Lux, Lumen et Candel sont des unités de mesure de la luminosité des LED.
La sensibilité de l'œil humain n'est pas la même sur tout le spectre, elle est maximale dans la région verte et chute brusquement vers les bords violet et rouge. En se concentrant sur l'œil, en tant que récepteur de lumière, un système de mesures est introduit dans lequel de telles influences sont acceptées comme égales qui provoquent la même sensation visuelle, bien que appareils physiquesévaluer ces effets comme différents.

L'unité de flux lumineux est lumière (lm), l'effet physiologique de 1 lm est le même sur tout le spectre, mais son "prix" énergétique pour la région verte est de 1/683 W, pour le violet - 1/62 W et pour le rouge cramoisi - 1/6 W. Par conséquent, l'œil est plus à l'aise dans la zone verte, ici l'impact physique ("pression") sur celui-ci est le moindre.
L'efficacité de la conversion de l'énergie électrique en flux lumineux est caractérisée par le rendement lumineux, mesuré en lumens par watt (lm/W). Elle est parfois appelée efficacité, bien que cette valeur n'ait rien à voir avec l'efficacité réelle.

Une ampoule à incandescence de soixante watts "donne à la montagne" 500 lm (8,33 lm / W), un tube fluorescent d'un mètre et demi - 5000 lm, une lampe au sodium extérieure -10 000-20 000 lm et une lampe S avec excitation micro-ondes (l'un des derniers développements de la mode ossète occidentale) - 100 000 lm. Ainsi, les LED ont quelqu'un à rattraper.
Un flux lumineux de 1 lm par surface de 1 m² fournit un éclairage de 1 lux (lx) ; quelques centaines de lux suffisent pour lire un livre.

Pour les sources de rayonnement directionnel, la densité spatiale du flux lumineux dans une direction donnée, appelée intensité lumineuse, devient déterminante et se mesure en candela (1cd = 1lm/stéradian*). En même temps, ils s'efforcent de "comprimer" tout le rayonnement de la source à l'angle requis. Ainsi, pour les feux de signalisation routière, il est nécessaire de fournir une intensité lumineuse de 200-300 cd dans un angle de 20 °, et pour un feu de chemin de fer - 2 000-4 000 cd à une divergence de 3 °, afin que le conducteur puisse voir ça de loin. La luminosité de la source est déterminée par le rapport de l'intensité lumineuse à la surface de l'émetteur et est mesurée en cd / m²., par exemple, les feux de signalisation routière et ferroviaire mentionnés ont une luminosité d'environ 10 et 100 000 cd/m², alors que seulement 500 cd/m² suffisent pour un écran de télévision intérieur.
Quelques termes et concepts :
éclairage
L'éclairement fait référence à la force avec laquelle une surface est éclairée par une source lumineuse. Il est déterminé par le rapport du flux lumineux incident à la surface de la surface éclairée. L'unité de mesure est le lux (lx).
Uniformité lumineuse
Un éclairage uniforme est très important pour maintenir le confort visuel et la condition physique des yeux. Une luminosité et un éclairage inégaux entraînent une diminution du contraste entre les objets et l'environnement. La nécessité de s'adapter fréquemment aux nouvelles conditions d'éclairage provoque une fatigue oculaire accélérée.
Répartition lumineuse
L'intensité de la lumière émise dans différentes directions n'est pas la même ; il est affiché à l'aide de courbes de répartition de la lumière. La courbe de répartition lumineuse la plus homogène - un cercle - est obtenue à partir d'une surface plane à lumière diffuse (une source émettant selon la loi de Lambert). La répartition lumineuse des lampes peut être influencée par les réflecteurs et les systèmes optiques.
Sortie de la lumière
L'efficacité lumineuse montre l'efficacité avec laquelle la puissance électrique reçue est convertie en lumière. Elle est mesurée en lumens par watt (lm/W) et est le principal indicateur de l'économie d'une lampe.
énergie lumineuse
L'énergie lumineuse est comprise comme un produit obtenu par unité de temps à partir du flux lumineux donné d'une source lumineuse. L'unité de mesure est le kilolumens par heure (klm/h). L'énergie lumineuse est prise en compte, par exemple, lors de l'évaluation de la capacité de génération de lumière des lampes flash.
Flux lumineux
Le flux lumineux est la puissance de rayonnement visible totale de la lampe. Le flux lumineux indique la quantité totale de lumière émise par une source dans toutes les directions. Unité de mesure : lumen (lm).
Le pouvoir de la lumière
L'intensité de la lumière caractérise la force apparente du rayonnement d'une source lumineuse dans une certaine direction. Selon la forme et la symétrie de la distribution de l'intensité lumineuse, on distingue les lampes à distribution lumineuse profonde et large. L'unité de mesure de l'intensité lumineuse est la candela (cd).
sensation de couleur
Le sentiment général et subjectif qu'une personne éprouve en regardant une source lumineuse. La lumière peut être perçue comme un blanc chaud, un blanc neutre ou un blanc froid. L'impression objective de la couleur d'une source lumineuse est déterminée par la température de couleur.
Température colorée
Unité de mesure : Kelvin [K]. La température de couleur de la source lumineuse est déterminée par comparaison avec ce que l'on appelle le "corps noir" et est affichée par la "ligne du corps noir". Si la température du "corps noir" augmente, la composante bleue du spectre augmente et la composante rouge diminue. Une lampe à incandescence avec une lumière blanche chaude a, par exemple, une température de couleur de 2700 K, et Lampe fluorescente avec couleur lumière du jour - 6000 K.
Couleur claire
La couleur de la lumière est déterminée par la température de couleur K (en Kelvin). Il existe trois principaux groupes de couleurs : - blanc chaud< 3300 K - нейтрально-белая 3300-5000 K - белая дневного света >5000 K. Différentes lampes, même si elles ont la même couleur de lumière, en raison de la composition spectrale, peuvent avoir des caractéristiques de rendu des couleurs complètement différentes.
Rendu des couleurs
Le rendu des couleurs reflète l'effet de la lumière de la lampe sur les couleurs des objets qu'elle éclaire. Selon l'emplacement de la lampe et la tâche visuelle qu'elle accomplit, son lumière artificielle doit fournir une perception des couleurs aussi proche que possible de la lumière naturelle du jour. Lors de l'évaluation du rendu des couleurs, l'indice de rendu des couleurs Ra est utilisé. Elle est déterminée en comparant 8 couleurs de référence sous illumination par les sources de référence et de test. Plus le coefficient est faible, plus le rendu des couleurs de la source lumineuse testée est mauvais.

