Bộ chuyển đổi ánh sáng
Ánh sáng & Phép đo quang — Từ Candela đến Lumen
Nắm vững các đơn vị đo quang trong 5 loại: độ rọi (lux), độ chói (nit), cường độ sáng (candela), quang thông (lumen), và phơi sáng. Hiểu sự khác biệt giữa ánh sáng TRÊN bề mặt và TỪ bề mặt.
Nền tảng của Phép đo quang
Năm đại lượng vật lý
Phép đo quang đo 5 thứ KHÁC NHAU! Độ rọi: ánh sáng chiếu TRÊN bề mặt (lux). Độ chói: ánh sáng TỪ bề mặt (nit). Cường độ: sức mạnh nguồn sáng (candela). Quang thông: tổng sản lượng (lumen). Phơi sáng: ánh sáng x thời gian. Không thể trộn lẫn!
- Độ rọi: lux (ánh sáng TRÊN)
- Độ chói: nit (ánh sáng TỪ)
- Cường độ: candela (nguồn)
- Quang thông: lumen (tổng cộng)
- Phơi sáng: lux-giây (thời gian)
Độ rọi (Lux)
Ánh sáng chiếu TRÊN một bề mặt. Đơn vị: lux (lx) = lumen trên mét vuông. Ánh sáng mặt trời: 100,000 lux. Văn phòng: 500 lux. Ánh trăng: 0.1 lux. Đo lường mức độ sáng của một bề mặt khi được chiếu sáng.
- lux = lm/m² (lumen/diện tích)
- Ánh sáng mặt trời: 100,000 lx
- Văn phòng: 300-500 lx
- Không thể chuyển đổi sang nit!
Độ chói (Nit)
Ánh sáng phát ra TỪ một bề mặt (phát ra hoặc phản xạ). Đơn vị: nit = candela trên mét vuông. Màn hình điện thoại: 500 nits. Máy tính xách tay: 300 nits. Khác với độ rọi! Đo độ sáng của chính bề mặt đó.
- nit = cd/m²
- Điện thoại: 400-800 nits
- Máy tính xách tay: 200-400 nits
- Khác với độ rọi!
- 5 đại lượng vật lý khác nhau - không thể trộn lẫn!
- Độ rọi (lux): ánh sáng TRÊN bề mặt
- Độ chói (nit): ánh sáng TỪ bề mặt
- Cường độ (candela): sức mạnh nguồn sáng theo một hướng
- Quang thông (lumen): tổng lượng ánh sáng phát ra
- Chỉ chuyển đổi trong cùng một loại!
Giải thích Năm loại
Độ rọi (Ánh sáng TRÊN)
Ánh sáng tới TRÊN một bề mặt. Đo lường lượng ánh sáng chiếu vào một khu vực. Đơn vị cơ bản: lux (lx). 1 lux = 1 lumen trên mét vuông. Foot-candle (fc) = 10.76 lux. Được sử dụng cho thiết kế chiếu sáng.
- lux (lx): đơn vị SI
- foot-candle (fc): đơn vị hoàng gia Anh
- phot (ph): CGS (10,000 lx)
- Đo ánh sáng nhận được
Độ chói (Ánh sáng TỪ)
Ánh sáng phát ra hoặc phản xạ TỪ bề mặt. Độ sáng bạn nhìn thấy. Đơn vị cơ bản: nit = candela/m². Stilb = 10,000 nits. Lambert, foot-lambert là các đơn vị lịch sử. Được sử dụng cho màn hình, hiển thị.
- nit (cd/m²): hiện đại
- stilb: 10,000 nits
- lambert: 3,183 nits
- foot-lambert: 3.43 nits
Cường độ, Quang thông, Phơi sáng
Cường độ (candela): sức mạnh nguồn sáng theo một hướng. Đơn vị cơ bản của SI! Quang thông (lumen): tổng sản lượng theo mọi hướng. Phơi sáng (lux-giây): độ rọi theo thời gian cho nhiếp ảnh.
- candela (cd): cơ bản SI
- lumen (lm): tổng sản lượng
- lux-giây: phơi sáng
- Tất cả đều là các đại lượng khác nhau!
Vật lý của Phép đo ánh sáng
Định luật bình phương nghịch đảo
Cường độ ánh sáng giảm theo bình phương khoảng cách. Độ rọi E = Cường độ I / khoảng cách² (r²). Gấp đôi khoảng cách = 1/4 độ sáng. 1 candela ở 1 mét = 1 lux. Ở 2 mét = 0.25 lux.
- E = I / r²
- Gấp đôi khoảng cách = 1/4 ánh sáng
- 1 cd ở 1m = 1 lx
- 1 cd ở 2m = 0.25 lx
Từ Quang thông đến Độ rọi
Quang thông trải rộng trên một diện tích. E (lux) = Quang thông (lumen) / Diện tích (m²). 1000 lumen trên 1 m² = 1000 lux. Trên 10 m² = 100 lux. Diện tích lớn hơn = độ rọi ít hơn.
