लाइट कन्वर्टर
प्रकाश और प्रकाशमिति — कैंडेला से ल्यूमेन तक
5 श्रेणियों में प्रकाशमिति इकाइयों में महारत हासिल करें: प्रदीपन (लक्स), दीप्ति (निट), ज्योति तीव्रता (कैंडेला), ज्योति फ्लक्स (ल्यूमेन), और एक्सपोजर। सतहों पर प्रकाश और सतहों से प्रकाश के बीच अंतर को समझें।
प्रकाशमिति के मूल सिद्धांत
पाँच भौतिक मात्राएँ
प्रकाशमिति 5 अलग-अलग चीजों को मापती है! प्रदीपन: सतह पर पड़ने वाला प्रकाश (लक्स)। दीप्ति: सतह से प्रकाश (निट)। तीव्रता: स्रोत की ताकत (कैंडेला)। फ्लक्स: कुल उत्पादन (ल्यूमेन)। एक्सपोजर: प्रकाश x समय। मिलाया नहीं जा सकता!
- प्रदीपन: लक्स (प्रकाश पर)
- दीप्ति: निट (प्रकाश से)
- तीव्रता: कैंडेला (स्रोत)
- फ्लक्स: ल्यूमेन (कुल)
- एक्सपोजर: लक्स-सेकंड (समय)
प्रदीपन (लक्स)
एक सतह पर पड़ने वाला प्रकाश। इकाइयाँ: लक्स (lx) = ल्यूमेन प्रति वर्ग मीटर। सूरज की रोशनी: 100,000 लक्स। कार्यालय: 500 लक्स। चाँदनी: 0.1 लक्स। मापता है कि जब एक सतह को रोशन किया जाता है तो वह कितनी उज्ज्वल दिखती है।
- लक्स = lm/m² (ल्यूमेन/क्षेत्र)
- सूरज की रोशनी: 100,000 lx
- कार्यालय: 300-500 lx
- निट में परिवर्तित नहीं किया जा सकता है!
दीप्ति (निट)
एक सतह से आने वाला प्रकाश (उत्सर्जित या परावर्तित)। इकाइयाँ: निट = कैंडेला प्रति वर्ग मीटर। फोन स्क्रीन: 500 निट्स। लैपटॉप: 300 निट्स। प्रदीपन से अलग! सतह की चमक को ही मापता है।
- निट = cd/m²
- फोन: 400-800 निट्स
- लैपटॉप: 200-400 निट्स
- प्रदीपन से अलग!
- 5 अलग-अलग भौतिक मात्राएँ - मिलाया नहीं जा सकता!
- प्रदीपन (लक्स): सतह पर प्रकाश
- दीप्ति (निट): सतह से प्रकाश
- तीव्रता (कैंडेला): एक दिशा में स्रोत की ताकत
- फ्लक्स (ल्यूमेन): कुल प्रकाश उत्पादन
- केवल एक ही श्रेणी के भीतर परिवर्तित करें!
पाँच श्रेणियों की व्याख्या
प्रदीपन (प्रकाश पर)
एक सतह पर आपतित प्रकाश। मापता है कि एक क्षेत्र में कितना प्रकाश पड़ता है। आधार इकाई: लक्स (lx)। 1 लक्स = 1 ल्यूमेन प्रति वर्ग मीटर। फुट-कैंडल (fc) = 10.76 लक्स। प्रकाश डिजाइन के लिए उपयोग किया जाता है।
- लक्स (lx): SI इकाई
- फुट-कैंडल (fc): इंपीरियल
- फोट (ph): CGS (10,000 lx)
- प्राप्त प्रकाश को मापता है
दीप्ति (प्रकाश से)
सतह से उत्सर्जित या परावर्तित प्रकाश। चमक जो आप देखते हैं। आधार इकाई: निट = कैंडेला/m²। स्टिल्ब = 10,000 निट्स। लैम्बर्ट, फुट-लैम्बर्ट ऐतिहासिक हैं। डिस्प्ले, स्क्रीन के लिए उपयोग किया जाता है।
- निट (cd/m²): आधुनिक
- स्टिल्ब: 10,000 निट्स
- लैम्बर्ट: 3,183 निट्स
- फुट-लैम्बर्ट: 3.43 निट्स
तीव्रता, फ्लक्स, एक्सपोजर
तीव्रता (कैंडेला): एक दिशा में स्रोत की ताकत। SI आधार इकाई! फ्लक्स (ल्यूमेन): सभी दिशाओं में कुल उत्पादन। एक्सपोजर (लक्स-सेकंड): फोटोग्राफी के लिए समय के साथ प्रदीपन।
- कैंडेला (cd): SI आधार
- ल्यूमेन (lm): कुल उत्पादन
- लक्स-सेकंड: एक्सपोजर
- सभी अलग-अलग मात्राएँ हैं!
प्रकाश मापन का भौतिकी
व्युत्क्रम वर्ग नियम
प्रकाश की तीव्रता दूरी के वर्ग के साथ घटती है। प्रदीपन E = तीव्रता I / दूरी² (r²)। दोगुनी दूरी = 1/4 चमक। 1 मीटर पर 1 कैंडेला = 1 लक्स। 2 मीटर पर = 0.25 लक्स।
- E = I / r²
- दोगुनी दूरी = 1/4 प्रकाश
- 1 मीटर पर 1 cd = 1 lx
- 2 मीटर पर 1 cd = 0.25 lx
फ्लक्स से प्रदीपन तक
एक क्षेत्र पर फैला हुआ ज्योति फ्लक्स। E (लक्स) = फ्लक्स (ल्यूमेन) / क्षेत्र (m²)। 1 m² पर 1000 ल्यूमेन = 1000 लक्स। 10 m² पर = 100 लक्स। बड़ा क्षेत्र = कम प्रदीपन।
- E = Φ / A
- 1000 lm / 1 m² = 1000 lx
- 1000 lm / 10 m² = 100 lx
- क्षेत्र मायने रखता है!
