พื้นฐานด้านแสงสว่าง : แนวคิดการวัดค่าความสว่างที่ใช้การได้
โดย : Admin

 

 

มี 4 แนวคิดสำหรับการวัดค่าความสว่างที่ใช้การได้

จำนวน
สัญลักษณ์
หน่วย
ฟลักซ์การส่องสว่าง
    f
ลูเมน
ความเข้มการส่องสว่าง
    I
แคนเดลา
ความสว่าง
    E
ลักซ์
ความส่องสว่าง
    L
แคนเดลา ต่อ ตารางเมตร(cd/m2)

 
ความสัมพันธ์ระหว่างหน่วยการส่องสว่างต่าง ๆ :
ความสัมพันธ์ระหว่างฟลักซ์การส่องสว่าง (f) และ ความเข้มการส่องสว่าง (I)
ความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มการส่องสว่าง (I) และ ความสว่าง (E)
กฎโคไซน์ & ความสว่างแนวดิ่ง
การวัดค่าความสว่างใช้ตัวแปรไม่เหมือนกันสองตัว :
เมื่อนึกถึงแสงไฟซึ่งเป็นการแผ่พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่มองเห็นได้ เราจะคำนึงถึงพลังงานเรื่องหนึ่ง และความรู้สึกทางตาอีกเรื่องหนึ่งส่วนใหญ่ทั้งสองเรื่องนี้เป็นสิ่งที่ไม่เหมือนกันจึงทำให้การพูดเรื่องแสงในเชิงปริมาณเป็นสิ่งยากเพื่อแก้ไขปัญหานี้ จึงมีการนำแบบแผนที่เหมาะอย่างยิ่งกับวิธีปฏิบัติทางวิศวกรรมไฟฟ้าแสงสว่างมาใช้  นั่นคือ ผลคูณของพลังงานการแผ่รังสีกับความไวของสายตาดังนั้น ความสว่างจึงหมายถึง รังสีที่แผ่ออกมาซึ่งวัดได้ด้วยความไวตาของมนุษย์
 
 
 
 
วัตต์แสง (The Light Watt) :
ความไวของตาผันแปรไปตามความยาวคลื่นแสงภายใต้การเห็นในภาวะสว่าง (กลางวัน) ความไวสูงสุดอยู่ที่ 555 นาโนเมตรบัดนี้ เราสามารถเลือกกำหนดให้หนึ่งวัตต์ของกำลังไฟฟ้าที่แผ่ออกมาที่ความยาวคลื่น 555นาโนเมตร มีค่าเท่ากับหนึ่ง 'วัตต์แสง' (light-watt)หนึ่งวัตต์ของกำลังไฟฟ้าที่แผ่ออกมาที่ความยาวคลื่นต่างกันภายในพิสัยการมองเห็นจะต้องถูกนำไปคูณกับตัวประกอบความไวตาสัมพัทธ์ ซึ่งกำหนดโดยกราฟความไวตาเชิงสเปกตรัมสำหรับการเห็นในภาวะสว่าง นั่นคือ กราฟเส้นโค้ง V(I)โดยการกระทำเช่นนั้น เราจึงได้ค่าของวัตต์แสงที่ตรงกับความยาวคลื่นนั้นตัวอย่างเช่น การแผ่รังสีที่ความยาวคลื่น 490 นาโนเมตรความไวของตามีเพียง 20% ของการแผ่รังสีที่ความยาวคลื่น 555 นาโนเมตรดังนั้น หนึ่งวัตต์ของกำลังไฟฟ้าที่แผ่ออกมาที่ความยาวคลื่น 490 นาโนเมตร มีค่าเท่ากับ 0.2 วัตต์แสง
ที่ความสว่างระดับต่ำ ความไวของตาเลื่อนไปทางซ้าย (คือ ไปทางความยาวคลื่นที่สั้นลง) ด้วยความไวสูงสุดที่ 507 นาโนเมตร ซึ่งเรียกว่า การเห็นในภาวะมืด

 
แคนเดลา :
โดยการรับเอาวัตต์แสง (light-watt) มาเป็นหน่วยของการแผ่รังสีที่มองเห็นได้สำหรับการแสดงการรับรู้ทางสายตาในเชิงปริมาณ จะทำให้ความคลุมเคลือหายไปโดยสิ้นเชิงอย่างไรก็ตาม แนวคิดนี้ไม่ได้ถูกนำมาใช้ เพราะนานมาแล้วก่อนที่สูตรนี้จะถูกคิดค้นขึ้น มีหน่วยการส่องสว่างที่ได้มาจากหนึ่งในมาตรฐานการส่องสว่างรุ่นแรกที่ถูกนำกลับมาใช้อีกมาตรฐานนี้ คือ 'แรงเทียน'(candle power) ซึ่งกลายมาเป็น (ภายหลังปี ค.ศ. 1948) 'แคนเดลา' (candela)แท้จริงมันคือ หน่วยของความเข้มแสงในทิศทางใดทิศทางหนึ่งแหล่งกำเนิดแสงที่แผ่ความเข้มแสงจำนวนหนึ่งแคนเดลาในทุกทิศทางรวมกันทำให้เกิดปริมาณแสงต่อวินาทีที่กำหนดไว้อย่างดี ซึ่งได้รับการตั้งชื่อว่า 'ลูเมน'สิ่งนี้กลายเป็นมาตรฐานการส่องสว่างสำคัญที่ใช้ในปัจจุบัน

 
ประสิทธิภาพการส่องสว่างเชิงสเปกตรัมสูงสุด
การคำนวณแสดงให้เห็นว่า หนึ่งวัตต์ของกำลังไฟฟ้าที่แผ่ออกมาที่ความยาวคลื่น 555 นาโนเมตร มีค่าเท่ากับ 683 ลูเมนตัวเลขนี้ คือ 'ประสิทธิภาพการส่องสว่างเชิงสเปกตรัมสูงสุด'ด้วยเหตุนี้ หนึ่งวัตต์ของกำลังไฟฟ้าที่แผ่ออกมาที่ความยาวคลื่น 490 นาโนเมตร มีค่าเท่ากับ 0.2 x 683 = 137 ลูเมน
ดังนั้น ลูเมนจึงหมายถึง ปริมาณหนึ่งของพลังงานการแผ่รังสีที่เปล่งออกมาต่อวินาที ถ่วงน้ำหนักกับความไวตามนุษย์เชิงสเปกตรัม
 
เนื้อหาโดย: 9engineer.com (https://9engineer.com/)