L'éclairement est une quantité lumineuse qui détermine la quantité de lumière tombant sur une certaine surface du corps. Cela dépend de la longueur d'onde de la lumière, puisque l'œil humain perçoit la luminosité des ondes lumineuses de différentes longueurs d'onde, c'est-à-dire couleur différente, différemment. L'éclairage est calculé séparément pour différentes longueurs d'onde, car les gens perçoivent la lumière avec une longueur d'onde de 550 nanomètres (vert) et les couleurs proches dans le spectre (jaune et orange) comme les plus brillantes. La lumière générée par des longueurs d'onde plus ou moins longues (violet, bleu, rouge) est perçue comme plus sombre. L'illumination est souvent associée au concept de luminosité.

L'éclairement est inversement proportionnel à la surface sur laquelle la lumière tombe. Autrement dit, lors de l'éclairage d'une surface avec la même lampe, l'éclairage d'une zone plus grande sera inférieur à l'éclairage d'une zone plus petite.

La différence entre la luminosité et l'éclairement

Luminosité Éclairage

En russe, le mot "luminosité" a deux sens. La luminosité peut signifier une quantité physique, c'est-à-dire une caractéristique des corps lumineux, égale au rapport de l'intensité lumineuse dans une certaine direction à la surface de projection de la surface lumineuse sur un plan perpendiculaire à cette direction. Il peut également définir une notion plus subjective de luminosité globale, qui dépend de nombreux facteurs, comme les caractéristiques des yeux de celui qui regarde cette lumière, ou la quantité de lumière dans l'environnement. Comment moins de lumière autour, plus la source lumineuse apparaît. Afin de ne pas confondre ces deux notions avec l'illumination, il convient de rappeler que :

luminosité caractérise la lumière reflété de la surface d'un corps lumineux ou envoyé par cette surface ;

éclairage caractérise chute lumière sur la surface éclairée.

En astronomie, la luminosité caractérise à la fois la capacité de rayonnement (étoiles) et de réflexion (planètes) de la surface des corps célestes et est mesurée sur l'échelle photométrique des luminosités stellaires. De plus, plus l'étoile est brillante, plus la valeur de sa luminosité photométrique est faible. Les étoiles les plus brillantes ont une magnitude négative de luminosité stellaire.

Unités

L'éclairement est le plus souvent mesuré en unités SI. suites. Un lux équivaut à un lumen par mètre carré. Ceux qui préfèrent les unités impériales aux unités métriques utilisent pied candela. Il est souvent utilisé en photographie et au cinéma, ainsi que dans d'autres domaines. Le nom pied est utilisé car un pied-bougie fait référence à l'illumination d'une candela d'une surface d'un pied carré, qui est mesurée à une distance d'un pied (un peu plus de 30 cm).

