Конвертер світла
Світло та фотометрія — від кандели до люмена
Опануйте фотометричні одиниці в 5 категоріях: освітленість (люкс), яскравість (ніт), сила світла (кандела), світловий потік (люмен) та експозиція. Зрозумійте різницю між світлом НА поверхнях та З поверхонь.
Основи фотометрії
П'ять фізичних величин
Фотометрія вимірює 5 РІЗНИХ речей! Освітленість: світло, що падає НА поверхню (люкс). Яскравість: світло З поверхні (ніт). Сила світла: сила джерела (кандела). Потік: загальний вихід (люмен). Експозиція: світло x час. Не можна змішувати!
- Освітленість: люкс (світло НА)
- Яскравість: ніт (світло З)
- Сила світла: кандела (джерело)
- Потік: люмен (загальний)
- Експозиція: люкс-секунда (час)
Освітленість (Lux)
Світло, що падає НА поверхню. Одиниці: люкс (лк) = люмен на квадратний метр. Сонячне світло: 100,000 люкс. Офіс: 500 люкс. Місячне світло: 0.1 люкс. Вимірює, наскільки яскравою виглядає поверхня, коли її освітлено.
- люкс = лм/м² (люмен/площа)
- Сонячне світло: 100,000 лк
- Офіс: 300-500 лк
- Не можна конвертувати в ніт!
Яскравість (Nit)
Світло, що виходить З поверхні (випромінене або відбите). Одиниці: ніт = кандела на квадратний метр. Екран телефону: 500 ніт. Ноутбук: 300 ніт. Відрізняється від освітленості! Вимірює яскравість самої поверхні.
- ніт = кд/м²
- Телефон: 400-800 ніт
- Ноутбук: 200-400 ніт
- Відрізняється від освітленості!
- 5 різних фізичних величин - не можна змішувати!
- Освітленість (люкс): світло НА поверхні
- Яскравість (ніт): світло З поверхні
- Сила світла (кандела): сила джерела в напрямку
- Потік (люмен): загальний вихід світла
- Конвертуйте тільки в межах однієї категорії!
Пояснення п'яти категорій
Освітленість (Світло НА)
Світло, що падає НА поверхню. Вимірює, скільки світла потрапляє на площу. Основна одиниця: люкс (лк). 1 люкс = 1 люмен на квадратний метр. Фут-кандела (fc) = 10.76 люкс. Використовується для дизайну освітлення.
- люкс (лк): одиниця SI
- фут-кандела (fc): імперська
- фот (ph): CGS (10,000 лк)
- Вимірює отримане світло
Яскравість (Світло З)
Світло, випромінене або відбите З поверхні. Яскравість, яку ви бачите. Основна одиниця: ніт = кандела/м². Стільб = 10,000 ніт. Ламберт, фут-ламберт - історичні. Використовується для дисплеїв, екранів.
- ніт (кд/м²): сучасна
- стільб: 10,000 ніт
- ламберт: 3,183 ніт
- фут-ламберт: 3.43 ніт
Сила, Потік, Експозиція
Сила (кандела): сила джерела в напрямку. Основна одиниця SI! Потік (люмен): загальний вихід у всіх напрямках. Експозиція (люкс-секунда): освітленість з часом для фотографії.
- кандела (кд): основа SI
- люмен (лм): загальний вихід
- люкс-секунда: експозиція
- Все це різні величини!
Фізика вимірювання світла
Закон обернених квадратів
Інтенсивність світла зменшується з квадратом відстані. Освітленість E = Сила світла I / відстань² (r²). Подвоєння відстані = 1/4 яскравості. 1 кандела на 1 метрі = 1 люкс. На 2 метрах = 0.25 люкс.
- E = I / r²
- Подвоєння відстані = 1/4 світла
- 1 кд на 1 м = 1 лк
- 1 кд на 2 м = 0.25 лк
Від потоку до освітленості
Світловий потік, розподілений по площі. E (люкс) = Потік (люмен) / Площа (м²). 1000 люмен на 1 м² = 1000 люкс. На 10 м² = 100 люкс. Більша площа = менша освітленість.
