مبدل نور
نور و نورسنجی — از کاندلا تا لومن
واحدهای نورسنجی را در ۵ دسته تسلط پیدا کنید: روشنایی (لوکس)، درخشندگی (نیت)، شدت نور (کاندلا)، شار نوری (لومن)، و نوردهی. تفاوت بین نور روی سطوح و نور از سطوح را درک کنید.
مبانی نورسنجی
پنج کمیت فیزیکی
نورسنجی ۵ چیز متفاوت را اندازهگیری میکند! روشنایی: نوری که بر روی سطح میافتد (لوکس). درخشندگی: نوری که از سطح میآید (نیت). شدت: قدرت منبع (کاندلا). شار: خروجی کل (لومن). نوردهی: نور × زمان. نمیتوان آنها را مخلوط کرد!
- روشنایی: لوکس (نور روی)
- درخشندگی: نیت (نور از)
- شدت: کاندلا (منبع)
- شار: لومن (کل)
- نوردهی: لوکس-ثانیه (زمان)
روشنایی (لوکس)
نوری که بر روی یک سطح میافتد. واحدها: لوکس (lx) = لومن بر متر مربع. نور خورشید: ۱۰۰,۰۰۰ لوکس. دفتر: ۵۰۰ لوکس. نور ماه: ۰.۱ لوکس. اندازهگیری میکند که یک سطح هنگام روشن شدن چقدر روشن به نظر میرسد.
- لوکس = lm/m² (لومن/مساحت)
- نور خورشید: ۱۰۰,۰۰۰ lx
- دفتر: ۳۰۰-۵۰۰ lx
- نمیتوان به نیت تبدیل کرد!
درخشندگی (نیت)
نوری که از یک سطح میآید (منتشر یا منعکس شده). واحدها: نیت = کاندلا بر متر مربع. صفحه نمایش تلفن: ۵۰۰ نیت. لپتاپ: ۳۰۰ نیت. متفاوت از روشنایی! درخشندگی خود سطح را اندازهگیری میکند.
- نیت = cd/m²
- تلفن: ۴۰۰-۸۰۰ نیت
- لپتاپ: ۲۰۰-۴۰۰ نیت
- متفاوت از روشنایی!
- ۵ کمیت فیزیکی مختلف - نمیتوان مخلوط کرد!
- روشنایی (لوکس): نور روی سطح
- درخشندگی (نیت): نور از سطح
- شدت (کاندلا): قدرت منبع در یک جهت
- شار (لومن): خروجی کل نور
- فقط در همان دسته تبدیل کنید!
توضیح پنج دسته
روشنایی (نور روی)
نور تابیده شده بر روی یک سطح. اندازهگیری میکند که چه مقدار نور به یک منطقه برخورد میکند. واحد پایه: لوکس (lx). ۱ لوکس = ۱ لومن بر متر مربع. فوت-کاندل (fc) = ۱۰.۷۶ لوکس. برای طراحی روشنایی استفاده میشود.
- لوکس (lx): واحد SI
- فوت-کاندل (fc): امپریال
- فوت (ph): CGS (۱۰,۰۰۰ lx)
- نور دریافتی را اندازهگیری میکند
درخشندگی (نور از)
نور منتشر یا منعکس شده از سطح. روشنایی که میبینید. واحد پایه: نیت = کاندلا/متر مربع. استیلب = ۱۰,۰۰۰ نیت. لامبرت، فوت-لامبرت تاریخی هستند. برای نمایشگرها، صفحهها استفاده میشود.
- نیت (cd/m²): مدرن
- استیلب: ۱۰,۰۰۰ نیت
- لامبرت: ۳,۱۸۳ نیت
- فوت-لامبرت: ۳.۴۳ نیت
شدت، شار، نوردهی
شدت (کاندلا): قدرت منبع در یک جهت. واحد پایه SI! شار (لومن): خروجی کل در همه جهات. نوردهی (لوکس-ثانیه): روشنایی در طول زمان برای عکاسی.
- کاندلا (cd): پایه SI
- لومن (lm): خروجی کل
- لوکس-ثانیه: نوردهی
- همه کمیتهای متفاوتی هستند!
فیزیک اندازهگیری نور
قانون عکس مجذور
شدت نور با مجذور فاصله کاهش مییابد. روشنایی E = شدت I / فاصله² (r²). دو برابر شدن فاصله = ۱/۴ روشنایی. ۱ کاندلا در ۱ متر = ۱ لوکس. در ۲ متر = ۰.۲۵ لوکس.
- E = I / r²
- دو برابر شدن فاصله = ۱/۴ نور
- ۱ cd در ۱م = ۱ lx
- ۱ cd در ۲م = ۰.۲۵ lx
از شار به روشنایی
شار نوری پخش شده بر روی یک مساحت. E (لوکس) = شار (لومن) / مساحت (متر مربع). ۱۰۰۰ لومن بر ۱ متر مربع = ۱۰۰۰ لوکس. بر ۱۰ متر مربع = ۱۰۰ لوکس. مساحت بزرگتر = روشنایی کمتر.
