Sveta. Este artigo revelará aos leitores as propriedades dos fótons, o que lhes permitirá determinar por que a luz vem em diferentes brilhos.

Partícula ou onda?

No início do século XX, os cientistas ficaram intrigados com o comportamento dos quanta de luz - fótons. Por um lado, a interferência e a difração falavam de sua essência ondulatória. Portanto, a luz foi caracterizada por propriedades como frequência, comprimento de onda e amplitude. Por outro lado, convenceram a comunidade científica de que os fótons transferem momento para as superfícies. Isso seria impossível se as partículas não tivessem massa. Assim, os físicos tiveram que admitir: a radiação eletromagnética é tanto uma onda quanto um objeto material.

Energia de fótons

Como Einstein provou, massa é energia. Este fato comprova nosso luminar central, o Sol. Uma reação termonuclear transforma uma massa de gás altamente comprimido em energia pura. Mas como determinar a potência da radiação emitida? Por que de manhã, por exemplo, a intensidade luminosa do sol é menor do que ao meio-dia? As características descritas no parágrafo anterior estão interligadas por relações específicas. E todos eles apontam para a energia que a radiação eletromagnética carrega. Este valor muda para cima quando:

• diminuição do comprimento de onda;
• frequência crescente.

Qual é a energia da radiação eletromagnética?

Um fóton é diferente de outras partículas. Sua massa e, portanto, sua energia, existe apenas enquanto se move pelo espaço. Ao colidir com um obstáculo, um quantum de luz aumenta sua energia interna ou lhe confere um momento cinético. Mas o próprio fóton deixa de existir. Dependendo do que exatamente atua como um obstáculo, ocorrem várias mudanças.

1. Se o obstáculo for um corpo sólido, na maioria das vezes a luz o aquece. Os seguintes cenários também são possíveis: um fóton muda de direção, estimula uma reação química ou faz com que um dos elétrons saia de sua órbita e vá para outro estado (efeito fotoelétrico).
2. Se o obstáculo for uma única molécula, por exemplo, de uma nuvem rarefeita de gás no espaço sideral, então um fóton faz com que todas as suas ligações vibrem mais fortemente.
3. Se o obstáculo for um corpo massivo (por exemplo, uma estrela ou até uma galáxia), a luz será distorcida e mudará a direção do movimento. Este efeito é baseado na capacidade de "olhar" para o passado distante do cosmos.

Ciência e Humanidade

Os dados científicos muitas vezes parecem ser algo abstrato, inaplicável à vida. Isso também acontece com as características da luz. Quando se trata de experimentar ou medir a radiação das estrelas, os cientistas precisam conhecer os valores absolutos (são chamados de fotométricos). Esses conceitos geralmente são expressos em termos de energia e potência. Lembre-se de que potência se refere à taxa de variação de energia por unidade de tempo e, em geral, mostra a quantidade de trabalho que o sistema pode produzir. Mas o homem é limitado em sua capacidade de perceber a realidade. Por exemplo, a pele sente calor, mas o olho não vê o fóton da radiação infravermelha. O mesmo problema com as unidades de intensidade luminosa: o poder que a radiação realmente mostra é diferente do poder que o olho humano pode perceber.

Sensibilidade espectral do olho humano

Lembramos que a discussão abaixo se concentrará em indicadores médios. Todas as pessoas são diferentes. Alguns não percebem cores individuais (daltônicos). Para outros, a cultura da cor não coincide com o ponto de vista científico aceito. Por exemplo, os japoneses não distinguem entre verde e azul, e os britânicos - azul e azul. Nessas línguas, cores diferentes são denotadas por uma palavra.

A unidade de intensidade luminosa depende da sensibilidade espectral do olho humano médio. A luz do dia máxima incide sobre um fóton com comprimento de onda de 555 nanômetros. Isso significa que, à luz do sol, uma pessoa vê melhor a cor verde. A visão noturna máxima é um fóton com um comprimento de onda de 507 nanômetros. Portanto, sob a lua, as pessoas veem melhor os objetos azuis. Ao anoitecer, tudo depende da iluminação: quanto melhor, mais “verde” se torna a cor máxima que uma pessoa percebe.

A estrutura do olho humano

Quase sempre, quando se trata de visão, dizemos o que o olho vê. Esta é uma afirmação incorreta, porque o cérebro percebe antes de tudo. O olho é apenas um instrumento que transmite informações sobre a saída de luz para o computador principal. E, como qualquer ferramenta, todo o sistema de percepção de cores tem suas limitações.

Existem dois tipos diferentes de células na retina humana - cones e bastonetes. Os primeiros são responsáveis ​​pela visão diurna e percebem melhor as cores. Estes últimos fornecem visão noturna, graças aos bastões, uma pessoa distingue entre luz e sombra. Mas eles não percebem bem as cores. As varas também são mais sensíveis ao movimento. É por isso que, se uma pessoa caminha por um parque ou floresta enluarada, ela percebe cada balançar dos galhos, cada sopro do vento.

A razão evolutiva para esta separação é simples: temos um sol. A lua brilha pela luz refletida, o que significa que seu espectro não difere muito do espectro da luminária central. Portanto, o dia é dividido em duas partes - iluminada e escura. Se as pessoas vivessem em um sistema de duas ou três estrelas, nossa visão provavelmente teria mais componentes, cada um dos quais adaptado ao espectro de uma luminária.