- E = Φ / A
- 1000 lm / 1 m² = 1000 lx
- 1000 lm / 10 m² = 100 lx
- Diện tích quan trọng!
Độ chói & Độ phản xạ
Độ chói = độ rọi x độ phản xạ / π. Tường trắng (độ phản xạ 90%): độ chói cao. Bề mặt đen (độ phản xạ 10%): độ chói thấp. Cùng độ rọi, độ chói khác nhau! Tùy thuộc vào bề mặt.
- L = E × ρ / π
- Trắng: độ chói cao
- Đen: độ chói thấp
- Bề mặt quan trọng!
Điểm chuẩn mức độ ánh sáng
| Điều kiện | Độ rọi (lux) | Ghi chú |
|---|---|---|
| Ánh sao | 0.0001 | Ánh sáng tự nhiên tối nhất |
| Ánh trăng (tròn) | 0.1 - 1 | Đêm trong |
| Đèn đường | 10 - 20 | Đô thị điển hình |
| Phòng khách | 50 - 150 | Nhà ở thoải mái |
| Không gian làm việc văn phòng | 300 - 500 | Yêu cầu tiêu chuẩn |
| Cửa hàng bán lẻ | 500 - 1000 | Trưng bày sáng |
| Phòng mổ | 10,000 - 100,000 | Độ chính xác phẫu thuật |
| Ánh nắng trực tiếp | 100,000 | Ngày nắng |
| Ánh sáng ban ngày đầy đủ | 10,000 - 25,000 | Từ u ám đến nắng |
Độ sáng màn hình (Độ chói)
| Thiết bị | Điển hình (nits) | Tối đa (nits) |
|---|---|---|
| Máy đọc sách điện tử (e-ink) | 5-10 | 15 |
| Màn hình máy tính xách tay | 200-300 | 400 |
| Màn hình máy tính để bàn | 250-350 | 500 |
| Điện thoại thông minh | 400-600 | 800-1200 |
| TV HDR | 400-600 | 1000-2000 |
| Máy chiếu phim | 48-80 | 150 |
| Màn hình LED ngoài trời | 5000 | 10,000+ |
Ứng dụng trong thực tế
Thiết kế chiếu sáng
Văn phòng: 300-500 lux. Bán lẻ: 500-1000 lux. Phẫu thuật: 10,000+ lux. Quy chuẩn xây dựng quy định yêu cầu về độ rọi. Quá thấp: mỏi mắt. Quá cao: chói mắt, lãng phí năng lượng. Chiếu sáng đúng cách rất quan trọng!
- Văn phòng: 300-500 lx
- Bán lẻ: 500-1000 lx
- Phẫu thuật: 10,000+ lx
- Áp dụng quy chuẩn xây dựng
Công nghệ hiển thị
Màn hình điện thoại/máy tính bảng: điển hình 400-800 nits. Máy tính xách tay: 200-400 nits. TV HDR: 1000+ nits. Màn hình ngoài trời: 2000+ nits để có thể nhìn thấy. Độ chói quyết định khả năng đọc trong điều kiện sáng.
- Điện thoại: 400-800 nits
- Máy tính xách tay: 200-400 nits
- TV HDR: 1000+ nits
- Ngoài trời: 2000+ nits
Nhiếp ảnh
Phơi sáng máy ảnh = độ rọi x thời gian. Lux-giây hoặc lux-giờ. Máy đo sáng đo lux. Phơi sáng đúng cách rất quan trọng đối với chất lượng hình ảnh. EV (giá trị phơi sáng) liên quan đến lux-giây.
- Phơi sáng = lux x thời gian
- Máy đo sáng: lux
- lux-giây: đơn vị ảnh
- EV liên quan đến phơi sáng
Tính nhanh
Bình phương nghịch đảo
Độ rọi giảm theo khoảng cách². 1 cd ở 1m = 1 lx. Ở 2m = 0.25 lx (1/4). Ở 3m = 0.11 lx (1/9). Nhanh: chia cho bình phương khoảng cách!
- E = I / r²
- 1m: chia cho 1
- 2m: chia cho 4
- 3m: chia cho 9
Trải rộng theo diện tích
Quang thông trên diện tích. Bóng đèn 1000 lm. Ở khoảng cách 1 m, nó trải rộng trên bề mặt hình cầu 12.6 m². 1000 / 12.6 = 79 lux. Hình cầu lớn hơn = lux thấp hơn.
