fotometri - aphys.kth.se/fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala...
TRANSCRIPT
![Page 1: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/1.jpg)
Fotometri
![Page 2: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/2.jpg)
Ljusflöde,
• Mängden strålnings-energi/tid [W] från en källa viktad med ögats känslighetskurva.
• Mäts i lumen [lm]
Ex 60W glödlampa => 600-1000 lm
![Page 3: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/3.jpg)
Ögats känslighetsområde
Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektiveljusadaptation (enligt CIE).
350 400 450 500 550 600 650 700 750 8000
0.2
0.4
0.6
0.8
1
Fotopisk VSkotopisk V'
![Page 4: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/4.jpg)
Från radiometri till fotometri
• Vid fotopiskt seende (luminanser över 3 cd/m2, endast tappar) gäller:
• Vid skotopiskt seende (luminanser under 0.001 cd/m2, endast stavar) gäller:
830
360
)()(683 dV ev
830
360
)()('1700 dV ev
![Page 5: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/5.jpg)
Exempel
1 W grönt ljus (555 nm) = 683 lm
1 W infrarött ”ljus” (ex. 1064 nm) = 0 lm
![Page 6: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/6.jpg)
Ljusemissionsförmåga, M
• Ljusflöde per ytenhet från en ljuskälla eller belyst yta.
• M = /A, där A är källans area.• Mäts i [lm/m2]
![Page 7: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/7.jpg)
Rymdvinkel
• En area på 1 m2 av en sfär med radien 1 m motsvarar en steradian [sr]. Hela sfären = 4 sr.
• Om avståndet r är 5 gånger större än diametern påarean A, kan man räkna med platt area.
![Page 8: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/8.jpg)
Ljusstyrka, I
• Ljusflöde/rymdvinkel• Mäts i [cd]=[lm/sr]
Ex stearinljus = 1 cd
![Page 9: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/9.jpg)
Luminans, L
• Ljusstyrka/projicerad källyta.(Projicerad yta är den yta källan ser ut att ha från en viss riktning. En sfärisk yta har alltså en projicerad yta motsvarande en cirkelskiva)
• L = I/(A*cos )• Mäts i [cd/m2]• Bestämmer hur ljus
en yta ser ut.A
I
![Page 10: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/10.jpg)
Isotrop källa
• För en isotrop källa är ljusstyrkan oberoende av riktning.
• I = /4(Glödlampan är nästan isotrop. Lysrör, dioder, ficklampor mm. är inte isotropa källor)
![Page 11: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/11.jpg)
Punktkälla
• Om avståndet till ljuskällan är större än 5 gånger ljuskällans diameter, kan den betraktas som en punkt.(Ett en meter långt lysrör kan betraktas som en punktkälla på 5 m avstånd)
![Page 12: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/12.jpg)
Belysning, E
• Ljusflöde/ytenhet som träffar en belyst yta.
• Mäts i [lux]=[lm/m2]
![Page 13: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/13.jpg)
Belysning från punktkälla
• Belysningen från en punktkälla ges avE = I/d2, där d är avståndet till belyst yta.
![Page 14: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/14.jpg)
Belysning och infallsvinkel
• Belysningen minskar med infallsvinkeln påljuset:E = E┴*cos(),där är infallsnvinkeln.
![Page 15: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/15.jpg)
Fotometrar
• Luxmätare• Luminansmätare• ”Screenmaster”
![Page 16: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/16.jpg)
Ljusets reflektion
• Vid reflektion i en blank yta får man spekulär reflektion.
• I en matt yta får man diffus reflektion• I verkliga ytor får man ett mellanting.
(Ju större infallsvinkeln är, desto mer spekulär reflex)
![Page 17: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/17.jpg)
Glans
• Mäts med glansmätare• Anges i glansenheter
0 – 100.
Glans 0 motsvarar helt matt ytaGlans 100 motsvarar polerad svart glasyta.
![Page 18: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/18.jpg)
Luminansen hos en belyst yta
• För en perfekt matt yta är luminansen oberoende av riktningen. (Ytan ser lika ljus ut från alla håll).
• Luminansen blir
enReflektansnBelysninge
L
![Page 19: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/19.jpg)
Luminansen hos en belyst yta
• Vid spekulär reflektion får man en bild av ljuskällan.
• Luminansen i bilden av ljuskällan blir:
ljuskälla ReflektansenL L
![Page 20: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/20.jpg)
Exempel
• Glödlampa, 60W, 1000 lm, 100,000 cd/m2
belyser yta på avståndet 0.5 m i 45° infallsvinkel. Belysningen blir då 225 lux.
1. Vit, matt yta med reflektans 80% får luminansen 60 cd/m2.
2. Svart, blank yta med spekulär reflektans 10% ger en reflex med luminansen 10,000 cd/m2!
Bländning!
![Page 21: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/21.jpg)
Ljuskällor
![Page 22: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/22.jpg)
Svartkroppsstrålare
• Om man värmer upp en svart kropp så börjar den avge elektro-magnetisk strålning.
• Ju varmare kroppen är desto mer förskjuts strålningen mot kortare våglängder.Den lyser!