Devo dizer que em nosso planeta existem criaturas cuja visão é diferente da humana. Os moradores do deserto, por exemplo, detectam a luz infravermelha com os olhos. Alguns peixes podem ver perto do ultravioleta, pois essa radiação penetra mais profundamente na coluna de água. Nossos cães e gatos de estimação percebem as cores de maneira diferente e seu espectro é reduzido: eles se adaptam melhor ao claro-escuro.

Mas as pessoas são todas diferentes, como mencionamos acima. Alguns representantes da humanidade enxergam perto da luz infravermelha. Isso não quer dizer que eles não precisariam de câmeras térmicas, mas são capazes de perceber tons um pouco mais vermelhos do que a maioria. Outros desenvolveram a parte ultravioleta do espectro. Tal caso é descrito, por exemplo, no filme "Planet Ka-Pax". O protagonista afirma que ele veio de outro sistema estelar. O exame revelou que ele tinha a capacidade de ver a radiação ultravioleta.

Isso prova que Prot é um alienígena? Não. Algumas pessoas podem fazê-lo. Além disso, o ultravioleta próximo é adjacente ao espectro visível. Não admira que algumas pessoas tomem um pouco mais. Mas o Superman definitivamente não é da Terra: o espectro de raios X está muito longe do visível para que tal visão seja explicada do ponto de vista humano.

Unidades absolutas e relativas para determinar o fluxo luminoso

Uma quantidade independente da sensibilidade espectral, que indica o fluxo de luz em uma direção conhecida, é chamada de "candela". A unidade de força, já com uma atitude mais “humana”, se pronuncia da mesma forma. A diferença está apenas na designação matemática desses conceitos: o valor absoluto tem um subscrito "e", relativo ao olho humano - "υ". Mas não esqueça que os tamanhos dessas categorias variam muito. Isso deve ser levado em consideração ao resolver problemas reais.

Enumeração e comparação de valores absolutos e relativos

Para entender em que se mede o poder da luz, é necessário comparar os valores "absolutos" e "humanos". À direita estão conceitos puramente físicos. À esquerda estão os valores em que se transformam ao passar pelo sistema do olho humano.

1. O poder da radiação torna-se o poder da luz. Os conceitos são medidos em candela.
2. O brilho da energia se transforma em brilho. Os valores são expressos em candela por metro quadrado.

Certamente o leitor viu palavras familiares aqui. Muitas vezes em suas vidas, as pessoas dizem: "Sol muito brilhante, vamos para a sombra" ou "Faça o monitor mais brilhante, o filme está muito sombrio e escuro". Esperamos que o artigo esclareça um pouco de onde veio esse conceito, bem como como é chamada a unidade de intensidade luminosa.

Características do conceito de "candela"

Já mencionamos esse termo acima. Também explicamos por que a mesma palavra é usada para se referir a conceitos completamente diferentes da física relacionados ao poder da radiação eletromagnética. Assim, a unidade de medida para a intensidade da luz é chamada de candela. Mas o que é igual? Uma candela é a intensidade da luz em uma direção conhecida de uma fonte que emite radiação estritamente monocromática com uma frequência de 5,4 * 10 14, e a força de energia da fonte nessa direção é de 1/683 watts por unidade de ângulo sólido. O leitor pode facilmente converter frequência em comprimento de onda, a fórmula é muito fácil. Vamos avisar: o resultado encontra-se na área visível.

A unidade de medida para a intensidade da luz é chamada de "candela" por um motivo. Quem sabe inglês lembra que uma vela é uma vela. Anteriormente, muitas áreas da atividade humana eram medidas em parâmetros naturais, por exemplo, cavalos de potência, milímetros de mercúrio. Portanto, não é de surpreender que a unidade de medida da intensidade da luz seja a candela, uma vela. Apenas uma vela é muito peculiar: com um comprimento de onda estritamente especificado e produzindo um número específico de fótons por segundo.