Photomètre

Un photomètre est un appareil qui mesure la lumière. En règle générale, la lumière pénètre dans un photodétecteur, est convertie en un signal électrique et mesurée. Parfois, il existe des photomètres qui fonctionnent sur un principe différent. La plupart des photomètres affichent les informations d'éclairement en lux, bien que d'autres unités soient parfois utilisées. Les photomètres, appelés posemètres, aident les photographes et les cameramen à déterminer la vitesse d'obturation et l'ouverture. De plus, les photomètres sont utilisés pour déterminer un éclairage sûr sur le lieu de travail, dans la production agricole, dans les musées et dans de nombreuses autres industries où il est nécessaire de connaître et de maintenir une certaine quantité d'éclairage.

Éclairage et sécurité au travail

Travailler dans une pièce sombre menace de déficience visuelle, de dépression et d'autres troubles physiologiques et problèmes psychologiques. C'est pourquoi de nombreuses réglementations sur la protection du travail incluent des exigences en matière d'éclairage minimum sûr du lieu de travail. Les mesures sont généralement effectuées avec un photomètre, qui donne le résultat final en fonction de la zone de propagation de la lumière. Ceci est nécessaire pour assurer un éclairage suffisant dans toute la pièce.

Éclairage en prise de vue photo et vidéo

La plupart des appareils photo modernes ont des compteurs d'exposition intégrés pour simplifier le travail du photographe ou du caméraman. Le posemètre est nécessaire pour que le photographe ou le caméraman puisse déterminer la quantité de lumière à transmettre sur le film ou la photomatrice, en fonction de l'éclairage de l'objet photographié. L'éclairement en lux est converti par le posemètre en combinaisons possibles de vitesse d'obturation et d'ouverture, qui sont ensuite sélectionnées manuellement ou automatiquement, selon la configuration de l'appareil photo. Habituellement, les combinaisons proposées dépendent des paramètres de l'appareil photo, ainsi que de ce que le photographe ou le caméraman veut représenter. En studio et sur le plateau, un posemètre externe ou intégré à l'appareil photo est souvent utilisé pour déterminer si les sources lumineuses utilisées fournissent suffisamment de lumière.

Afin de prendre de bonnes photos ou séquences vidéo dans de mauvaises conditions d'éclairage, une lumière suffisante doit atteindre le film ou le capteur d'image. Ce n'est pas difficile à réaliser avec un appareil photo - il vous suffit de régler l'exposition correcte. Avec les caméras vidéo, la situation est plus compliquée. Pour une vidéo de haute qualité, vous devez généralement installer un éclairage supplémentaire, sinon la vidéo sera trop sombre ou avec beaucoup de bruit numérique. Ce n'est pas toujours possible. Certains caméscopes sont spécialement conçus pour filmer dans des conditions de faible luminosité.

Appareils photo conçus pour la prise de vue dans des conditions de faible luminosité

Il existe deux types d'appareils photo pour la prise de vue dans des conditions de faible luminosité : l'un utilise des optiques plus haut niveau, tandis que d'autres ont une électronique plus avancée. L'optique laisse entrer plus de lumière dans l'objectif, tandis que l'électronique est mieux à même de traiter même la petite quantité de lumière qui pénètre dans l'appareil photo. C'est généralement avec l'électronique que les problèmes sont associés et Effets secondaires décrit ci-dessous. L'optique à grande ouverture vous permet de filmer des vidéos de meilleure qualité, mais ses inconvénients sont un poids supplémentaire dû à un grand nombre verre et un prix nettement plus élevé.

De plus, la qualité de la prise de vue est affectée par la photomatrix à matrice unique ou à trois matrices installée dans les caméras vidéo et photo. Dans une matrice à trois matrices, toute la lumière entrante est divisée par un prisme en trois couleurs - rouge, vert et bleu. La qualité d'image dans les environnements sombres est meilleure avec les caméras à trois capteurs qu'avec les caméras à capteur unique, car moins de lumière est diffusée à travers le prisme que lorsqu'elle est traitée par un filtre dans une caméra à capteur unique.

Il existe deux principaux types de photomatrices - basées sur des dispositifs à couplage de charge (CCD) et basées sur la technologie CMOS (semi-conducteur à oxyde métallique complémentaire). Le premier a généralement un capteur qui reçoit la lumière et un processeur qui traite l'image. Dans les capteurs CMOS, le capteur et le processeur sont généralement combinés. Dans des conditions de faible luminosité, les caméras CCD offrent généralement une meilleure qualité d'image, tandis que les capteurs CMOS ont l'avantage d'être moins chers et de consommer moins d'énergie.

