Люкс
| люкс | |
|---|---|
 Люксметр для измерения освещенности. | |
| Общая информация | |
| Система единиц | И |
| Единица | освещенность |
| Символ | лк |
| Конверсии | |
| 1 лк в... | ... равно ... |
| Базовые единицы СИ | cd ⋅ sr ⋅ m −2 |
| Обычные единицы США | 0,0929 ФК |
| СГС единицы | 10 −4 тел. |
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 [ править ]
Освещенность [ править ]
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 :
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 в 500 лк на домашней кухне можно с помощью одного люминесцентного светильника мощностью 12 000 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, префиксы СИ можно использовать . Например, 1 килолюкс (клк) равен 1000 лк.
Вот несколько примеров освещенности, обеспечиваемой в различных условиях:
| Освещенность (люкс) | Поверхности, освещенные |
|---|---|
| 0.0001 | Безлунное, пасмурное ночное небо ( звездный свет ) [5] |
| 0.002 | Безлунное ясное ночное небо с воздушным свечением [5] |
| 0.05–0.3 | Полная луна в ясную ночь [6] |
| 3.4 | Темный предел гражданских сумерек под ясным небом [7] |
| 20–50 | Общественные места с темной обстановкой [8] |
| 50 | Светильники в семейной гостиной (Австралия, 1998 г.) [9] |
| 80 | Освещение коридора/ туалета офисного здания [10] [11] |
| 100 | Очень темный пасмурный день [5] |
| 150 | Платформы вокзала [12] |
| 320–500 | Освещение офиса [9] [13] [14] [15] |
| 400 | Восход или закат в ясный день. |
| 1000 | Пасмурный день; [5] типичное телестудии освещение |
| 10,000–25,000 | Полный дневной свет (не прямое солнце) [5] |
| 32,000–100,000 | Прямой солнечный свет |
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 уловимая звезда 6-й величины дает 8 нанолюкс (нлк). [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 , равной 128 000 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, учитывая 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 каждом источнике света.
Связь между освещенностью и облученностью [ править ]
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 – это один люмен на квадратный метр (лм/м). 2 ), а соответствующая радиометрическая единица, измеряющая интенсивность излучения , — это ватт на квадратный метр (Вт/м 2 ). Не существует единого коэффициента перевода между люксами и Вт/м. 2 ; 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 максимальна: 683,002 лк на 1 Вт/м. 2 ; интенсивность излучения, 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 [ править ]
Спецификации видеокамер , таких как видеокамеры и камеры наблюдения, часто включают минимальный уровень освещенности в люксах, при котором камера будет записывать удовлетворительное изображение. [ нужна цитата ] Камера с хорошими возможностями съемки в условиях низкой освещенности будет иметь более низкий показатель освещенности. 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 [ править ]
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 является видимая величина 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 такую же, как звезда 1-й величины.
Устаревший символ Юникода [ править ]
В Юникоде есть символ «lx»: U+33D3 ㏓ КВАДРАТ LX . Это устаревший код для размещения старых кодовых страниц на некоторых азиатских языках. Использование этого кода не рекомендуется в новых документах.
Единицы фотометрии СИ [ править ]
| Количество | Единица | Измерение [номер 1] |
Примечания | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Имя | Символ [номер 2] | Имя | Символ | ||
| Световая энергия | Вопрос в [номер 3] | люмен-секунда | lm ⋅s | T ⋅ J | Люмен-секунду иногда называют талботом . |
| Световой поток , световая мощность | Φ в [номер 3] | люмен (= кандела стерадиан ) | лм (= кд⋅ср) | Дж | Световая энергия в единицу времени |
| Интенсивность света | я в | кандела (= люмен на стерадиан) | кд (= лм/ср) | Дж | Световой поток на единицу телесного угла |
| Яркость | Л в | кандела на квадратный метр | кд/м 2 (= лм/(ср⋅м 2 )) | л −2 ⋅ J | Световой поток на единицу телесного угла на единицу проецируемой площади источника. Канделу на квадратный метр иногда называют нитой . |
| Освещенность | Э в | люкс (= люмен на квадратный метр) | лк (= лм/м 2 ) | л −2 ⋅ J | Световой поток , падающий на поверхность |
| Световой поток , световой поток | М в | люмен на квадратный метр | лм/м 2 | л −2 ⋅ J | Световой поток , излучаемый поверхностью |
| Световая экспозиция | Вт в | люкс секунда | lx⋅s | л −2 ⋅ T ⋅ J | Интегрированная по времени освещенность |
| Плотность световой энергии | ω v | люмен-секунда на кубический метр | лм⋅с/м 3 | л −3 ⋅ T ⋅ J | |
| Световая отдача (излучения) | К | люмен на ватт | лм/ Вт | М −1 ⋅ L −2 ⋅ T 3 ⋅ J | Отношение светового потока к лучистому потоку |
| Световая отдача (источника) | тот [номер 3] | люмен на ватт | лм/ Вт | М −1 ⋅ L −2 ⋅ T 3 ⋅ J | Отношение светового потока к потребляемой мощности |
| Световая отдача , световой коэффициент | V | 1 | Световая отдача, нормированная по максимально возможной эффективности | ||
| Смотрите также: | |||||
- ^ 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.
