Valon muunnin
Valo & Fotometria — Kandelasta Luumeniin
Hallitse fotometriset yksiköt 5 kategoriassa: valaistusvoimakkuus (luksi), luminanssi (niti), valovoima (kandela), valovirta (luumen) ja valotus. Ymmärrä ero valon välillä pinnoilla ja pinnoilta.
Fotometrian perusteet
Viisi fysikaalista suuretta
Fotometria mittaa 5 ERI asiaa! Valaistusvoimakkuus: pinnalle lankeava valo (luksi). Luminanssi: pinnalta tuleva valo (niti). Voimakkuus: lähteen voimakkuus (kandela). Virta: kokonaisteho (luumen). Valotus: valo x aika. Ei voi sekoittaa!
- Valaistusvoimakkuus: luksi (valo päällä)
- Luminanssi: niti (valo pinnalta)
- Voimakkuus: kandela (lähde)
- Virta: luumen (yhteensä)
- Valotus: luksi-sekunti (aika)
Valaistusvoimakkuus (Luksi)
Pinnalle lankeava valo. Yksiköt: luksi (lx) = luumenia neliömetriä kohti. Auringonvalo: 100 000 luksia. Toimisto: 500 luksia. Kuunvalo: 0,1 luksia. Mittaa, kuinka kirkkaalta pinta näyttää valaistuna.
- luksi = lm/m² (luumenia/pinta-ala)
- Auringonvalo: 100 000 lx
- Toimisto: 300-500 lx
- Ei voi muuntaa niteiksi!
Luminanssi (Niti)
Pinnalta tuleva valo (säteilevä tai heijastunut). Yksiköt: niti = kandelaa neliömetriä kohti. Puhelimen näyttö: 500 nittiä. Kannettava tietokone: 300 nittiä. Eroaa valaistusvoimakkuudesta! Mittaa pinnan itsensä kirkkautta.
- niti = cd/m²
- Puhelin: 400-800 nittiä
- Kannettava: 200-400 nittiä
- Eroaa valaistusvoimakkuudesta!
- 5 eri fysikaalista suuretta - ei voi sekoittaa!
- Valaistusvoimakkuus (luksi): valo pinnalla
- Luminanssi (niti): valo pinnalta
- Voimakkuus (kandela): lähteen voimakkuus tiettyyn suuntaan
- Virta (luumen): kokonaisvaloteho
- Muunna vain saman kategorian sisällä!
Viisi kategoriaa selitettynä
Valaistusvoimakkuus (Valo päällä)
Pinnalle osuva valo. Mittaa, kuinka paljon valoa osuu alueelle. Perusyksikkö: luksi (lx). 1 luksi = 1 luumenia neliömetriä kohti. Jalkakynttilä (fc) = 10,76 luksia. Käytetään valaistussuunnittelussa.
- luksi (lx): SI-yksikkö
- jalkakynttilä (fc): imperiaalinen
- fot (ph): CGS (10 000 lx)
- Mittaa vastaanotetun valon
Luminanssi (Valo pinnalta)
Pinnalta säteilevä tai heijastunut valo. Kirkkaus, jonka näet. Perusyksikkö: niti = kandela/m². Stilbi = 10 000 nittiä. Lambert, jalkalambert ovat historiallisia. Käytetään näytöissä.
- niti (cd/m²): moderni
- stilbi: 10 000 nittiä
- lambert: 3 183 nittiä
- jalkalambert: 3,43 nittiä
Voimakkuus, Virta, Valotus
Voimakkuus (kandela): lähteen voimakkuus tiettyyn suuntaan. SI-perusyksikkö! Virta (luumen): kokonaisteho kaikkiin suuntiin. Valotus (luksi-sekunti): valaistusvoimakkuus ajan mittaan valokuvausta varten.
- kandela (cd): SI-perusyksikkö
- luumen (lm): kokonaisteho
- luksi-sekunti: valotus
- Kaikki ovat eri suureita!
Valonmittauksen fysiikka
Käänteisen neliön laki
Valon voimakkuus pienenee etäisyyden neliön myötä. Valaistusvoimakkuus E = Voimakkuus I / etäisyys² (r²). Kaksinkertainen etäisyys = 1/4 kirkkaudesta. 1 kandela 1 metrissä = 1 luksi. 2 metrissä = 0,25 luksia.
- E = I / r²
- Kaksinkertainen etäisyys = 1/4 valosta
- 1 cd 1m:ssä = 1 lx
- 1 cd 2m:ssä = 0,25 lx
Virrasta valaistusvoimakkuuteen
Valovirta jaettuna pinta-alalle. E (luksi) = Virta (luumen) / Pinta-ala (m²). 1000 luumenia 1 m²:llä = 1000 luksia. 10 m²:llä = 100 luksia. Suurempi pinta-ala = pienempi valaistusvoimakkuus.