- Diện tích hình cầu = 4πr²
- 1m: 12.6 m²
- 2m: 50.3 m²
- Quang thông / diện tích = độ rọi
Lux sang Foot-Candle
1 foot-candle = 10.764 lux. Nhanh: fc x 10 ≈ lux. Hoặc: lux / 10 ≈ fc. Đủ gần đúng cho các ước tính!
- 1 fc = 10.764 lx
- fc x 10 ≈ lux
- lux / 10 ≈ fc
- Ước tính nhanh
Cách hoạt động của các phép chuyển đổi
- Bước 1: Kiểm tra loại
- Bước 2: Chỉ chuyển đổi trong cùng loại
- Độ rọi: lux, fc, phot
- Độ chói: nit, lambert, fL
- KHÔNG BAO GIỜ chéo loại!
Các phép chuyển đổi phổ biến (Trong các loại)
| Từ | Sang | Hệ số | Ví dụ |
|---|---|---|---|
| lux | foot-candle | 0.0929 | 100 lx = 9.29 fc |
| foot-candle | lux | 10.764 | 10 fc = 107.6 lx |
| phot | lux | 10,000 | 1 ph = 10,000 lx |
| nit (cd/m²) | foot-lambert | 0.2919 | 100 nit = 29.2 fL |
| foot-lambert | nit | 3.426 | 100 fL = 343 nit |
| stilb | nit | 10,000 | 1 sb = 10,000 nit |
| lambert | nit | 3183 | 1 L = 3183 nit |
| lumen | watt@555nm | 0.00146 | 683 lm = 1 W |
Ví dụ nhanh
Bài toán có lời giải
Chiếu sáng văn phòng
Văn phòng cần 400 lux. Bóng đèn LED sản xuất 800 lumen mỗi bóng. Phòng có kích thước 5m x 4m (20 m²). Cần bao nhiêu bóng đèn?
Tổng lumen cần thiết = 400 lx x 20 m² = 8,000 lm. Số bóng đèn cần = 8,000 / 800 = 10 bóng. Giả sử phân bố đều và không có tổn thất.
Khoảng cách đèn pin
Đèn pin có cường độ 1000 candela. Độ rọi ở khoảng cách 5 mét là bao nhiêu?
E = I / r². E = 1000 cd / (5m)² = 1000 / 25 = 40 lux. Định luật bình phương nghịch đảo: khoảng cách gấp đôi = 1/4 ánh sáng.
Độ sáng màn hình
Màn hình máy tính xách tay là 300 nits. Chuyển đổi sang foot-lamberts?
1 nit = 0.2919 foot-lambert. 300 nit x 0.2919 = 87.6 fL. Tiêu chuẩn rạp chiếu phim lịch sử là 16 fL, vì vậy máy tính xách tay sáng hơn 5.5 lần!
Những sai lầm phổ biến
- **Trộn lẫn các loại**: Không thể chuyển đổi lux sang nit! Các đại lượng vật lý khác nhau. Lux = ánh sáng TRÊN bề mặt. Nit = ánh sáng TỪ bề mặt. Cần độ phản xạ để liên kết chúng.
- **Quên bình phương nghịch đảo**: Ánh sáng giảm theo khoảng cách BÌNH PHƯƠNG, không phải tuyến tính. Khoảng cách 2x = 1/4 độ sáng, không phải 1/2!
- **Nhầm lẫn lumen và lux**: Lumen = tổng sản lượng (mọi hướng). Lux = sản lượng trên mỗi diện tích (một hướng). Bóng đèn 1000 lm KHÔNG tạo ra 1000 lux!
- **Bỏ qua độ phản xạ**: Tường trắng và tường đen dưới cùng một độ rọi có độ chói khác nhau rất nhiều. Bề mặt rất quan trọng!
- **Candela và candle power**: 1 candela ≠ 1 candle power. Nến pentan = 10 candela. Các đơn vị lịch sử đã thay đổi!
- **Đơn vị độ sáng màn hình**: Các nhà sản xuất trộn lẫn nits, cd/m², và % độ sáng. Luôn kiểm tra nits thực tế để so sánh.
Sự thật thú vị
Candela là Đơn vị cơ bản của SI
Candela là một trong 7 đơn vị cơ bản của SI (cùng với mét, kilogam, giây, ampe, kelvin, mol). Được định nghĩa là cường độ sáng của một nguồn phát ra ánh sáng 540 THz với cường độ bức xạ là 1/683 watt trên mỗi steradian. Đơn vị duy nhất dựa trên nhận thức của con người!
Lumen được định nghĩa từ Candela
1 lumen = ánh sáng từ nguồn 1 candela trên một góc khối 1 steradian. Vì một hình cầu có 4π steradian, một nguồn 1 candela đẳng hướng phát ra tổng cộng 4π ≈ 12.57 lumen. Lumen là đơn vị dẫn xuất, candela là đơn vị cơ bản!