- E = Φ / A
- 1000 лм / 1 м² = 1000 лк
- 1000 лм / 10 м² = 100 лк
- Площа має значення!
Яскравість та коефіцієнт відбиття
Яскравість = освітленість x коефіцієнт відбиття / π. Біла стіна (90% відбиття): висока яскравість. Чорна поверхня (10% відбиття): низька яскравість. Однакова освітленість, різна яскравість! Залежить від поверхні.
- L = E × ρ / π
- Біла: висока яскравість
- Чорна: низька яскравість
- Поверхня має значення!
Еталони рівня освітленості
| Умова | Освітленість (люкс) | Примітки |
|---|---|---|
| Зоряне світло | 0.0001 | Найтемніше природне світло |
| Місячне світло (повний місяць) | 0.1 - 1 | Ясна ніч |
| Вуличне освітлення | 10 - 20 | Типове міське |
| Вітальня | 50 - 150 | Комфортний дім |
| Робоче місце в офісі | 300 - 500 | Стандартна вимога |
| Роздрібний магазин | 500 - 1000 | Яскравий дисплей |
| Операційна | 10,000 - 100,000 | Хірургічна точність |
| Пряме сонячне світло | 100,000 | Яскравий день |
| Повне денне світло | 10,000 - 25,000 | Від хмарного до сонячного |
Яскравість дисплея (яскравість)
| Пристрій | Типова (ніт) | Максимальна (ніт) |
|---|---|---|
| Електронна книга (e-ink) | 5-10 | 15 |
| Екран ноутбука | 200-300 | 400 |
| Монітор настільного комп'ютера | 250-350 | 500 |
| Смартфон | 400-600 | 800-1200 |
| Телевізор HDR | 400-600 | 1000-2000 |
| Кінопроектор | 48-80 | 150 |
| Зовнішній світлодіодний дисплей | 5000 | 10,000+ |
Застосування в реальному світі
Дизайн освітлення
Офіс: 300-500 люкс. Роздрібна торгівля: 500-1000 люкс. Хірургія: 10,000+ люкс. Будівельні норми визначають вимоги до освітленості. Занадто низька: напруга для очей. Занадто висока: відблиски, марна трата енергії. Правильне освітлення є критичним!
- Офіс: 300-500 лк
- Роздрібна торгівля: 500-1000 лк
- Хірургія: 10,000+ лк
- Застосовуються будівельні норми
Технологія дисплеїв
Екрани телефонів/планшетів: типово 400-800 ніт. Ноутбуки: 200-400 ніт. Телевізори HDR: 1000+ ніт. Зовнішні дисплеї: 2000+ ніт для видимості. Яскравість визначає читабельність у яскравих умовах.
- Телефони: 400-800 ніт
- Ноутбуки: 200-400 ніт
- Телевізор HDR: 1000+ ніт
- Зовнішні: 2000+ ніт
Фотографія
Експозиція камери = освітленість x час. Люкс-секунди або люкс-години. Люксметри вимірюють люкси. Правильна експозиція є критичною для якості зображення. EV (значення експозиції) пов'язане з люкс-секундами.
- Експозиція = люкс x час
- Люксметри: люкс
- люкс-секунда: фото одиниця
- EV пов'язане з експозицією
Швидка математика
Обернений квадрат
Освітленість падає з відстанню². 1 кд на 1 м = 1 лк. На 2 м = 0.25 лк (1/4). На 3 м = 0.11 лк (1/9). Швидко: поділіть на квадрат відстані!
- E = I / r²
- 1 м: ділити на 1
- 2 м: ділити на 4
- 3 м: ділити на 9
Розподіл по площі
Потік на площу. Лампа 1000 лм. На відстані 1 м, світло розподіляється по поверхні сфери 12.6 м². 1000 / 12.6 = 79 люкс. Більша сфера = менше люкс.