Conversor de Comprimento e Distância Conversor de Massa Conversor de Volume de Alimentos e Alimentos Conversor de Área Conversor de Volume e Unidades de Receita Conversor de Temperatura Conversor de Pressão, Estresse, Módulo de Young Conversor de Energia e Trabalho Conversor de Energia Conversor de Força Conversor de Tempo Conversor de Velocidade Linear Conversor de Ângulo Plano Conversor de eficiência térmica e de combustível Conversor de números em diferentes sistemas numéricos Conversor de unidades de medida de quantidade de informação Taxas de moeda Dimensões de roupas e sapatos femininos Dimensões de roupas e sapatos masculinos Velocidade angular e conversor de frequência rotacional Conversor de aceleração Conversor de aceleração angular Conversor de densidade Conversor de volume específico Conversor de momento de inércia Momento Conversor de força Conversor de torque Conversor de poder calorífico específico (por massa) Conversor de densidade de energia e poder calorífico específico (por volume) Conversor de diferença de temperatura Conversor de coeficiente Conversor de Coeficiente de Expansão Térmico Conversor de Resistência Térmica Conversor de Condutividade Térmica Conversor de Capacidade Específica de Calor Conversor de Exposição de Energia e Conversor de Potência Radiante Conversor de Fluxo de Calor Conversor de Densidade Conversor de Coeficiente de Transferência de Calor Conversor de Fluxo de Volume Conversor de Fluxo de Massa Conversor de Fluxo de Massa Conversor de Fluxo de Massa Conversor de Densidade Conversor de Concentração Molar Concentração de Massa em Solução Conversor Dinâmico ( Conversor cinemático de viscosidade Conversor de tensão superficial Conversor de permeabilidade ao vapor Conversor de permeabilidade e velocidade de transferência de vapor Conversor de nível de som Conversor de sensibilidade de microfone Conversor de nível de pressão sonora (SPL) Conversor de nível de pressão sonora com referência selecionável Conversor de brilho de pressão de referência Conversor de intensidade luminosa Conversor de iluminação gráfico Conversor de frequência e comprimento de onda Potência do conversor de frequência e comprimento de onda para dioptria x e Distância Focal Dioptria Potência e Ampliação da Lente (×) Conversor de Carga Elétrica Conversor de Densidade de Carga Linear Conversor de Densidade de Carga de Superfície Conversor de Densidade de Carga em Massa Conversor de Corrente Elétrica Conversor de Densidade de Corrente Linear Conversor de Densidade de Corrente de Superfície Conversor de Intensidade de Campo Elétrico Conversor de Potencial Eletrostático e de Tensão Resistência Elétrica Conversor de resistividade elétrica Conversor de condutividade elétrica Conversor de condutividade elétrica Conversor de indutância de capacitância Conversor de medidor de fio dos EUA Níveis em dBm (dBm ou dBmW), dBV (dBV), watts, etc. unidades Conversor de força magnetomotriz Conversor de força de campo magnético Conversor de fluxo magnético Conversor de indução magnética Radiação. Radiação Ionizante Absorvida Conversor de Taxa de Dose Radioatividade. Radiação Conversora de Decaimento Radioativo. Radiação do conversor de dose de exposição. Conversor de Dose Absorvida Conversor de Prefixo Decimal Transferência de Dados Conversor de Unidade de Tipografia e Processamento de Imagem Conversor de Unidade de Volume de Madeira Cálculo de Massa Molar Tabela Periódica de Elementos Químicos por D. I. Mendeleev

Valor inicial

Valor convertido

Vela Candela (Alemanha) Vela (Reino Unido) Vela Decimal Vela Pentano Vela Pentano (10 St) Unidade de Vela Hefner Vela Carcel Vela Decimal (Francês) Vela Lumen/Steradian (Internacional)

Mais sobre o poder da luz

Informação geral

A intensidade da luz é a potência do fluxo luminoso dentro de um determinado ângulo sólido. Ou seja, a força da luz não determina toda a luz no espaço, mas apenas a luz emitida em uma determinada direção. Dependendo da fonte de luz, a intensidade da luz diminui ou aumenta à medida que o ângulo sólido muda, embora às vezes esse valor seja o mesmo para qualquer ângulo, desde que a fonte espalhe a luz uniformemente. A força da luz é uma propriedade física da luz. Nisso difere do brilho, pois em muitos casos, quando as pessoas falam sobre brilho, significam uma sensação subjetiva, e não uma quantidade física. Além disso, o brilho não depende do ângulo sólido, mas é percebido no espaço geral. Uma mesma fonte com uma intensidade luminosa constante pode ser percebida pelas pessoas como uma luz de brilho diferente, pois essa percepção depende das condições do entorno e da percepção individual de cada pessoa. Além disso, o brilho de duas fontes com a mesma intensidade luminosa pode ser percebido de forma diferente, principalmente se uma fornecer luz difusa e a outra direcional. Nesse caso, a fonte direcional aparecerá mais brilhante, apesar de a intensidade da luz de ambas as fontes ser a mesma.

A intensidade da luz é considerada uma unidade de potência, embora se diferencie do conceito usual de potência, pois depende não apenas da energia emitida pela fonte de luz, mas também do comprimento de onda da luz. A sensibilidade humana à luz depende do comprimento de onda e é expressa em função da eficiência luminosa espectral relativa. A intensidade da luz depende da eficiência luminosa, que atinge um máximo para luz com comprimento de onda de 550 nanômetros. Isso é verde. O olho é menos sensível à luz com comprimentos de onda mais longos ou mais curtos.

No sistema SI, a intensidade luminosa é medida em candelabro(cd). Uma candela é aproximadamente igual à intensidade da luz emitida por uma vela. Às vezes, uma unidade obsoleta também é usada, vela(ou vela internacional), embora na maioria dos casos esta unidade tenha sido substituída por candela. Uma vela é aproximadamente igual a uma candela.

Se você medir a intensidade da luz usando um plano que mostra a propagação da luz, como na ilustração, poderá ver que a quantidade de intensidade da luz depende da direção da fonte de luz. Por exemplo, se tomarmos a direção da radiação máxima de uma lâmpada LED como 0°, então a intensidade luminosa medida na direção de 180° será muito menor do que para 0°. Para fontes difusas, a magnitude da intensidade luminosa para 0° e 180° não será muito diferente, podendo ser a mesma.

Na ilustração, a luz emitida por duas fontes, vermelha e amarela, cobrem uma área igual. A luz amarela é difusa, como a luz de velas. Sua força é de aproximadamente 100 cd, independente da direção. Vermelho - pelo contrário, dirigido. Na direção de 0°, onde a radiação é máxima, sua intensidade é de 225 cd, mas esse valor diminui rapidamente ao se desviar de 0°. Por exemplo, a intensidade luminosa é de 125 cd quando direcionada a uma fonte de 30° e apenas 50 cd quando direcionada a 80°.