दीप्ति और परावर्तनशीलता
दीप्ति = प्रदीपन x परावर्तनशीलता / π। सफेद दीवार (90% परावर्तनशीलता): उच्च दीप्ति। काली सतह (10% परावर्तनशीलता): कम दीप्ति। समान प्रदीपन, अलग दीप्ति! सतह पर निर्भर करता है।
- L = E × ρ / π
- सफेद: उच्च दीप्ति
- काला: कम दीप्ति
- सतह मायने रखती है!
प्रकाश स्तर बेंचमार्क
| स्थिति | प्रदीपन (लक्स) | टिप्पणियाँ |
|---|---|---|
| तारों की रोशनी | 0.0001 | सबसे गहरा प्राकृतिक प्रकाश |
| चाँदनी (पूर्ण) | 0.1 - 1 | साफ रात |
| सड़क की रोशनी | 10 - 20 | विशिष्ट शहरी |
| बैठक कक्ष | 50 - 150 | आरामदायक घर |
| कार्यालय कार्यक्षेत्र | 300 - 500 | मानक आवश्यकता |
| खुदरा स्टोर | 500 - 1000 | उज्ज्वल प्रदर्शन |
| ऑपरेशन रूम | 10,000 - 100,000 | सर्जिकल परिशुद्धता |
| सीधी धूप | 100,000 | उज्ज्वल दिन |
| पूर्ण दिन का प्रकाश | 10,000 - 25,000 | बादल छाए रहने से लेकर धूप तक |
प्रदर्शन चमक (दीप्ति)
| उपकरण | विशिष्ट (निट्स) | अधिकतम (निट्स) |
|---|---|---|
| ई-रीडर (ई-इंक) | 5-10 | 15 |
| लैपटॉप स्क्रीन | 200-300 | 400 |
| डेस्कटॉप मॉनिटर | 250-350 | 500 |
| स्मार्टफोन | 400-600 | 800-1200 |
| HDR टीवी | 400-600 | 1000-2000 |
| सिनेमा प्रोजेक्टर | 48-80 | 150 |
| आउटडोर LED डिस्प्ले | 5000 | 10,000+ |
वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोग
प्रकाश डिजाइन
कार्यालय: 300-500 लक्स। खुदरा: 500-1000 लक्स। सर्जरी: 10,000+ लक्स। भवन कोड प्रदीपन आवश्यकताओं को निर्दिष्ट करते हैं। बहुत कम: आँखों पर तनाव। बहुत अधिक: चकाचौंध, ऊर्जा की बर्बादी। उचित प्रकाश व्यवस्था महत्वपूर्ण है!
- कार्यालय: 300-500 lx
- खुदरा: 500-1000 lx
- सर्जरी: 10,000+ lx
- भवन कोड लागू होते हैं
प्रदर्शन प्रौद्योगिकी
फोन/टैबलेट स्क्रीन: 400-800 निट्स विशिष्ट। लैपटॉप: 200-400 निट्स। HDR टीवी: 1000+ निट्स। आउटडोर डिस्प्ले: 2000+ निट्स दृश्यता के लिए। दीप्ति उज्ज्वल परिस्थितियों में पठनीयता निर्धारित करती है।
- फोन: 400-800 निट्स
- लैपटॉप: 200-400 निट्स
- HDR टीवी: 1000+ निट्स
- आउटडोर: 2000+ निट्स
फोटोग्राफी
कैमरा एक्सपोजर = प्रदीपन x समय। लक्स-सेकंड या लक्स-घंटे। लाइट मीटर लक्स मापते हैं। छवि गुणवत्ता के लिए उचित एक्सपोजर महत्वपूर्ण है। EV (एक्सपोजर मान) लक्स-सेकंड से संबंधित है।
- एक्सपोजर = लक्स x समय
- लाइट मीटर: लक्स
- लक्स-सेकंड: फोटो इकाई
- EV एक्सपोजर से संबंधित है
त्वरित गणित
व्युत्क्रम वर्ग
प्रदीपन दूरी² के साथ घटता है। 1 मीटर पर 1 cd = 1 lx। 2 मीटर पर = 0.25 lx (1/4)। 3 मीटर पर = 0.11 lx (1/9)। त्वरित: दूरी के वर्ग से विभाजित करें!
- E = I / r²
- 1 मीटर: 1 से विभाजित करें
- 2 मीटर: 4 से विभाजित करें
- 3 मीटर: 9 से विभाजित करें
क्षेत्र में फैलाव
क्षेत्र पर फ्लक्स। 1000 lm बल्ब। 1 मीटर दूर, 12.6 m² गोले की सतह पर फैलता है। 1000 / 12.6 = 79 लक्स। बड़ा गोला = कम लक्स।
- गोले का क्षेत्र = 4πr²
- 1 मीटर: 12.6 m²
- 2 मीटर: 50.3 m²
- फ्लक्स / क्षेत्र = प्रदीपन
लक्स से फुट-कैंडल
1 फुट-कैंडल = 10.764 लक्स। त्वरित: fc x 10 ≈ लक्स। या: लक्स / 10 ≈ fc। अनुमानों के लिए काफी करीब!