- E = Φ / A
- ۱۰۰۰ lm / ۱ m² = ۱۰۰۰ lx
- ۱۰۰۰ lm / ۱۰ m² = ۱۰۰ lx
- مساحت مهم است!
درخشندگی و بازتابندگی
درخشندگی = روشنایی × بازتابندگی / π. دیوار سفید (۹۰٪ بازتابندگی): درخشندگی بالا. سطح سیاه (۱۰٪ بازتابندگی): درخشندگی پایین. روشنایی یکسان، درخشندگی متفاوت! به سطح بستگی دارد.
- L = E × ρ / π
- سفید: درخشندگی بالا
- سیاه: درخشندگی پایین
- سطح مهم است!
معیارهای سطح نور
| شرایط | روشنایی (لوکس) | یادداشتها |
|---|---|---|
| نور ستاره | 0.0001 | تاریکترین نور طبیعی |
| نور ماه (کامل) | 0.1 - 1 | شب صاف |
| روشنایی خیابان | 10 - 20 | شهری معمولی |
| اتاق نشیمن | 50 - 150 | خانه راحت |
| فضای کار اداری | 300 - 500 | الزام استاندارد |
| فروشگاه خرده فروشی | 500 - 1000 | نمایشگر روشن |
| اتاق عمل | 10,000 - 100,000 | دقت جراحی |
| نور مستقیم خورشید | 100,000 | روز روشن |
| نور کامل روز | 10,000 - 25,000 | از ابری تا آفتابی |
روشنایی نمایشگر (درخشندگی)
| دستگاه | معمولی (نیت) | حداکثر (نیت) |
|---|---|---|
| کتابخوان الکترونیکی (جوهر الکترونیکی) | 5-10 | 15 |
| صفحه نمایش لپتاپ | 200-300 | 400 |
| مانیتور دسکتاپ | 250-350 | 500 |
| گوشی هوشمند | 400-600 | 800-1200 |
| تلویزیون HDR | 400-600 | 1000-2000 |
| پروژکتور سینما | 48-80 | 150 |
| نمایشگر LED فضای باز | 5000 | 10,000+ |
کاربردهای دنیای واقعی
طراحی روشنایی
دفتر: ۳۰۰-۵۰۰ لوکس. خرده فروشی: ۵۰۰-۱۰۰۰ لوکس. جراحی: ۱۰,۰۰۰+ لوکس. کدهای ساختمانی الزامات روشنایی را مشخص میکنند. خیلی کم: خستگی چشم. خیلی زیاد: تابش خیره کننده، اتلاف انرژی. روشنایی مناسب حیاتی است!
- دفتر: ۳۰۰-۵۰۰ lx
- خرده فروشی: ۵۰۰-۱۰۰۰ lx
- جراحی: ۱۰,۰۰۰+ lx
- کدهای ساختمانی اعمال میشوند
فناوری نمایشگر
صفحه نمایش تلفن/تبلت: ۴۰۰-۸۰۰ نیت معمولی. لپتاپها: ۲۰۰-۴۰۰ نیت. تلویزیونهای HDR: ۱۰۰۰+ نیت. نمایشگرهای فضای باز: ۲۰۰۰+ نیت برای دید. درخشندگی خوانایی را در شرایط روشن تعیین میکند.
- تلفنها: ۴۰۰-۸۰۰ نیت
- لپتاپها: ۲۰۰-۴۰۰ نیت
- تلویزیون HDR: ۱۰۰۰+ نیت
- فضای باز: ۲۰۰۰+ نیت
عکاسی
نوردهی دوربین = روشنایی × زمان. لوکس-ثانیه یا لوکس-ساعت. نورسنجها لوکس را اندازهگیری میکنند. نوردهی مناسب برای کیفیت تصویر حیاتی است. EV (مقدار نوردهی) به لوکس-ثانیه مربوط میشود.
- نوردهی = لوکس × زمان
- نورسنجها: لوکس
- لوکس-ثانیه: واحد عکس
- EV به نوردهی مربوط میشود
ریاضیات سریع
عکس مجذور
روشنایی با فاصله² کاهش مییابد. ۱ cd در ۱م = ۱ lx. در ۲م = ۰.۲۵ lx (۱/۴). در ۳م = ۰.۱۱ lx (۱/۹). سریع: بر مجذور فاصله تقسیم کنید!
- E = I / r²
- ۱م: تقسیم بر ۱
- ۲م: تقسیم بر ۴
- ۳م: تقسیم بر ۹
پخش شدن در مساحت
شار بر روی مساحت. لامپ ۱۰۰۰ lm. در فاصله ۱ متر، بر روی سطح کره ۱۲.۶ متر مربع پخش میشود. ۱۰۰۰ / ۱۲.۶ = ۷۹ لوکس. کره بزرگتر = لوکس کمتر.
- مساحت کره = 4πr²
- ۱م: ۱۲.۶ m²
- ۲م: ۵۰.۳ m²
- شار / مساحت = روشنایی
لوکس به فوت-کاندل
۱ فوت-کاندل = ۱۰.۷۶۴ لوکس. سریع: fc × ۱۰ ≈ لوکس. یا: لوکس / ۱۰ ≈ fc. برای تخمینها به اندازه کافی نزدیک است!