O poder da luz nos museus

A equipe do museu mede a intensidade da luz nos espaços do museu para determinar as condições ideais para os visitantes verem as obras expostas, ao mesmo tempo em que fornece uma luz suave que prejudica o mínimo possível as exposições do museu. Exposições de museus contendo celulose e corantes, especialmente aquelas feitas de materiais naturais, deterioram-se com a exposição prolongada à luz. A celulose fornece resistência a tecidos, papel e produtos de madeira; muitas vezes nos museus há muitas exposições desses materiais, então a luz nas salas de exposição é um grande perigo. Quanto mais forte a intensidade da luz, mais as exposições do museu se deterioram. Além de ser destruída, a luz também descolore ou amarela materiais de celulose, como papel e tecidos. Às vezes, o papel ou a tela em que as pinturas são pintadas se deterioram e se decompõem mais rapidamente do que a tinta. Isso é especialmente problemático, pois as cores da imagem são mais fáceis de restaurar do que a base.

O dano causado às exposições do museu depende do comprimento de onda da luz. Assim, por exemplo, a luz no espectro laranja é a menos prejudicial e a luz azul é a mais perigosa. Ou seja, a luz de comprimento de onda mais longo é mais segura do que a luz de comprimento de onda mais curto. Muitos museus usam essas informações e não apenas controlam a quantidade total de luz, mas também limitam a luz azul usando filtros laranja claros. Ao mesmo tempo, procuram escolher filtros tão leves que, embora filtrem a luz azul, permitam aos visitantes desfrutar plenamente das obras expostas na sala de exposições.

É importante não esquecer que as exposições se deterioram não apenas com a luz. Portanto, é difícil prever, com base apenas na força da luz, a rapidez com que os materiais de que são feitos se quebram. Para o armazenamento a longo prazo nas instalações do museu, é necessário não apenas usar pouca iluminação, mas também manter baixa umidade, bem como baixa quantidade de oxigênio no ar, pelo menos dentro das vitrines.

Em museus onde é proibido tirar fotos com flash, muitas vezes se referem aos danos da luz para as exposições do museu, especialmente ultravioleta. Isso é praticamente infundado. Assim como restringir todo o espectro de luz visível é muito menos eficaz do que restringir a luz azul, a proibição de flashes tem pouco efeito sobre a extensão dos danos causados ​​pela luz às exposições. Durante os experimentos, os pesquisadores notaram pequenos danos nas aquarelas causados ​​pelo flash de estúdio profissional somente após mais de um milhão de flashes. Um flash a cada quatro segundos a uma distância de 120 centímetros da exposição é quase equivalente à luz que normalmente acontece nas salas de exposição, onde a quantidade de luz é controlada e a luz azul é filtrada. Quem tira fotos em museus raramente usa flashes tão potentes, pois a maioria dos visitantes não são fotógrafos profissionais e tiram fotos com telefones e câmeras compactas. A cada quatro segundos, flashes nos corredores raramente funcionam. O dano dos raios ultravioletas emitidos pelo flash também é pequeno na maioria dos casos.

Intensidade luminosa das lâmpadas

É costume descrever as propriedades das luminárias com a ajuda da intensidade luminosa, que difere do fluxo luminoso - uma quantidade que determina a quantidade total de luz e mostra o quão brilhante essa fonte é em geral. É conveniente usar a intensidade da luz para determinar as propriedades de iluminação das lâmpadas, por exemplo, LEDs. Ao comprá-los, as informações sobre a intensidade da luz ajudam a determinar com que intensidade e em que direção a luz se espalhará e se essa lâmpada é adequada para o comprador.

Distribuição de intensidade de luz

Além da própria intensidade da luz, as curvas de distribuição da intensidade da luz ajudam a entender como a lâmpada se comportará. Tais diagramas da distribuição angular da intensidade luminosa são curvas fechadas em um plano ou no espaço, dependendo da simetria da lâmpada. Eles cobrem toda a área de distribuição de luz desta lâmpada. O diagrama mostra a magnitude da intensidade luminosa dependendo da direção de sua medição. O gráfico geralmente é construído em sistemas de coordenadas polares ou retangulares, dependendo da fonte de luz para a qual o gráfico está sendo construído. Muitas vezes, é colocado na embalagem da lâmpada para ajudar o cliente a imaginar como a lâmpada se comportará. Esta informação é importante para designers e técnicos de iluminação, especialmente aqueles que trabalham na área de cinema, teatro e organização de exposições e espetáculos. A distribuição da intensidade luminosa também afeta a segurança durante a condução, razão pela qual os engenheiros que projetam a iluminação para veículos usam curvas de distribuição da intensidade luminosa. Devem obedecer a regras estritas que regem a distribuição da intensidade da luz nos faróis, a fim de garantir a máxima segurança nas estradas.

O exemplo na figura está no sistema de coordenadas polares. A é o centro da fonte de luz de onde a luz se espalha em diferentes direções, B é a intensidade luminosa em candela e C é o ângulo de medição da direção da luz, sendo 0° a direção da intensidade luminosa máxima da fonte.