- 1 fc = 10.764 lx
- fc x 10 ≈ लक्स
- लक्स / 10 ≈ fc
- त्वरित अनुमान
रूपांतरण कैसे काम करते हैं
- चरण 1: श्रेणी की जाँच करें
- चरण 2: केवल श्रेणी के भीतर परिवर्तित करें
- प्रदीपन: लक्स, fc, फोट
- दीप्ति: निट, लैम्बर्ट, fL
- श्रेणियों को कभी पार न करें!
सामान्य रूपांतरण (श्रेणियों के भीतर)
| से | में | गुणक | उदाहरण |
|---|---|---|---|
| लक्स | फुट-कैंडल | 0.0929 | 100 lx = 9.29 fc |
| फुट-कैंडल | लक्स | 10.764 | 10 fc = 107.6 lx |
| फोट | लक्स | 10,000 | 1 ph = 10,000 lx |
| निट (cd/m²) | फुट-लैम्बर्ट | 0.2919 | 100 nit = 29.2 fL |
| फुट-लैम्बर्ट | निट | 3.426 | 100 fL = 343 nit |
| स्टिल्ब | निट | 10,000 | 1 sb = 10,000 nit |
| लैम्बर्ट | निट | 3183 | 1 L = 3183 nit |
| ल्यूमेन | वाट@555nm | 0.00146 | 683 lm = 1 W |
त्वरित उदाहरण
हल की गई समस्याएँ
कार्यालय प्रकाश व्यवस्था
एक कार्यालय को 400 लक्स की आवश्यकता है। एलईडी बल्ब प्रत्येक 800 ल्यूमेन का उत्पादन करते हैं। कमरा 5 मीटर x 4 मीटर (20 m²) है। कितने बल्बों की आवश्यकता है?
कुल आवश्यक ल्यूमेन = 400 lx x 20 m² = 8,000 lm। आवश्यक बल्ब = 8,000 / 800 = 10 बल्ब। समान वितरण और कोई हानि नहीं मानता है।
टॉर्च की दूरी
एक टॉर्च की तीव्रता 1000 कैंडेला है। 5 मीटर पर प्रदीपन क्या है?
E = I / r²। E = 1000 cd / (5m)² = 1000 / 25 = 40 लक्स। व्युत्क्रम वर्ग नियम: दोगुनी दूरी = 1/4 प्रकाश।
स्क्रीन की चमक
एक लैपटॉप स्क्रीन 300 निट्स है। फुट-लैम्बर्ट्स में परिवर्तित करें?
1 निट = 0.2919 फुट-लैम्बर्ट। 300 nit x 0.2919 = 87.6 fL। ऐतिहासिक सिनेमा मानक 16 fL था, इसलिए लैपटॉप 5.5 गुना उज्ज्वल है!
सामान्य गलतियाँ
- **श्रेणियों को मिलाना**: लक्स को निट में परिवर्तित नहीं किया जा सकता है! विभिन्न भौतिक मात्राएँ। लक्स = सतह पर प्रकाश। निट = सतह से प्रकाश। उन्हें संबंधित करने के लिए परावर्तनशीलता की आवश्यकता होती है।
- **व्युत्क्रम वर्ग को भूल जाना**: प्रकाश दूरी के वर्ग के साथ घटता है, रैखिक रूप से नहीं। 2x दूरी = 1/4 चमक, 1/2 नहीं!
- **ल्यूमेन और लक्स को भ्रमित करना**: ल्यूमेन = कुल उत्पादन (सभी दिशाएँ)। लक्स = प्रति क्षेत्र उत्पादन (एक दिशा)। एक 1000 lm बल्ब 1000 लक्स का उत्पादन नहीं करता है!
- **परावर्तनशीलता को अनदेखा करना**: समान प्रदीपन के तहत एक सफेद दीवार और एक काली दीवार में बहुत अलग दीप्ति होती है। सतह मायने रखती है!
- **कैंडेला और कैंडल पावर को भ्रमित करना**: 1 कैंडेला ≠ 1 कैंडल पावर। पेंटेन मोमबत्ती = 10 कैंडेला। ऐतिहासिक इकाइयाँ भिन्न थीं!
- **प्रदर्शन चमक इकाइयाँ**: निर्माता निट्स, cd/m², और % चमक को मिलाते हैं। तुलना के लिए हमेशा वास्तविक निट्स की जाँच करें।
मजेदार तथ्य
कैंडेला एक SI आधार इकाई है
कैंडेला 7 SI आधार इकाइयों में से एक है (मीटर, किलोग्राम, सेकंड, एम्पीयर, केल्विन, मोल के साथ)। इसे एक स्रोत की ज्योति तीव्रता के रूप में परिभाषित किया गया है जो 540 THz प्रकाश का उत्सर्जन करता है जिसकी दीप्तिमान तीव्रता 1/683 वाट प्रति स्टेरेडियन है। मानव धारणा पर आधारित एकमात्र इकाई!
ल्यूमेन को कैंडेला से परिभाषित किया गया है
1 ल्यूमेन = 1 कैंडेला स्रोत से 1 स्टेरेडियन ठोस कोण पर प्रकाश। चूंकि एक गोले में 4π स्टेरेडियन होते हैं, एक 1 कैंडेला समदैशिक स्रोत कुल 4π ≈ 12.57 ल्यूमेन का उत्सर्जन करता है। ल्यूमेन व्युत्पन्न है, कैंडेला मौलिक है!
555 एनएम चरम संवेदनशीलता है
मानव आँख 555 एनएम (हरा-पीला) के प्रति सबसे अधिक संवेदनशील है। 555 एनएम प्रकाश का 1 वाट = 683 ल्यूमेन (अधिकतम संभव)। लाल या नीला प्रकाश: प्रति वाट कम ल्यूमेन। इसीलिए नाइट विजन हरा होता है!