- E = Φ / A
- 1000 lm / 1 m² = 1000 lx
- 1000 lm / 10 m² = 100 lx
- Pinta-alalla on väliä!
Luminanssi & Heijastavuus
Luminanssi = valaistusvoimakkuus x heijastavuus / π. Valkoinen seinä (90% heijastavuus): korkea luminanssi. Musta pinta (10% heijastavuus): matala luminanssi. Sama valaistusvoimakkuus, eri luminanssi! Riippuu pinnasta.
- L = E × ρ / π
- Valkoinen: korkea luminanssi
- Musta: matala luminanssi
- Pinnalla on väliä!
Valotason vertailuarvot
| Olosuhde | Valaistusvoimakkuus (luksi) | Huomautuksia |
|---|---|---|
| Tähtienvalo | 0.0001 | Pimein luonnonvalo |
| Kuunvalo (täysi) | 0.1 - 1 | Kirkas yö |
| Katuvalaistus | 10 - 20 | Tyypillinen kaupunkiympäristö |
| Olohuone | 50 - 150 | Mukava koti |
| Toimiston työtila | 300 - 500 | Standardivaatimus |
| Vähittäiskauppa | 500 - 1000 | Kirkas näyttö |
| Leikkaussali | 10,000 - 100,000 | Kirurginen tarkkuus |
| Suora auringonvalo | 100,000 | Kirkas päivä |
| Täysi päivänvalo | 10,000 - 25,000 | Pilvisestä aurinkoiseen |
Näytön kirkkaus (Luminanssi)
| Laite | Tyypillinen (nittiä) | Maksimi (nittiä) |
|---|---|---|
| E-lukija (e-muste) | 5-10 | 15 |
| Kannettavan näyttö | 200-300 | 400 |
| Pöytäkoneen näyttö | 250-350 | 500 |
| Älypuhelin | 400-600 | 800-1200 |
| HDR-televisio | 400-600 | 1000-2000 |
| Elokuvaprojektori | 48-80 | 150 |
| Ulkokäyttöön tarkoitettu LED-näyttö | 5000 | 10,000+ |
Sovellukset todellisessa maailmassa
Valaistussuunnittelu
Toimisto: 300-500 luksia. Vähittäiskauppa: 500-1000 luksia. Kirurgia: 10 000+ luksia. Rakennusmääräykset määrittelevät valaistusvoimakkuusvaatimukset. Liian alhainen: silmien rasitus. Liian korkea: häikäisy, energianhukka. Oikea valaistus on kriittistä!
- Toimisto: 300-500 lx
- Vähittäiskauppa: 500-1000 lx
- Kirurgia: 10 000+ lx
- Rakennusmääräykset ovat voimassa
Näyttötekniikka
Puhelimen/tabletin näytöt: 400-800 nittiä tyypillisesti. Kannettavat: 200-400 nittiä. HDR-televisiot: 1000+ nittiä. Ulkonäytöt: 2000+ nittiä näkyvyyden vuoksi. Luminanssi määrittää luettavuuden kirkkaissa olosuhteissa.
- Puhelimet: 400-800 nittiä
- Kannettavat: 200-400 nittiä
- HDR-televisio: 1000+ nittiä
- Ulkona: 2000+ nittiä
Valokuvaus
Kameran valotus = valaistusvoimakkuus x aika. Luksi-sekunnit tai luksi-tunnit. Valotusmittarit mittaavat lukseja. Oikea valotus on kriittistä kuvanlaadun kannalta. EV (valotusarvo) liittyy luksi-sekunteihin.
- Valotus = luksi x aika
- Valotusmittarit: luksi
- luksi-sekunti: valokuvausyksikkö
- EV liittyy valotukseen
Pikamatematiikka
Käänteinen neliö
Valaistusvoimakkuus laskee etäisyyden² myötä. 1 cd 1m:ssä = 1 lx. 2m:ssä = 0,25 lx (1/4). 3m:ssä = 0,11 lx (1/9). Nopeasti: jaa etäisyyden neliöllä!
- E = I / r²
- 1m: jaa 1:llä
- 2m: jaa 4:llä
- 3m: jaa 9:llä
Leviäminen pinta-alalle
Virta pinta-alalla. 1000 lm polttimo. 1 m päässä se leviää 12,6 m² pallon pinnalle. 1000 / 12,6 = 79 luksia. Suurempi pallo = pienempi luksimäärä.