Medindo a força e distribuição da intensidade da luz

A intensidade da luz e sua distribuição são medidas com instrumentos especiais, goniofotômetros e goniômetros. Existem vários tipos desses dispositivos, por exemplo, com espelho móvel, que permite medir a intensidade da luz de diferentes ângulos. Às vezes, a própria fonte de luz se move em vez do espelho. Normalmente, esses dispositivos são grandes, com distância de até 25 metros entre a lâmpada e o sensor que mede a intensidade da luz. Alguns dispositivos consistem em uma esfera com um dispositivo de medição, um espelho e uma lâmpada dentro. Nem todos os goniofotômetros são grandes, também existem pequenos que se movem em torno da fonte de luz durante a medição. Na compra de um goniofotômetro, o preço, o tamanho, a potência e o tamanho máximo da fonte de luz que ele pode medir, entre outros fatores, desempenham um papel decisivo.

Ângulo de meio brilho

O ângulo de meio brilho, às vezes também chamado de ângulo de brilho, é uma das grandezas que ajudam a descrever uma fonte de luz. Este ângulo indica quão direcionada ou difusa é a fonte de luz. É definido como o ângulo do cone de luz no qual a intensidade luminosa da fonte é igual à metade de sua intensidade máxima. No exemplo da figura, a intensidade luminosa máxima da fonte é 200 cd. Vamos tentar determinar o ângulo de meio brilho usando este gráfico. Metade da intensidade luminosa da fonte é igual a 100 cd. O ângulo em que a intensidade de luz do feixe atinge 100 cd., ou seja, o ângulo de metade do brilho, é igual a 60+60=120° no gráfico (metade do ângulo é mostrado em amarelo). Para duas fontes de luz com a mesma quantidade total de luz, um ângulo de meio brilho mais estreito significa que sua intensidade luminosa é maior, em comparação com a segunda fonte de luz, para ângulos entre 0° e o ângulo de meio brilho. Ou seja, as fontes direcionais têm um ângulo de meio brilho mais estreito.

Há benefícios tanto para ângulos de meio brilho largos quanto estreitos, e qual é o preferido depende da aplicação dessa fonte de luz. Assim, por exemplo, para mergulho, você deve escolher uma lanterna com um ângulo estreito de meio brilho, se a visibilidade for boa na água. Se a visibilidade for ruim, não faz sentido usar essa lanterna, pois ela desperdiça energia em vão. Nesse caso, uma lanterna com um ângulo de meio brilho amplo que difunde bem a luz é melhor. Além disso, essa lanterna ajudará durante a gravação de fotos e vídeos, porque ilumina uma área mais ampla na frente da câmera. Algumas luzes de mergulho permitem que você ajuste manualmente o ângulo de metade do brilho, o que é útil, pois os mergulhadores nem sempre podem prever qual será a visibilidade onde eles mergulham.

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A questão de como o fluxo luminoso é medido começou a importar para os usuários de dispositivos de iluminação apenas quando surgiram tipos de lâmpadas, cujo brilho não era igual ao consumo de energia, medido em watts.

Vamos descobrir como o conceito de brilho está conectado com o conceito de iluminação, bem como você pode imaginar a distribuição do fluxo de luz ao redor da sala e escolher a luminária certa.

O que é fluxo luminoso?

O fluxo de luz é o poder da radiação luminosa visível ao olho humano; energia luminosa emitida por uma superfície (luminosa ou reflexiva). A energia do fluxo de luz é medida em lúmen-segundos e corresponde a um fluxo de 1 lúmen, emitido ou percebido em 1 segundo. Esta figura descreve o fluxo total, não levando em consideração a eficiência de concentração de todo o dispositivo. Essa estimativa também inclui luz dispersa e inútil, de modo que o mesmo número de lúmens pode ser encontrado em fontes de designs diferentes.

É necessário distinguir entre o valor da luz e o valor da energia - este último caracteriza a luz, independentemente de sua propriedade de causar sensações visuais. Cada quantidade de luz fotométrica tem um análogo que pode ser quantificado em unidades de energia ou potência. Para a energia luminosa, tal análogo é a energia de radiação (energia radiante), medida em joules.

Unidade de fluxo luminoso

1 lúmen é a luz emitida por uma fonte com intensidade luminosa de 1 candela dentro de um ângulo sólido de 1 esterradiano. Uma lâmpada incandescente de 100 watts gera aproximadamente 1.000 lumens de luz. Quanto mais brilhante a fonte de luz, mais lúmens ela emite.

Além dos lúmens, existem outras unidades de medida que permitem caracterizar a luz. É possível medir a densidade de fluxo espacial e superficial - é assim que descobrimos a força da luz e da iluminação. A intensidade da luz é medida em candela, a iluminância é medida em lux. Mas é mais importante que o consumidor descubra em quais unidades o brilho das lâmpadas e demais luminárias é indicado na venda. Alguns fabricantes relatam o número de lúmens por watt. É assim que se mede a eficiência luminosa (saída de luz): quanta luz uma lâmpada emite, gastando 1 watt.

Definindo Fórmulas

Como qualquer fonte de luz a emite de forma desigual, o número de lúmens não caracteriza totalmente a luminária. Você pode calcular a intensidade da luz em candela dividindo seu fluxo, expresso em lúmens, pelo ângulo sólido, medido em esterradianos. Usando esta fórmula, será possível levar em conta a totalidade dos raios provenientes da fonte quando cruzam a superfície de uma esfera imaginária, formando um círculo sobre ela.