- Площа сфери = 4πr²
- 1 м: 12.6 м²
- 2 м: 50.3 м²
- Потік / площа = освітленість
Люкс до фут-кандели
1 фут-кандела = 10.764 люкс. Швидко: fc x 10 ≈ люкс. Або: люкс / 10 ≈ fc. Досить точно для оцінок!
- 1 fc = 10.764 лк
- fc x 10 ≈ люкс
- люкс / 10 ≈ fc
- Швидка оцінка
Як працюють перетворення
- Крок 1: Перевірте категорію
- Крок 2: Конвертуйте тільки в межах категорії
- Освітленість: люкс, fc, фот
- Яскравість: ніт, ламберт, fL
- НІКОЛИ не перетинайте категорії!
Поширені перетворення (в межах категорій)
| З | В | Коефіцієнт | Приклад |
|---|---|---|---|
| люкс | фут-кандела | 0.0929 | 100 лк = 9.29 fc |
| фут-кандела | люкс | 10.764 | 10 fc = 107.6 лк |
| фот | люкс | 10,000 | 1 ph = 10,000 лк |
| ніт (кд/м²) | фут-ламберт | 0.2919 | 100 ніт = 29.2 fL |
| фут-ламберт | ніт | 3.426 | 100 fL = 343 ніт |
| стільб | ніт | 10,000 | 1 sb = 10,000 ніт |
| ламберт | ніт | 3183 | 1 L = 3183 ніт |
| люмен | ват@555нм | 0.00146 | 683 лм = 1 Вт |
Швидкі приклади
Розв'язані задачі
Освітлення офісу
Офісу потрібно 400 люкс. Світлодіодні лампи виробляють 800 люмен кожна. Кімната 5м x 4м (20 м²). Скільки потрібно ламп?
Загальна кількість люменів = 400 лк x 20 м² = 8,000 лм. Потрібно ламп = 8,000 / 800 = 10 ламп. Припускається рівномірний розподіл і відсутність втрат.
Відстань ліхтарика
Ліхтарик має силу світла 1000 кандел. Яка освітленість на відстані 5 метрів?
E = I / r². E = 1000 кд / (5м)² = 1000 / 25 = 40 люкс. Закон обернених квадратів: подвоєння відстані = 1/4 світла.
Яскравість екрана
Екран ноутбука має 300 ніт. Перетворіть на фут-ламберти?
1 ніт = 0.2919 фут-ламберт. 300 ніт x 0.2919 = 87.6 fL. Історичний стандарт для кінотеатрів був 16 fL, тому ноутбук у 5.5 разів яскравіший!
Поширені помилки
- **Змішування категорій**: Не можна конвертувати люкс в ніт! Це різні фізичні величини. Люкс = світло НА поверхні. Ніт = світло З поверхні. Для їх зв'язку потрібен коефіцієнт відбиття.
- **Забування про обернений квадрат**: Світло зменшується з КВАДРАТОМ відстані, а не лінійно. 2x відстань = 1/4 яскравості, а не 1/2!
- **Плутанина між люменом і люксом**: Люмен = загальний вихід (усі напрямки). Люкс = вихід на площу (один напрямок). Лампа на 1000 лм НЕ виробляє 1000 люкс!
- **Ігнорування коефіцієнта відбиття**: Біла стіна та чорна стіна під однаковою освітленістю мають кардинально різну яскравість. Поверхня має значення!
- **Кандела проти свічкової сили**: 1 кандела ≠ 1 свічкова сила. Пентанова свічка = 10 кандел. Історичні одиниці варіювалися!
- **Одиниці яскравості дисплея**: Виробники змішують ніти, кд/м² та % яскравості. Завжди перевіряйте фактичні ніти для порівняння.
Цікаві факти
Кандела є основною одиницею SI
Кандела є однією з 7 основних одиниць SI (разом з метром, кілограмом, секундою, ампером, кельвіном, молем). Визначається як сила світла джерела, що випромінює світло з частотою 540 ТГц з інтенсивністю випромінювання 1/683 ват на стерадіан. Єдина одиниця, заснована на людському сприйнятті!