La taille de la photomatrice affecte également la qualité de l'image. Si la prise de vue a lieu avec une petite quantité de lumière, plus la matrice est grande, meilleure est la qualité de l'image et plus la matrice est petite, plus il y a de problèmes avec l'image - du bruit numérique y apparaît. De grands capteurs sont installés dans des caméras plus chères, et ils nécessitent des optiques plus puissantes (et, par conséquent, plus lourdes). Les caméras avec de telles matrices vous permettent de filmer des vidéos professionnelles. Par exemple, récemment, un certain nombre de films ont été entièrement tournés avec des appareils photo tels que le Canon 5D Mark II ou Mark III, qui ont une taille de capteur de 24 x 36 mm.

Les fabricants indiquent généralement dans quelles conditions minimales la caméra peut fonctionner, par exemple, à un éclairage de 2 lux. Ces informations ne sont pas standardisées, c'est-à-dire que le fabricant décide lui-même quelle vidéo est considérée comme de haute qualité. Parfois, deux caméras avec la même valeur d'éclairage minimum donnent une qualité de prise de vue différente. L'Electronic Industries Association EIA (de l'English Electronic Industries Association) aux États-Unis a proposé un système standardisé pour déterminer la photosensibilité des caméras, mais jusqu'à présent, il n'est utilisé que par certains fabricants et n'est pas universellement accepté. Très souvent, pour comparer deux caméras avec les mêmes caractéristiques d'éclairage, vous devez les essayer en action.

À l'heure actuelle, n'importe quel appareil photo, même conçu pour fonctionner dans des conditions de faible luminosité, peut produire une image de faible qualité, avec un grain et une rémanence élevés. Pour résoudre certains de ces problèmes, il est possible de suivre les étapes suivantes :

• Tirez sur un trépied;
• Travailler en mode manuel ;
• N'utilisez pas le mode zoom, mais déplacez plutôt l'appareil photo aussi près que possible du sujet ;
• N'utilisez pas la mise au point automatique et l'ISO automatique - une sensibilité ISO plus élevée augmente le bruit ;
• Prenez des photos avec une vitesse d'obturation de 1/30 ;
• Utilisez une lumière diffuse;
• S'il n'est pas possible d'installer un éclairage supplémentaire, utilisez toute la lumière possible autour, comme les lampadaires et le clair de lune.

Bien qu'il n'y ait pas de normalisation sur la sensibilité des appareils photo à la lumière, il est tout de même préférable de choisir un appareil photo qui dit fonctionner à 2 lux ou moins pour la photographie de nuit. Gardez également à l'esprit que même si l'appareil photo fonctionne bien dans des conditions sombres, sa sensibilité à la lumière, exprimée en lux, est la sensibilité à la lumière dirigée vers le sujet, mais l'appareil photo reçoit en fait la lumière réfléchie par le sujet. Lorsqu'elle est réfléchie, une partie de la lumière est diffusée, et plus l'appareil photo est éloigné de l'objet, moins la lumière pénètre dans l'objectif, ce qui dégrade la qualité de la prise de vue.

numéro d'exposition

numéro d'exposition(Valeur d'exposition anglaise, EV) - un nombre entier caractérisant les combinaisons possibles extraits et diaphragme dans un appareil photo, un film ou une caméra vidéo. Toutes les combinaisons de vitesse d'obturation et d'ouverture, dans lesquelles la même quantité de lumière frappe le film ou la matrice photosensible, ont la même valeur d'exposition.

Plusieurs combinaisons de vitesse d'obturation et d'ouverture dans l'appareil photo au même nombre d'exposition vous permettent d'obtenir une image d'environ la même densité. Cependant, les images seront différentes. Cela est dû au fait qu'à différentes significations ouverture, la profondeur du champ de vision sera différente; à différentes vitesses d'obturation, l'image sur le film ou la matrice sera à des moments différents, ce qui la rendra floue à des degrés divers ou pas du tout. Par exemple, les combinaisons f/22 - 1/30 et f/2,8 - 1/2000 sont caractérisées par le même nombre d'exposition, mais la première image aura une grande profondeur de champ et pourra être floue, et la seconde aura une faible profondeur de champ. profondeur de champ et, très probablement , ne sera pas barbouillé du tout.

Des valeurs EV plus grandes sont utilisées lorsque le sujet est mieux éclairé. Par exemple, une valeur d'exposition (à ISO 100) de EV100 = 13 peut être utilisée lors de la prise de vue de paysages avec un ciel nuageux, tandis que EV100 = -4 convient pour la prise de vue d'aurores lumineuses.

Par définition,

EV = log 2( N 2 /t)

2EV= N 2 /t, (1)

où
• N- valeur d'ouverture (par exemple : 2 ; 2,8 ; 4 ; 5,6, etc.)
• t- vitesse d'obturation en secondes (par exemple : 30, 4, 2, 1, 1/2, 1/4, 1/30, 1/100, etc.)