HDR डिस्प्ले = 1000+ निट्स
मानक डिस्प्ले: 200-400 निट्स। HDR (हाई डायनेमिक रेंज): 1000+ निट्स। कुछ 2000-4000 निट्स तक पहुँचते हैं! सूर्य का प्रतिबिंब: 5000+ निट्स। HDR आश्चर्यजनक छवियों के लिए वास्तविक दुनिया की चमक सीमा की नकल करता है।
वास्तविक मोमबत्तियों से फुट-कैंडल
1 फुट-कैंडल = 1 कैंडेला स्रोत से 1 फुट की दूरी पर प्रदीपन। मूल रूप से 1 फुट की दूरी पर एक वास्तविक मोमबत्ती से! = 10.764 लक्स। अभी भी अमेरिकी प्रकाश कोड में उपयोग किया जाता है।
सिनेमा चमक मानक
सिनेमा प्रोजेक्टर 14-16 फुट-लैम्बर्ट्स (48-55 निट्स) पर कैलिब्रेट किए जाते हैं। टीवी/फोन की तुलना में यह मंद लगता है! लेकिन एक अंधेरे थिएटर में, यह उचित कंट्रास्ट बनाता है। होम प्रोजेक्टर में अक्सर परिवेशी प्रकाश के लिए 100+ निट्स होते हैं।
प्रकाश माप का विकास: मोमबत्तियों से क्वांटम मानकों तक
प्राचीन प्रकाश स्रोत (1800 से पहले)
वैज्ञानिक प्रकाशमिति से पहले, मनुष्य प्राकृतिक प्रकाश चक्र और कच्चे कृत्रिम स्रोतों पर निर्भर थे। तेल के दीपक, मोमबत्तियाँ और मशालें असंगत रोशनी प्रदान करती थीं जिन्हें केवल तुलना द्वारा मापा जाता था।
- मानकों के रूप में मोमबत्तियाँ: टेलो, मधुमक्खी के मोम और स्पर्मेसेटी मोमबत्तियों का उपयोग मोटे तौर पर संदर्भ के रूप में किया जाता था
- कोई मात्रात्मक माप नहीं: प्रकाश को गुणात्मक रूप से वर्णित किया गया था ('दिन के उजाले की तरह उज्ज्वल', 'चाँदनी की तरह मंद')
- क्षेत्रीय भिन्नताएँ: प्रत्येक संस्कृति ने बिना किसी अंतर्राष्ट्रीय समझौते के अपने स्वयं के मोमबत्ती मानक विकसित किए
- खोज की सीमा: प्रकाश को विद्युत चुम्बकीय विकिरण या फोटॉन के रूप में कोई समझ नहीं थी
वैज्ञानिक प्रकाशमिति का जन्म (1800-1900)
19वीं शताब्दी ने गैस प्रकाश व्यवस्था और प्रारंभिक विद्युत प्रकाश व्यवस्था को अपनाने से प्रेरित होकर प्रकाश माप को मानकीकृत करने के व्यवस्थित प्रयास किए।
- 1799 - रमफोर्ड का फोटोमीटर: बेंजामिन थॉम्पसन (काउंट रमफोर्ड) ने प्रकाश स्रोतों की तुलना के लिए छाया फोटोमीटर का आविष्कार किया
- 1860 - मोमबत्ती मानक उभरे: स्पर्मेसेटी मोमबत्ती (व्हेल तेल), कार्सल लैंप (वनस्पति तेल), हेफनर लैंप (एमाइल एसीटेट) संदर्भ के रूप में प्रतिस्पर्धा करते हैं
- 1881 - वियोल मानक: जूल्स वियोल ने प्लैटिनम को उसके हिमांक (1769 डिग्री सेल्सियस) पर प्रकाश मानक के रूप में प्रस्तावित किया - 1 वर्ग सेमी 1 वियोल का उत्सर्जन करता है
- 1896 - हेफनर मोमबत्ती: नियंत्रित एमाइल एसीटेट लौ का उपयोग करने वाला जर्मन मानक, 1940 के दशक तक उपयोग किया गया (0.903 आधुनिक कैंडेला)
अंतर्राष्ट्रीय मानकीकरण (1900-1948)
20वीं सदी की शुरुआत के प्रयासों ने प्रतिस्पर्धी राष्ट्रीय मानकों को अंतर्राष्ट्रीय मोमबत्ती में एकीकृत किया, जो आधुनिक कैंडेला का अग्रदूत है।
- 1909 - अंतर्राष्ट्रीय मोमबत्ती: फ्रांस, यूके और यूएसए के बीच समझौते ने मानक को उसके हिमांक पर प्लैटिनम ब्लैकबॉडी रेडिएटर के 1/20 वें हिस्से के रूप में परिभाषित किया
- 1921 - बुगेर इकाई प्रस्तावित: प्लैटिनम मानक पर आधारित, आधुनिक कैंडेला के लगभग बराबर
- 1930 - पेंटेन मानक: कुछ देशों ने प्लैटिनम के बजाय मानकीकृत पेंटेन लैंप का उपयोग किया
- 1940 - युद्ध मानकों को बाधित करता है: द्वितीय विश्व युद्ध ने कलाकृतियों से स्वतंत्र, सार्वभौमिक, प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य माप की आवश्यकता पर प्रकाश डाला
कैंडेला एक SI आधार इकाई बन गई (1948-1979)
युद्ध के बाद के अंतर्राष्ट्रीय सहयोग ने कैंडेला को सातवीं SI आधार इकाई के रूप में स्थापित किया, जिसे शुरू में प्लैटिनम ब्लैकबॉडी विकिरण द्वारा परिभाषित किया गया था।
1948 Definition: 1948 (9वीं CGPM): कैंडेला को उसके हिमांक पर प्लैटिनम के 1/600,000 m² की ज्योति तीव्रता के रूप में परिभाषित किया गया। पहली बार 'कैंडेला' ने आधिकारिक तौर पर 'मोमबत्ती' की जगह ली। इसने मीटर, किलोग्राम, सेकंड, एम्पीयर, केल्विन और मोल के साथ SI ढांचे के भीतर प्रकाशमिति की स्थापना की।
Challenges:
- प्लैटिनम पर निर्भरता: प्लैटिनम की शुद्धता और तापमान (1769 डिग्री सेल्सियस) के सटीक नियंत्रण की आवश्यकता
