Косинусная коррекция, LUX и светоизмерительные приборы

Введение

Косинусная коррекция — термин, часто встречающийся при работе с осветителями, однако он может вводить в некоторое заблуждение как по своему значению, так и по связи с осветителями. В данной статье мы стремимся пролить свет на эту концепцию, рассмотрев следующие ключевые аспекты:

1. Что такое косинусная коррекция?
2. Как это связано со счетчиками света?
3. Почему косинусная коррекция необходима в области освещения?

Что такое косинусная коррекция?

Косинусная коррекция — это математическая модель, предсказывающая интенсивность света при различных углах падения. Он тесно связан с LUX — метрикой, используемой для количественной оценки количества света, освещающего поверхности.

Измерители освещенности играют важную роль в различных системах освещения, например, в библиотеках, где измеряется LUX для определения оптимального количества светильников, необходимых для создания адекватной и комфортной среды для чтения.

Модель косинусной коррекции обеспечивает точность измерений LUX, производимых светоизмерительными приборами, и отражает реальные условия освещения.

Рис. 3 — Измерение LUX с помощью светодальномера

О компании LUX

LUX означает световой поток и представляет собой количество света, освещающего стандартную площадь в один квадратный метр. Количество света измеряется в люменах, поэтому метрика LUX будет выражаться в люменах/м². LUX обычно измеряется с рабочей плоскости или поверхности, например, стола (рис. 3).

Существуют нормы LUX для общественных мест, разработанные светотехническими организациями (см. рис. 3а). Светодизайнеры и архитекторы используют измерители освещенности для определения LUX в соответствии с этими стандартами.

Рис. 3а — Стандарты LUX для общественных мест

Косинусная коррекция и свет:

Основа модели косинусной коррекции восходит к закону косинуса Иоганна Генриха Ламберта, сформулированному в 1760 году. Этот закон объясняет, как уменьшается интенсивность света на поверхности при увеличении угла падения. Проще говоря, источник света, расположенный непосредственно над поверхностью, будет давать более интенсивный свет по сравнению с источником, светящим под углом.

Ламберт вывел формулу, связывающую интенсивность света под углом с полной интенсивностью света при прямом падении:

I_angle = I_zero * cos(θ)

• I_zero представляет собой полную силу света под углом 0° (прямо над головой).
• Cos(θ) — это математическая функция, где θ представляет собой рассматриваемый угол.
• I_angle — результирующая сила света под указанным углом.

Cos(θ) — это функция, возвращающая значения от -1 до 1. Эта величина выступает в качестве множителя, помогающего предсказать интенсивность света под углом на основе оригинального закона косинуса Ламберта

Более глубокое погружение в косинус:

Косинус — тригонометрическая функция в математике, особенно часто используемая при изучении треугольников, их сторон и углов. Подобно тому, как изменение одного угла треугольника влияет на всю его конфигурацию, изменение угла падения света приводит к пропорциональному изменению интенсивности света. Именно поэтому функция косинуса получила такое меткое название и играет ключевую роль в косинусной коррекции.

Косинусная коррекция и светоизмерительные приборы:

Важно уточнить, что светоизмерительные приборы не используют непосредственно расчеты косинусной коррекции для определения LUX. В сложных условиях, таких как публичная библиотека, практически невозможно измерить весь входящий свет под разными углами и применить косинусоидальную коррекцию к каждому источнику.

Вместо этого в светодальномерах используется «рассеиватель», часто называемый «косинусным рассеивателем». Этот прибор тщательно разработан для приближения к результатам, предсказываемым моделью косинусной коррекции. Рассеиватель можно определить на светодальномере как непрозрачный белый круг. Его функция — собирать и равномерно рассеивать свет, чтобы внутренние компоненты измерительного прибора могли точно определить значения LUX.

Конструкция диффузора представляет собой высокоточный и сложный процесс, требующий тщательного тестирования и калибровки для обеспечения соответствия принципам косинусной коррекции.

Рис. 11 — Диффузор спектрометра

Проверка измерителей освещенности:

Такие компании, как UPRtek, используют испытательное оборудование для проверки конструкции диффузора на соответствие модели косинусной коррекции. При этом свет падает прямо сверху, и спектрометр снимает показания, определяя базовую интенсивность, или LUX, равную 100%. Затем оборудование переставляется на угол 60 градусов, производится еще одно измерение, и новое показание LUX должно соответствовать прогнозам модели косинусной коррекции.

Значение косинусной коррекции:

Модель косинусной коррекции позволяет получить ценные сведения о том, как изменяется интенсивность света при изменении угла падения. Это понимание имеет решающее значение для измерений LUX с помощью измерителей освещенности, поскольку оно позволяет правильно расположить лампы, лампочки и светильники для достижения равномерного распределения света по поверхности. Этот аспект является основополагающим при проектировании освещения таких помещений, как библиотеки, музеи и офисы.

Для точного расчета LUX светоизмерительные приборы оснащаются рассеивателями, и эти расчеты должны проходить тщательное тестирование для подтверждения их соответствия модели косинусной коррекции.

В заключение следует отметить, что косинусная коррекция, хотя и вызывает первоначальное недоумение, играет ключевую роль в обеспечении точности измерений LUX. Цель данной статьи — раскрыть эту концепцию и подчеркнуть ее важнейшее значение в области светотехнических измерений и проектирования.