555 nm là độ nhạy cao nhất
Mắt người nhạy cảm nhất với 555 nm (xanh-vàng). 1 watt ánh sáng 555 nm = 683 lumen (tối đa có thể). Ánh sáng đỏ hoặc xanh: ít lumen trên mỗi watt hơn. Đó là lý do tại sao tầm nhìn ban đêm có màu xanh lá cây!
Màn hình HDR = 1000+ Nits
Màn hình tiêu chuẩn: 200-400 nits. HDR (Dải tương phản động mở rộng): 1000+ nits. Một số đạt 2000-4000 nits! Phản xạ mặt trời: 5000+ nits. HDR mô phỏng dải độ sáng của thế giới thực để tạo ra hình ảnh tuyệt đẹp.
Foot-Candle từ những ngọn nến thực tế
1 foot-candle = độ rọi ở khoảng cách 1 foot từ nguồn 1 candela. Ban đầu bắt nguồn từ một ngọn nến thực tế ở khoảng cách 1 foot! = 10.764 lux. Vẫn được sử dụng trong các quy chuẩn chiếu sáng của Hoa Kỳ.
Tiêu chuẩn độ sáng rạp chiếu phim
Máy chiếu phim được hiệu chỉnh ở 14-16 foot-lamberts (48-55 nits). Có vẻ mờ so với TV/điện thoại! Nhưng trong một rạp hát tối, nó tạo ra độ tương phản phù hợp. Máy chiếu tại nhà thường có độ sáng 100+ nits để phù hợp với ánh sáng xung quanh.
Sự tiến hóa của Phép đo ánh sáng: Từ Nến đến các Tiêu chuẩn Lượng tử
Các nguồn sáng Cổ đại (Trước 1800)
Trước khi có phép đo quang khoa học, con người dựa vào chu kỳ ánh sáng tự nhiên và các nguồn nhân tạo thô sơ. Đèn dầu, nến và đuốc cung cấp ánh sáng không ổn định, chỉ được đo bằng cách so sánh.
- Nến làm tiêu chuẩn: Nến mỡ động vật, sáp ong và sáp cá nhà táng được sử dụng làm tài liệu tham khảo sơ bộ
- Không có phép đo định lượng: Ánh sáng được mô tả một cách định tính ('sáng như ban ngày', 'mờ như ánh trăng')
- Sự khác biệt khu vực: Mỗi nền văn hóa phát triển các tiêu chuẩn nến riêng mà không có thỏa thuận quốc tế
- Hạn chế khám phá: Chưa có hiểu biết về ánh sáng là bức xạ điện từ hay photon
Sự ra đời của Phép đo quang Khoa học (1800-1900)
Thế kỷ 19 mang đến những nỗ lực có hệ thống để tiêu chuẩn hóa phép đo ánh sáng, được thúc đẩy bởi việc áp dụng chiếu sáng bằng khí gas và chiếu sáng điện sơ khai.
- 1799 - Quang kế của Rumford: Benjamin Thompson (Bá tước Rumford) đã phát minh ra quang kế bóng để so sánh các nguồn sáng
- Những năm 1860 - Các tiêu chuẩn nến xuất hiện: Nến sáp cá nhà táng (dầu cá voi), đèn carcel (dầu thực vật), đèn Hefner (amyl axetat) cạnh tranh làm tài liệu tham khảo
- 1881 - Tiêu chuẩn Violle: Jules Violle đã đề xuất bạch kim ở điểm đóng băng (1769°C) làm tiêu chuẩn ánh sáng - 1 cm vuông phát ra 1 Violle
- 1896 - Nến Hefner: Tiêu chuẩn của Đức sử dụng ngọn lửa amyl axetat được kiểm soát, vẫn được sử dụng cho đến những năm 1940 (0.903 candela hiện đại)
Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (1900-1948)
Những nỗ lực đầu thế kỷ 20 đã thống nhất các tiêu chuẩn quốc gia cạnh tranh thành Nến Quốc tế, tiền thân của candela hiện đại.
- 1909 - Nến Quốc tế: Thỏa thuận giữa Pháp, Anh và Hoa Kỳ định nghĩa tiêu chuẩn là 1/20 của bộ tản nhiệt vật đen bạch kim ở điểm đóng băng
- 1921 - Đề xuất đơn vị Bouger: Dựa trên tiêu chuẩn bạch kim, gần bằng candela hiện đại
- Những năm 1930 - Tiêu chuẩn pentan: Một số quốc gia đã sử dụng đèn pentan tiêu chuẩn hóa thay vì bạch kim
- Những năm 1940 - Chiến tranh làm gián đoạn các tiêu chuẩn: Thế chiến II nhấn mạnh sự cần thiết của một phép đo phổ quát, có thể tái tạo, độc lập với các hiện vật
Candela trở thành một Đơn vị Cơ bản của SI (1948-1979)
Sự hợp tác quốc tế sau chiến tranh đã thiết lập candela là đơn vị cơ bản thứ bảy của SI, ban đầu được định nghĩa bằng bức xạ vật đen bạch kim.