Люмен визначається з кандели
1 люмен = світло від джерела в 1 канделу в межах тілесного кута в 1 стерадіан. Оскільки сфера має 4π стерадіан, ізотропне джерело в 1 канделу випромінює загалом 4π ≈ 12.57 люмен. Люмен є похідною, кандела - фундаментальною!
555 нм - пік чутливості
Людське око найбільш чутливе до 555 нм (зелено-жовтий). 1 ват світла 555 нм = 683 люмен (максимально можливе). Червоне або синє світло: менше люмен на ват. Ось чому нічне бачення зелене!
Дисплеї HDR = 1000+ ніт
Стандартні дисплеї: 200-400 ніт. HDR (Високий динамічний діапазон): 1000+ ніт. Деякі досягають 2000-4000 ніт! Відбиття сонця: 5000+ ніт. HDR імітує діапазон яскравості реального світу для приголомшливих зображень.
Фут-кандела від справжніх свічок
1 фут-кандела = освітленість на відстані 1 фута від джерела в 1 канделу. Спочатку походило від справжньої свічки на відстані 1 фута! = 10.764 люкс. Досі використовується в нормах освітлення США.
Стандарт яскравості в кіно
Кінопроектори калібруються до 14-16 фут-ламберт (48-55 ніт). Здається тьмяним порівняно з телевізором/телефоном! Але в темному кінотеатрі це створює належний контраст. Домашні проектори часто мають 100+ ніт для навколишнього освітлення.
Еволюція вимірювання світла: від свічок до квантових стандартів
Давні джерела світла (до 1800 року)
До наукової фотометрії люди покладалися на природні світлові цикли та примітивні штучні джерела. Олійні лампи, свічки та смолоскипи забезпечували непостійне освітлення, яке вимірювалося лише шляхом порівняння.
- Свічки як стандарти: Свічки з лою, бджолиного воску та спермацету використовувалися як грубі еталони
- Відсутність кількісних вимірювань: Світло описувалося якісно ('яскраво, як вдень', 'тьмяно, як місячне сяйво')
- Регіональні відмінності: Кожна культура розробляла власні стандарти свічок без міжнародної угоди
- Обмеження відкриттів: Відсутність розуміння світла як електромагнітного випромінювання або фотонів
Народження наукової фотометрії (1800-1900)
19 століття принесло систематичні спроби стандартизувати вимірювання світла, що було зумовлено впровадженням газового освітлення та раннього електричного освітлення.
- 1799 - Фотометр Румфорда: Бенджамін Томпсон (граф Румфорд) винайшов тіньовий фотометр для порівняння джерел світла
- 1860-ті - З'являються стандарти свічок: Спермацетова свічка (китовий жир), лампа Карселя (рослинна олія), лампа Гефнера (амілацетат) конкурують як еталони
- 1881 - Стандарт Віоля: Жуль Віоль запропонував платину при температурі замерзання (1769°C) як стандарт світла - 1 квадратний сантиметр випромінює 1 Віоль
- 1896 - Свічка Гефнера: Німецький стандарт, що використовував контрольоване полум'я амілацетату, використовувався до 1940-х років (0.903 сучасної кандели)
Міжнародна стандартизація (1900-1948)
Зусилля на початку 20 століття об'єднали конкуруючі національні стандарти в Міжнародну свічку, попередника сучасної кандели.
- 1909 - Міжнародна свічка: Угода між Францією, Великою Британією та США визначає стандарт як 1/20 випромінювача абсолютно чорного тіла з платини при температурі замерзання
- 1921 - Запропоновано одиницю Бугера: На основі платинового стандарту, приблизно дорівнює сучасній канделі
- 1930-ті - Пентановий стандарт: Деякі країни використовували стандартизовану пентанову лампу замість платини
- 1940-ті - Війна порушує стандарти: Друга світова війна підкреслила потребу в універсальному, відтворюваному вимірюванні, незалежному від артефактів
Кандела стає основною одиницею SI (1948-1979)
Післявоєнна міжнародна співпраця встановила канделу як сьому основну одиницю SI, спочатку визначену через випромінювання абсолютно чорного тіла з платини.