- ۱ fc = ۱۰.۷۶۴ lx
- fc × ۱۰ ≈ لوکس
- لوکس / ۱۰ ≈ fc
- تخمین سریع
چگونه تبدیلها کار میکنند
- مرحله ۱: دسته را بررسی کنید
- مرحله ۲: فقط در دسته تبدیل کنید
- روشنایی: لوکس، fc، فوت
- درخشندگی: نیت، لامبرت، fL
- هرگز بین دستهها جابجا نشوید!
تبدیلهای رایج (در دستهها)
| از | به | ضریب | مثال |
|---|---|---|---|
| لوکس | فوت-کاندل | 0.0929 | ۱۰۰ lx = ۹.۲۹ fc |
| فوت-کاندل | لوکس | 10.764 | ۱۰ fc = ۱۰۷.۶ lx |
| فوت | لوکس | 10,000 | ۱ ph = ۱۰,۰۰۰ lx |
| نیت (cd/m²) | فوت-لامبرت | 0.2919 | ۱۰۰ nit = ۲۹.۲ fL |
| فوت-لامبرت | نیت | 3.426 | ۱۰۰ fL = ۳۴۳ nit |
| استیلب | نیت | 10,000 | ۱ sb = ۱۰,۰۰۰ nit |
| لامبرت | نیت | 3183 | ۱ L = ۳۱۸۳ nit |
| لومن | وات@555nm | 0.00146 | ۶۸۳ lm = ۱ W |
مثالهای سریع
مسائل حل شده
روشنایی دفتر
دفتر به ۴۰۰ لوکس نیاز دارد. لامپهای LED هر کدام ۸۰۰ لومن تولید میکنند. اتاق ۵م × ۴م (۲۰ متر مربع) است. چند لامپ لازم است؟
کل لومن مورد نیاز = ۴۰۰ lx × ۲۰ m² = ۸,۰۰۰ lm. لامپهای مورد نیاز = ۸,۰۰۰ / ۸۰۰ = ۱۰ لامپ. فرض بر توزیع یکنواخت و بدون تلفات است.
فاصله چراغ قوه
چراغ قوه دارای شدت ۱۰۰۰ کاندلا است. روشنایی در فاصله ۵ متری چقدر است؟
E = I / r². E = ۱۰۰۰ cd / (۵m)² = ۱۰۰۰ / ۲۵ = ۴۰ لوکس. قانون عکس مجذور: دو برابر شدن فاصله = ۱/۴ نور.
روشنایی صفحه نمایش
صفحه نمایش لپتاپ ۳۰۰ نیت است. به فوت-لامبرت تبدیل کنید؟
۱ نیت = ۰.۲۹۱۹ فوت-لامبرت. ۳۰۰ nit × ۰.۲۹۱۹ = ۸۷.۶ fL. استاندارد تاریخی سینما ۱۶ fL بود، بنابراین لپتاپ ۵.۵ برابر روشنتر است!
اشتباهات رایج
- **مخلوط کردن دستهها**: نمیتوان لوکس را به نیت تبدیل کرد! کمیتهای فیزیکی متفاوت. لوکس = نور روی سطح. نیت = نور از سطح. برای ارتباط آنها به بازتابندگی نیاز دارید.
- **فراموش کردن عکس مجذور**: نور با مجذور فاصله کاهش مییابد، نه به صورت خطی. ۲ برابر فاصله = ۱/۴ روشنایی، نه ۱/۲!
- **اشتباه گرفتن لومن و لوکس**: لومن = خروجی کل (همه جهات). لوکس = خروجی در هر مساحت (یک جهت). یک لامپ ۱۰۰۰ lm، ۱۰۰۰ لوکس تولید نمیکند!
- **نادیده گرفتن بازتابندگی**: دیوار سفید در مقابل دیوار سیاه تحت همان روشنایی، درخشندگی بسیار متفاوتی دارند. سطح مهم است!
- **کاندلا در مقابل قدرت شمع**: ۱ کاندلا ≠ ۱ قدرت شمع. شمع پنتان = ۱۰ کاندلا. واحدهای تاریخی متفاوت بودند!
- **واحدهای روشنایی نمایشگر**: تولیدکنندگان نیت، cd/m² و % روشنایی را مخلوط میکنند. همیشه نیت واقعی را برای مقایسه بررسی کنید.
حقایق جالب
کاندلا یک واحد پایه SI است
کاندلا یکی از ۷ واحد پایه SI است (همراه با متر، کیلوگرم، ثانیه، آمپر، کلوین، مول). به عنوان شدت نور یک منبع که نور ۵۴۰ تراهرتز با شدت تابشی ۱/۶۸۳ وات بر استرادیان منتشر میکند، تعریف میشود. تنها واحدی که بر اساس درک انسان است!
لومن از کاندلا تعریف شده است
۱ لومن = نور از یک منبع ۱ کاندلا بر روی ۱ استرادیان زاویه فضایی. از آنجا که یک کره ۴π استرادیان دارد، یک منبع ایزوتروپیک ۱ کاندلا در کل ۴π ≈ ۱۲.۵۷ لومن منتشر میکند. لومن مشتق شده است، کاندلا بنیادی است!
