. للتخزين طويل الأجل في مباني المتحف ، من الضروري ليس فقط استخدام الإضاءة المنخفضة ، ولكن أيضًا للحفاظ على انخفاض الرطوبة ، وكذلك انخفاض كمية الأكسجين في الهواء ، على الأقل داخل علب العرض.

في المتاحف التي يُمنع فيها التقاط الصور باستخدام وميض ، غالبًا ما يشيرون إلى ضرر الضوء على معروضات المتاحف ، وخاصة الأشعة فوق البنفسجية. هذا لا أساس له عمليا. تمامًا كما أن تقييد طيف الضوء المرئي بالكامل أقل فاعلية بكثير من تقييد الضوء الأزرق ، فإن حظر الومضات له تأثير ضئيل على مدى الضرر الذي يلحق بالضوء في المعروضات. أثناء التجارب ، لاحظ الباحثون ضررًا طفيفًا في الألوان المائية ناتجًا عن فلاش الاستوديو الاحترافي فقط بعد أكثر من مليون ومضة. وميض كل أربع ثوانٍ على مسافة 120 سم من المعرض يكاد يكون مكافئًا للضوء الذي يحدث عادة في قاعات العرض ، حيث يتم التحكم في كمية الضوء ويتم ترشيح الضوء الأزرق. نادرًا ما يستخدم أولئك الذين يلتقطون الصور في المتاحف مثل هذه الفلاش القوية ، لأن معظم الزوار ليسوا مصورين محترفين ويلتقطون الصور بالهواتف والكاميرات المدمجة. كل أربع ثوان نادرا ما تعمل الومضات في القاعات. الضرر الناجم عن الأشعة فوق البنفسجية المنبعثة من الفلاش صغير أيضًا في معظم الحالات.

شدة الإضاءة للمصابيح

من المعتاد وصف خصائص التركيبات بمساعدة شدة الإضاءة ، والتي تختلف عن التدفق الضوئي - وهي الكمية التي تحدد الكمية الإجمالية للضوء ، وتوضح مدى سطوع هذا المصدر بشكل عام. من الملائم استخدام شدة الضوء لتحديد خصائص الإضاءة للمصابيح ، على سبيل المثال ، مصابيح LED. عند شرائها ، تساعد المعلومات حول شدة الضوء في تحديد القوة والاتجاه الذي سينتشر فيه الضوء ، وما إذا كان هذا المصباح مناسبًا للمشتري.

توزيع شدة الضوء

بالإضافة إلى شدة الضوء نفسها ، تساعد منحنيات توزيع شدة الضوء على فهم كيفية تصرف المصباح. هذه المخططات للتوزيع الزاوي لشدة الإضاءة هي منحنيات مغلقة في مستوى أو في الفضاء ، اعتمادًا على تناظر المصباح. أنها تغطي كامل مساحة توزيع الضوء لهذا المصباح. يوضح الرسم البياني حجم شدة الإضاءة اعتمادًا على اتجاه قياسها. عادة ما يتم إنشاء الرسم البياني إما في أنظمة إحداثيات قطبية أو مستطيلة ، اعتمادًا على مصدر الضوء الذي يتم إنشاء الرسم البياني من أجله. غالبًا ما يتم وضعها على عبوة المصباح لمساعدة العميل على تخيل كيفية عمل المصباح. هذه المعلومات مهمة للمصممين وفنيي الإضاءة ، خاصة أولئك الذين يعملون في مجال السينما والمسرح وتنظيم المعارض والعروض. يؤثر توزيع شدة الإضاءة أيضًا على السلامة أثناء القيادة ، ولهذا السبب يستخدم المهندسون الذين يصممون الإضاءة للمركبات منحنيات توزيع شدة الإنارة. يجب أن تمتثل لقواعد صارمة تحكم توزيع شدة الضوء في المصابيح الأمامية من أجل ضمان أقصى درجات السلامة على الطرق.