- Pallon pinta-ala = 4πr²
- 1m: 12,6 m²
- 2m: 50,3 m²
- Virta / pinta-ala = valaistusvoimakkuus
Luksista jalkakynttilään
1 jalkakynttilä = 10,764 luksia. Nopeasti: fc x 10 ≈ luksi. Tai: luksi / 10 ≈ fc. Riittävän lähellä arvioita varten!
- 1 fc = 10.764 lx
- fc x 10 ≈ luksi
- luksi / 10 ≈ fc
- Pika-arvio
Miten muunnokset toimivat
- Vaihe 1: Tarkista kategoria
- Vaihe 2: Muunna vain kategorian sisällä
- Valaistusvoimakkuus: luksi, fc, fot
- Luminanssi: niti, lambert, fL
- ÄLÄ KOSKAAN ylitä kategorioita!
Yleiset muunnokset (kategorioiden sisällä)
| Mistä | Mihin | Kerroin | Esimerkki |
|---|---|---|---|
| luksi | jalkakynttilä | 0.0929 | 100 lx = 9,29 fc |
| jalkakynttilä | luksi | 10.764 | 10 fc = 107,6 lx |
| fot | luksi | 10,000 | 1 ph = 10 000 lx |
| niti (cd/m²) | jalkalambert | 0.2919 | 100 nit = 29,2 fL |
| jalkalambert | niti | 3.426 | 100 fL = 343 nit |
| stilbi | niti | 10,000 | 1 sb = 10 000 nit |
| lambert | niti | 3183 | 1 L = 3183 nit |
| luumen | watti@555nm | 0.00146 | 683 lm = 1 W |
Pikaesimerkkejä
Ratkaistuja ongelmia
Toimiston valaistus
Toimisto tarvitsee 400 luksia. LED-lamput tuottavat kukin 800 luumenia. Huone on 5m x 4m (20 m²). Kuinka monta lamppua tarvitaan?
Tarvittavien luumenien kokonaismäärä = 400 lx x 20 m² = 8 000 lm. Tarvittavat lamput = 8 000 / 800 = 10 lamppua. Olettaa tasaisen jakautumisen ja häviöttömyyden.
Taskulampun etäisyys
Taskulampun voimakkuus on 1000 kandelaa. Mikä on valaistusvoimakkuus 5 metrin päässä?
E = I / r². E = 1000 cd / (5m)² = 1000 / 25 = 40 luksia. Käänteisen neliön laki: kaksinkertainen etäisyys = 1/4 valosta.
Näytön kirkkaus
Kannettavan tietokoneen näytössä on 300 nittiä. Muunna jalkalamberteiksi?
1 niti = 0,2919 jalkalambertia. 300 nit x 0,2919 = 87,6 fL. Historiallinen elokuvastandardi oli 16 fL, joten kannettava on 5,5 kertaa kirkkaampi!
Yleiset virheet
- **Kategorioiden sekoittaminen**: Ei voi muuntaa luksia niteiksi! Eri fysikaalisia suureita. Luksi = valo pinnalla. Niti = valo pinnalta. Niiden yhdistämiseen tarvitaan heijastavuus.
- **Käänteisen neliön unohtaminen**: Valo vähenee etäisyyden NELIÖLLÄ, ei lineaarisesti. 2x etäisyys = 1/4 kirkkaudesta, ei 1/2!
- **Luumenin ja luksin sekoittaminen**: Luumen = kokonaisteho (kaikkiin suuntiin). Luksi = teho pinta-alaa kohti (yhteen suuntaan). 1000 lm lamppu EI tuota 1000 luksia!
- **Heijastavuuden sivuuttaminen**: Valkoisella seinällä ja mustalla seinällä on samassa valaistusvoimakkuudessa hyvin erilainen luminanssi. Pinnalla on väliä!
- **Kandelan ja kynttilänvoiman sekoittaminen**: 1 kandela ≠ 1 kynttilänvoima. Pentaanikynttilä = 10 kandelaa. Historialliset yksiköt vaihtelivat!
- **Näytön kirkkausyksiköt**: Valmistajat sekoittavat nittejä, cd/m² ja % kirkkautta. Tarkista aina todelliset nitit vertailua varten.
Hauskoja faktoja
Kandela on SI-perusyksikkö
Kandela on yksi 7 SI-perusyksiköstä (metrin, kilogramman, sekunnin, ampeerin, kelvinin ja moolin ohella). Se määritellään valonlähteen valovoimaksi, joka säteilee 540 THz valoa säteilyvoimakkuudella 1/683 wattia steradiaania kohti. Ainoa ihmisen havaintoon perustuva yksikkö!
Luumen määritellään kandelasta
1 luumen = valo 1 kandelan lähteestä 1 steradiaanin avaruuskulmassa. Koska pallossa on 4π steradiaania, 1 kandelan isotrooppinen lähde säteilee yhteensä 4π ≈ 12,57 luumenia. Luumen on johdettu, kandela on perusyksikkö!
