مقالات

شار نوری، شدت نور، شدت روشنایی و درخشندگی (بخش دوم)

شدت روشنایی (illuminance)
خوب حال نگاهی می‌اندازیم به این‌که چگونه نور، یک سطح مانند کتاب، تصویری روی دیوار، یا یک صفحه‌کلید را روشن می‌کند. مقدار نور φ که به روی یک سطح ناحیه A می‌رسد، با شدت روشنایی Elum تعریف می‌شود و با Lm/m2 یا Lux اندازه‌گیری می‌شود. در سیستم یکایی انگلیسی، شدت روشنایی با foot-candle (fc) که Lm/ft2 اندازه‌گیری می‌شود. این ضریب تبدیل، fc = 10.76 Lux است.
با درنظرگرفتن مثال MR16 در بخش اول این مطلب با 115Lm، بیایید نور را محاسبه کنیم. زاویه‌فضایی 0.0344 استرادیان بود که 0.0344/4π=0.0027 ازکل زاویه‌فضایی کره است. درفاصله نیم‌متر دورتر یک‌کره باشعاع 0.5 دارای مساحت سطحی π مترمربع است. بنابراین ناحیه روشن‌شده توسط MR16 می شود ،                    0.0027xπm2=0.0086m2                                                                                                        مترمربع است. از این‌رو شدت روشنایی برابر 115lm/0.0086m2=13,372 است. باید توجه داشته باشید که یک لوکس‌متر کمتر از 100 دلار است و ساده ترین راه برای اندازه گیری نور است. با این حال، اندازه، کاملاً به فاصله دقیق از منبع، ازطریق قانون مربع معکوس حساس است. لذا اگر لوکس‌متر 1 سانتی‌متر دورتر شود، نشان‌گر به    13,372Lux×[(0.50)2/(0.50+0.01)2]=12,853Lux تغییر خواهدکرد.
به عنوان مثال دیگر ، موارد زیر را در نظر بگیرید. یک شرکت می خواهد برای روشن کردن کیبورد رایانه و برای خواندن مطالب چاپی ، یک چراغ USB بسازد. درگاه USB می تواند یک LED را در 37 Lm ران کند آیا این به اندازه کافی روشن است؟
برای این محاسبه، ما به سه‌عدد نیاز داریم. فاصله از منبعLED را به‌صورت عمودبه پایین تا صفحه‌کلید d = 0.33 متر می‌گیریم. طول صفحه‌کلید را می‌گیریم که x = 0.3 m باشد. عرض آن را  y = 0.12 متر می‌گیریم.
حال نکته مهم در محاسبه این است که بدانید که چراغ LED هنگام دورشدن چه‌طور افت می‌کند. به‌طور کلی، منبع لامبرتیان می‌تواند به اندازه کافی به‌عنوان یک کسینوس مدل شود: در 0 درجه 1.00 و در 90 درجه تقریباً صفر است. بدون این‌که وارد ریاضیات شوید، پاسخ به این نتیجه می‌رسد که قسمتی از نوری که به صفحه‌کلید می‌رسد متناسب با x 2 / (x 2 + 4 d2) است. بنابراین ما درمی‌یابیم که شار نوری روی صفحه‌کلید             37Lm × (0.3 m)2 /[(0.3 m)2+4 × (0.33 m)2 ] =6.34 Lm                                                            است. به‌عبارت دیگر، اندازه کیبورد نسبت‌به ارتفاع LED در بالای آن اندک است، به‌طوری که تنها 17٪ از نور ساطع‌شده توسط LED به صفحه‌کلید می‌تابد. دراین‌حالت استفاده‌از بازده نور نسبتاً کم است. از آن‌جا که شارنوری کلی در صفحه‌کلید را می‌دانیم، شدت روشنایی، شار پخش‌شده در مساحت است. ولذا شدت روشنایی ما برابر با 6.34Lm/(0.3 m × 0.12 m) = 176 Lux است. با نگاهی به جدول می‌بینیم که این برای خواندن گاه به گاه کافی است.
الگوی تابش لامبرتیان معمولی
ابعاد طراحی نور صفحه کلید USB
شایان ذکر است که اگر چراغ ال ای دی نزدیک شود، راندمان بسیار بهتر خواهد بود. برای مثال اگر فاصله نصف شود، و d = 0.17 به جای قبلی شود ما   37Lm × (0.3 m)2 /[(0.3 m)2+4 × (0.17 m)2 ]=16.2Lm را خواهیم داشت. در این حالت صفحه‌کلید به‌جای17%، 44% از نور را استفاده می‌کند که بیش از 2ونیم برابر بهتر است.

مثال هایی از شدت روشنایی (لوکس)

شدت روشنایی (Lux)مثال
0.00001نوری که از یک ستاره پرنور در شب دریافت می شود.
0.0001نوری که از آسمان پر ستاره و ابری در شب دریافت می شود.
0.002نوری که زمان غروب در حالی که ماه نیست دریافت می شود.
0.01نوری که از ربع ماه دریافت می شود.
0.27نوری که از ماه کامل در شب صاف دریافت می شود.
1نوری که از ماه کامل در خط الراس گرمسیر (مستقیم) دریافت می شود.
3.4نوری که در حد تاریک گرگ و میش معمول در زیر آسمان صاف دریافت می شود.
50نوری که در اتاق نشیمن خانوادگی دریافت می شود.
80نوری که در راهرو یا سرویس دریافت می شود.
100نوری که در یک روز تاریک و ابری دریافت می شود.
320-500نوری که در ادارات یا دفاتر دریافت می شود.
1000نوری که در یک روز ابری ویا در یک استودیوی تلویزیون دریافت می شود.
درخشندگی
ما در واقع نمی‌خواهیم از درخشندگی برای هر نمونه خود استفاده کنیم، زیرا استفاده از آن کمی تخصصی است. اما برای تکمیل‌کردن دانش شما در مورد روشنایی، مختصری از مفهوم لازم است. درخشندگی نوعی ترکیب، از شدت نور و شدت روشنایی است. مقدار نوری که در واحد سطح (مانند شدت روشنایی) در هر زاویه فضایی (مانند شدت نور) به چشم می‌آید(یا خارج می شود) درخشندگی است. واحدهای آن بنابراین کاندلا در مترمربع (که به آن نیت (Nit) نیز گفته می شود) است.
اساساً، درخشندگی اندازه کیفیت نور یک سطح که با چشم انسان با زاویه مشخص دیده می‌شود، است. اصلی‌ترین کاربرد امروزی آن در توصیف میزان روشنایی مانیتور رایانه است.
خلاصه‌ای از مقدار نور
بنابراین دریافته شد که چهار مقدار برای نور وجود دارد. شار نوری مقدار نوری است که انسان به محض خارج شدن نور از یک منبع دریافت می‌کند و با لومن اندازه می‌شود. شدت نوری مقدار نوری است که از منبع نور خارج می‌شود و از داخل یک زاویه فضایی می‌گذرد و با کاندلا اندازه می‌شود. شدت روشنایی مقدار نوری است که به یک سطح می‌رسد و با لوکس اندازه‌گیری می‌شود. و درخشندگی مقدار نوری است که از منبع نور خارج می‌شود و از داخل یک زاویه فضایی می‌گذرد و به یک سطح می‌رسد و با نیت اندازه‌گیری می‌شود.
, , , , , , , , , , , , , , , ,
شار نوری، شدت نور، شدت روشنایی و درخشندگی (بخش اول)
بیضی‌های مک‌آدام

پست های مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Fill out this field
Fill out this field
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.

فهرست