Par exemple, pour une combinaison de f/2 et 1/30, la valeur d'exposition

EV = log 2 (2 2 /(1/30)) = log 2 (2 2 × 30) = 6,9 ≈ 7.

Ce numéro peut être utilisé pour filmer des scènes de nuit et des vitrines illuminées. La combinaison de f/5,6 avec une vitesse d'obturation de 1/250 donne une valeur d'exposition

EV = log 2 (5,6 2 /(1/250)) = log 2 (5,6 2 × 250) = log 2 (7840) = 12,93 ≈ 13,

qui peut être utilisé pour les paysages avec un ciel nuageux et sans ombres.

Il convient de noter que l'argument de la fonction logarithmique doit être sans dimension. Lors de la détermination de la valeur d'exposition EV, la dimension du dénominateur dans la formule (1) est ignorée et seule la valeur numérique de la vitesse d'obturation en secondes est utilisée.

La relation de la valeur d'exposition avec la luminosité et l'éclairage du sujet

Détermination de l'exposition par la luminosité de la lumière réfléchie par le sujet

Lorsque vous utilisez des posemètres ou des luxmètres qui mesurent la lumière réfléchie par le sujet, la vitesse d'obturation et l'ouverture sont liées à la luminosité du sujet comme suit :

N 2 /t = LS/K (2)

• N- nombre f ;
• t- exposition en quelques secondes ;
• L- luminosité moyenne de la scène en candela par mètre carré (cd/m²) ;
• S- valeur arithmétique de la photosensibilité (100, 200, 400, etc.) ;
• K- facteur d'étalonnage du posemètre ou du luxmètre pour la lumière réfléchie ; Canon et Nikon utilisent K=12,5.

À partir des équations (1) et (2), nous obtenons le nombre d'expositions

EV = log 2( LS/K)

2EV= LS/K

À K= 12,5 et ISO 100, nous avons l'équation suivante pour la luminosité :

2EV = 100 L/12.5 = 8L

L= 2 EV /8 = 2 EV /2 3 = 2 EV–3 .

Longueur et distance Masse Mesures de volume de produits en vrac et de denrées alimentaires Superficie Volume et unités de mesure en recettes Température Pression, contrainte mécanique, module d'Young Énergie et travail Puissance Force Temps Vitesse linéaire Angle plat Efficacité thermique et efficacité énergétique Nombres Unités de mesure de la quantité d'informations Taux de change Tailles de vêtements et chaussures pour femmes Tailles de vêtements et chaussures pour hommes Vitesse angulaire et rotation Fréquence Accélération Accélération angulaire Densité Volume spécifique Moment d'inertie Moment de force Couple Chaleur spécifique de combustion (en masse) Densité énergétique et chaleur spécifique de combustion du combustible (en volume) Différence de température Coefficient de dilatation thermique Résistance thermique Conductivité thermique Capacité thermique spécifique Exposition énergétique , Puissance Radiation thermique Densité de flux thermique Coefficient de transfert de chaleur Débit volumique Débit massique Débit molaire Densité de débit massique Concentration molaire Concentration massique dans la solution Viscosité dynamique (absolue) Viscosité cinématique Tension superficielle en infographie Fréquence et longueur d'onde Puissance dioptrique et distance focale Puissance dioptrique et grossissement de l'objectif (×) Électrique charge Densité de ligne Densité de charge de surface de charge Densité de charge en vrac Courant électrique Densité de courant linéaire Densité de courant de surface Intensité du champ électrique Potentiel et tension électrostatiques Résistance électrique Résistivité électrique Conductivité électrique Conductivité électrique Capacité électrique Inductance Niveaux de calibre de fil américain en dBm (dBm ou dBmW), dBV (dBV) ) , watts et autres unités Force magnétomotrice Intensité du champ magnétique Flux magnétique Induction magnétique Débit de dose absorbée rayonnement ionisant Radioactivité. Désintégration radioactive Rayonnement. Dose d'exposition Rayonnement. Dose absorbée Préfixes décimaux Communication des données Typographie et imagerie Unités de volume de bois Calcul de la masse molaire Système périodique éléments chimiques D. I. Mendeleïev

1 candela [cd] = 1 lumen/stéradian [lm/sr]

Valeur initiale

Valeur convertie

Bougie Candela (Allemand) Bougie (Royaume-Uni) Bougie décimale Bougie Pentane Bougie Pentane (10 St) Bougie Hefner Unité Carcel Bougie Décimal (Français) Lumen/Stéradian Bougie (International)