555 nm on huippuherkkyys
Ihmissilmä on herkin 555 nm:n (vihreä-keltainen) valolle. 1 watti 555 nm:n valoa = 683 luumenia (maksimi mahdollinen). Punainen tai sininen valo: vähemmän luumeneita wattia kohti. Siksi pimeänäkö on vihreä!
HDR-näytöt = 1000+ nittiä
Standardinäytöt: 200-400 nittiä. HDR (High Dynamic Range): 1000+ nittiä. Jotkut yltävät 2000-4000 nittiin! Auringon heijastus: 5000+ nittiä. HDR jäljittelee todellisen maailman kirkkausaluetta upeiden kuvien luomiseksi.
Jalkakynttilä oikeista kynttilöistä
1 jalkakynttilä = valaistusvoimakkuus 1 jalan päässä 1 kandelan lähteestä. Alun perin oikeasta kynttilästä 1 jalan etäisyydellä! = 10,764 luksia. Käytetään edelleen Yhdysvaltain valaistusmääräyksissä.
Elokuvateatterin kirkkausstandardi
Elokuvaprojektorit kalibroidaan 14-16 jalkalambertiin (48-55 nittiä). Vaikuttaa himmeältä televisioon/puhelimeen verrattuna! Mutta pimeässä teatterissa se luo oikean kontrastin. Kotiprojektoreissa on usein yli 100 nittiä ympäristön valoa varten.
Valon mittauksen kehitys: kynttilöistä kvanttistandardeihin
Muinaiset valonlähteet (ennen 1800)
Ennen tieteellistä fotometriaa ihmiset luottivat luonnollisiin valosykleihin ja alkeellisiin keinotekoisiin lähteisiin. Öljylamput, kynttilät ja soihdut tarjosivat epäjohdonmukaista valaistusta, jota mitattiin vain vertailemalla.
- Kynttilät standardeina: talikynttilöitä, mehiläisvahakynttilöitä ja spermasettikynttilöitä käytettiin karkeina vertailuarvoina
- Ei kvantitatiivisia mittauksia: valoa kuvailtiin laadullisesti ('kirkas kuin päivänvalo', 'himmeä kuin kuunvalo')
- Alueelliset erot: jokainen kulttuuri kehitti omat kynttilästandardinsa ilman kansainvälistä sopimusta
- Löytöjen rajoitukset: ei ymmärrystä valosta sähkömagneettisena säteilynä tai fotoneina
Tieteellisen fotometrian synty (1800-1900)
1800-luku toi mukanaan järjestelmällisiä yrityksiä standardoida valon mittausta, mikä johtui kaasuvalaistuksen ja varhaisen sähkövalaistuksen käyttöönotosta.
- 1799 - Rumfordin fotometri: Benjamin Thompson (kreivi Rumford) keksi varjofotometrin valonlähteiden vertailuun
- 1860-luku - Kynttilästandardit syntyvät: spermasettikynttilä (valaanöljy), Carcel-lamppu (kasviöljy), Hefner-lamppu (amyyliasetaatti) kilpailevat vertailuarvoina
- 1881 - Violle-standardi: Jules Violle ehdotti platinaa sen jäätymispisteessä (1769°C) valostandardiksi - 1 neliösenttimetri säteilee 1 Violle
- 1896 - Hefner-kynttilä: saksalainen standardi, jossa käytettiin kontrolloitua amyyliasetaattiliekkiä, käytössä 1940-luvulle asti (0,903 modernia kandelaa)
Kansainvälinen standardointi (1900-1948)
1900-luvun alun pyrkimykset yhdistivät kilpailevat kansalliset standardit kansainväliseksi kynttiläksi, joka oli modernin kandelan edeltäjä.
- 1909 - Kansainvälinen kynttilä: Ranskan, Ison-Britannian ja Yhdysvaltojen välinen sopimus määrittelee standardin 1/20 platinasta valmistetun mustan kappaleen säteilijän jäätymispisteessä
- 1921 - Bouguer-yksikkö ehdotettiin: perustuu platinastandardiin, suunnilleen yhtä suuri kuin moderni kandela
- 1930-luku - Pentaanistandardi: jotkut maat käyttivät standardoitua pentaanilamppua platinan sijaan
- 1940-luku - Sota häiritsee standardeja: Toinen maailmansota korostaa tarvetta yleiselle, toistettavalle mittaukselle, joka on riippumaton artefakteista
Kandelasta tulee SI-perusyksikkö (1948-1979)
Sodanjälkeinen kansainvälinen yhteistyö vakiinnutti kandelan seitsemänneksi SI-perusyksiköksi, joka määriteltiin alun perin platinasta valmistetun mustan kappaleen säteilyn avulla.