1948 Definition: 1948 (CGPM lần thứ 9): Candela được định nghĩa là cường độ sáng của 1/600,000 m² bạch kim ở điểm đóng băng. Lần đầu tiên 'candela' chính thức thay thế 'nến'. Thiết lập phép đo quang trong khuôn khổ SI cùng với mét, kilogam, giây, ampe, kelvin và mol.
Challenges:
- Phụ thuộc vào bạch kim: Yêu cầu kiểm soát chính xác độ tinh khiết và nhiệt độ của bạch kim (1769°C)
- Khó thực hiện: Rất ít phòng thí nghiệm có thể duy trì thiết bị điểm đóng băng bạch kim
- Độ nhạy quang phổ: Định nghĩa dựa trên thị giác ban ngày (đường cong độ nhạy của mắt người)
- Sự phát triển thuật ngữ: 'Nit' được áp dụng không chính thức cho cd/m² vào năm 1967, mặc dù không phải là thuật ngữ SI chính thức
Cách mạng Lượng tử: Liên kết Ánh sáng với các Hằng số Cơ bản (1979-Hiện tại)
Việc định nghĩa lại năm 1979 đã giải phóng candela khỏi các hiện vật vật chất, thay vào đó liên kết nó với watt thông qua độ nhạy của mắt người ở một bước sóng cụ thể.
1979 Breakthrough: CGPM lần thứ 16 đã định nghĩa lại candela dựa trên bức xạ đơn sắc: 'Cường độ sáng, theo một hướng nhất định, của một nguồn phát ra bức xạ đơn sắc có tần số 540 × 10¹² Hz (555 nm, độ nhạy cao nhất của mắt người) và có cường độ bức xạ là 1/683 watt trên mỗi steradian.' Điều này làm cho 683 lumen chính xác bằng 1 watt ở 555 nm.
Advantages:
- Hằng số cơ bản: Liên kết với watt (đơn vị công suất SI) và hàm độ sáng quang học của con người
- Khả năng tái tạo: Bất kỳ phòng thí nghiệm nào cũng có thể thực hiện candela bằng cách sử dụng laser và máy dò đã hiệu chuẩn
- Không có hiện vật: Không cần bạch kim, không có điểm đóng băng, không cần tiêu chuẩn vật lý
- Độ chính xác bước sóng: 555 nm được chọn là đỉnh của thị giác ban ngày (nơi mắt nhạy cảm nhất)
- Số 683: Được chọn để duy trì tính liên tục với định nghĩa candela trước đó
Modern Impact:
- Hiệu chuẩn LED: Quan trọng đối với các tiêu chuẩn hiệu quả năng lượng (xếp hạng lumen trên watt)
- Công nghệ hiển thị: Các tiêu chuẩn HDR (nits) dựa trên định nghĩa candela chính xác
- Quy chuẩn chiếu sáng: Các yêu cầu xây dựng (mức lux) có thể truy xuất theo tiêu chuẩn lượng tử
- Thiên văn học: Các phép đo độ sáng của sao được kết nối với vật lý cơ bản
Các cuộc Cách mạng Công nghệ trong Chiếu sáng (Những năm 1980-Hiện tại)
Công nghệ chiếu sáng hiện đại đã biến đổi cách chúng ta tạo ra, đo lường và sử dụng ánh sáng, làm cho độ chính xác của phép đo quang trở nên quan trọng hơn bao giờ hết.
Kỷ nguyên LED (Những năm 2000-2010)
Đèn LED đã cách mạng hóa ngành chiếu sáng với hơn 100 lumen/watt (so với 15 lm/W của đèn sợi đốt). Nhãn năng lượng hiện yêu cầu xếp hạng lumen chính xác. Chỉ số hoàn màu (CRI) và nhiệt độ màu (Kelvin) trở thành thông số kỹ thuật cho người tiêu dùng.
Công nghệ hiển thị (Những năm 2010-Hiện tại)
Màn hình HDR đạt 1000-2000 nits. Điều khiển cấp pixel của OLED. Các tiêu chuẩn như HDR10, Dolby Vision yêu cầu các thông số kỹ thuật về độ chói chính xác. Khả năng hiển thị ngoài trời của điện thoại thông minh thúc đẩy độ sáng cao nhất lên hơn 1200 nits. Rạp chiếu phim duy trì 48 nits để có độ tương phản phù hợp.