۵۵۵ نانومتر اوج حساسیت است
چشم انسان به ۵۵۵ نانومتر (سبز-زرد) بیشترین حساسیت را دارد. ۱ وات نور ۵۵۵ نانومتر = ۶۸۳ لومن (حداکثر ممکن). نور قرمز یا آبی: لومن کمتر در هر وات. به همین دلیل دید در شب سبز است!
نمایشگرهای HDR = ۱۰۰۰+ نیت
نمایشگرهای استاندارد: ۲۰۰-۴۰۰ نیت. HDR (محدوده دینامیکی بالا): ۱۰۰۰+ نیت. برخی به ۲۰۰۰-۴۰۰۰ نیت میرسند! بازتاب خورشید: ۵۰۰۰+ نیت. HDR محدوده روشنایی دنیای واقعی را برای تصاویر خیره کننده تقلید میکند.
فوت-کاندل از شمعهای واقعی
۱ فوت-کاندل = روشنایی در فاصله ۱ فوت از یک منبع ۱ کاندلا. در اصل از یک شمع واقعی در فاصله ۱ فوت! = ۱۰.۷۶۴ لوکس. هنوز در کدهای روشنایی ایالات متحده استفاده میشود.
استاندارد روشنایی سینما
پروژکتورهای سینما بر روی ۱۴-۱۶ فوت-لامبرت (۴۸-۵۵ نیت) کالیبره میشوند. در مقایسه با تلویزیون/تلفن کم نور به نظر میرسد! اما در یک سالن سینمای تاریک، کنتراست مناسبی ایجاد میکند. پروژکتورهای خانگی اغلب برای نور محیطی بیش از ۱۰۰ نیت دارند.
تکامل اندازهگیری نور: از شمع تا استانداردهای کوانتومی
منابع نور باستانی (قبل از ۱۸۰۰)
قبل از نورسنجی علمی، انسانها به چرخههای نور طبیعی و منابع مصنوعی خام متکی بودند. لامپهای روغنی، شمعها و مشعلها روشنایی ناسازگاری را فراهم میکردند که فقط با مقایسه اندازهگیری میشد.
- شمعها به عنوان استاندارد: شمعهای پیه، موم زنبور عسل و اسپرماتستی به عنوان مراجع تقریبی استفاده میشدند
- بدون اندازهگیری کمی: نور به صورت کیفی توصیف میشد ('روشن مانند نور روز'، 'کم نور مانند نور ماه')
- تغییرات منطقهای: هر فرهنگ استانداردهای شمع خود را بدون توافق بینالمللی توسعه داد
- محدودیت کشف: هیچ درکی از نور به عنوان تابش الکترومغناطیسی یا فوتون وجود نداشت
تولد نورسنجی علمی (۱۸۰۰-۱۹۰۰)
قرن نوزدهم تلاشهای سیستماتیکی را برای استانداردسازی اندازهگیری نور به ارمغان آورد که با پذیرش روشنایی گازی و روشنایی الکتریکی اولیه هدایت میشد.
- ۱۷۹۹ - نورسنج رامفورد: بنجامین تامپسون (کنت رامفورد) نورسنج سایه را برای مقایسه منابع نور اختراع کرد
- دهه ۱۸۶۰ - استانداردهای شمع پدیدار میشوند: شمع اسپرماتستی (روغن نهنگ)، لامپ کارسل (روغن گیاهی)، لامپ هفنر (استات آمیل) به عنوان مراجع با هم رقابت میکنند
- ۱۸۸۱ - استاندارد ویول: ژول ویول پلاتین را در نقطه انجماد (۱۷۶۹ درجه سانتیگراد) به عنوان استاندارد نور پیشنهاد کرد - ۱ سانتیمتر مربع ۱ ویول منتشر میکند
- ۱۸۹۶ - شمع هفنر: استاندارد آلمانی با استفاده از شعله کنترل شده استات آمیل، که تا دهه ۱۹۴۰ استفاده میشد (۰.۹۰۳ کاندلا مدرن)
استانداردسازی بینالمللی (۱۹۰۰-۱۹۴۸)
تلاشهای اوایل قرن بیستم، استانداردهای ملی رقیب را در شمع بینالمللی، پیشرو کاندلای مدرن، یکپارچه کرد.
- ۱۹۰۹ - شمع بینالمللی: توافق بین فرانسه، بریتانیا و ایالات متحده استاندارد را به عنوان ۱/۲۰ تابشگر جسم سیاه پلاتین در نقطه انجماد تعریف میکند
- ۱۹۲۱ - واحد بوگر پیشنهاد شد: بر اساس استاندارد پلاتین، تقریباً برابر با کاندلای مدرن
- دهه ۱۹۳۰ - استاندارد پنتان: برخی کشورها به جای پلاتین از لامپ پنتان استاندارد شده استفاده میکردند
- دهه ۱۹۴۰ - جنگ استانداردها را مختل میکند: جنگ جهانی دوم نیاز به اندازهگیری جهانی و قابل تکرار و مستقل از مصنوعات را برجسته کرد
کاندلا به یک واحد پایه SI تبدیل میشود (۱۹۴۸-۱۹۷۹)
همکاری بینالمللی پس از جنگ، کاندلا را به عنوان هفتمین واحد پایه SI تثبیت کرد که در ابتدا با تابش جسم سیاه پلاتین تعریف شده بود.