1948 Definition: 1948 (9-та CGPM): Кандела визначена як сила світла 1/600,000 м² платини при температурі замерзання. Вперше 'кандела' офіційно замінила 'свічку'. Встановила фотометрію в рамках SI разом з метром, кілограмом, секундою, ампером, кельвіном та молем.
Challenges:
- Залежність від платини: Вимагала точного контролю чистоти та температури платини (1769°C)
- Складність реалізації: Мало лабораторій могли підтримувати апаратуру для точки замерзання платини
- Спектральна чутливість: Визначення базувалося на фотопічному зорі (крива чутливості людського ока)
- Еволюція термінології: 'Ніт' неофіційно прийнято для кд/м² у 1967 році, хоча це не офіційний термін SI
Квантова революція: зв'язок світла з фундаментальними константами (1979-дотепер)
Перевизначення 1979 року звільнило канделу від матеріальних артефактів, натомість пов'язавши її з ватом через чутливість людського ока на певній довжині хвилі.
1979 Breakthrough: 16-та CGPM перевизначила канделу на основі монохроматичного випромінювання: 'Сила світла в заданому напрямку від джерела, що випромінює монохроматичне випромінювання з частотою 540 × 10¹² Гц (555 нм, пік чутливості людського ока) і має силу випромінювання 1/683 вата на стерадіан.' Це робить 683 люмени точно рівними 1 вату на 555 нм.
Advantages:
- Фундаментальна константа: Пов'язана з ватом (одиниця потужності SI) та функцією світлової ефективності фотопічного зору людини
- Відтворюваність: Будь-яка лабораторія може реалізувати канделу за допомогою лазера та каліброваного детектора
- Без артефактів: Немає платини, немає точок замерзання, не потрібні фізичні стандарти
- Точність довжини хвилі: 555 нм обрано як пік фотопічного зору (де око найбільш чутливе)
- Число 683: Обрано для збереження спадкоємності з попереднім визначенням кандели
Modern Impact:
- Калібрування світлодіодів: Критично для стандартів енергоефективності (рейтинги люмен на ват)
- Технологія дисплеїв: Стандарти HDR (ніти) базуються на точному визначенні кандели
- Норми освітлення: Будівельні вимоги (рівні люкс) відстежуються до квантового стандарту
- Астрономія: Вимірювання зоряної світності пов'язані з фундаментальною фізикою
Технологічні революції в освітленні (1980-ті-дотепер)
Сучасна технологія освітлення змінила спосіб створення, вимірювання та використання світла, зробивши фотометричну точність важливішою, ніж будь-коли.
Ера світлодіодів (2000-ні-2010-ті)
Світлодіоди революціонізували освітлення з 100+ люмен/ват (проти 15 лм/Вт для ламп розжарювання). Енергетичні етикетки тепер вимагають точних рейтингів люмен. Індекс передачі кольору (CRI) та колірна температура (Кельвін) стали специфікаціями для споживачів.
Технологія дисплеїв (2010-ті-дотепер)
Дисплеї HDR досягають 1000-2000 ніт. OLED-контроль на рівні пікселів. Стандарти, такі як HDR10, Dolby Vision, вимагають точних специфікацій яскравості. Видимість смартфонів на вулиці призводить до пікової яскравості 1200+ ніт. Кінотеатр підтримує 48 ніт для належного контрасту.
Розумне освітлення та дизайн, орієнтований на людину (2020-ті)
Дослідження циркадних ритмів стимулюють регульоване освітлення (регулювання CCT). Люксметри в смартфонах. Будівельні норми визначають освітленість для здоров'я/продуктивності. Фотометрія є центральною в дизайні для благополуччя.