- ^ 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.
- ^ Перейти обратно: а б с Иногда встречаются альтернативные символы: W для световой энергии, P или F для светового потока и ρ для световой эффективности источника.
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ 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.
- ^ МКО (2020). CIE S 017:2020 ILV: Международный словарь освещения, 2-е издание (2-е изд.). CIE.
- ^ ISO/CIE 23539:2023 CIE TC 2-93 Фотометрия. Система физической фотометрии CIE . ИСО/МКО. 2023. doi : 10.25039/IS0.CIE.23539.2023 .
- ^ Руководство NIST по единицам СИ. Глава 9 – Правила и соглашения о стиле для названий единиц написания , Национальный институт стандартов и технологий.
- ^ Перейти обратно: а б с д Это Шлайтер, Пол (1997–2009). «Радиометрия и фотометрия в астрономии» .
Освещенность звездного света совпадает с минимальной освещенностью человеческого глаза, тогда как лунный свет совпадает с минимальной освещенностью цветового зрения человеческого глаза (IEE Reviews, 1972, стр. 1183 ). - ^ Киба, Кристофер СМ; 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 .
- ^ «Справочник по электрооптике» (pdf) . photonis.com . п. 63 . Проверено 2 апреля 2012 г. [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ «Общие и рекомендуемые NOAO уровни освещенности в помещении» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 6 июля 2021 г. Проверено 13 ноября 2016 г.
- ^ Перейти обратно: а б Груши, 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 ) - ^ Австралийское тепличное управление (май 2005 г.). «Глава 5: Оценка экономии освещения». Ресурс рабочей энергии и учебный комплект: Освещение . Архивировано из оригинала 15 апреля 2007 г. Проверено 17 марта 2007 г.
- ^ «Калькулятор производительности при слабом освещении» . Архивировано из оригинала 15 июня 2013 г. Проверено 27 сентября 2010 г.
- ^ Дарлингтон, Пол (5 декабря 2017 г.). «Лондонское метро: горим свет» . Инженер путей сообщения . Архивировано из оригинала 16 ноября 2018 г. Проверено 20 декабря 2017 г.
- ^ «Как пользоваться люксметром (австралийские рекомендации)» (PDF) . Устойчивое развитие Виктория. Апрель 2010 г. Архивировано из оригинала (PDF) 7 июля 2011 г.
- ^ «Иллюминация. — 1926,56» . Регламент (Стандарты – 29 CFR) . Управление по охране труда и здоровья, Министерство труда США. Архивировано из оригинала 8 мая 2009 г.
- ^ Европейский закон UNI EN 12464.
- ^ Перейти обратно: а б Шлайтер, Раздел 7 .
- ^ Шлайтер, Раздел 14 .
- ^ Джек Л. Линдси, Прикладная светотехника , The Fairmont Press, Inc., 1997 г. ISBN 0881732125 стр. 218
- ^ Лозе, Бернхард; Стилле, Ульрих [на немецком языке] (январь 1948 г.) [19 августа 1947 г.]. Написано в Брауншвейге, Германия. Немецкое физическое общество (ред.). «Введение и определение эквивалента света» . Журнал физики (на немецком языке). 125 (1-3). Берлин / Геттинген / Гейдельберг, Германия: Springer-Verlag : 133–158. Бибкод : 1948ZPhy..125..133L . дои : 10.1007/BF01337623 . ISSN 0044-3328 . S2CID 125512557 . Проверено 19 марта 2023 г.