Mas surge a pergunta, o que dá na prática o número de candelas que encontramos; é impossível encontrar um LED ou lanterna adequado apenas pelo parâmetro de intensidade luminosa; você também precisa levar em consideração a proporção do ângulo de dispersão, que depende do design do dispositivo. Ao escolher lâmpadas que brilhem uniformemente em todas as direções, é importante entender se elas são adequadas aos objetivos do comprador.

Se as lâmpadas anteriores em diferentes salas foram selecionadas com base no número de watts, antes de comprar lâmpadas LED, você terá que calcular o brilho total em lúmens e dividir esse valor pela área da sala. É assim que a iluminação é calculada, que é medida em lux: 1 lux é 1 lúmen por 1 m². Existem padrões de iluminação para salas para diversos fins.

Medição de fluxo luminoso

Antes de lançar os produtos no mercado, o fabricante faz em laboratório a definição e medição das características do dispositivo de iluminação. Em casa, sem equipamento especial, isso não é realista. Mas você pode verificar os números indicados pelo fabricante usando as fórmulas acima usando um medidor de luz compacto.

A dificuldade de medir com precisão os parâmetros da luz reside no fato de que ela vem em todas as direções possíveis de propagação. Por isso, os laboratórios utilizam esferas com superfície interna de alta refletividade - fotômetros esféricos; eles também são usados ​​para medir a faixa dinâmica de câmeras, ou seja, fotossensibilidade de suas matrizes.

Na vida cotidiana, faz mais sentido medir parâmetros de luz tão importantes como a iluminação da sala e o coeficiente de pulsação. A ondulação alta e a iluminação fraca fazem com que as pessoas cansem demais os olhos, o que causa fadiga mais rapidamente.

O coeficiente de pulsação do fluxo de luz é um indicador que caracteriza o grau de sua irregularidade. Os níveis permitidos desses coeficientes são regulados pela SanPiN.

Nem sempre é possível ver a olho nu que a lâmpada está piscando. No entanto, mesmo um ligeiro excesso do coeficiente de pulsação afeta negativamente o sistema nervoso central de uma pessoa e também reduz o desempenho. A luz que pode pulsar de forma desigual é emitida por todas as telas: monitores de computador e laptop, telas de tablet e celular e uma tela de TV. A pulsação é medida com um luxímetro-pulsímetro.

O que é uma candela?

Outra característica importante da fonte de luz é a candela, que está incluída nas 7 unidades do Sistema Internacional de Unidades (SI) adotado pela Conferência Geral de Pesos e Medidas. Inicialmente, 1 candela era igual à radiação de 1 vela, tomada como padrão. Daí o nome desta unidade de medida. Agora é determinado por uma fórmula especial.

Candela é a intensidade da luz, medida exclusivamente em uma determinada direção. A propagação dos raios na parte da esfera contornada por um ângulo sólido permite calcular um valor igual à razão do fluxo luminoso para este ângulo. Ao contrário dos lúmens, este valor é usado para determinar a intensidade dos raios. Isso não leva em consideração a luz dispersa e inútil.

Uma lanterna e uma lâmpada de teto terão um cone de luz diferente, pois os raios caem em ângulos diferentes. Candelas (mais precisamente, millicandelas) são usadas para indicar a intensidade luminosa de fontes com brilho direcional: LEDs indicadores, lanternas.

Lúmens e Lux

Em lúmens, a quantidade de fluxo de luz é medida, esta é uma característica de sua fonte. O número de raios que atingiram qualquer superfície (refletindo ou absorvendo) já dependerá da distância entre a fonte e essa superfície.

O nível de iluminação é medido em lux (lx) com um dispositivo especial - um luxímetro. O luxímetro mais simples consiste em uma fotocélula de selênio que converte luz em energia de corrente elétrica e um microamperímetro de ponteiro que mede essa corrente.

A sensibilidade espectral da fotocélula de selênio difere da sensibilidade do olho humano, portanto, em diferentes condições, é necessário usar fatores de correção. Os medidores de luz mais simples são projetados para medir um tipo de iluminação, como a luz do dia. Sem o uso de coeficientes, o erro pode ser superior a 10%.

Os luxímetros de alta classe são equipados com filtros de luz, bicos esféricos ou cilíndricos especiais (para medir a iluminação espacial), acessórios para medir o brilho e verificar a sensibilidade do dispositivo. Seu nível de erro é de cerca de 1%.

A má iluminação das instalações contribui para o desenvolvimento da miopia, afeta negativamente o desempenho, causa fadiga e diminuição do humor.

A iluminação mínima da superfície da mesa do computador de acordo com SanPiN é de 400 lux. As carteiras escolares devem ter pelo menos 500 lux de iluminação.

Lúmen e watt

As lâmpadas economizadoras de energia com a mesma saída de luz consomem 5-6 vezes menos energia elétrica do que as lâmpadas incandescentes. LED - 10-12 vezes menos. A potência do fluxo de luz não depende mais do número de watts. Mas os fabricantes sempre indicam watts, pois o uso de lâmpadas muito potentes em cartuchos não projetados para tal carga leva a danos aos aparelhos elétricos ou a um curto-circuito.

Se você organizar os tipos mais comuns de lâmpadas em ordem crescente de saída de luz, poderá obter a seguinte lista:

1. Lâmpada incandescente - 10 lumens/watt.
2. Halogênio - 20 lúmens / watt.
3. Mercúrio - 60 lúmens / watt.
4. Economia de energia - 65 lumens/watt.
5. Lâmpada fluorescente compacta - 80 lumens/watt.
6. Haleto metálico - 90 lumens / watt.
7. Diodo emissor de luz (LED) - 120 lumens / watt.