1948 Definition: ۱۹۴۸ (نهمین CGPM): کاندلا به عنوان شدت نور ۱/۶۰۰,۰۰۰ متر مربع پلاتین در نقطه انجماد تعریف شد. برای اولین بار 'کاندلا' به طور رسمی جایگزین 'شمع' شد. نورسنجی را در چارچوب SI در کنار متر، کیلوگرم، ثانیه، آمپر، کلوین و مول تثبیت کرد.
Challenges:
- وابستگی به پلاتین: نیاز به کنترل دقیق خلوص و دمای پلاتین (۱۷۶۹ درجه سانتیگراد) داشت
- تحقق دشوار: تعداد کمی از آزمایشگاهها میتوانستند دستگاه نقطه انجماد پلاتین را نگهداری کنند
- حساسیت طیفی: تعریف بر اساس دید فتوپیک (منحنی حساسیت چشم انسان) بود
- تکامل اصطلاحات: 'نیت' به طور غیررسمی برای cd/m² در سال ۱۹۶۷ به کار گرفته شد، اگرچه یک اصطلاح رسمی SI نیست
انقلاب کوانتومی: پیوند نور به ثابتهای بنیادی (۱۹۷۹-اکنون)
تعریف مجدد سال ۱۹۷۹ کاندلا را از مصنوعات مادی آزاد کرد و به جای آن آن را از طریق حساسیت چشم انسان در یک طول موج خاص به وات پیوند داد.
1979 Breakthrough: شانزدهمین CGPM کاندلا را بر اساس تابش تک رنگ بازتعریف کرد: 'شدت نور در یک جهت معین از یک منبع که تابش تک رنگ با فرکانس ۵۴۰ × ۱۰¹² هرتز (۵۵۵ نانومتر، اوج حساسیت چشم انسان) منتشر میکند و شدت تابشی ۱/۶۸۳ وات بر استرادیان دارد.' این باعث میشود ۶۸۳ لومن دقیقاً برابر با ۱ وات در ۵۵۵ نانومتر باشد.
Advantages:
- ثابت بنیادی: به وات (واحد توان SI) و تابع درخشندگی فتوپیک انسان پیوند خورده است
- قابلیت تکرار: هر آزمایشگاهی میتواند کاندلا را با استفاده از لیزر و آشکارساز کالیبره شده تحقق بخشد
- بدون مصنوعات: بدون نیاز به پلاتین، نقاط انجماد یا استانداردهای فیزیکی
- دقت طول موج: ۵۵۵ نانومتر به عنوان اوج دید فتوپیک (جایی که چشم بیشترین حساسیت را دارد) انتخاب شد
- عدد ۶۸۳: برای حفظ پیوستگی با تعریف قبلی کاندلا انتخاب شد
Modern Impact:
- کالیبراسیون LED: برای استانداردهای بهرهوری انرژی (رتبهبندی لومن بر وات) حیاتی است
- فناوری نمایشگر: استانداردهای HDR (نیت) بر اساس تعریف دقیق کاندلا هستند
- کدهای روشنایی: الزامات ساختمان (سطوح لوکس) قابل ردیابی به استاندارد کوانتومی هستند
- نجوم: اندازهگیریهای درخشندگی ستارهای به فیزیک بنیادی متصل هستند
انقلابهای فناوری در روشنایی (دهه ۱۹۸۰-اکنون)
فناوری روشنایی مدرن نحوه ایجاد، اندازهگیری و استفاده از نور را متحول کرده است و دقت نورسنجی را بیش از هر زمان دیگری مهم کرده است.
عصر LED (دهههای ۲۰۰۰-۲۰۱۰)
LEDها روشنایی را با بیش از ۱۰۰ لومن/وات (در مقابل ۱۵ لومن/وات برای لامپهای رشتهای) متحول کردند. برچسبهای انرژی اکنون به رتبهبندی دقیق لومن نیاز دارند. شاخص نمود رنگ (CRI) و دمای رنگ (کلوین) به مشخصات مصرفکننده تبدیل میشوند.
فناوری نمایشگر (دهههای ۲۰۱۰-اکنون)
نمایشگرهای HDR به ۱۰۰۰-۲۰۰۰ نیت میرسند. کنترل سطح پیکسل OLED. استانداردهایی مانند HDR10، Dolby Vision به مشخصات دقیق درخشندگی نیاز دارند. دید در فضای باز گوشیهای هوشمند باعث افزایش روشنایی اوج به بیش از ۱۲۰۰ نیت میشود. سینما برای کنتراست مناسب ۴۸ نیت را حفظ میکند.
روشنایی هوشمند و طراحی انسان محور (دهه ۲۰۲۰)
تحقیقات ریتم شبانهروزی باعث روشنایی قابل تنظیم (تنظیم CCT) میشود. لوکسمترها در گوشیهای هوشمند. کدهای ساختمانی روشنایی را برای سلامتی/بهرهوری مشخص میکنند. نورسنجی در طراحی سلامتی محور است.