- Єдина одиниця SI, заснована на людському сприйнятті: Кандела унікально включає біологію (чутливість ока) у фізичне визначення
- Від свічок до квантів: Шлях від грубих воскових паличок до стандартів, визначених лазером, за 200 років
- Все ще розвивається: Технології світлодіодів та дисплеїв продовжують стимулювати фотометричні інновації
- Практичний вплив: Яскравість екрана вашого телефону, освітлення в офісі та фари автомобіля - все це веде до 683 люмен = 1 ват на 555 нм
- Майбутнє: Можливе подальше вдосконалення, оскільки ми краще розуміємо науку про зір, але поточне визначення залишається напрочуд стабільним з 1979 року
Поради професіоналів
- **Спочатку перевірте категорію**: Завжди переконуйтесь, що ви конвертуєте в межах однієї категорії. Люкс в fc: ДОБРЕ. Люкс в ніт: НЕПРАВИЛЬНО!
- **Швидкий обернений квадрат**: Відстань x2 = яскравість /4. Відстань x3 = яскравість /9. Швидкий розрахунок в умі!
- **Люмен ≠ Люкс**: Лампа на 1000 люмен, розподілена на 1 м² = 1000 люкс. На 10 м² = 100 люкс. Площа має значення!
- **Швидкий фут-кандела**: fc x 10 ≈ люкс. Досить точно для грубих оцінок. Точно: fc x 10.764 = люкс.
- **Порівняння дисплеїв**: Завжди використовуйте ніти (кд/м²). Ігноруйте специфікації % яскравості. Тільки ніти є об'єктивними.
- **Оцінка освітлення кімнати**: Типовий офіс 300-500 люкс. Загальна кількість люменів = люкс x площа (м²). Потім поділіть на люмени на лампу.
- **Автоматичний науковий запис**: Значення ≥ 1 мільйона або < 0.000001 автоматично відображаються в науковому записі (наприклад, 1.0e+6) для зручності читання!
Повний фотометричний довідник
Освітленість
Light falling ON a surface - lux, foot-candle, phot. Units: lm/m². Cannot convert to other categories!
| Одиниця | Символ | Примітки та застосування |
|---|---|---|
| люкс | lx | Одиниця SI освітленості. 1 лк = 1 лм/м². Офіс: 300-500 люкс. Сонячне світло: 100,000 люкс. |
| кілолюкс | klx | 1000 люкс. Яскраві зовнішні умови. Діапазон прямого сонячного світла. |
| мілілюкс | mlx | 0.001 люкс. Умови низької освітленості. Рівні сутінків. |
| мікролюкс | µlx | 0.000001 люкс. Дуже темні умови. Рівні зоряного світла. |
| фут-свічка | fc | Імперська освітленість. 1 fc = 10.764 люкс. Досі використовується в нормах США. |
| фот | ph | Одиниця CGS. 1 ph = 10,000 люкс = 1 лм/см². Зараз рідко використовується. |
| нокс | nx | 0.001 люкс. Нічне освітлення. Від латинського 'ніч'. |
| люмен на квадратний метр | lm/m² | Те ж саме, що й люкс. Пряме визначення: 1 лм/м² = 1 люкс. |
| люмен на квадратний сантиметр | lm/cm² | Те ж саме, що й фот. 1 лм/см² = 10,000 люкс. |
| люмен на квадратний фут | lm/ft² | Те ж саме, що й фут-кандела. 1 лм/фут² = 1 fc = 10.764 люкс. |
Яскравość
Light emitted/reflected FROM a surface - nit, cd/m², foot-lambert. Different from illuminance!