Mas a maioria das pessoas está acostumada a olhar a quantidade de watts indicada pelo fabricante na hora de comprar as lâmpadas. Para calcular quantos watts por metro quadrado você precisa, primeiro você precisa decidir o quão brilhante deve ser a luz na sala. lâmpadas incandescentes de 20 watts por 1 m² - essa iluminação é adequada para um local de trabalho ou sala de estar; para um quarto, 10-12 watts por 1 m² serão suficientes. Ao comprar lâmpadas economizadoras de energia, esses números são divididos por 5. É importante levar em consideração a altura do teto: se for superior a 3 m, o número total de watts deve ser multiplicado por 1,5.

Quem começa a estudar as características das lâmpadas e de certos tipos de lâmpadas certamente se deparará com conceitos como iluminação, fluxo luminoso e intensidade luminosa. O que eles significam e como eles diferem um do outro?

Vamos tentar entender essas quantidades em palavras simples e compreensíveis. Como eles estão interconectados, suas unidades de medida e como a coisa toda pode ser medida sem instrumentos especiais.

O que é fluxo luminoso

Nos bons velhos tempos, o principal parâmetro pelo qual uma lâmpada era escolhida no corredor, na cozinha, no corredor, era sua potência. Ninguém nunca pensou em perguntar na loja sobre algum tipo de lumens ou candela.

Hoje, com o rápido desenvolvimento de LEDs e outros tipos de lâmpadas, ir à loja para novas cópias é acompanhado por um monte de perguntas não apenas sobre o preço, mas também sobre suas características. Um dos parâmetros mais importantes é o fluxo luminoso.

Em termos simples, o fluxo luminoso é a quantidade de luz que uma lâmpada fornece.

No entanto, não confunda o fluxo luminoso de LEDs individuais com o fluxo luminoso de luminárias montadas. Eles podem diferir significativamente.

Deve-se entender que o fluxo luminoso é apenas uma das muitas características de uma fonte de luz. Além disso, seu valor depende de:

• da fonte de alimentação

Aqui está uma tabela dessa dependência para lâmpadas LED:

E estas são tabelas de comparação com outros tipos de lâmpadas incandescentes, fluorescentes, DRL, HPS:

Lâmpada incandescenteLâmpada fluorescente Halogênio HPS DRL

No entanto, há nuances aqui. A tecnologia LED ainda está em desenvolvimento e é bem possível que lâmpadas LED de mesma potência, mas de fabricantes diferentes, tenham fluxos luminosos completamente diferentes.

É só que alguns deles foram mais à frente e aprenderam a disparar mais lúmens por watt do que outros.

Alguém vai perguntar para que servem todas essas tabelas? Para que vendedores e fabricantes não o enganem estupidamente.

Na caixa eles escreverão lindamente:

• potência 9W

• saída de luz 1000lm

• análogo de lâmpada incandescente 100W

O que você vai olhar primeiro? Isso mesmo, para o que é mais familiar e compreensível - os indicadores de um análogo de uma lâmpada incandescente.

Mas com tal poder, você não estará perto da velha luz. Comece a xingar os LEDs e a tecnologia de suas imperfeições. E o ponto é que acaba por ser um fabricante sem escrúpulos e seu produto.

• da eficiência

Ou seja, com que eficiência uma determinada fonte converte energia elétrica em luz. Por exemplo, uma lâmpada incandescente comum tem um retorno de 15 lm/W e uma lâmpada de sódio de alta pressão tem um retorno de 150 lm/W.

Acontece que esta é uma fonte 10 vezes mais eficiente do que uma simples lâmpada. Com o mesmo poder, você tem 10 vezes mais luz!

O fluxo luminoso é medido em Lumens - Lm.

O que é 1 lúmen? Durante o dia, com luz normal, nossos olhos são mais sensíveis ao verde. Por exemplo, se pegarmos duas lâmpadas com o mesmo poder de azul e verde, o verde parecerá mais brilhante para todos nós.

O comprimento de onda verde é de 555 nm. Essa radiação é chamada de monocromática porque contém uma faixa muito estreita.

Claro, na realidade, o verde é complementado por outras cores, para que no final você possa obter o branco.

Mas como a sensibilidade do olho humano é máxima ao verde, os lúmens estão ligados a ele.

Assim, um fluxo luminoso de um lúmen, da mesma forma, corresponde a uma fonte que emite luz com comprimento de onda de 555 nm. Neste caso, a potência de tal fonte é 1/683 W.

Por que exatamente 1/683, e não 1 W para uma boa medida? O valor de 1/683 W surgiu historicamente. Inicialmente, a principal fonte de luz era uma vela comum, e a radiação de todas as novas lâmpadas e lâmpadas foi comparada com a luz de uma vela.

Atualmente, esse valor de 1/683 é legalizado por muitos acordos internacionais e é aceito em todos os lugares.

Por que precisamos de uma quantidade como um fluxo luminoso? Com sua ajuda, você pode calcular facilmente a iluminação da sala.

Isso afeta diretamente a visão de uma pessoa.

A diferença entre iluminação e fluxo luminoso

Ao mesmo tempo, muitos confundem as unidades de medida Lumens com Lux. Lembre-se, lux é a medida de iluminância.

