مطالب علمی

  • 5192
  • 2623 مرتبه
  • سه شنبه 06 مهر 1400

واحدهای اندازه گیری نور

واحدهای اندازه گیری نور

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   کمیت

نماد

یکای اس‌آی

نماد

بُعد

توضیحات

انرژی نورانی

Qv

لومن ثانیه

lm⋅s

T⋅J 

در انگلیسی گاهی به یکاها تالبوت می‌گویند

شار نوری

Φv

لومن ( cd⋅sr)

lm

J

توان نوری هم می‌گویند

شدت نور

Iv

کاندلا ( lm/sr)

cd

J

یکی از یکاهای اصلی اس‌آی، شار نوری در هر زاویه فضایی واحد

درخشندگی

Lv

کاندلا بر متر مربع

cd/m2

L−2⋅J

به این یکا «نیت» هم می‌گویند

شدت روشنایی

Ev

لوکس ( lm/m2)

lx

L−2⋅J

برای نور تابیده‌شده بر یک سطح استفاده می‌شود

گسیل نوری

Mv

لوکس ( lm/m2)

lx

L−2⋅J

برای نور تابیده‌شده از یک سطح استفاده می‌شود

نوردهی

Hv

لوکس ثانیه

lx⋅s

L−2⋅T⋅J

*

چگالی انرژی نورانی

ωv

لومن ثانیه بر متر۳

lm⋅sm−3

L−3⋅T⋅J

*

اثرگذاری نوری

η [نکته ۲]

لومن بر وات

lm/W

M−1⋅L−2⋅T3⋅J

نسبت شار نوری به شار تابشی

بازده نوری

V

*

*

1

ضریب نوری نیز گفته می‌شود

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

کاندلا(cd)[1]  :

در حالت ایده آل برای یک منبع نور نقطه ای ، نور ساطع شده ازمنبع در تمام جهات به صورت مساوی پخش می شود. اما در حالت واقعی ، چه به دلیل شکل خود منبع نور و چه به دلیل فرم چراغی که منبع نور داخل آن قرار گرفته است میزان پخش نور در تمام جهات مساوی نیست.برای اندازه گیری مقدار پخش نور در یک جهت خاص از پارامتر شدت نور استفاده می شود. شدت نور، مقدار نوری است که در یک جهت خاص ساطع شده و واحد آن کاندلا  (Candela) است و با نماد cd نمایش میدهند. منظور ، احساس انسان از روشنایی نور تابیده از سوی یک سرچشمه نور در جهتی مشخص است که توسط تابع روشنایی  (یک مدل استانداردشده از حساسیت چشم انسان به طول موج‌های مختلف که با نام تابع اثرگذاری نور هم شناخته می‌شود[7]) وزن داده می‌شود. یک شمع معمولی هم با تقریب نه‌چندان خوب یک کاندلا شدت نور دارد.

 

شدت نور(کاندلا)  ، شار نور(لومن) و درخشندگی

 

 

لومن ([2] lm)  :

 

شار نوری با نماد   Φ مقدار نوری را توصیف می‌کند که از یک منبع نوری سرچشمه می‌گیرد و واحد آن لومن (Lumen) یا به اختصار lm است. به بیان دیگر، شار نوری مقدار کل پرتوهای نوری ساطع شده از منبع را نشان می‌دهد. هرچه شار یا اصطلاحاً لومن منابع نوری بیشتر باشد، پرنور تر خواهند بود. شار نوری یکی از پارامترهای مهم منابع نوری است که معمولاً همراه با مشخصات آن‌ها بیان می‌شود.

برای مثال، جدول زیر مشخصات یک لامپ روشنایی را نشان می‌دهد که معمولاً روی جعبه آن درج می‌شود. همان‌طور که می‌بینیم، مقدار شار نوری یا اصطلاحاً لومن آن نیز نوشته شده است.

 

 

شار نوری  لومن (lm)

 

لومن واحد اندازه گیری شار نوری یا توان نوري(Luminous Flux) است که عبارت است از كل پرتوهای نور خارج شده در تمام جهات از يك منبع نور.

 

 

 

شدت روشنایی یا لوکس: (lux)

شدت روشنایی معیاری برای اندازه گیری مقدار شار نوری است که به یک سطح می رسد.مقدار شدت روشنایی از حاصل تقسیم مقدار شار نوری (بر حسب لومن) تابیده به سطح بر مساحت سطح مورد بررسی (بر حسب متر مربع)به دست می آید .شدت روشنایی با نماد E نمایش داده می شود و واحد آن لوکس (Lux) نامیده می شود (که معادل لومن بر متر مربع است).

 هر لوکس معادل یک لومن بر متر مربع  است. تفاوت آن با Candela در این است که به فاصله و مساحت ارتباط دارد. هرچه فاصله منبع نور از سطح بیشتر باشد میزان Lux کاهش می‌یابد چرا که Lumen  یا روشنایی کل در سطح بزرگتری پراکنده می‌شود.

لازم به ذکر است که در این محاسبه آن قسمت از شار نوری که به سطح می رسد در محاسبه در نظر گرفته می شود نه مقدار شار نوری خروجی منبع. از این نظر هرچه سطح مورد بررسی از منبع نور فاصله بگیرد میزان شدت روشنایی کاهش می یابد.معمولا شدت روشنایی با استفده از لوکس متر اندازه گیری می شود.