![Page 23: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/23.jpg)
Svartkroppsstrålare
![Page 24: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/24.jpg)
Korrelerad färgtemperatur CCT
• Med färgtemperaturen på en ljuskälla menas temperaturen på den svartkroppsstrålare vars färg mest liknar den aktuella ljuskällans.
• Anges i grader Kelvin [K]. Ex. 6000 K (dagsljus).
(OBS ljuskällor med lågt CCT kallas varma, högt CCT kallas kalla.)
![Page 25: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/25.jpg)
Färgåtergivningsindex Ra
• Ljuskällans förmåga att återge färger på ett ”naturligt” sätt anges med färgåtergivnings-index Ra.
• Man jämför 8 färgprover dels belysta med ljuskällan och dels med en svartkropps-strålare med samma färgtemperatur.
• Ra = 0 betyder ingen färgåtergivning.• Ra = 100 betyder att proverna ser lika ut.
![Page 26: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/26.jpg)
Färgåtergivningsindex
Ra > 80 rekommenderas där god färgåtergivning krävs
![Page 27: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/27.jpg)
Färgåtergivningsindex
![Page 28: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/28.jpg)
Ljusutbyte
• Mängden ljus man får ut ur lampan för varje watt elektrisk effekt den konsumerar.
• Mäts i lumen/watt [lm/W]
![Page 29: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/29.jpg)
Ljusmodulation
• Luminansen varierar i tiden.
• 100 Hz vanligast.• Mäts i procent• Ger upphov till
flimmer• Stroboskopeffekt• Bildskärm + lampa
![Page 30: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/30.jpg)
Glödlampa
• Glödande wolframtråd• Temperatur 2500 K• Ra = 100• Ljusutbyte 10-15 lm/W• Lågt flimmer• Livstid 1000 h
![Page 31: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/31.jpg)
Halogenlampa
• Glödande wolframtråd• Temperatur 3000 K• Ra = 100• Ljusutbyte 17-25 lm/W• Lågt flimmer• Livstid 2000 - 5000 hHalogener = fluor, klor,
brom, jod och astat
![Page 32: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/32.jpg)
Gasurladdningslampor
• Ström av elektroner genom en gas (kvicksilver eller natrium) ger ljus.
• Lågt tryck ger vissa bestämda våglängder (spektrallinjer).
• Högt tryck ger bredare spektralfördelning• Kräver driftdon för att ge lampan rätt
spänning och ström
![Page 33: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/33.jpg)
Lysrörslampor
• Kvicksilver lågt tryck ger UV 254 nm och synliga linjer.
• Fosforskikt ger ljus av UV• CCT 3000 – 6500 K• Ra = 40 - 90• Ljusutbyte 20 - 100 lm/W
(inklusive driftdon)
![Page 34: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/34.jpg)
Lysrörslampor
• Kan ge 50 Hz flimmer• Flimmer kan minskas med
elektroniska driftdon med 30 – 40 KHz.
• Livstid upp till 15 000 h• Kompaktlysrör med
inbyggda driftdon• Mindre ljus vid lägre
omgivningstemperatur
![Page 35: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/35.jpg)
Kvicksilverlampor
• Kvicksilver högt tryck ger UV 365 nm och betydande andel synligt ljus.
• Fosforskikt ger ljus av UV• CCT 3000 – 4000 K• Ra = 40 - 60• Ljusutbyte 20 - 60 lm/W
(inklusive driftdon)• Vägbelysning, industri• Livstid upp till 16 000 h
100% flimmer
![Page 36: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/36.jpg)
Metallhalidlampor• Kvicksilver högt tryck ger
UV 365 nm och betydande andel synligt ljus.
• Metallhalider ger högre ljusutbyte och Ra
• Fosforskikt ger ljus av UV• CCT 3000 – 6500 K• Ra = 45- 95• Ljusutbyte 45 - 95 lm/W
(inklusive driftdon)• Fasadbelysning, sporthallar.
Projektorer, butiker (med högt Ra)
• Livstid upp till 15 000 tim
![Page 37: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/37.jpg)
Högtrycksnatrium lampor
• Ger ljus runt 590 nm.• CCT 2000 - 2200 K• Ljusutbyte 65-150
lm/W• Ra >0, Dålig• Vägbelysning i städer,
flodljus, livsmedelsbutiker.
![Page 38: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/38.jpg)
Lågtrycksnatrium lampor
• Ger endast ljus vid 590 nm.
• Ljusutbyte 70-180 lm/W
• Ra = 0• Motorvägsbelysning
![Page 39: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/39.jpg)
Lysdioder (LED)
• Halvledarmaterial, ljus genom rekombination av elektron-hålpar
• Normalt enfärgade.• Blå+grön+röd=vit eller
fosforskikt• Ljusutbyte 10-(160) lm/W• Ra = <70 (vita)• Trafikljus, ficklampor,
reklamskyltar, belysning
![Page 40: Fotometri - aphys.kth.se/Fotometri.pdf · Ögats känslighetsområde Ögats spektrala känslighetskurva vid mörker- respektive ljusadaptation (enligt CIE). 350 400 450 500 550 600](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062505/5d174c2d88c9939c5c8d7a33/html5/thumbnails/40.jpg)
A) lågtrycks natriumlampa, B) högtryckskvicksilverlampa,C) lysrör av dagsljustyp samt D) lysrör av typen varmvit.