Единицы измерения яркости света

Яркость света - важный параметр, характеризующий интенсивность излучения светового источника. Для измерения яркости используются различные единицы. В этой статье мы разберем основные из них.

Люмен и кандела

Основными единицами измерения светового излучения являются люмен и кандела. Люмен характеризует полный световой поток, испускаемый источником во всех направлениях. Кандела - это сила света, то есть световой поток, приходящийся на единичный телесный угол.

Между люменами и канделами существует связь. Одна кандела соответствует силе света точечного источника в 1 лм, излучающего равномерно в телесный угол 4π стерадиан. То есть источник в 1 кд испускает 4π лм светового потока.

Яркость и ее измерение

Яркость источника света определяется как отношение силы света к площади видимой поверхности источника в заданном направлении:

L = I / S

где:

• L - яркость, кд/м2
• I - сила света, кд
• S - видимая площадь источника, м2

То есть яркость показывает, какое количество света приходится на единицу поверхности источника. Чем выше яркость, тем интенсивнее светится поверхность.

Кандела на метр

В системе СИ яркость измеряется в канделах на метр квадратный (кд/м2). Это производная единица, полученная отношением силы света к площади.

Альтернативные единицы

Существуют и другие единицы яркости, используемые в различных областях:

• Нит - устаревшая единица, ранее применявшаяся в СИ
• Футламберт - используется в телевидении и кинематографии
• Апостильб - применяется в астрономии

Однако наиболее распространенной на сегодня является все же кандела на метр квадратный.

Измерение яркости на практике

Для измерения яркости световых источников используются специальные приборы - яркомеры или люксметры. С их помощью можно определить яркость в канделах на метр для источников различного типа - ламп накаливания и разряда, светодиодов, экранов мониторов и телевизоров, светящихся вывесок и т.д.

Яркость играет важную роль при проектировании осветительных установок и определяет комфортность зрительного восприятия. Поэтому контроль яркости необходим для создания качественного искусственного освещения в жилых, офисных, производственных помещениях.

Как видно из примеров, яркость может составлять доли кд/м2 для тускло светящихся объектов и достигать сотен и тысяч кд/м2 для мощных источников видимого излучения.

Яркость и энергетическая освещенность

В энергетической фотометрии, помимо видимой яркости, используется понятие энергетической яркости. Она измеряет количество энергии, приходящейся на единицу площади излучающей поверхности, и выражается в ваттах на метр квадратный (Вт/м2).

Связь между энергетической и видимой яркостью определяется спектральной чувствительностью глаза. Для монохроматического зеленого света с длиной волны 555 нм 1 Вт/м2 энергетической яркости эквивалентен 683 кд/м2 видимой яркости.

Измерение и контроль яркости в ее энергетическом и видимом выражении необходим для грамотного проектирования систем освещения, обеспечивающих комфортные условия для зрения человека.

Принципы измерения яркости

Для измерения яркости используются яркомеры - приборы, работающие на основе фотоэлементов. Фотоэлемент преобразует падающий на него свет в электрический ток, величина которого пропорциональна яркости источника.

Существуют яркомеры для измерения абсолютных и относительных значений яркости. Абсолютные яркомеры градуируются в единицах кандел на метр квадратный и позволяют получить численное значение яркости. Относительные яркомеры измеряют яркость в относительных единицах и используются для сравнения яркости различных участков светящейся поверхности.

Яркость различных источников света

Яркость сильно зависит от природы светящегося объекта. Рассмотрим яркости типичных источников видимого излучения:

• Солнце - около 1,6•109 кд/м2 в полдень
• Лампа накаливания - около 1000 кд/м2
• Люминесцентная лампа - 3000-5000 кд/м2
• Светодиод - до 100 000 кд/м2
• Экран смартфона - около 500 кд/м2

Как видно, яркость варьируется на много порядков - от сотен кд/м2 для тусклых источников до миллиардов кд/м2 для мощных естественных источников вроде Солнца.

Яркость и освещенность

Не стоит путать яркость и освещенность. Если яркость характеризует интенсивность самого источника света, то освещенность показывает, какое количество света падает на освещаемую поверхность.

Освещенность зависит как от яркости источника, так и от его расстояния до освещаемой поверхности. Чем ярче источник и ближе он расположен, тем выше освещенность. При одинаковой яркости более удаленный источник создаст меньшую освещенность.

Применение контроля яркости

Контроль яркости применяется в различных областях, где важно обеспечить оптимальные условия для зрительного восприятия человека.

В частности, измерение яркости используется при проектировании систем освещения зданий и сооружений, для подбора источников света и расчета освещенности. Также контроль яркости применяется в оптике, на производстве дисплеев, в полиграфии и кинематографии.

Зная принципы измерения и восприятия яркости, можно грамотно подойти к решению задач обеспечения комфортного и эффективного освещения.