المثال في الشكل موجود في نظام الإحداثيات القطبية. A هو مركز مصدر الضوء من حيث ينتشر الضوء في اتجاهات مختلفة ، B هي شدة الإضاءة في الشمعة ، و C هي زاوية قياس اتجاه الضوء ، حيث يكون 0 ° اتجاه أقصى شدة للإضاءة من المصدر.

قياس قوة وتوزيع شدة الضوء

يتم قياس قوة الضوء وتوزيعه بأدوات خاصة ، مقاييس goniophotometerو مقياس الزوايا. هناك عدة أنواع من هذه الأجهزة ، على سبيل المثال ، مع مرآة متحركة تسمح لك بقياس شدة الضوء من زوايا مختلفة. في بعض الأحيان يتحرك مصدر الضوء نفسه بدلاً من المرآة. عادةً ما تكون هذه الأجهزة كبيرة ، بمسافة تصل إلى 25 مترًا بين المصباح والمستشعر الذي يقيس شدة الضوء. تتكون بعض الأجهزة من كرة بها أداة قياس ومرآة ومصباح بداخلها. ليست كل مقاييس goniophotometer كبيرة ، فهناك أيضًا مقاييس صغيرة تتحرك حول مصدر الضوء أثناء القياس. عند شراء مقياس goniophotometer ، يلعب السعر والحجم والطاقة والحجم الأقصى لمصدر الضوء الذي يمكنه قياسه ، من بين عوامل أخرى ، دورًا حاسمًا.

نصف زاوية سطوع

زاوية نصف السطوع ، التي تسمى أحيانًا زاوية التوهج ، هي إحدى الكميات التي تساعد في وصف مصدر الضوء. تشير هذه الزاوية إلى كيفية توجيه أو انتشار مصدر الضوء. يتم تعريفه على أنه زاوية مخروط الضوء حيث تساوي شدة الإضاءة للمصدر نصف شدته القصوى. في المثال الموضح في الشكل ، تبلغ أقصى كثافة إضاءة للمصدر 200 شمعة. دعنا نحاول تحديد زاوية نصف السطوع باستخدام هذا الرسم البياني. نصف شدة الإضاءة للمصدر تساوي 100 cd. الزاوية التي تصل عندها شدة ضوء الشعاع إلى 100 cd ، أي زاوية نصف السطوع ، تساوي 60 + 60 = 120 درجة على الرسم البياني (نصف الزاوية موضح باللون الأصفر). بالنسبة لمصدرين للضوء لهما نفس المقدار الإجمالي للضوء ، فإن زاوية نصف سطوع أضيق تعني أن شدة الإضاءة فيها أكبر من كثافة مصدر الضوء الثاني للزوايا بين 0 درجة وزاوية نصف السطوع. وهذا يعني أن المصادر الاتجاهية لها زاوية نصف سطوع أضيق.

هناك فوائد لكل من زوايا نصف السطوع العريضة والضيقة ، وأي منها مفضل يعتمد على تطبيق مصدر الضوء هذا. لذلك ، على سبيل المثال ، بالنسبة للغوص ، فإن الأمر يستحق اختيار مصباح يدوي بزاوية نصف سطوع ضيقة ، إذا كانت الرؤية جيدة في الماء. إذا كانت الرؤية ضعيفة ، فلا معنى لاستخدام هذا المصباح ، لأنه يهدر الطاقة فقط دون جدوى. في هذه الحالة ، يكون المصباح اليدوي بزاوية نصف سطوع عريضة تنشر الضوء جيدًا. أيضًا ، سيساعد هذا المصباح أثناء التقاط الصور والفيديو ، لأنه يضيء منطقة أوسع أمام الكاميرا. تسمح لك بعض مصابيح الغطس بضبط زاوية نصف السطوع يدويًا ، وهو أمر مفيد لأن الغواصين لا يمكنهم دائمًا التنبؤ بما ستكون عليه الرؤية في المكان الذي يغوصون فيه.