 

 


شار نوری بر واحد سطح  را  لوکس می نامند

 

 

درخشندگی(cd/m2) :

درخشندگی تنها پارامتر پایه ای روشنایی است که توسط چشم احساس می شود. درخشندگی بیان کننده میزان روشنایی و درخشان بودن یک سطح است که بستگی مستقیم به میزان نور تابشی از آن سطح به سمت چشم دارد. درخشندگی که با نماد L مشخص می گردد هم برای منابع روشنایی و هم برای سطوحی که به آنها نور تابیده شده تعریف می شود و واحد آن کندل بر متر مربع (cd/m^2) است. به میزان و شدت تابش نور در یک مساحت و در جهتی معیین درخشندگی و یا تراکم نور گفته می شود.

اگر دو منبع نورانی با شدت نور برابر و اندازه فیزیکی متفاوت پشت سر هم دیده شوند منبع کوچکتر درخشنده تر بنظر می رسد.

معمولا این خصوصیت برای مشخص نمودن ویژگی بازتاب نور از سطوح صاف به کار می رود. همچنین مشخص می کند چشم انسان تا چه میزان توانایی دید نور را از یک زاویه دید مشخص دارد. منظور از زاویه فضایی، زاویه ای است که توسط مردمک چشم انسان قابل گسترش است. بنابراین درخشندگی معیاری است برای اینکه آن سطح تا چه حد درخشان به نظر خواهد رسید.

 

 

 

درخشندگی سطحی که به آنها نور تابیده است به مقدار بازتابش نور از آن سطح وابسته است. مقدار بازتابش نور نیز وابستگی مستقیم با صیقلی و صاف بودن آن سطح و رنگ آن دارد.

 

مقایسه لوکس ،لومن و درخشندگی:

 

 

 

 لوکس میزان نوری است که به یک سطح تابیده می‌شود، در حالی که لومن کل نوری است که از منبع نور آزاد می‌شود. یک لوکس معادل یک لومن است که در مساحت یک متر مربع پخش شده است؛ بنابراین مشخصات لوکس به شما می‌گوید که با توجه به منطقه اندازه‌گیری شده، به چه تعداد لومن (کل نور خروجی) برای روشن کردن محیط نیاز دارید.

لوکس یکای سنجش شدت روشنایی و میزان شار نوری تابیده شده به واحد سطح است و درخشندگی یک جسم به معنی اثر نور منتشر یا تابیده شده از جسم بر چشم انسان می‌باشد.

 

مقایسه کاندلا ، لومن و لوکس :                           

 

 

تفاوت لوکس و کاندلا در این است که لوکس به جای اندازه گیری نور در یک زاویه سه بعدی، میزان روشنایی یک سطح را اندازه گیری می‌کند. در نتیجه فاصله آن سطح از منبع نور به یک عامل مهم تبدیل می‌شود؛ یعنی هرچه سطح از منبع نور فاصله داشته باشد، نور آن کمتر می‌شود.

 

 

لومن یکای شار نوری و میزان نوری است که از یک منبع نور منتشر می‌شود و کاندلا واحد اندازه‌گیری شدت نور است و میزان نور منتشر شده در یک فضای سه بعدی را اندازه‌گیری می‌کند.

 

چرا خروجی تجهیزات نوری باید در واحد لومن اندازه گیری شود و نه وات ؟

 

 

 زیرا وات انرژی الکتریسیته ی مورد نیاز تجهیزات نوری را بیان میکند در  حالی که لومن بیانگر میزان نوری است که از یک منبع نور منتشر می‌شود و آنچه در تجهیزات نوری حائز اهمیت است لومن می باشد . به عبارت دیگر برای لامپها، آنچه که مهم است، میزان نوردهی (lm) آنهاست .

 میزان کارایی یک لامپ با نسبت لومن بر وات بیان میشود. این عدد نشان دهنده ی میزان لومن تولید شده به ازای هر وات میباشد.

تکنولوژی LED  علاوه به ارائه منابع نوری با طیف های رنگ مختلف، در بالا بردن بهره نوری نیز موفق عمل کرده است. در جدول زیر مقایسه لومن حاصل از لامپ ها با تکنولوژی و توان های متفاوت آورده شده است.

 

تصویر بالا بیانگر تاثیر توان لامپ بر لومن خروجی آن می باشد.در سمت راست یک لامپ 60 وات با 800 تا 850 لومن شار نوری  مشاهده میشود.

 

 

منابع

 

  1. اسلامی، خدادادی و حجرگشت، «لامپ‌های خاص»، روشنایی فنی و نقشه‌کشی رایانه، ۱۲۰.، ۱۲۰."انقلاب نورپردازی با ال‌ئی‌دی". فوربز. Retrieved 10 Mayٔ 2009.
  2.  "لپ‌تاپ‌های ال‌ئی‌دی: نازکتر، سبکتر، پر عمرتر، بهتر". سی‌نت. Retrieved 10 Mayٔ 2009.
  3.  اسلامی، خدادادی و حجرگشت، «لامپ‌های خاص»، روشنایی فنی و نقشه‌کشی رایانه، ۱۲۱
  4. "CIE Scotopic luminosity curve (1951)". Archived from the original on 28 December 2008. Retrieved 23 March 2012.

 


اخبار مرتبط