- कठिन अहसास: कुछ प्रयोगशालाएँ प्लैटिनम हिमांक बिंदु उपकरण को बनाए रख सकती थीं
- स्पेक्ट्रल संवेदनशीलता: परिभाषा फोटोपिक दृष्टि (मानव आँख संवेदनशीलता वक्र) पर आधारित है
- शब्दावली का विकास: 'निट' को 1967 में cd/m² के लिए अनौपचारिक रूप से अपनाया गया, हालांकि यह एक आधिकारिक SI शब्द नहीं है
क्वांटम क्रांति: प्रकाश को मौलिक स्थिरांक से जोड़ना (1979-वर्तमान)
1979 की पुनर्परिभाषा ने कैंडेला को भौतिक कलाकृतियों से मुक्त कर दिया, इसके बजाय इसे एक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर मानव आँख की संवेदनशीलता के माध्यम से वाट से जोड़ा।
1979 Breakthrough: 16वीं CGPM ने मोनोक्रोमैटिक विकिरण के आधार पर कैंडेला को फिर से परिभाषित किया: 'एक दिए गए दिशा में, एक स्रोत की ज्योति तीव्रता जो 540 × 10¹² हर्ट्ज (555 एनएम, मानव आँख की चरम संवेदनशीलता) की आवृत्ति के मोनोक्रोमैटिक विकिरण का उत्सर्जन करती है और जिसकी दीप्तिमान तीव्रता 1/683 वाट प्रति स्टेरेडियन है।' यह 555 एनएम पर 683 ल्यूमेन को ठीक 1 वाट के बराबर बनाता है।
Advantages:
- मौलिक स्थिरांक: वाट (SI शक्ति इकाई) और मानव फोटोपिक ल्यूमिनोसिटी फ़ंक्शन से जुड़ा हुआ है
- पुनरुत्पादनीयता: कोई भी प्रयोगशाला लेजर और कैलिब्रेटेड डिटेक्टर का उपयोग करके कैंडेला का एहसास कर सकती है
- कोई कलाकृतियाँ नहीं: कोई प्लैटिनम, कोई हिमांक बिंदु, कोई भौतिक मानकों की आवश्यकता नहीं है
- तरंग दैर्ध्य परिशुद्धता: 555 एनएम को फोटोपिक दृष्टि के चरम के रूप में चुना गया था (जहाँ आँख सबसे संवेदनशील है)
- 683 संख्या: पिछली कैंडेला परिभाषा के साथ निरंतरता बनाए रखने के लिए चुना गया
Modern Impact:
- एलईडी अंशांकन: ऊर्जा दक्षता मानकों (ल्यूमेन प्रति वाट रेटिंग) के लिए महत्वपूर्ण
- प्रदर्शन प्रौद्योगिकी: HDR मानक (निट्स) एक सटीक कैंडेला परिभाषा पर आधारित हैं
- प्रकाश कोड: भवन आवश्यकताएँ (लक्स स्तर) क्वांटम मानक के लिए पता लगाने योग्य हैं
- खगोल विज्ञान: तारकीय चमक माप मौलिक भौतिकी से जुड़े हुए हैं
प्रकाश व्यवस्था में तकनीकी क्रांतियाँ (1980-वर्तमान)
आधुनिक प्रकाश प्रौद्योगिकी ने हमारे बनाने, मापने और प्रकाश का उपयोग करने के तरीके को बदल दिया है, जिससे प्रकाशमिति परिशुद्धता पहले से कहीं अधिक महत्वपूर्ण हो गई है।
एलईडी युग (2000-2010)
एलईडी ने 100+ ल्यूमेन/वाट (इनकैंडेसेंट के लिए 15 lm/W के मुकाबले) के साथ प्रकाश व्यवस्था में क्रांति ला दी। ऊर्जा लेबल को अब सटीक ल्यूमेन रेटिंग की आवश्यकता है। कलर रेंडरिंग इंडेक्स (CRI) और कलर टेम्परेचर (केल्विन) उपभोक्ता विनिर्देश बन गए हैं।
प्रदर्शन प्रौद्योगिकी (2010-वर्तमान)
HDR डिस्प्ले 1000-2000 निट्स तक पहुँचते हैं। OLED पिक्सेल-स्तर का नियंत्रण। HDR10, डॉल्बी विजन जैसे मानकों को सटीक दीप्ति विनिर्देशों की आवश्यकता होती है। स्मार्टफोन की बाहरी दृश्यता 1200+ निट की चरम चमक को बढ़ाती है। सिनेमा उचित कंट्रास्ट के लिए 48 निट्स बनाए रखता है।
स्मार्ट लाइटिंग और मानव-केंद्रित डिजाइन (2020)
सर्कैडियन लय अनुसंधान ट्यूनेबल लाइटिंग (CCT समायोजन) को बढ़ावा देता है। स्मार्टफोन में लक्स मीटर। भवन कोड स्वास्थ्य/उत्पादकता के लिए प्रदीपन निर्दिष्ट करते हैं। प्रकाशमिति कल्याण डिजाइन के लिए केंद्रीय है।
- मानव धारणा पर आधारित एकमात्र SI इकाई: कैंडेला विशिष्ट रूप से जीव विज्ञान (आँख की संवेदनशीलता) को भौतिकी परिभाषा में शामिल करती है
- मोमबत्तियों से क्वांटम तक: 200 वर्षों में कच्चे मोम की छड़ियों से लेजर-परिभाषित मानकों तक की यात्रा
- अभी भी विकसित हो रहा है: एलईडी और प्रदर्शन प्रौद्योगिकी प्रकाशमिति नवाचार को चलाना जारी रखती है
- व्यावहारिक प्रभाव: आपके फोन की स्क्रीन की चमक, कार्यालय की रोशनी और आपकी कार की हेडलाइट्स सभी 555 एनएम पर 683 ल्यूमेन = 1 वाट पर वापस आते हैं
- भविष्य: जैसे-जैसे हम दृष्टि विज्ञान को बेहतर ढंग से समझते हैं, संभावित रूप से और सुधार हो सकता है, लेकिन वर्तमान परिभाषा 1979 से उल्लेखनीय रूप से स्थिर है
प्रो टिप्स
- **पहले श्रेणी की जाँच करें**: हमेशा पुष्टि करें कि आप एक ही श्रेणी के भीतर परिवर्तित कर रहे हैं। लक्स से fc: ठीक है। लक्स से निट: गलत!