- تنها واحد SI بر اساس درک انسان: کاندلا به طور منحصر به فرد زیستشناسی (حساسیت چشم) را در تعریف فیزیک گنجانده است
- از شمع تا کوانتوم: سفر از میلههای موم خام به استانداردهای تعریف شده با لیزر در ۲۰۰ سال
- هنوز در حال تکامل است: فناوری LED و نمایشگر همچنان به نوآوری نورسنجی ادامه میدهند
- تأثیر عملی: روشنایی صفحه نمایش تلفن شما، روشنایی دفتر و چراغهای جلوی ماشین شما همه به ۶۸۳ لومن = ۱ وات در ۵۵۵ نانومتر برمیگردند
- آینده: بهبود بیشتر بالقوه با درک بهتر علم بینایی، اما تعریف فعلی از سال ۱۹۷۹ به طور قابل توجهی پایدار بوده است
نکات حرفهای
- **ابتدا دسته را بررسی کنید**: همیشه تأیید کنید که در همان دسته تبدیل میکنید. لوکس به fc: خوب است. لوکس به نیت: اشتباه است!
- **عکس مجذور سریع**: فاصله ×۲ = روشنایی /۴. فاصله ×۳ = روشنایی /۹. محاسبات ذهنی سریع!
- **لومن ≠ لوکس**: یک لامپ ۱۰۰۰ لومن که بر روی ۱ متر مربع پخش شده است = ۱۰۰۰ لوکس. بر روی ۱۰ متر مربع = ۱۰۰ لوکس. مساحت مهم است!
- **فوت-کاندل سریع**: fc × ۱۰ ≈ لوکس. برای تخمینهای تقریبی به اندازه کافی نزدیک است. دقیق: fc × ۱۰.۷۶۴ = لوکس.
- **مقایسه نمایشگر**: همیشه از نیت (cd/m²) استفاده کنید. مشخصات % روشنایی را نادیده بگیرید. فقط نیتها عینی هستند.
- **تخمین روشنایی اتاق**: ۳۰۰-۵۰۰ لوکس برای دفتر معمولی است. کل لومن مورد نیاز = لوکس × مساحت (متر مربع). سپس بر لومن هر لامپ تقسیم کنید.
- **نماد علمی خودکار**: مقادیر ≥ ۱ میلیون یا < ۰.۰۰۰۰۰۱ به طور خودکار در نماد علمی (مثلاً 1.0e+6) برای خوانایی نمایش داده میشوند!
مرجع کامل نورسنجی
روشنایی
Light falling ON a surface - lux, foot-candle, phot. Units: lm/m². Cannot convert to other categories!
| واحد | نماد | یادداشتها و کاربردها |
|---|---|---|
| لوکس | lx | واحد SI روشنایی. ۱ lx = ۱ lm/m². دفتر: ۳۰۰-۵۰۰ لوکس. نور خورشید: ۱۰۰,۰۰۰ لوکس. |
| کیلولوکس | klx | ۱۰۰۰ لوکس. شرایط روشن در فضای باز. محدودههای نور مستقیم خورشید. |
| میلیلوکس | mlx | ۰.۰۰۱ لوکس. شرایط کم نور. سطوح گرگ و میش. |
| میکرولوکس | µlx | ۰.۰۰۰۰۰۱ لوکس. شرایط بسیار تاریک. سطوح نور ستاره. |
| فوت-کندل | fc | روشنایی امپریال. ۱ fc = ۱۰.۷۶۴ لوکس. هنوز در کدهای ایالات متحده استفاده میشود. |
| فوت | ph | واحد CGS. ۱ ph = ۱۰,۰۰۰ لوکس = ۱ lm/cm². اکنون به ندرت استفاده میشود. |
| ناکس | nx | ۰.۰۰۱ لوکس. روشنایی شبانه. از لاتین 'شب'. |
| لومن بر متر مربع | lm/m² | همانند لوکس. تعریف مستقیم: ۱ lm/m² = ۱ لوکس. |
| لومن بر سانتیمتر مربع | lm/cm² | همانند فوت. ۱ lm/cm² = ۱۰,۰۰۰ لوکس. |
| لومن بر فوت مربع | lm/ft² | همانند فوت-کاندل. ۱ lm/ft² = ۱ fc = ۱۰.۷۶۴ لوکس. |
درخشندگی
Light emitted/reflected FROM a surface - nit, cd/m², foot-lambert. Different from illuminance!