| Одиниця | Символ | Примітки та застосування |
|---|---|---|
| кандела на квадратний метр (ніт) | cd/m² | Сучасна одиниця яскравості = ніт. Дисплеї оцінюються в нітах. Телефон: 500 ніт. |
| ніт | nt | Загальна назва для кд/м². Стандарт яскравості дисплея. HDR: 1000+ ніт. |
| стильб | sb | 1 кд/см² = 10,000 ніт. Дуже яскраво. Зараз рідко використовується. |
| кандела на квадратний сантиметр | cd/cm² | Те ж саме, що й стільб. 1 кд/см² = 10,000 кд/м². |
| кандела на квадратний фут | cd/ft² | Імперська яскравість. 1 кд/фут² = 10.764 кд/м². |
| кандела на квадратний дюйм | cd/in² | 1 кд/дюйм² = 1550 кд/м². Мала площа, висока яскравість. |
| ламберт | L | 1/π кд/см² = 3,183 кд/м². Ідеально дифузна поверхня. |
| міліламберт | mL | 0.001 ламберт = 3.183 кд/м². |
| фут-ламберт | fL | 1/π кд/фут² = 3.426 кд/м². Стандарт для кінотеатрів США: 14-16 fL. |
| апостильб | asb | 1/π кд/м² = 0.318 кд/м². Одиниця CGS. |
| блондель | blondel | Те ж саме, що й апостильб. 1/π кд/м². Названо на честь Андре Блонделя. |
| брил | bril | 10^-7 ламберт = 3.183 x 10^-6 кд/м². Зір, адаптований до темряви. |
| скот | sk | 10^-4 ламберт = 3.183 x 10^-4 кд/м². Одиниця скотопічного зору. |
Сила світла
Light source strength in a direction - candela (SI base unit), candle power. Different physical quantity!
| Одиниця | Символ | Примітки та застосування |
|---|---|---|
| кандела | cd | Основна одиниця SI! Сила світла в напрямку. Світлодіод: типово 1-10 кд. |
| кілокандела | kcd | 1000 кандел. Дуже яскраві джерела. Прожектори. |
| мілікандела | mcd | 0.001 кандела. Маленькі світлодіоди. Індикаторні лампи: 1-100 мкд. |
| свічка Гефнера (hefner candle) | HK | 0.903 кд. Німецький стандарт свічки. Полум'я амілацетату. |
| міжнародна свічка | ICP | 1.02 кд. Ранній стандарт. Платина при температурі замерзання. |
| десяткова свічка | dc | Те ж саме, що й кандела. Ранній французький термін. |
| пентанова свічка (10 свічних сил) | cp | 10 кд. Стандарт пентанової лампи. 10 свічкових сил. |
| одиниця Карселя | carcel | 9.74 кд. Французький стандарт лампи. Олійна лампа Карселя. |
| бужі-децималь | bougie | Те ж саме, що й кандела. Французька десяткова свічка. |
Світловий потік
Total light output in all directions - lumen. Cannot convert to intensity/illuminance without geometry!
| Одиниця | Символ | Примітки та застосування |
|---|---|---|
| люмен | lm | Одиниця SI світлового потоку. Загальний вихід світла. Світлодіодна лампа: типово 800 лм. |
| кілолюмен | klm | 1000 люмен. Яскраві лампи. Комерційне освітлення. |
| мілілюмен | mlm | 0.001 люмен. Дуже тьмяні джерела. |
| ват (при 555 нм, пікова світлова ефективність) | W@555nm | 1 Вт на 555 нм = 683 лм. Пікова світлова ефективність. Максимум для зеленого світла. |
Фотометрична експозиція
Light exposure over time - lux-second, lux-hour. Illuminance integrated over time.
| Одиниця | Символ | Примітки та застосування |
|---|---|---|
| люкс-секунда | lx⋅s | Освітленість з часом. Фотографічна експозиція. 1 лк протягом 1 секунди. |
| люкс-година | lx⋅h | 3600 люкс-секунд. 1 лк протягом 1 години. Довші експозиції. |
| фот-секунда | ph⋅s | 10,000 люкс-секунд. Яскрава експозиція. |
| фут-свічка-секунда | fc⋅s | 10.764 люкс-секунд. Фут-кандела протягом 1 секунди. |
| фут-свічка-година | fc⋅h | 38,750 люкс-секунд. Фут-кандела протягом 1 години. |
Найкращі практики перетворення у фотометрії
Найкращі практики
- Знайте величину: Люкс (НА поверхні), ніт (З поверхні), кандела (джерело), люмен (загальний) - НІКОЛИ не змішуйте!