1948 Definition: 1948 (9. CGPM): Kandela määriteltiin 1/600 000 m²:n platinan valovoimaksi sen jäätymispisteessä. Ensimmäistä kertaa 'kandela' korvasi virallisesti 'kynttilän'. Se vakiinnutti fotometrian SI-järjestelmään metrin, kilogramman, sekunnin, ampeerin, kelvinin ja moolin rinnalle.
Challenges:
- Riippuvuus platinasta: vaati platinan puhtauden ja lämpötilan (1769°C) tarkkaa hallintaa
- Vaikea toteutus: harvat laboratoriot pystyivät ylläpitämään platinan jäätymispistelaitteistoa
- Spektrinen herkkyys: määritelmä perustui fotopiseen näköön (ihmissilmän herkkyyskäyrä)
- Terminologian kehitys: 'nit' hyväksyttiin epävirallisesti cd/m²:lle vuonna 1967, vaikka se ei ole virallinen SI-termi
Kvanttivallankumous: Valon yhdistäminen perusvakioihin (1979-nykyhetki)
Vuoden 1979 uudelleenmäärittely vapautti kandelan aineellisista artefakteista ja yhdisti sen sen sijaan wattiin ihmissilmän herkkyyden kautta tietyllä aallonpituudella.
1979 Breakthrough: 16. CGPM määritteli kandelan uudelleen yksivärisen säteilyn perusteella: 'Valovoima tietyssä suunnassa lähteestä, joka säteilee yksiväristä säteilyä taajuudella 540 × 10¹² Hz (555 nm, ihmissilmän huippuherkkyys) ja jolla on säteilyvoimakkuus 1/683 wattia steradiaania kohti.' Tämä tekee 683 luumenista tarkalleen yhtä suuren kuin 1 watti 555 nm:ssä.
Advantages:
- Perusvakio: Yhdistetty wattiin (SI-tehoyksikkö) ja ihmisen fotopiseen valoisuusfunktioon
- Toistettavuus: Mikä tahansa laboratorio voi toteuttaa kandelan käyttämällä laseria ja kalibroitua ilmaisinta
- Ei artefakteja: Ei platinaa, ei jäätymispisteitä, ei fyysisiä standardeja
- Aallonpituuden tarkkuus: 555 nm valittiin fotopisen näön huipuksi (jossa silmä on herkin)
- Luku 683: Valittiin jatkuvuuden säilyttämiseksi edellisen kandela-määrittelyn kanssa
Modern Impact:
- LED-kalibrointi: Kriittinen energiatehokkuusstandardeille (luumenia wattia kohti -luokitukset)
- Näyttötekniikka: HDR-standardit (nitit) perustuvat tarkkaan kandela-määrittelyyn
- Valaistuskoodit: Rakennusvaatimukset (luksi-tasot) ovat jäljitettävissä kvanttistandardiin
- Tähtitiede: Tähtien valovoiman mittaukset liittyvät perusfysiikkaan
Teknologiset vallankumoukset valaistuksessa (1980-luku - nykyhetki)
Moderni valaistusteknologia on muuttanut tapaamme luoda, mitata ja käyttää valoa, tehden fotometrisesta tarkkuudesta tärkeämpää kuin koskaan.
LED-aikakausi (2000-luku - 2010-luku)
LEDit mullistivat valaistuksen 100+ luumenilla/watti (verrattuna hehkulamppujen 15 lm/W). Energiamerkinnät vaativat nyt tarkkoja luumeniluokituksia. Värintoistoindeksi (CRI) ja värilämpötila (Kelvin) tulevat kuluttajatietoisiksi.
Näyttötekniikka (2010-luku - nykyhetki)
HDR-näytöt saavuttavat 1000-2000 nittiä. OLED-pikselitason ohjaus. Standardit, kuten HDR10, Dolby Vision, vaativat tarkkoja luminanssispesifikaatioita. Älypuhelinten ulkonäkyvyys ajaa yli 1200 nitin huippukirkkautta. Elokuvateatteri ylläpitää 48 nittiä oikean kontrastin saavuttamiseksi.
Älyvalaistus ja ihmiskeskeinen suunnittelu (2020-luku)
Vuorokausirytmitutkimus ajaa säädettävää valaistusta (CCT-säätö). Luksmetrit älypuhelimissa. Rakennusmääräykset määrittelevät valaistusvoimakkuuden terveyden/tuottavuuden kannalta. Fotometria on keskeistä hyvinvointisuunnittelussa.