Chiếu sáng Thông minh & Thiết kế Lấy con người làm trung tâm (Những năm 2020)
Nghiên cứu nhịp sinh học thúc đẩy chiếu sáng có thể điều chỉnh (điều chỉnh CCT). Máy đo lux trong điện thoại thông minh. Quy chuẩn xây dựng quy định độ rọi cho sức khỏe/năng suất. Phép đo quang là trung tâm của thiết kế vì sức khỏe.
- Đơn vị SI duy nhất dựa trên nhận thức của con người: Candela độc đáo kết hợp sinh học (độ nhạy của mắt) vào định nghĩa vật lý
- Từ nến đến lượng tử: Hành trình từ những que sáp thô sơ đến các tiêu chuẩn được định nghĩa bằng laser trong 200 năm
- Vẫn đang phát triển: Công nghệ LED và màn hình tiếp tục thúc đẩy sự đổi mới trong phép đo quang
- Tác động thực tế: Độ sáng màn hình điện thoại, ánh sáng văn phòng và đèn pha ô tô của bạn đều có nguồn gốc từ 683 lumen = 1 watt ở 555 nm
- Tương lai: Có thể có những cải tiến hơn nữa khi chúng ta hiểu rõ hơn về khoa học thị giác, nhưng định nghĩa hiện tại vẫn ổn định đáng kể từ năm 1979
Mẹo chuyên nghiệp
- **Kiểm tra loại trước**: Luôn xác nhận bạn đang chuyển đổi trong cùng một loại. Lux sang fc: OK. Lux sang nit: SAI!
- **Bình phương nghịch đảo nhanh**: Khoảng cách x2 = độ sáng /4. Khoảng cách x3 = độ sáng /9. Tính nhẩm nhanh!
- **Lumen ≠ Lux**: Bóng đèn 1000 lumen trải rộng trên 1 m² = 1000 lux. Trên 10 m² = 100 lux. Diện tích quan trọng!
- **Foot-candle nhanh**: fc x 10 ≈ lux. Đủ gần đúng cho các ước tính sơ bộ. Chính xác: fc x 10.764 = lux.
- **So sánh màn hình**: Luôn sử dụng nits (cd/m²). Bỏ qua các thông số % độ sáng. Chỉ có nits là khách quan.
- **Ước tính chiếu sáng phòng**: Văn phòng điển hình 300-500 lux. Tổng lumen cần thiết = lux x diện tích (m²). Sau đó chia cho lumen mỗi bóng.
- **Ký hiệu khoa học tự động**: Các giá trị ≥ 1 triệu hoặc < 0.000001 sẽ tự động hiển thị ở dạng ký hiệu khoa học (ví dụ: 1.0e+6) để dễ đọc!
Tham khảo đo quang hoàn chỉnh
Độ rọi
Light falling ON a surface - lux, foot-candle, phot. Units: lm/m². Cannot convert to other categories!
| Đơn vị | Ký hiệu | Ghi chú & Ứng dụng |
|---|---|---|
| lux | lx | Đơn vị SI của độ rọi. 1 lx = 1 lm/m². Văn phòng: 300-500 lux. Ánh sáng mặt trời: 100,000 lux. |
| kilolux | klx | 1000 lux. Điều kiện ngoài trời sáng. Dải ánh sáng mặt trời trực tiếp. |
| millilux | mlx | 0.001 lux. Điều kiện ánh sáng yếu. Mức độ chạng vạng. |
| microlux | µlx | 0.000001 lux. Điều kiện rất tối. Mức độ ánh sao. |
| foot-candle | fc | Độ rọi theo hệ Anh. 1 fc = 10.764 lux. Vẫn được sử dụng trong các quy chuẩn của Hoa Kỳ. |
| phot | ph | Đơn vị CGS. 1 ph = 10,000 lux = 1 lm/cm². Hiện nay hiếm khi được sử dụng. |
| nox | nx | 0.001 lux. Chiếu sáng ban đêm. Từ tiếng Latin 'đêm'. |
| lumen trên mét vuông | lm/m² | Giống như lux. Định nghĩa trực tiếp: 1 lm/m² = 1 lux. |
| lumen trên centimet vuông | lm/cm² | Giống như phot. 1 lm/cm² = 10,000 lux. |
| lumen trên foot vuông | lm/ft² | Giống như foot-candle. 1 lm/ft² = 1 fc = 10.764 lux. |
Độ chói
Light emitted/reflected FROM a surface - nit, cd/m², foot-lambert. Different from illuminance!