| واحد | نماد | یادداشتها و کاربردها |
|---|---|---|
| کاندلا بر متر مربع (نیت) | cd/m² | واحد مدرن درخشندگی = نیت. نمایشگرها با نیت رتبهبندی میشوند. تلفن: ۵۰۰ نیت. |
| نیت | nt | نام رایج برای cd/m². استاندارد روشنایی نمایشگر. HDR: ۱۰۰۰+ نیت. |
| استیلب | sb | ۱ cd/cm² = ۱۰,۰۰۰ نیت. بسیار روشن. اکنون به ندرت استفاده میشود. |
| کاندلا بر سانتیمتر مربع | cd/cm² | همانند استیلب. ۱ cd/cm² = ۱۰,۰۰۰ cd/m². |
| کاندلا بر فوت مربع | cd/ft² | درخشندگی امپریال. ۱ cd/ft² = ۱۰.۷۶۴ cd/m². |
| کاندلا بر اینچ مربع | cd/in² | ۱ cd/in² = ۱۵۵۰ cd/m². مساحت کوچک، روشنایی بالا. |
| لامبرت | L | ۱/π cd/cm² = ۳,۱۸۳ cd/m². سطح کاملاً پراکنده. |
| میلیلامبرت | mL | ۰.۰۰۱ لامبرت = ۳.۱۸۳ cd/m². |
| فوت-لامبرت | fL | ۱/π cd/ft² = ۳.۴۲۶ cd/m². استاندارد سینمای ایالات متحده: ۱۴-۱۶ fL. |
| آپوستیلب | asb | ۱/π cd/m² = ۰.۳۱۸ cd/m². واحد CGS. |
| بلوندل | blondel | همانند آپوستیلب. ۱/π cd/m². به نام آندره بلوندل. |
| بریل | bril | ۱۰^-۷ لامبرت = ۳.۱۸۳ × ۱۰^-۶ cd/m². دید سازگار با تاریکی. |
| اسکات | sk | ۱۰^-۴ لامبرت = ۳.۱۸۳ × ۱۰^-۴ cd/m². واحد دید اسکوپیک. |
شدت نور
Light source strength in a direction - candela (SI base unit), candle power. Different physical quantity!
| واحد | نماد | یادداشتها و کاربردها |
|---|---|---|
| کاندلا | cd | واحد پایه SI! شدت نور در یک جهت. LED: ۱-۱۰ cd معمولی. |
| کیلوکاندلا | kcd | ۱۰۰۰ کاندلا. منابع بسیار روشن. نورافکنها. |
| میلیکاندلا | mcd | ۰.۰۰۱ کاندلا. LEDهای کوچک. چراغهای نشانگر: ۱-۱۰۰ mcd. |
| هفنِرکرتزه (شمع هفنر) | HK | ۰.۹۰۳ cd. استاندارد شمع آلمانی. شعله استات آمیل. |
| شمع بینالمللی | ICP | ۱.۰۲ cd. استاندارد اولیه. پلاتین در نقطه انجماد. |
| شمع اعشاری | dc | همانند کاندلا. اصطلاح فرانسوی اولیه. |
| شمع پنتان (قدرت 10 شمع) | cp | ۱۰ cd. استاندارد لامپ پنتان. ۱۰ قدرت شمع. |
| واحد کارسل | carcel | ۹.۷۴ cd. استاندارد لامپ فرانسوی. لامپ روغن کارسل. |
| بوژی دیسیمال | bougie | همانند کاندلا. شمع اعشاری فرانسوی. |
شار نوری
Total light output in all directions - lumen. Cannot convert to intensity/illuminance without geometry!
| واحد | نماد | یادداشتها و کاربردها |
|---|---|---|
| لومن | lm | واحد SI شار نوری. خروجی کل نور. لامپ LED: ۸۰۰ lm معمولی. |
| کیلولومن | klm | ۱۰۰۰ لومن. لامپهای روشن. روشنایی تجاری. |
| میلیلومن | mlm | ۰.۰۰۱ لومن. منابع بسیار کم نور. |
| وات (در 555 نانومتر، اوج بازدهی نوری) | W@555nm | ۱ W در ۵۵۵ nm = ۶۸۳ lm. حداکثر کارایی نوری. حداکثر نور سبز. |
نوردهی فتومتریک
Light exposure over time - lux-second, lux-hour. Illuminance integrated over time.
| واحد | نماد | یادداشتها و کاربردها |
|---|---|---|
| لوکس-ثانیه | lx⋅s | روشنایی در طول زمان. نوردهی عکاسی. ۱ lx برای ۱ ثانیه. |
| لوکس-ساعت | lx⋅h | ۳۶۰۰ لوکس-ثانیه. ۱ lx برای ۱ ساعت. نوردهیهای طولانیتر. |
| فوت-ثانیه | ph⋅s | ۱۰,۰۰۰ لوکس-ثانیه. نوردهی روشن. |
| فوت-کندل-ثانیه | fc⋅s | ۱۰.۷۶۴ لوکس-ثانیه. فوت-کاندل برای ۱ ثانیه. |
| فوت-کندل-ساعت | fc⋅h | ۳۸,۷۵۰ لوکس-ثانیه. فوت-کاندل برای ۱ ساعت. |
بهترین شیوههای تبدیل نورسنجی
بهترین شیوهها
- کمیت را بشناسید: لوکس (روی سطح)، نیت (از سطح)، کاندلا (منبع)، لومن (کل) - هرگز مخلوط نکنید!
- فقط در همان دسته تبدیل کنید: لوکس↔فوت-کاندل خوب است، لوکس↔نیت بدون دادههای سطح غیرممکن است
- برای تبدیل لومن به لوکس: به مساحت و الگوی توزیع نور نیاز دارید (تقسیم ساده نیست!)