- Ainoa SI-yksikkö, joka perustuu ihmisen havaintoon: Kandela yhdistää ainutlaatuisesti biologian (silmän herkkyys) fysiikan määritelmään
- Kynttilöistä kvantteihin: Matka karkeista vahakepistä lasermääriteltyihin standardeihin 200 vuodessa
- Kehittyy edelleen: LED- ja näyttötekniikka jatkavat fotometrisen innovaation edistämistä
- Käytännön vaikutus: Puhelimesi näytön kirkkaus, toimiston valaistus ja autosi ajovalot ovat kaikki jäljitettävissä 683 luumeniin = 1 watti 555 nm:ssä
- Tulevaisuus: Mahdollinen jatkojalostus, kun ymmärrämme näkötiedettä paremmin, mutta nykyinen määritelmä on ollut huomattavan vakaa vuodesta 1979
Ammattilaisvinkit
- **Tarkista ensin kategoria**: Varmista aina, että muunnat saman kategorian sisällä. Luksi -> fc: OK. Luksi -> niti: VÄÄRIN!
- **Nopea käänteinen neliö**: Etäisyys x2 = kirkkaus /4. Etäisyys x3 = kirkkaus /9. Nopea päässälasku!
- **Luumen ≠ Luksi**: 1000 luumenin lamppu levitettynä 1 m²:lle = 1000 luksia. 10 m²:lle = 100 luksia. Pinta-alalla on väliä!
- **Nopea jalkakynttilä**: fc x 10 ≈ luksi. Riittävän lähellä karkeisiin arvioihin. Tarkka: fc x 10,764 = luksi.
- **Näyttöjen vertailu**: Käytä aina nittejä (cd/m²). Älä välitä %-kirkkausmäärityksistä. Vain nitit ovat objektiivisia.
- **Huoneen valaistuksen arviointi**: 300-500 luksia on tyypillistä toimistossa. Tarvittavien luumenien kokonaismäärä = luksi x pinta-ala (m²). Jaa sitten lampun luumeneilla.
- **Automaattinen tieteellinen merkintätapa**: Arvot ≥ 1 miljoona tai < 0,000001 näytetään automaattisesti tieteellisessä merkintätavassa (esim. 1.0e+6) luettavuuden parantamiseksi!
Täydellinen fotometrinen viite
Valaistusvoimakkuus
Light falling ON a surface - lux, foot-candle, phot. Units: lm/m². Cannot convert to other categories!
| Yksikkö | Symboli | Huomautuksia ja sovelluksia |
|---|---|---|
| luksi | lx | SI-valaistusvoimakkuuden yksikkö. 1 lx = 1 lm/m². Toimisto: 300-500 luksia. Auringonvalo: 100 000 luksia. |
| kiloluksi | klx | 1000 luksia. Kirkkaat ulko-olosuhteet. Suoran auringonvalon alueet. |
| milliluksi | mlx | 0,001 luksia. Hämärät olosuhteet. Hämärän tasot. |
| mikroluksi | µlx | 0,000001 luksia. Hyvin pimeät olosuhteet. Tähtienvalon tasot. |
| jalkakynttilä | fc | Imperiaalinen valaistusvoimakkuus. 1 fc = 10,764 luksia. Käytetään edelleen Yhdysvaltain säännöissä. |
| phot | ph | CGS-yksikkö. 1 ph = 10 000 luksia = 1 lm/cm². Harvinainen nykyään. |
| nox | nx | 0,001 luksia. Yövalaistus. Latinan sanasta 'yö'. |
| luumen neliömetriä kohti | lm/m² | Sama kuin luksi. Suora määritelmä: 1 lm/m² = 1 luksi. |
| luumen neliösenttimetriä kohti | lm/cm² | Sama kuin fot. 1 lm/cm² = 10 000 luksia. |
| luumen neliöjalkaa kohti | lm/ft² | Sama kuin jalkakynttilä. 1 lm/ft² = 1 fc = 10,764 luksia. |
Luminanssi
Light emitted/reflected FROM a surface - nit, cd/m², foot-lambert. Different from illuminance!
