Luminanz

Nicht zu verwechseln mit Luma (Video), Lumineszenz, oder Beleuchtung.
Für andere Verwendungen siehe Luminanz (Disambiguation).
A Teelicht-Typ Kerze, mit einer Luminanzkamera abgebildet; falsche Farben Geben Sie die Luminanzwerte pro Balken rechts an (CD/m2)

Luminanz ist ein photometrisch Maß für das Lichtintensität pro Einheitsbereich von hell in eine bestimmte Richtung reisen. Es beschreibt die Lichtmenge, die durchgeht, aus einem bestimmten Bereich abgibt oder sich von einem bestimmten Bereich widerspiegelt und fällt innerhalb eines gegebenen solider Winkel.

Helligkeit ist der Begriff für die subjektiv Eindruck der Zielsetzung Luminanzmessstandard (siehe Objektivität (Wissenschaft) § Objektivität bei der Messung für die Bedeutung dieses Kontrasts).

Das SI-Einheit für Luminanz ist Candela pro Quadratmeter (CD/m2), wie durch das internationale Einheitensystem definiert (Si stammt aus dem Französischen Système International D'Ebités) Standard für die Modernes metrisches System. Ein nicht-Si-Begriff für dieselbe Einheit ist die nit. Die Einheit in der Zentimeter -Gram -Sekunden -System von Einheiten (CGS) (was vor dem SI -System vorliegt) ist das Stilb, was gleich einer Candela pro Quadratzentimeter oder 10 kcd/m entspricht2.

Beschreibung

Luminanz wird häufig verwendet, um die Emission oder Reflexion von flach zu charakterisieren, diffus Oberflächen. Luminanzwerte geben an, wie viel leuchtende Kraft könnte von der erkannt werden menschliches Auge Betrachten einer bestimmten Oberfläche von einem bestimmten Betrachtungswinkel. Luminanz ist somit ein Indikator dafür, wie hell Die Oberfläche erscheint. In diesem Fall ist der feste Winkel von Interesse der feste Winkel, der vom Auge unterbekommen ist Schüler.

Luminance wird in der Videoreustrie verwendet, um die Helligkeit von Displays zu charakterisieren. Eine typische Computeranzeige emittiert zwischen 50 und 300 cd/m2. Die Sonne hat eine Luminanz von ungefähr 1.6×109CD/m2 am Mittag.[1]

Luminanz ist unveränderlich in Geometrische Optik.[2] Dies bedeutet, dass für ein ideales optisches System die Luminanz am Ausgang mit der Eingangsleuchtung übereinstimmt.

Für echte, passive optische Systeme ist die Ausgangsleuchtung maximal Gleich dem Eingang. Wenn man beispielsweise ein Objektiv verwendet, um ein Bild zu bilden, das kleiner als das Quellobjekt ist, wird die Leuchtkraft in einen kleineren Bereich konzentriert, was bedeutet, dass die Beleuchtung ist im Bild höher. Das Licht in der Bildebene füllt jedoch einen größeren festen Winkel, sodass die Luminanz gleich ist, vorausgesetzt, es gibt keinen Verlust am Objektiv. Das Bild kann niemals "heller" sein als die Quelle.

Auswirkungen auf die Gesundheit

Weitere Informationen: Lasersicherheit

Netzhautschäden können auftreten, wenn das Auge einer hohen Leuchtdichte ausgesetzt ist. Schäden können aufgrund der lokalen Erwärmung der Netzhaut auftreten. Photochemische Effekte können auch Schäden verursachen, insbesondere bei kurzen Wellenlängen.

Luminanzmesser

A Luminanzmesser ist ein Gerät in verwendet in Photometrie das kann die Luminanz in eine bestimmte Richtung messen und mit einem bestimmten solider Winkel. Die einfachsten Geräte messen die Luminanz in eine Richtung, während die Bildgebungsmesser die Luminanz auf ähnliche Weise wie a messen Digitalkamera Aufzeichnet Farbbilder.[3]

Mathematische Definition

Parameter zur Definition der Luminanz

Die Luminanz eines bestimmten Punktes einer Lichtquelle in einer bestimmten Richtung wird durch die definiert Derivat

wo
  • Lv ist die Luminanz (CD/m2),
  • d2Φv ist der Lichtstrom (lm) Verlassen des Gebiets D.Σ in jeder Richtung im festen Winkel d enthaltenΩΣ,
  • dΣ ist ein infinitesimal Bereich (m2) der Quelle, die den angegebenen Punkt enthält,
  • dΩΣ ist ein Infinitesimal solider Winkel (sr) enthält die angegebene Richtung,
  • θΣ ist der Winkel zwischen den normal nΣ an der Oberfläche D.Σ und die angegebene Richtung.[4]

Wenn Licht durch ein verlustfreies Medium wandert, ändert sich die Luminanz nicht mit einem gegebenen Lichtstrahl. Während der Strahl eine willkürliche Oberfläche überschreitet Sdie Leuchtdichte wird gegeben

wo
  • dS ist der infinitesimale Bereich von S aus der Quelle im festen Winkel d gesehenΩΣ,
  • dΩS ist der infinitesimale feste Winkel unterbezogen durch dΣ Wie aus d gesehenS,
  • θS ist der Winkel zwischen dem Normalen nS zu dS und die Richtung des Lichts.