- روشنایی نمایشگر در نیت: ۲۰۰-۳۰۰ داخلی، ۶۰۰+ فضای باز، ۱۰۰۰+ محتوای HDR
- کدهای روشنایی از لوکس استفاده میکنند: دفتر ۳۰۰-۵۰۰ lx، خرده فروشی ۵۰۰-۱۰۰۰ lx، الزامات محلی را بررسی کنید
- عکاسی: لوکس-ثانیه برای نوردهی، اما دوربینهای مدرن از مقیاس EV (مقدار نوردهی) استفاده میکنند
اشتباهات رایجی که باید از آنها اجتناب کرد
- تلاش برای تبدیل مستقیم لوکس به نیت: غیرممکن است! کمیتهای متفاوت (روی سطح در مقابل از سطح)
- تبدیل لومن به لوکس بدون مساحت: باید مساحت روشن شده و الگوی توزیع را بدانید
- نادیده گرفتن قانون عکس مجذور: شدت نور با فاصله² کاهش مییابد (فاصله دو برابر = ۱/۴ نور)
- مخلوط کردن دستهها: مانند تلاش برای تبدیل متر به کیلوگرم - از نظر فیزیکی بیمعنی است!
- استفاده از واحد اشتباه برای کاربرد: نمایشگرها به نیت نیاز دارند، اتاقها به لوکس، لامپها با لومن رتبهبندی میشوند
- اشتباه گرفتن کاندلا با قدرت شمع (candlepower): واحد امپریال قدیمی، با کاندلای مدرن (cd) یکسان نیست
سوالات متداول
تفاوت بین لوکس و نیت چیست؟
کاملاً متفاوت! لوکس = روشنایی = نوری که بر روی یک سطح میافتد (lm/m²). نیت = درخشندگی = نوری که از یک سطح میآید (cd/m²). مثال: یک میز از چراغهای سقفی ۵۰۰ لوکس روشنایی دارد. صفحه نمایش کامپیوتر ۳۰۰ نیت درخشندگی دارد که شما میبینید. بدون دانستن بازتابندگی سطح نمیتوانید بین آنها تبدیل کنید! کمیتهای فیزیکی متفاوت.
آیا میتوانم لومن را به لوکس تبدیل کنم؟
بله، اما به مساحت نیاز دارید! لوکس = لومن / مساحت (متر مربع). یک لامپ ۱۰۰۰ لومن که ۱ متر مربع سطح را روشن میکند = ۱۰۰۰ لوکس. همان لامپ که ۱۰ متر مربع را روشن میکند = ۱۰۰ لوکس. همچنین تحت تأثیر فاصله (قانون عکس مجذور) و الگوی توزیع نور قرار میگیرد. این یک تبدیل مستقیم نیست!
چرا کاندلا یک واحد پایه SI است؟
به دلایل تاریخی و عملی. شدت نور بنیادی است - میتوان آن را مستقیماً از یک منبع اندازهگیری کرد. لومن، لوکس از کاندلا با استفاده از هندسه مشتق شدهاند. همچنین، کاندلا تنها واحد SI است که بر اساس درک انسان است! با استفاده از حساسیت طیفی چشم انسان در ۵۵۵ نانومتر تعریف شده است. در میان واحدهای SI خاص است.
روشنایی خوب صفحه نمایش چیست؟
به محیط بستگی دارد! در داخل خانه: ۲۰۰-۳۰۰ نیت کافی است. در فضای باز: برای دید به بیش از ۶۰۰ نیت نیاز دارید. محتوای HDR: ۴۰۰-۱۰۰۰ نیت. خیلی روشن در تاریکی = خستگی چشم. خیلی کم نور در نور خورشید = نمیتوانید ببینید. بسیاری از دستگاهها به طور خودکار تنظیم میشوند. تلفنها معمولاً ۴۰۰-۸۰۰ نیت دارند، برخی برای نور شدید خورشید به بیش از ۱۲۰۰ میرسند.
چند لومن نیاز دارم؟
به اتاق و هدف بستگی دارد! قانون کلی: ۳۰۰-۵۰۰ لوکس برای دفاتر. اتاق خواب: ۱۰۰-۲۰۰ لوکس. آشپزخانه: ۳۰۰-۴۰۰ لوکس. لوکس × مساحت اتاق (متر مربع) = کل لومن. مثال: یک دفتر ۴م × ۵م (۲۰ متر مربع) در ۴۰۰ لوکس = ۸,۰۰۰ لومن نیاز است. سپس بر لومن هر لامپ تقسیم کنید.
چرا نمیتوانم این دستهها را مخلوط کنم؟
آنها کمیتهای فیزیکی اساساً متفاوتی با ابعاد مختلف هستند! مانند تلاش برای تبدیل کیلوگرم به متر - غیرممکن است! روشنایی شار/مساحت است. درخشندگی شدت/مساحت است. شدت کاندلا است. شار لومن است. همه آنها با فیزیک/هندسه مرتبط هستند اما مستقیماً قابل تبدیل نیستند. برای ارتباط آنها به اطلاعات اضافی (فاصله، مساحت، بازتابندگی) نیاز دارید.
فهرست کامل ابزارها
همه 71 ابزار موجود در UNITS