- Конвертуйте тільки в межах однієї категорії: люкс↔фут-кандела ДОБРЕ, люкс↔ніт НЕМОЖЛИВО без даних про поверхню
- Для перетворення люмен в люкс: потрібна площа та діаграма розподілу світла (не просте ділення!)
- Яскравість дисплея в нітах: 200-300 у приміщенні, 600+ на вулиці, 1000+ для HDR-контенту
- Норми освітлення використовують люкси: офіс 300-500 лк, роздрібна торгівля 500-1000 лк, перевіряйте місцеві вимоги
- Фотографія: люкс-секунди для експозиції, але сучасні камери використовують шкалу EV (значення експозиції)
Поширені помилки, яких слід уникати
- Спроба конвертувати люкс в ніт безпосередньо: Неможливо! Різні величини (НА проти З поверхні)
- Перетворення люменів в люкси без площі: Потрібно знати освітлену площу та діаграму розподілу
- Ігнорування закону обернених квадратів: Інтенсивність світла зменшується з відстанню² (подвоєння відстані = 1/4 світла)
- Змішування категорій: Це як намагатися конвертувати метри в кілограми - фізично безглуздо!
- Використання неправильної одиниці для застосування: Дисплеї потребують нітів, кімнати - люксів, лампи оцінюються в люменах
- Плутанина між канделою та свічковою силою: Стара імперська одиниця, не те ж саме, що сучасна кандела (кд)
Часті запитання
Яка різниця між люксом і нітом?
Абсолютно різні! Люкс = освітленість = світло, що падає НА поверхню (лм/м²). Ніт = яскравість = світло, що виходить З поверхні (кд/м²). Приклад: на столі освітленість 500 люкс від верхніх ламп. Екран комп'ютера має яскравість 300 ніт, яку ви бачите. Не можна конвертувати між ними, не знаючи коефіцієнта відбиття поверхні! Різні фізичні величини.
Чи можу я конвертувати люмени в люкси?
Так, але потрібна площа! Люкс = люмени / площа (м²). Лампа на 1000 люмен, що освітлює поверхню 1 м² = 1000 люкс. Та ж лампа, що освітлює 10 м² = 100 люкс. Також на це впливає відстань (закон обернених квадратів) та діаграма розподілу світла. Це не пряме перетворення!
Чому кандела є основною одиницею SI?
З історичних та практичних причин. Сила світла є фундаментальною - її можна безпосередньо виміряти від джерела. Люмен, люкс є похідними від кандели з використанням геометрії. Також, кандела - єдина одиниця SI, заснована на людському сприйнятті! Визначається за допомогою спектральної чутливості людського ока на 555 нм. Особлива серед одиниць SI.
Яка яскравість екрана є хорошою?
Залежить від середовища! У приміщенні: 200-300 ніт достатньо. На вулиці: потрібно 600+ ніт для видимості. HDR-контент: 400-1000 ніт. Занадто яскраво в темряві = напруга для очей. Занадто тьмяно на сонці = нічого не видно. Багато пристроїв автоматично регулюються. Телефони зазвичай мають 400-800 ніт, деякі досягають 1200+ для яскравого сонячного світла.
Скільки люменів мені потрібно?
Залежить від кімнати та мети! Загальне правило: 300-500 люкс для офісів. Спальня: 100-200 люкс. Кухня: 300-400 люкс. Помножте люкси на площу кімнати (м²) = загальна кількість люменів. Приклад: офіс 4м x 5м (20 м²) при 400 люкс = потрібно 8,000 люменів. Потім поділіть на люмени на лампу.
Чому я не можу змішувати ці категорії?
Це фундаментально різні фізичні величини з різними розмірностями! Це як намагатися конвертувати кілограми в метри - неможливо! Освітленість - це потік/площа. Яскравість - це сила світла/площа. Сила світла - це кандела. Потік - це люмени. Всі вони пов'язані фізикою/геометрією, але НЕ є прямо конвертованими. Потрібна додаткова інформація (відстань, площа, коефіцієнт відбиття), щоб їх пов'язати.
Повний Довідник Інструментів
Усі 71 інструменти, доступні на UNITS