Allgemeiner kann die Luminanz entlang eines leichten Strahls definiert werden als

wo
  • dG ist der Etendue eines infinitesimal schmalen Strahls, der den angegebenen Strahl enthält,
  • dΦv ist der leuchtende Fluss, der von diesem Strahl getragen wird,
  • n ist der Brechungsindex des Mediums.

Beziehung zur Beleuchtung

Die Luminanz einer reflektierenden Oberfläche hängt mit dem zusammen Beleuchtung es erhält:

wo das Integral alle Emissionsrichtungen abdeckt ΩΣ, und

Im Falle eines perfekt diffuser Reflektor (auch a genannt Lambertischer Reflektor) Die Luminanz ist isotrop, pro Lamberts Cosinus Law. Dann ist die Beziehung einfach

Einheiten

Neben der Candela pro Quadratmeter wurde eine Vielzahl von Einheiten zur Luminanz verwendet.

Eine Candela pro Quadratmeter entspricht:

Siehe auch

Tabelle der SI-lichtbedingten Einheiten

SI -Photometriemengen
Menge Einheit Abmessungen Anmerkungen
Name Symbol[NB 1] Name Symbol Symbol[NB 2]
Leuchtende Energie Qv[NB 3] Lumen Sekunde lm⋅S T J Die Lumen -Sekunde wird manchmal die genannt Talbot.
Lichtstrom, leuchtende Kraft Φv[NB 3] Lumen (= Candela Steradier)) LM (= cd · sr) J Leuchtende Energie pro Zeiteinheit
Lichtintensität Iv Candela (= Lumen pro Steradian) CD (= Lm/sr) J Leuchtender Fluss pro Einheit solider Winkel
Luminanz Lv Candela pro Quadratmeter CD/m2 (= lm/(sr · m2)) L–2J Leuchtfluss pro Einheit fester Winkel pro Einheit projiziert Quellbereich. Die Candela pro Quadratmeter wird manchmal das genannt nit.
Beleuchtung Ev Lux (= Lumen pro Quadratmeter) lx (= Lm/m2)) L–2J Lichtstrom Vorfall auf einer Oberfläche
Leuchtender Ausgang, leuchtende Emittanz Mv Lumen pro Quadratmeter lm/m2 L–2J Lichtstrom ausgesendet von einer Oberfläche
Leuchtende Belichtung Hv Lux Sekunde lx·s L–2T J Zeitintegrierte Beleuchtung
Leuchtende Energiedichte ωv Lumen zweiter pro Kubikmeter lm · s/m3 L–3T J
Lichtausbeute (von Strahlung) K Lumen pro Watt lm/W M–1L–2T3J Verhältnis des leuchtenden Flusses zu Strahlungsfluss
Lichtausbeute (einer Quelle) η[NB 3] Lumen pro Watt lm/W M–1L–2T3J Verhältnis des leuchtenden Flusses zum Stromverbrauch
Lichteffizienz, leuchtender Koeffizient V 1 Luminous Wirksamkeit normalisiert durch die maximal mögliche Wirksamkeit
Siehe auch: Si · Photometrie · Radiometrie
  1. ^ Standardsorganisationen empfehlen, photometrische Mengen mit einem Index "V" (für "visuell") zu bezeichnen, um Verwirrung mit radiometrischer oder Photon Mengen. Zum Beispiel: USA Standardbriefsymbole für die Beleuchtungstechnik USAas Z7.1-1967, Y10.18-1967
  2. ^ Die Symbole in dieser Spalte bezeichnen Maße; "L","T" und "J"sind für Länge, Zeit bzw. leuchtende Intensität, nicht für die Symbole für die Einheiten Liter, Tesla und Joule.
  3. ^ a b c Alternative Symbole manchmal gesehen: W für leuchtende Energie, P oder F für leuchtenden Fluss und ρ für die leuchtende Wirksamkeit einer Quelle.

Verweise

  1. ^ "Luminanz". Beleuchtungsdesign Glossar. Abgerufen 13. April, 2009.
  2. ^ Dörband, Bernd;Gross, Herbert;Müller, Henriette (2012).Gross, Herbert (Hrsg.). Handbuch der optischen Systeme.Vol.5, Metrologie von optischen Komponenten und Systemen. Wiley. p. 326. ISBN 978-3-527-40381-3.
  3. ^ "E-ILV: Luminanzmesser". Cie. Abgerufen 20. Februar 2013.
  4. ^ Chaves, Julio (2015). Einführung in die Optik ohne Imaging, zweite Ausgabe. CRC Press.p.679. ISBN 978-1482206739. Archiviert vom Original am 2016-02-18.

Externe Links