- **त्वरित व्युत्क्रम वर्ग**: दूरी x2 = चमक /4। दूरी x3 = चमक /9। त्वरित मानसिक गणित!
- **ल्यूमेन ≠ लक्स**: 1 m² पर फैला 1000 ल्यूमेन का बल्ब = 1000 लक्स। 10 m² पर = 100 लक्स। क्षेत्र मायने रखता है!
- **त्वरित फुट-कैंडल**: fc x 10 ≈ लक्स। मोटे अनुमानों के लिए काफी करीब। सटीक: fc x 10.764 = लक्स।
- **प्रदर्शन तुलना**: हमेशा निट्स (cd/m²) का उपयोग करें। % चमक विनिर्देशों को अनदेखा करें। केवल निट्स वस्तुनिष्ठ हैं।
- **कमरे की रोशनी का अनुमान**: 300-500 लक्स कार्यालय के लिए विशिष्ट है। कुल आवश्यक ल्यूमेन = लक्स x क्षेत्र (m²)। फिर प्रति बल्ब ल्यूमेन से विभाजित करें।
- **स्वचालित वैज्ञानिक संकेतन**: पठनीयता के लिए ≥ 1 मिलियन या < 0.000001 के मान स्वचालित रूप से वैज्ञानिक संकेतन (जैसे, 1.0e+6) में प्रदर्शित होते हैं!
पूर्ण प्रकाशमिति संदर्भ
प्रदीप्ति
Light falling ON a surface - lux, foot-candle, phot. Units: lm/m². Cannot convert to other categories!
| इकाई | प्रतीक | टिप्पणियाँ और अनुप्रयोग |
|---|---|---|
| लक्स | lx | प्रदीपन की SI इकाई। 1 lx = 1 lm/m²। कार्यालय: 300-500 लक्स। सूरज की रोशनी: 100,000 लक्स। |
| किलोलक्स | klx | 1000 लक्स। उज्ज्वल बाहरी स्थितियाँ। सीधी धूप की श्रेणियाँ। |
| मिलीलक्स | mlx | 0.001 लक्स। कम-प्रकाश की स्थितियाँ। गोधूलि स्तर। |
| माइक्रोलक्स | µlx | 0.000001 लक्स। बहुत अंधेरी स्थितियाँ। तारों की रोशनी का स्तर। |
| फुट-कैंडल | fc | इंपीरियल प्रदीपन। 1 fc = 10.764 लक्स। अभी भी अमेरिकी कोड में उपयोग किया जाता है। |
| फोट | ph | CGS इकाई। 1 ph = 10,000 लक्स = 1 lm/cm²। अब शायद ही कभी उपयोग किया जाता है। |
| नॉक्स | nx | 0.001 लक्स। रात के समय की रोशनी। लैटिन 'रात' से। |
| ल्यूमेन प्रति वर्ग मीटर | lm/m² | लक्स के समान। सीधी परिभाषा: 1 lm/m² = 1 लक्स। |
| ल्यूमेन प्रति वर्ग सेंटीमीटर | lm/cm² | फोट के समान। 1 lm/cm² = 10,000 लक्स। |
| ल्यूमेन प्रति वर्ग फुट | lm/ft² | फुट-कैंडल के समान। 1 lm/ft² = 1 fc = 10.764 लक्स। |
चमक
Light emitted/reflected FROM a surface - nit, cd/m², foot-lambert. Different from illuminance!