En savoir plus sur le pouvoir de la lumière

informations générales

L'intensité de la lumière est la puissance du flux lumineux dans un certain angle solide. C'est-à-dire que la force de la lumière ne détermine pas toute la lumière dans l'espace, mais seulement la lumière émise dans une certaine direction. Selon la source lumineuse, l'intensité lumineuse diminue ou augmente à mesure que l'angle solide change, bien que parfois cette valeur soit la même pour n'importe quel angle, tant que la source diffuse la lumière uniformément. La force de la lumière est une propriété physique de la lumière. En cela, il diffère de la luminosité, car dans de nombreux cas, lorsque les gens parlent de luminosité, ils entendent une sensation subjective et non une quantité physique. De plus, la luminosité ne dépend pas de l'angle solide, mais est perçue dans l'espace général. La même source avec une intensité lumineuse constante peut être perçue par les personnes comme une lumière de luminosité différente, puisque cette perception dépend des conditions environnantes et de la perception individuelle de chaque personne. De plus, la luminosité de deux sources avec la même intensité lumineuse peut être perçue différemment, surtout si l'une donne une lumière diffuse et l'autre - directionnelle. Dans ce cas, la source directionnelle apparaîtra plus lumineuse, malgré le fait que l'intensité lumineuse des deux sources est la même.

L'intensité lumineuse est considérée comme une unité de puissance, bien qu'elle diffère du concept habituel de puissance en ce qu'elle dépend non seulement de l'énergie émise par la source lumineuse, mais également de la longueur d'onde de la lumière. La sensibilité humaine à la lumière dépend de la longueur d'onde et s'exprime en fonction de l'efficacité lumineuse spectrale relative. L'intensité de la lumière dépend de l'efficacité lumineuse, qui atteint un maximum pour une lumière d'une longueur d'onde de 550 nanomètres. Ce - couleur verte. L'œil est moins sensible à la lumière avec des longueurs d'onde plus ou moins longues.

Dans le système SI, l'intensité lumineuse est mesurée en candelach(CD). Une candela est approximativement égale à l'intensité de la lumière émise par une bougie. Parfois, une unité obsolète est également utilisée, bougie(ou bougie internationale), bien que dans la plupart des cas cette unité ait été remplacée par la candela. Une bougie équivaut approximativement à une candela.

Si vous mesurez l'intensité de la lumière à l'aide d'un plan qui montre la propagation de la lumière, comme dans l'illustration, vous pouvez voir que la quantité d'intensité lumineuse dépend de la direction de la source lumineuse. Par exemple, si nous prenons la direction du rayonnement maximal lampe à LED au-delà de 0°, l'intensité lumineuse mesurée dans la direction de 180° sera bien plus faible que pour 0°. Pour les sources diffuses, l'amplitude de l'intensité lumineuse pour 0° et 180° ne différera pas beaucoup et peut être la même.

Dans l'illustration, la lumière émise par deux sources, rouge et jaune, couvre une surface égale. La lumière jaune est diffuse, comme la lumière d'une bougie. Sa force est d'environ 100 cd, quelle que soit la direction. Rouge - au contraire, dirigé. Dans la direction de 0°, où le rayonnement est maximum, son intensité est de 225 cd, mais cette valeur décroît rapidement lorsqu'on s'écarte de 0°. Par exemple, l'intensité lumineuse est de 125 cd lorsqu'elle est dirigée vers une source de 30° et de seulement 50 cd lorsqu'elle est dirigée vers 80°.

Le pouvoir de la lumière dans les musées

Le personnel du musée mesure l'intensité de la lumière dans les espaces du musée afin de déterminer les conditions optimales pour que les visiteurs puissent voir les œuvres exposées, tout en fournissant une lumière douce qui endommage le moins possible les œuvres du musée. Les expositions de musée contenant de la cellulose et des colorants, en particulier de matériaux naturels détériorer suite à une exposition prolongée à la lumière. La cellulose donne de la résistance au tissu, au papier et aux produits en bois; souvent dans les musées, il y a de nombreuses expositions de ces matériaux, donc la lumière dans les salles d'exposition est un grand danger. Plus l'intensité lumineuse est forte, plus les expositions du musée se détériorent. En plus d'être détruite, la lumière décolore ou jaunit également les matériaux cellulosiques tels que le papier et les tissus. Parfois, le papier ou la toile sur laquelle les peintures sont peintes se détériore et se décompose plus rapidement que la peinture. Ceci est particulièrement problématique, car les couleurs de l'image sont plus faciles à restaurer que la base.

Les dommages causés aux expositions de musée dépendent de la longueur d'onde de la lumière. Ainsi, par exemple, la lumière dans le spectre orange est la moins nocive et la lumière bleue est la plus dangereuse. C'est-à-dire qu'une lumière à longueur d'onde plus longue est plus sûre qu'une lumière à longueur d'onde plus courte. De nombreux musées utilisent ces informations et non seulement contrôlent la quantité totale de lumière, mais limitent également la lumière bleue à l'aide de filtres orange clair. En même temps, ils essaient de choisir des filtres si légers que, bien qu'ils filtrent la lumière bleue, ils permettent aux visiteurs de profiter pleinement des œuvres exposées dans le hall d'exposition.