| Đơn vị | Ký hiệu | Ghi chú & Ứng dụng |
|---|---|---|
| candela trên mét vuông (nit) | cd/m² | Đơn vị độ chói hiện đại = nit. Màn hình được xếp hạng bằng nits. Điện thoại: 500 nits. |
| nit | nt | Tên gọi chung cho cd/m². Tiêu chuẩn độ sáng màn hình. HDR: 1000+ nits. |
| stilb | sb | 1 cd/cm² = 10,000 nits. Rất sáng. Hiện nay hiếm khi được sử dụng. |
| candela trên centimet vuông | cd/cm² | Giống như stilb. 1 cd/cm² = 10,000 cd/m². |
| candela trên foot vuông | cd/ft² | Độ chói theo hệ Anh. 1 cd/ft² = 10.764 cd/m². |
| candela trên inch vuông | cd/in² | 1 cd/in² = 1550 cd/m². Diện tích nhỏ, độ sáng cao. |
| lambert | L | 1/π cd/cm² = 3,183 cd/m². Bề mặt khuếch tán hoàn hảo. |
| millilambert | mL | 0.001 lambert = 3.183 cd/m². |
| foot-lambert | fL | 1/π cd/ft² = 3.426 cd/m². Tiêu chuẩn rạp chiếu phim Hoa Kỳ: 14-16 fL. |
| apostilb | asb | 1/π cd/m² = 0.318 cd/m². Đơn vị CGS. |
| blondel | blondel | Giống như apostilb. 1/π cd/m². Được đặt theo tên của André Blondel. |
| bril | bril | 10^-7 lambert = 3.183 x 10^-6 cd/m². Thị giác thích nghi với bóng tối. |
| skot | sk | 10^-4 lambert = 3.183 x 10^-4 cd/m². Đơn vị thị giác ban đêm. |
Cường độ sáng
Light source strength in a direction - candela (SI base unit), candle power. Different physical quantity!
| Đơn vị | Ký hiệu | Ghi chú & Ứng dụng |
|---|---|---|
| candela | cd | Đơn vị cơ bản của SI! Cường độ ánh sáng theo một hướng. LED: điển hình 1-10 cd. |
| kilocandela | kcd | 1000 candela. Nguồn rất sáng. Đèn pha. |
| millicandela | mcd | 0.001 candela. Đèn LED nhỏ. Đèn báo: 1-100 mcd. |
| hefnerkerze (nến hefner) | HK | 0.903 cd. Tiêu chuẩn nến của Đức. Ngọn lửa amyl axetat. |
| nến quốc tế | ICP | 1.02 cd. Tiêu chuẩn ban đầu. Bạch kim ở điểm đóng băng. |
| nến thập phân | dc | Giống như candela. Thuật ngữ tiếng Pháp ban đầu. |
| nến pentane (10 candle power) | cp | 10 cd. Tiêu chuẩn đèn pentan. 10 candle power. |
| đơn vị carcel | carcel | 9.74 cd. Tiêu chuẩn đèn của Pháp. Đèn dầu Carcel. |
| bougie decimal | bougie | Giống như candela. Nến thập phân của Pháp. |
Quang thông
Total light output in all directions - lumen. Cannot convert to intensity/illuminance without geometry!
| Đơn vị | Ký hiệu | Ghi chú & Ứng dụng |
|---|---|---|
| lumen | lm | Đơn vị SI của quang thông. Tổng lượng ánh sáng phát ra. Bóng đèn LED: điển hình 800 lm. |
| kilolumen | klm | 1000 lumen. Bóng đèn sáng. Chiếu sáng thương mại. |
| millilumen | mlm | 0.001 lumen. Nguồn rất mờ. |
| watt (ở 555 nm, hiệu suất sáng cực đại) | W@555nm | 1 W ở 555 nm = 683 lm. Hiệu suất sáng cực đại. Tối đa cho ánh sáng xanh. |
Phơi sáng quang học
Light exposure over time - lux-second, lux-hour. Illuminance integrated over time.
| Đơn vị | Ký hiệu | Ghi chú & Ứng dụng |
|---|---|---|
| lux-giây | lx⋅s | Độ rọi theo thời gian. Phơi sáng nhiếp ảnh. 1 lx trong 1 giây. |
| lux-giờ | lx⋅h | 3600 lux-giây. 1 lx trong 1 giờ. Phơi sáng lâu hơn. |
| phot-giây | ph⋅s | 10,000 lux-giây. Phơi sáng sáng. |
| foot-candle-giây | fc⋅s | 10.764 lux-giây. Foot-candle trong 1 giây. |
| foot-candle-giờ | fc⋅h | 38,750 lux-giây. Foot-candle trong 1 giờ. |
Thực hành tốt nhất khi chuyển đổi đo quang
Thực hành tốt nhất
- Biết đại lượng: Lux (TRÊN bề mặt), nit (TỪ bề mặt), candela (nguồn), lumen (tổng) - KHÔNG BAO GIỜ trộn lẫn!
- Chỉ chuyển đổi trong cùng một loại: lux↔foot-candle OK, lux↔nit KHÔNG THỂ nếu không có dữ liệu bề mặt
- Đối với lumen sang lux: cần diện tích và mô hình phân bố ánh sáng (không phải là phép chia đơn giản!)