| इकाई | प्रतीक | टिप्पणियाँ और अनुप्रयोग |
|---|---|---|
| कैंडेला प्रति वर्ग मीटर (निट) | cd/m² | आधुनिक दीप्ति इकाई = निट। डिस्प्ले निट्स में रेट किए जाते हैं। फोन: 500 निट्स। |
| निट | nt | cd/m² के लिए सामान्य नाम। प्रदर्शन चमक मानक। HDR: 1000+ निट्स। |
| स्टिल्ब | sb | 1 cd/cm² = 10,000 निट्स। बहुत उज्ज्वल। अब शायद ही कभी उपयोग किया जाता है। |
| कैंडेला प्रति वर्ग सेंटीमीटर | cd/cm² | स्टिल्ब के समान। 1 cd/cm² = 10,000 cd/m²। |
| कैंडेला प्रति वर्ग फुट | cd/ft² | इंपीरियल दीप्ति। 1 cd/ft² = 10.764 cd/m²। |
| कैंडेला प्रति वर्ग इंच | cd/in² | 1 cd/in² = 1550 cd/m²। छोटा क्षेत्र, उच्च चमक। |
| लैम्बर्ट | L | 1/π cd/cm² = 3,183 cd/m²। पूरी तरह से विसरित सतह। |
| मिलीलैम्बर्ट | mL | 0.001 लैम्बर्ट = 3.183 cd/m²। |
| फुट-लैम्बर्ट | fL | 1/π cd/ft² = 3.426 cd/m²। अमेरिकी सिनेमा मानक: 14-16 fL। |
| एपोस्टिल्ब | asb | 1/π cd/m² = 0.318 cd/m²। CGS इकाई। |
| ब्लोंडेल | blondel | एपोस्टिल्ब के समान। 1/π cd/m²। आंद्रे ब्लोंडेल के नाम पर। |
| ब्रिल | bril | 10^-7 लैम्बर्ट = 3.183 x 10^-6 cd/m²। अंधेरे के अनुकूल दृष्टि। |
| स्कॉट | sk | 10^-4 लैम्बर्ट = 3.183 x 10^-4 cd/m²। स्कोटोपिक दृष्टि इकाई। |
ज्योति तीव्रता
Light source strength in a direction - candela (SI base unit), candle power. Different physical quantity!
| इकाई | प्रतीक | टिप्पणियाँ और अनुप्रयोग |
|---|---|---|
| कैंडेला | cd | SI आधार इकाई! एक दिशा में प्रकाश की तीव्रता। एलईडी: 1-10 cd विशिष्ट। |
| किलोकैंडेला | kcd | 1000 कैंडेला। बहुत उज्ज्वल स्रोत। सर्चलाइट्स। |
| मिलीकैंडेला | mcd | 0.001 कैंडेला। छोटे एलईडी। संकेतक लाइटें: 1-100 mcd। |
| हेफनरकर्ज़ (हेफनर कैंडल) | HK | 0.903 cd। जर्मन मोमबत्ती मानक। एमाइल एसीटेट लौ। |
| अंतर्राष्ट्रीय कैंडल | ICP | 1.02 cd। प्रारंभिक मानक। हिमांक पर प्लैटिनम। |
| दशमलव कैंडल | dc | कैंडेला के समान। प्रारंभिक फ्रांसीसी शब्द। |
| पेंटेन कैंडल (10 कैंडल पावर) | cp | 10 cd। पेंटेन लैंप मानक। 10 कैंडल पावर। |
| कारसेल इकाई | carcel | 9.74 cd। फ्रांसीसी लैंप मानक। कार्सल तेल लैंप। |
| बूगी डेसीमल | bougie | कैंडेला के समान। फ्रांसीसी दशमलव मोमबत्ती। |
ज्योति फ्लक्स
Total light output in all directions - lumen. Cannot convert to intensity/illuminance without geometry!
| इकाई | प्रतीक | टिप्पणियाँ और अनुप्रयोग |
|---|---|---|
| ल्यूमेन | lm | ज्योति फ्लक्स की SI इकाई। कुल प्रकाश उत्पादन। एलईडी बल्ब: 800 lm विशिष्ट। |
| किलोल्यूमेन | klm | 1000 ल्यूमेन। उज्ज्वल बल्ब। वाणिज्यिक प्रकाश व्यवस्था। |
| मिलील्यूमेन | mlm | 0.001 ल्यूमेन। बहुत मंद स्रोत। |
| वाट (555 एनएम पर, अधिकतम ज्योति दक्षता) | W@555nm | 555 एनएम पर 1 W = 683 lm। चरम ज्योति दक्षता। हरे प्रकाश का अधिकतम। |
फोटोमेट्रिक एक्सपोजर
Light exposure over time - lux-second, lux-hour. Illuminance integrated over time.
| इकाई | प्रतीक | टिप्पणियाँ और अनुप्रयोग |
|---|---|---|
| लक्स-सेकंड | lx⋅s | समय के साथ प्रदीपन। फोटोग्राफिक एक्सपोजर। 1 सेकंड के लिए 1 lx। |
| लक्स-घंटा | lx⋅h | 3600 लक्स-सेकंड। 1 घंटे के लिए 1 lx। लंबे एक्सपोजर। |
| फोट-सेकंड | ph⋅s | 10,000 लक्स-सेकंड। उज्ज्वल एक्सपोजर। |
| फुट-कैंडल-सेकंड | fc⋅s | 10.764 लक्स-सेकंड। 1 सेकंड के लिए फुट-कैंडल। |
| फुट-कैंडल-घंटा | fc⋅h | 38,750 लक्स-सेकंड। 1 घंटे के लिए फुट-कैंडल। |
प्रकाशमिति रूपांतरण के लिए सर्वोत्तम अभ्यास
सर्वोत्तम अभ्यास
- मात्रा को जानें: लक्स (सतह पर), निट (सतह से), कैंडेला (स्रोत), ल्यूमेन (कुल) - कभी न मिलाएं!
- केवल एक ही श्रेणी के भीतर परिवर्तित करें: लक्स↔फुट-कैंडल ठीक है, लक्स↔निट सतह डेटा के बिना असंभव है
- ल्यूमेन से लक्स के लिए: क्षेत्र और प्रकाश वितरण पैटर्न की आवश्यकता है (सरल विभाजन नहीं!)