Il est important de ne pas oublier que les expositions ne se détériorent pas seulement à cause de la lumière. Par conséquent, il est difficile de prédire, en se basant uniquement sur la force de la lumière, à quelle vitesse les matériaux à partir desquels ils sont fabriqués se décomposent. Pour un stockage à long terme dans les locaux du musée, il est nécessaire non seulement d'utiliser un faible éclairage, mais également de maintenir une faible humidité, ainsi qu'une faible quantité d'oxygène dans l'air, du moins à l'intérieur des vitrines.

Dans les musées où il est interdit de prendre des photos avec un flash, on fait souvent référence aux méfaits de la lumière pour les expositions muséales, notamment les ultraviolets. C'est pratiquement infondé. Tout comme la limitation de l'ensemble du spectre de la lumière visible est beaucoup moins efficace que la limitation de la lumière bleue, l'interdiction des flashs a peu d'effet sur l'étendue des dommages causés par la lumière aux expositions. Au cours des expériences, les chercheurs ont remarqué de légers dommages aux aquarelles causés par le flash de studio professionnel seulement après plus d'un million de flashs. Un flash toutes les quatre secondes à une distance de 120 centimètres de l'exposition équivaut presque à la lumière qui se produit habituellement dans les salles d'exposition, où la quantité de lumière est contrôlée et la lumière bleue est filtrée. Ceux qui prennent des photos dans les musées utilisent rarement des flashs aussi puissants, car la plupart des visiteurs ne sont pas des photographes professionnels et prennent des photos avec des téléphones et des appareils photo compacts. Toutes les quatre secondes, les flashs dans les couloirs fonctionnent rarement. Les dommages causés par les rayons ultraviolets émis par le flash sont également faibles dans la plupart des cas.

Intensité lumineuse des lampes

Il est d'usage de décrire les propriétés des luminaires à l'aide de l'intensité lumineuse, qui diffère du flux lumineux - une quantité qui détermine la quantité totale de lumière et montre la luminosité de cette source en général. Il est pratique d'utiliser l'intensité de la lumière pour déterminer les propriétés d'éclairage des lampes, par exemple les LED. Lors de leur achat, les informations sur l'intensité de la lumière aident à déterminer avec quelle force et dans quelle direction la lumière se propagera, et si une telle lampe convient à l'acheteur.

Répartition de l'intensité lumineuse

En plus de l'intensité lumineuse elle-même, les courbes de répartition de l'intensité lumineuse aident à comprendre le comportement de la lampe. De tels diagrammes de répartition angulaire de l'intensité lumineuse sont des courbes fermées dans un plan ou dans l'espace, selon la symétrie de la lampe. Ils couvrent toute la zone de répartition lumineuse de cette lampe. Le diagramme montre l'amplitude de l'intensité lumineuse en fonction de la direction de sa mesure. Le graphique est généralement construit dans des systèmes de coordonnées polaires ou rectangulaires, selon la source de lumière pour laquelle le graphique est construit. Il est souvent placé sur l'emballage de la lampe pour aider le client à imaginer comment la lampe se comportera. Ces informations sont importantes pour les concepteurs et les éclairagistes, en particulier ceux qui travaillent dans le domaine du cinéma, du théâtre et de l'organisation d'expositions et de performances. La distribution de l'intensité lumineuse affecte également la sécurité de conduite, de sorte que les ingénieurs qui conçoivent l'éclairage des véhicules utilisent des courbes de distribution de l'intensité lumineuse. Ils doivent respecter des règles strictes régissant la répartition de l'intensité lumineuse dans les phares afin d'assurer une sécurité maximale sur les routes.

L'exemple de la figure est dans le système de coordonnées polaires. A est le centre de la source lumineuse d'où la lumière se propage dans différentes directions, B est l'intensité lumineuse en candela et C est l'angle de mesure de la direction de la lumière, 0° étant la direction de l'intensité lumineuse maximale de la source.

Mesure de la force et de la distribution de l'intensité lumineuse

La force de la lumière et sa distribution sont mesurées avec des instruments spéciaux, goniophotomètres et goniomètres. Il existe plusieurs types de ces appareils, par exemple avec un miroir mobile, qui vous permet de mesurer l'intensité de la lumière sous différents angles. Parfois, la source lumineuse elle-même se déplace à la place du miroir. Généralement, ces appareils sont grands, avec une distance pouvant atteindre 25 mètres entre la lampe et le capteur qui mesure l'intensité de la lumière. Certains appareils consistent en une sphère avec un appareil de mesure, un miroir et une lampe à l'intérieur. Tous les goniophotomètres ne sont pas grands, il y en a aussi de petits qui se déplacent autour de la source lumineuse pendant la mesure. Lors de l'achat d'un goniophotomètre, le prix, la taille, la puissance et la taille maximale de la source lumineuse qu'il peut mesurer, entre autres facteurs, jouent un rôle décisif.