- Độ sáng màn hình tính bằng nits: 200-300 trong nhà, 600+ ngoài trời, 1000+ nội dung HDR
- Quy chuẩn chiếu sáng sử dụng lux: văn phòng 300-500 lx, bán lẻ 500-1000 lx, xác minh yêu cầu địa phương
- Nhiếp ảnh: lux-giây cho phơi sáng, nhưng máy ảnh hiện đại sử dụng thang đo EV (giá trị phơi sáng)
Những sai lầm phổ biến cần tránh
- Cố gắng chuyển đổi trực tiếp lux sang nit: Không thể! Các đại lượng khác nhau (TRÊN vs TỪ bề mặt)
- Chuyển đổi lumen sang lux mà không có diện tích: Phải biết diện tích được chiếu sáng và mô hình phân bố
- Bỏ qua định luật bình phương nghịch đảo: Cường độ ánh sáng giảm theo khoảng cách² (khoảng cách gấp đôi = 1/4 ánh sáng)
- Trộn lẫn các loại: Giống như chuyển đổi mét sang kilogam - vô nghĩa về mặt vật lý!
- Sử dụng sai đơn vị cho ứng dụng: Màn hình cần nits, phòng cần lux, bóng đèn được xếp hạng bằng lumen
- Nhầm lẫn candela với candlepower: Đơn vị hoàng gia Anh cũ, không giống với candela hiện đại (cd)
Câu hỏi thường gặp
Sự khác biệt giữa lux và nit là gì?
Hoàn toàn khác nhau! Lux = độ rọi = ánh sáng chiếu TRÊN một bề mặt (lm/m²). Nit = độ chói = ánh sáng phát ra TỪ một bề mặt (cd/m²). Ví dụ: bàn làm việc có độ rọi 500 lux từ đèn trên cao. Màn hình máy tính có độ chói 300 nits mà bạn nhìn thấy. Không thể chuyển đổi giữa chúng mà không biết độ phản xạ của bề mặt! Các đại lượng vật lý khác nhau.
Tôi có thể chuyển đổi lumen sang lux không?
Có, nhưng cần diện tích! Lux = lumen / diện tích (m²). Một bóng đèn 1000 lumen chiếu sáng một bề mặt 1 m² = 1000 lux. Cùng một bóng đèn chiếu sáng 10 m² = 100 lux. Nó cũng bị ảnh hưởng bởi khoảng cách (định luật bình phương nghịch đảo) và mô hình phân bố ánh sáng. Không phải là một phép chuyển đổi trực tiếp!
Tại sao candela là đơn vị cơ bản của SI?
Vì lý do lịch sử và thực tiễn. Cường độ sáng là cơ bản - có thể được đo trực tiếp từ một nguồn. Lumen, lux được suy ra từ candela bằng hình học. Ngoài ra, candela là đơn vị SI duy nhất dựa trên nhận thức của con người! Được định nghĩa bằng cách sử dụng độ nhạy quang phổ của mắt người ở 555 nm. Đặc biệt trong số các đơn vị SI.
Độ sáng màn hình tốt là bao nhiêu?
Tùy thuộc vào môi trường! Trong nhà: 200-300 nits là đủ. Ngoài trời: cần 600+ nits để có thể nhìn thấy. Nội dung HDR: 400-1000 nits. Quá sáng trong bóng tối = mỏi mắt. Quá tối dưới ánh sáng mặt trời = không thể nhìn thấy. Nhiều thiết bị tự động điều chỉnh. Điện thoại thường có độ sáng 400-800 nits, một số đạt 1200+ cho ánh sáng mặt trời chói chang.
Tôi cần bao nhiêu lumen?
Tùy thuộc vào phòng và mục đích! Quy tắc chung: 300-500 lux cho văn phòng. Phòng ngủ: 100-200 lux. Nhà bếp: 300-400 lux. Nhân lux x diện tích phòng (m²) = tổng lumen. Ví dụ: văn phòng 4m x 5m (20 m²) ở 400 lux = cần 8,000 lumen. Sau đó chia cho lumen mỗi bóng.
Tại sao tôi không thể trộn lẫn các loại này?
Chúng là các đại lượng vật lý cơ bản khác nhau với các thứ nguyên khác nhau! Giống như cố gắng chuyển đổi kilogam sang mét - không thể! Độ rọi là quang thông/diện tích. Độ chói là cường độ/diện tích. Cường độ là candela. Quang thông là lumen. Tất cả đều liên quan đến nhau bằng vật lý/hình học nhưng KHÔNG thể chuyển đổi trực tiếp. Cần thông tin bổ sung (khoảng cách, diện tích, độ phản xạ) để liên kết chúng.
Danh Mục Công Cụ Toàn Diện
Tất cả 71 công cụ có sẵn trên UNITS