| Yksikkö | Symboli | Huomautuksia ja sovelluksia |
|---|---|---|
| kandela neliömetriä kohti (niti) | cd/m² | Moderni luminanssiyksikkö = niti. Näytöt arvostellaan niteissä. Puhelin: 500 nittiä. |
| niti | nt | Yleinen nimi cd/m²:lle. Näytön kirkkausstandardi. HDR: 1000+ nittiä. |
| stilb | sb | 1 cd/cm² = 10 000 nittiä. Hyvin kirkas. Harvinainen nykyään. |
| kandela neliösenttimetriä kohti | cd/cm² | Sama kuin stilbi. 1 cd/cm² = 10 000 cd/m². |
| kandela neliöjalkaa kohti | cd/ft² | Imperiaalinen luminanssi. 1 cd/ft² = 10,764 cd/m². |
| kandela neliötuumaa kohti | cd/in² | 1 cd/in² = 1550 cd/m². Pieni pinta-ala, korkea kirkkaus. |
| lambert | L | 1/π cd/cm² = 3 183 cd/m². Täysin diffuusi pinta. |
| millilambert | mL | 0,001 lambertia = 3,183 cd/m². |
| jalka-lambert | fL | 1/π cd/ft² = 3,426 cd/m². Yhdysvaltain elokuvastandardi: 14-16 fL. |
| apostilb | asb | 1/π cd/m² = 0,318 cd/m². CGS-yksikkö. |
| blondel | blondel | Sama kuin apostilbi. 1/π cd/m². Nimetty André Blondelin mukaan. |
| bril | bril | 10^-7 lambertia = 3,183 x 10^-6 cd/m². Pimeään sopeutunut näkö. |
| skot | sk | 10^-4 lambertia = 3,183 x 10^-4 cd/m². Skotooppisen näön yksikkö. |
Valovoima
Light source strength in a direction - candela (SI base unit), candle power. Different physical quantity!
| Yksikkö | Symboli | Huomautuksia ja sovelluksia |
|---|---|---|
| kandela | cd | SI-perusyksikkö! Valovoima tietyssä suunnassa. LED: 1-10 cd tyypillisesti. |
| kilokandela | kcd | 1000 kandelaa. Hyvin kirkkaat lähteet. Valonheittimet. |
| millikandela | mcd | 0,001 kandelaa. Pienet LEDit. Merkkivalot: 1-100 mcd. |
| hefnerkerze (Hefnerin kynttilä) | HK | 0,903 cd. Saksalainen kynttilästandardi. Amyyliasetaattiliekki. |
| kansainvälinen kynttilä | ICP | 1,02 cd. Varhainen standardi. Platina jäätymispisteessä. |
| desimaalikynttilä | dc | Sama kuin kandela. Varhainen ranskalainen termi. |
| pentaanikynttilä (10 kynttilänvoimaa) | cp | 10 cd. Pentaanilamppustandardi. 10 kynttilänvoimaa. |
| carcel-yksikkö | carcel | 9,74 cd. Ranskalainen lamppustandardi. Carcel-öljylamppu. |
| bougie decimal | bougie | Sama kuin kandela. Ranskalainen desimaalikynttilä. |
Valovirta
Total light output in all directions - lumen. Cannot convert to intensity/illuminance without geometry!
| Yksikkö | Symboli | Huomautuksia ja sovelluksia |
|---|---|---|
| luumen | lm | SI-valovirran yksikkö. Kokonaisvaloteho. LED-lamppu: 800 lm tyypillisesti. |
| kiloluumen | klm | 1000 luumenia. Kirkkaat lamput. Kaupallinen valaistus. |
| milliluumen | mlm | 0,001 luumenia. Hyvin himmeät lähteet. |
| watti (555 nm:ssä, huippuvalotehokkuus) | W@555nm | 1 W 555 nm:ssä = 683 lm. Huippuvalotehokkuus. Vihreän valon maksimi. |
Fotometrinen valotus
Light exposure over time - lux-second, lux-hour. Illuminance integrated over time.
| Yksikkö | Symboli | Huomautuksia ja sovelluksia |
|---|---|---|
| luksi-sekunti | lx⋅s | Valaistusvoimakkuus ajan mittaan. Valokuvausvalotus. 1 lx 1 sekunnin ajan. |
| luksi-tunti | lx⋅h | 3600 luksi-sekuntia. 1 lx 1 tunnin ajan. Pidemmät valotukset. |
| phot-sekunti | ph⋅s | 10 000 luksi-sekuntia. Kirkas valotus. |
| jalkakynttilä-sekunti | fc⋅s | 10,764 luksi-sekuntia. Jalkakynttilä 1 sekunnin ajan. |
| jalkakynttilä-tunti | fc⋅h | 38 750 luksi-sekuntia. Jalkakynttilä 1 tunnin ajan. |
Fotometristen muunnosten parhaat käytännöt
Parhaat käytännöt
- Tunne suure: Luksi (pinnalla), niti (pinnalta), kandela (lähde), luumen (yhteensä) - ÄLÄ KOSKAAN sekoita!
- Muunna vain saman kategorian sisällä: luksi↔jalkakynttilä OK, luksi↔niti MAHDOTONTA ilman pintatietoja
- Luumenista luksiin: tarvitaan pinta-ala ja valonjakokuvio (ei pelkkä jakolasku!)