- निट्स में प्रदर्शन चमक: 200-300 इनडोर, 600+ आउटडोर, 1000+ HDR सामग्री
- प्रकाश कोड लक्स का उपयोग करते हैं: कार्यालय 300-500 lx, खुदरा 500-1000 lx, स्थानीय आवश्यकताओं की पुष्टि करें
- फोटोग्राफी: एक्सपोजर के लिए लक्स-सेकंड, लेकिन आधुनिक कैमरे EV (एक्सपोजर मान) पैमाने का उपयोग करते हैं
बचने के लिए सामान्य गलतियाँ
- लक्स को सीधे निट में परिवर्तित करने का प्रयास करना: असंभव! विभिन्न मात्राएँ (सतह पर बनाम सतह से)
- ल्यूमेन को क्षेत्र के बिना लक्स में परिवर्तित करना: प्रकाशित क्षेत्र और वितरण पैटर्न को जानना चाहिए
- व्युत्क्रम वर्ग नियम को अनदेखा करना: प्रकाश की तीव्रता दूरी² के साथ घटती है (दोगुनी दूरी = 1/4 प्रकाश)
- श्रेणियों को मिलाना: मीटर को किलोग्राम में परिवर्तित करने की कोशिश करने जैसा - भौतिक रूप से अर्थहीन!
- अनुप्रयोग के लिए गलत इकाई का उपयोग करना: डिस्प्ले को निट्स की आवश्यकता होती है, कमरों को लक्स की आवश्यकता होती है, बल्बों को ल्यूमेन में रेट किया जाता है
- कैंडेला को कैंडलपावर के साथ भ्रमित करना: पुरानी इंपीरियल इकाई, आधुनिक कैंडेला (cd) के समान नहीं है
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
लक्स और निट में क्या अंतर है?
पूरी तरह से अलग! लक्स = प्रदीपन = एक सतह पर पड़ने वाला प्रकाश (lm/m²)। निट = दीप्ति = एक सतह से आने वाला प्रकाश (cd/m²)। उदाहरण: एक डेस्क पर ओवरहेड लाइटों से 500 लक्स प्रदीपन है। कंप्यूटर स्क्रीन में 300 निट्स दीप्ति है जो आप देखते हैं। सतह की परावर्तनशीलता को जाने बिना उनके बीच परिवर्तित नहीं किया जा सकता है! विभिन्न भौतिक मात्राएँ।
क्या मैं ल्यूमेन को लक्स में परिवर्तित कर सकता हूँ?
हाँ, लेकिन आपको क्षेत्र की आवश्यकता है! लक्स = ल्यूमेन / क्षेत्र (m²)। 1 m² सतह को रोशन करने वाला 1000 ल्यूमेन का बल्ब = 1000 लक्स। वही बल्ब 10 m² को रोशन करता है = 100 लक्स। यह दूरी (व्युत्क्रम वर्ग नियम) और प्रकाश वितरण पैटर्न से भी प्रभावित होता है। यह एक सीधा रूपांतरण नहीं है!
कैंडेला एक SI आधार इकाई क्यों है?
ऐतिहासिक और व्यावहारिक कारणों से। ज्योति तीव्रता मौलिक है - इसे सीधे एक स्रोत से मापा जा सकता है। ल्यूमेन, लक्स को ज्यामिति का उपयोग करके कैंडेला से व्युत्पन्न किया जाता है। इसके अलावा, कैंडेला मानव धारणा पर आधारित एकमात्र SI इकाई है! इसे 555 एनएम पर मानव आँख की वर्णक्रमीय संवेदनशीलता का उपयोग करके परिभाषित किया गया है। SI इकाइयों के बीच विशेष।
एक अच्छी स्क्रीन चमक क्या है?
यह पर्यावरण पर निर्भर करता है! घर के अंदर: 200-300 निट्स पर्याप्त है। बाहर: दृश्यता के लिए 600+ निट्स की आवश्यकता होती है। HDR सामग्री: 400-1000 निट्स। अंधेरे में बहुत उज्ज्वल = आँखों पर तनाव। धूप में बहुत मंद = आप देख नहीं सकते। कई डिवाइस स्वचालित रूप से समायोजित होते हैं। फोन में आमतौर पर 400-800 निट्स होते हैं, कुछ तेज धूप के लिए 1200+ तक पहुँचते हैं।
मुझे कितने ल्यूमेन की आवश्यकता है?
यह कमरे और उद्देश्य पर निर्भर करता है! सामान्य नियम: कार्यालयों के लिए 300-500 लक्स। बेडरूम: 100-200 लक्स। रसोई: 300-400 लक्स। लक्स x कमरे का क्षेत्र (m²) = कुल ल्यूमेन। उदाहरण: 400 लक्स पर 4 मीटर x 5 मीटर का कार्यालय (20 m²) = 8,000 ल्यूमेन की आवश्यकता है। फिर प्रति बल्ब ल्यूमेन से विभाजित करें।
मैं इन श्रेणियों को क्यों नहीं मिला सकता हूँ?
वे अलग-अलग आयामों के साथ मौलिक रूप से भिन्न भौतिक मात्राएँ हैं! किलोग्राम को मीटर में परिवर्तित करने की कोशिश करने जैसा - असंभव! प्रदीपन फ्लक्स/क्षेत्र है। दीप्ति तीव्रता/क्षेत्र है। तीव्रता कैंडेला है। फ्लक्स ल्यूमेन है। सभी भौतिकी/ज्यामिति से संबंधित हैं लेकिन सीधे परिवर्तनीय नहीं हैं। उन्हें संबंधित करने के लिए आपको अतिरिक्त जानकारी (दूरी, क्षेत्र, परावर्तनशीलता) की आवश्यकता है।
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