照明の量：光束、光の強さ、照度、明るさ、明るさ

1. 光束

光束 — 放射エネルギーが生み出す光の感覚によって判断される、放射エネルギーの力。放射エネルギーは、エミッタによって空間に放出される量子の数によって決まります。放射エネルギー (放射エネルギー) はジュール単位で測定されます。単位時間当たりに放出されるエネルギーの量は、放射束または放射束と呼ばれます。放射束はワット単位で測定されます。光束はFeで表されます。

ここで、 Qе — 放射線エネルギー。

放射線束は、時間と空間におけるエネルギーの分布によって特徴付けられます。

ほとんどの場合、時間の経過に伴う放射線束の分布について話すとき、放射線の出現の量子的性質は考慮されておらず、瞬時値の時間変化を与える関数として理解されています。放射線束の Ф (t)。単位時間当たりに光源から放出される光子の数は非常に多いため、これは許容できます。

放射線束のスペクトル分布に従って、線源は線形スペクトル、縞模様スペクトル、連続スペクトルの 3 つのクラスに分類されます。線形スペクトルを持つ線源の放射線束は、個々の線からの単色束で構成されます。

ここで: Фλ — 単色放射束。 Fe - 放射線束。

バンドスペクトル光源の場合、発光はかなり広いスペクトル領域、つまり暗いギャップによって互いに分離されたバンドで発生します。連続スペクトルと帯状スペクトルで放射線束のスペクトル分布を特徴付けるには、スペクトル放射線束密度と呼ばれる量が使用されます。

ここで、 λ は波長です。

スペクトル放射束の密度はスペクトル全体にわたる放射束の分布の特性であり、無限小セクションに対応する要素束 ΔFeλ とこのセクションの幅の比に等しくなります。

分光放射束密度は、ナノメートルあたりのワット数で測定されます。

人間の目が主に放射線を受け取る照明工学では、放射線束の効果的な作用を評価するために光束の概念が導入されます。光束は、目への影響から推定される放射線束であり、その相対分光感度は、CIE によって承認された平均分光効率曲線によって決定されます。

基本的な照明値

次の光束の定義は照明技術でも使用されます。光束は光エネルギーの力です。光束の単位はルーメン（lm）です。 1 lm は、光度 1 カンデラの等方性点光源によって単一の立体角で放射される光束に相当します。

表1。光源の一般的な光度値:

ランプの種類電力量、W 光束、lm 発光効率 lm / w 白熱灯 100 ワット 1360 lm 13.6 lm / W 蛍光灯 58 ワット 5400 lm 93 lm / W 高圧ナトリウムランプ 100 ワット 10000 lm 100 lm / W 低圧力ナトリウムランプ 180 ワット 33000 lm 183 lm / W 高圧水銀ランプ 1000 ワット 58000 lm 58 lm / W メタルハライドランプ 2000 ワット 190 000 lm 95 lm / W ボディに当たる光束 Ф は 3 つの成分に分布します。 Фρによって吸収された体によって、そして失われたФτによって... 照明の計算利用率: 反射 ρ = Fρ/ F;吸収α= Fα/F;透過率τ= Fτ/Ф。

表 2. いくつかの材料および表面の光特性

材料または表面係数反射と透過の挙動反射 ρ 吸収 α 透過 τ チョーク 0.85 0.15 — 拡散ケイ酸塩エナメル 0.8 0.2 — 拡散アルミニウムミラー 0.85 0.15 — 尖ったガラスミラー 0.8 0 ,2 — 指向性曇りガラス 0,1 0,5 0,4拡散指向性バイオミルクガラス 0,22 0,15 0,63 拡散指向性オパールケイ酸ガラス 0,3 0,1 0,6 拡散ミルクケイ酸ガラス 0, 45 0.15 0.4 拡散

2. 光の強さ

周囲の空間における実際の線源からの放射線の分布は均一ではありません。したがって、周囲空間のさまざまな方向の放射分布が同時に決定されない場合、光束は光源の網羅的な特性にはなりません。

光束の分布を特徴付けるために、周囲の空間のさまざまな方向における光束の空間密度の概念が使用されます。光源が位置する点を頂点とする立体角に対する光束の比によって決まり、この光束が均一に分布する光束の空間密度は、光度と呼ばれます。

ここで: Ф — 光束。 ω — 立体角。

光の強さの単位はカンデラです。 CD1枚。

これは、白金の凝固温度で面積 1:600,000 m2 の黒体表面要素によって垂直に放射される光度です。
光強度の単位はカンデラで、cd は SI 系の主要な量の 1 つで、1 ステラジアンの立体角に均一に分布した 1 lm の光束に相当します (参照)。立体角は、円錐面で囲まれた空間の部分です。立体角 ω は、任意の半径の球体から切り出される面積の、球体の平方根に対する比率によって測定されます。

3. 照明

照度は、ユニット表面に当たる光または光束の量です。それは文字 E で示され、ルクス (lx) で測定されます。

照度ルクスの単位 lx は、平方メートルあたりのルーメン (lm/m2) で測定されます。

照明は、照射される表面上の光束の密度として定義できます。

照明は、表面への光束の伝播方向には依存しません。

一般的に受け入れられている輝度インジケーターをいくつか示します。

夏、雲ひとつない空の下の一日 — 100,000ルクス
街路照明 — 5 ～ 30 ルクス
晴れた夜の満月 — 0.25 ルクス

白熱電球

4. 光の強さ（I）と照度（E）の関係。

逆二乗則

光の伝播方向に垂直な、表面上の特定の点での照明は、この点から光源までの距離の二乗に対する光の強度の比として定義されます。この距離を d とすると、この比率は次の式で表すことができます。

たとえば、光源がこの表面から 3 メートルの距離で表面に垂直な方向に 1200 cd のパワーで光を放射する場合、光が表面に到達する点の照度 (Ep) は 1200 になります。 /32 = 133 ルクス。表面が光源から 6 m の距離にある場合、照度は 1200/62 = 33 ルクスになります。この関係は逆二乗則と呼ばれます。

光の伝播方向に垂直ではない表面上の特定の点での照度は、測定点の方向の光の強度を光源と面内の点の間の距離の二乗で割った値に次の値を乗じたものに等しくなります。角度 γ の余弦 (γ は、光の入射方向とこの平面に対する垂線によって形成される角度です)。

したがって：