- ^ Вестфаль, Вильгельм Генрих (1952). «Нокс, темная яркость, скот» . В Вестфале, Вильгельм Х. (ред.). Физический словарь (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, сокращенно nx, единица темновой освещенности (темновая яркость), которая в 1940 году Немецким обществом освещения была создана для числовой информации и для соединения темной освещенности с нормальной освещенностью. В отношении цветовой температуры излучения и связи числовых значений освещенности Е и темновой освещенности Е применяются те же характеристики, что и для темновой яркости и Скот (ск). Для излучения с цветовой температурой T 1 = 2360 К справедливо следующее: 1 nx = 10 −3 лк (люкс). Для любого излучения с известной спектральной мощностью излучения S 1 соотношение между в 10 −3 lx измеренное числовое значение { E } освещенности и в nx измеренное числовое значение { E } темновой освещенности: { E } nx = (2,161 ± 0,001) · { E } 10 −3 lx · ∫ S λ V λ,W dλ / ∫ S λ V λ dλ , где V λ — относительная спектральная яркостная чувствительность, а V λ,W — относительная спектральная сумеречная чувствительность человеческого глаза по Уиверу. [А] иметь в виду. [...] тёмное свечение. [...] Если глаз адаптирован к темноте, т. е. подвергается воздействию яркости менее 0,01 асб кривая чувствительности глаза отклоняется от кривой спектральной светочувствительности и смещается ближе к коротковолновому концу спектра, стержневая кривая, относится , то в результате явления Пуркинье к сумеречному зрению . На основе этой кривой чувствительности в Германии в 1940 году темновая яркость была установлена в единице Скот (ск) так, что для света с цветовой температурой 2360° К 1 ск = 10. −3 асб применяется. В 1948 году Международная комиссия по освещению эталонную температуру на уровне 2046 К, температуры затвердевания платины (IBK) установила . Термин скот не был принят ИБК, но его следует « скотопический стильб называть ». В Германии в качестве максимально допустимого предела темновой яркости установлено 10 шот, чтобы избежать использования темновой яркости в области смешанного колбочкового и палочечного зрения , так как в этой области фотометрические измерения теряют смысл из-за постепенного скольжения кривая чувствительности глаз.
- ^ Гримзель, Эрнст [на немецком языке] ; Шаллройтер, Вальтер [на немецком языке] (1988) [1976]. «1. Свет: 1.4. Фотометрия: 1.4.1. Основные понятия» . В Хаферкорне, Хайнц (ред.). Учебник физики: Оптика (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 . № заказа. 6666211, ВЛН 294-375/84/88, ЛСВ 1164 . Проверено 16 марта 2023 г. стр. 37–38:
Видение в темноте [...] Для зрения в темноте, при котором стимулируются только палочки , яркость в темноте определяется единицей Skot (sk), а освещенность в темноте - единицей Nox (nx). Коэффициенты преобразования между светлыми и темными величинами зависят от спектрального состава света. Поэтому для них установлена цветовая температура 2042 К (ранее 2360 К). Здесь 1 ск = 10 −3 асб и 1нх = 10 −3 лк.
- ^ Кеплингер, Томас (29 марта 2021 г.). «1939–1945 — Люмоген светится в подвале» . Слова в темноте (на австрийском немецком языке). Вена, Австрия. Архивировано из оригинала 16 марта 2023 г. Проверено 16 марта 2023 г.
Скот и Нокс [...] В этом контексте интересно введение новых единиц измерения. Предпосылки исследований и требования к светящимся цветам настолько сильно отличались от всех исследованных до этого момента областей, что Немецкое общество светотехники учредило в 1940 году свои собственные единицы: темновую яркость измеряли в скотах , а темновую освещенность в Ноксе. [Б] Эти единицы были соседними с существующими величинами яркости и освещенности и использовались для числовой записи наименьших значений освещенности. Это соответствовало примерно Nox 10. −3 Люкс.
Внешние ссылки [ править ]
- Часто задаваемые вопросы по радиометрии и фотометрии Страница часто задаваемых вопросов по радиометрии профессора Джима Палмера ( Университет Аризоны ).