Como explicar claramente sua diferença? Imagine pressão e força. Com apenas uma pequena agulha e pouca força, uma alta pressão específica pode ser criada em um único ponto.

Além disso, com a ajuda de um fluxo luminoso fraco, é possível criar alta iluminação em uma única área da superfície.

1 Lux é quando 1 Lumen cai em 1m2 de área iluminada.

Digamos que você tenha uma lâmpada com um fluxo luminoso de 1000 lm. Na parte inferior desta lâmpada é uma mesa.

Deve haver uma certa quantidade de luz na superfície desta mesa para que você possa trabalhar confortavelmente. A fonte primária para os padrões de iluminação são os requisitos dos códigos de prática SP 52.13330

Para um local de trabalho típico, isso é 350 Lux. Para um local onde são feitos pequenos trabalhos precisos - 500 Lx.

Essa iluminação dependerá de muitos parâmetros. Por exemplo, da distância até a fonte de luz.

De objetos estranhos próximos. Se a mesa estiver perto de uma parede branca, haverá mais suítes, respectivamente, do que uma escura. A reflexão definitivamente afetará o resultado geral.

Qualquer iluminação pode ser medida. Se você não possui medidores de lux especiais, use os programas em smartphones modernos.

Esteja preparado para erros embora. Mas, para fazer uma análise inicial de improviso, o telefone funcionará bem.

Cálculo de fluxo luminoso

E como descobrir o fluxo de luz aproximado em lúmens, sem instrumentos de medição? Aqui você pode usar os valores de saída de luz e sua dependência proporcional ao fluxo.

Fluxo de luz- potência da radiação luminosa, ou seja, radiação visível, estimada pela sensação luminosa que produz no olho humano. A saída de luz é medida em lúmens.

Por exemplo, uma lâmpada incandescente (100 W) emite um fluxo luminoso igual a 1350 lm e uma lâmpada fluorescente LB40 - 3200.

Um lúmené igual ao fluxo luminoso emitido por uma fonte isotrópica pontual, com intensidade luminosa igual a uma candela, em um ângulo sólido, um esterradiano (1 lm = 1 cd sr).

O fluxo luminoso total criado por uma fonte isotrópica, com intensidade luminosa de uma candela, é igual a 4π lúmens.

Existe outra definição: a unidade de fluxo luminoso é lúmen(lm), igual ao fluxo emitido por um corpo negro de uma área de​​​0,5305 mm 2 na temperatura de solidificação da platina (1773°C), ou 1 vela 1 esterradiano.

O poder da luz- densidade espacial do fluxo luminoso, igual à razão entre o fluxo luminoso e o valor do ângulo sólido no qual a radiação se distribui uniformemente. A unidade de intensidade luminosa é a candela.

iluminação- densidade superficial do fluxo luminoso incidente na superfície, igual à razão entre o fluxo luminoso e o tamanho da superfície iluminada, sobre a qual é distribuído uniformemente.

A unidade de iluminação é lux (lx), igual à iluminação criada por um fluxo luminoso de 1 lm, distribuído uniformemente por uma área de 1 m 2, ou seja, igual a 1 lm / 1 m 2.

Brilho- densidade superficial da intensidade luminosa em uma determinada direção, igual à razão entre a intensidade luminosa e a área de projeção da superfície luminosa em um plano perpendicular à mesma direção.

A unidade de brilho é candela por metro quadrado (cd/m2).

Luminosidade (leveza)- densidade superficial do fluxo luminoso emitido pela superfície, igual à razão do fluxo luminoso para a área da superfície luminosa.

A unidade de luminosidade é 1 lm/m 2 .

Unidades de quantidades de luz no sistema internacional de unidades SI (SI)

Nome do valor	Nome da unidade	Expressão via unidades SI (SI)	Designação da unidade
			russo	entre- povo
O poder da luz	candela	cd	cd	cd
Fluxo de luz	lúmen	cd sr	filme	filme
Energia luminosa	segundo lúmen	cd sr	lm s	lm s
iluminação	luxo	cd sr/m 2	OK	lx
Luminosidade	lúmens por metro quadrado	cd sr/m 2	lm m 2	lm/m2
Brilho	candela por metro quadrado	cd/m2	cd/m2	cd/m2
exposição à luz	lux segundo	cd sr s / m 2	lx s	lx s
Energia de radiação	joule	kg m 2 / s 2	J	J
Fluxo de radiação, potência de radiação	watt	kg m 2 / s 3	ter	C
Equivalente de luz do fluxo de radiação	lúmens por watt		lm/W	lm/W
Densidade de fluxo de radiação de superfície	watts por metro quadrado	kg/s 3	W/m2	c/m2
Poder de energia da luz (potência radiante)	watt por esterradiano	kg m2/(s 3 sr)	Ter/Qua	w/sr
Brilho de energia	watt por metro quadrado esterradiano	kg/(s 3 sr)	W / (sr m 2)	W/(sr m 2)
Iluminação de energia (irradiância)	watts por metro quadrado	kg/s 3	W/m2	c/m2
Luminosidade energética (radiância)	watts por metro quadrado	kg/s 3	W/m2	c/m2

Exemplos:

MANUAL ELÉTRICO"
Sob a redação geral. Os professores do MPEI V.G. Gerasimova e outros.
M.: Editora MPEI, 1998