- Näytön kirkkaus niteissä: 200-300 sisätiloissa, 600+ ulkona, 1000+ HDR-sisältö
- Valaistusmääräykset käyttävät lukseja: toimisto 300-500 lx, vähittäiskauppa 500-1000 lx, tarkista paikalliset vaatimukset
- Valokuvaus: luksi-sekunnit valotukseen, mutta modernit kamerat käyttävät EV (valotusarvo) -asteikkoa
Vältettävät yleiset virheet
- Yritys muuntaa luksia suoraan niteiksi: Mahdotonta! Eri suureet (pinnalla vs. pinnalta)
- Luumenien muuntaminen lukseiksi ilman pinta-alaa: On tunnettava valaistu alue ja jakokuvio
- Käänteisen neliön lain sivuuttaminen: Valon voimakkuus pienenee etäisyyden² myötä (kaksinkertainen etäisyys = 1/4 valosta)
- Kategorioiden sekoittaminen: Kuin yrittäisi muuntaa metrejä kilogrammoiksi - fyysisesti merkityksetöntä!
- Väärän yksikön käyttäminen sovellukseen: näytöt tarvitsevat nittejä, huoneet lukseja, lamput arvostellaan luumeneina
- Kandelan ja kynttilänvoiman (candlepower) sekoittaminen: vanha imperiaalinen yksikkö, ei sama kuin moderni kandela (cd)
Usein kysytyt kysymykset
Mitä eroa on luksilla ja nitillä?
Täysin erilaisia! Luksi = valaistusvoimakkuus = pinnalle lankeava valo (lm/m²). Niti = luminanssi = pinnalta tuleva valo (cd/m²). Esimerkki: pöydällä on 500 luksia valaistusvoimakkuutta kattovaloista. Tietokoneen näytössä on 300 nittiä luminanssia, jonka näet. Niiden välillä ei voi muuntaa tietämättä pinnan heijastavuutta! Eri fysikaalisia suureita.
Voinko muuntaa luumeneita lukseiksi?
Kyllä, mutta tarvitset pinta-alan! Luksi = luumenit / pinta-ala (m²). 1000 luumenin lamppu, joka valaisee 1 m²:n pinnan = 1000 luksia. Sama lamppu, joka valaisee 10 m² = 100 luksia. Siihen vaikuttavat myös etäisyys (käänteisen neliön laki) ja valonjakokuvio. Se ei ole suora muunnos!
Miksi kandela on SI-perusyksikkö?
Historiallisista ja käytännön syistä. Valovoima on perussuure - sen voi mitata suoraan lähteestä. Luumen, luksi johdetaan kandelasta geometrian avulla. Lisäksi kandela on ainoa SI-yksikkö, joka perustuu ihmisen havaintoon! Se määritellään käyttämällä ihmissilmän spektristä herkkyyttä 555 nm:ssä. Erityinen SI-yksiköiden joukossa.
Mikä on hyvä näytön kirkkaus?
Riippuu ympäristöstä! Sisätiloissa: 200-300 nittiä riittää. Ulkona: tarvitset yli 600 nittiä näkyvyyteen. HDR-sisältö: 400-1000 nittiä. Liian kirkas pimeässä = silmien rasitus. Liian himmeä auringonvalossa = et näe. Monet laitteet säätävät automaattisesti. Puhelimissa on tyypillisesti 400-800 nittiä, jotkut yltävät yli 1200:een kirkkaassa auringonvalossa.
Kuinka monta luumenia tarvitsen?
Riippuu huoneesta ja tarkoituksesta! Yleissääntö: 300-500 luksia toimistoihin. Makuuhuone: 100-200 luksia. Keittiö: 300-400 luksia. Kerro luksi x huoneen pinta-ala (m²) = kokonaisluumenit. Esimerkki: 4m x 5m toimisto (20 m²) 400 luksilla = tarvitaan 8 000 luumenia. Jaa sitten lampun luumeneilla.
Miksi en voi sekoittaa näitä kategorioita?
Ne ovat perusteellisesti erilaisia fysikaalisia suureita eri ulottuvuuksilla! Kuin yrittäisi muuntaa kilogrammoja metreiksi - mahdotonta! Valaistusvoimakkuus on virta/pinta-ala. Luminanssi on voimakkuus/pinta-ala. Voimakkuus on kandela. Virta on luumen. Kaikki liittyvät fysiikkaan/geometriaan, mutta EIVÄT ole suoraan muunnettavissa. Tarvitset lisätietoja (etäisyys, pinta-ala, heijastavuus) niiden yhdistämiseksi.
Täydellinen Työkaluhakemisto
Kaikki 71 työkalua saatavilla UNITSissa