Demi angle de luminosité

L'angle de demi-luminosité, parfois aussi appelé angle de lueur, est l'une des grandeurs permettant de décrire une source lumineuse. Cet angle indique la direction ou la diffusion de la source lumineuse. Elle est définie comme l'angle du cône lumineux auquel l'intensité lumineuse de la source est égale à la moitié de son intensité maximale. Dans l'exemple de la figure, l'intensité lumineuse maximale de la source est de 200 cd. Essayons de déterminer l'angle de demi-luminosité à l'aide de ce graphique. La moitié de l'intensité lumineuse de la source est égale à 100 cd. L'angle auquel l'intensité lumineuse du faisceau atteint 100 cd., c'est-à-dire l'angle de demi-luminosité, est égal à 60 + 60 \u003d 120 ° sur le graphique (la moitié de l'angle est représentée jaune). Pour deux sources lumineuses de même quantité totale de lumière, un angle de demi-brillance plus étroit signifie que son intensité lumineuse est supérieure, par rapport à la deuxième source lumineuse, pour des angles compris entre 0° et l'angle de demi-brillance. Autrement dit, les sources directionnelles ont un angle de demi-luminosité plus étroit.

Les angles de demi-luminosité larges et étroits présentent des avantages, et celui qui est préféré dépend de l'application de cette source de lumière. Ainsi, par exemple, pour la plongée sous-marine, vous devez choisir une lampe de poche avec un angle de demi-luminosité étroit, si la visibilité est bonne dans l'eau. Si la visibilité est mauvaise, cela n'a aucun sens d'utiliser une telle lampe de poche, car elle ne fait que gaspiller de l'énergie en vain. Dans ce cas, une lampe de poche avec un large angle de demi-luminosité qui diffuse bien la lumière est préférable. De plus, une telle lampe de poche sera utile lors de la prise de photos et de vidéos, car elle éclaire une zone plus large devant l'appareil photo. Certaines lampes de plongée vous permettent de régler manuellement l'angle de demi-luminosité, ce qui est pratique car les plongeurs ne peuvent pas toujours prédire quelle sera la visibilité là où ils plongent.

MI. Krutik, vice-président Maireov

L'article présenté traite d'une méthode d'évaluation de la sensibilité des systèmes de télévision (y compris ceux pulsés) en utilisant les unités d'énergie du rayonnement optique (joule, watt, photon). De l'avis des auteurs, cette méthode est suffisamment universelle pour l'enregistrement d'images et est applicable dans tout le spectre d'émission optique. En revanche, la méthode de calcul basée sur les unités d'éclairage (candela, lumen, lux) n'est strictement applicable que dans le domaine visible. Quelques exemples de calculs d'énergie sont donnés, qui aideront le lecteur à se convaincre de la simplicité de la méthode et de la non ambiguïté des résultats obtenus.

Parmi les nombreux systèmes de télévision existants, l'article ne considère que les caméras CCD, y compris celles avec des étages préliminaires d'amplification d'image sur des convertisseurs électron-optiques (IOC, le terme anglais est image intensifier). La méthode considérée peut être applicable aussi bien pour le mode de télévision standard (mode d'accumulation continue) que pour le mode pulsé (y compris le mode unique).

Pour que lors de la lecture du matériel suivant, il n'y ait aucune question sur l'exactitude des dispositions appliquées, les principales définitions de la photométrie et de la radiométrie sont données ci-dessous.

Introduction

La photométrie est engagée dans la mesure des quantités de lumière, et la radiométrie est engagée dans les mesures de rayonnement dans toute la gamme optique. En conséquence, les unités lumineuses sont souvent appelées unités photométriques et les unités énergétiques comme unités radiométriques. La correspondance entre les unités photométriques et radiométriques est donnée dans Tableau 1.

Tableau 1.Quantités de base d'énergie et de lumière,
conformément au système SI et au dictionnaire international de l'éclairage.

L'indice e aux valeurs correspondantes indique leur caractère énergétique et l'indice v - photométrique. De toute la vaste région de la région de rayonnement optique (10 nm - 1 mm), seule une bande étroite du spectre de 380 à 780 nm (rayonnement lumineux) peut être perçue par l'œil humain.

Toute la métrologie dans la région visible du spectre est basée sur l'œil d'un observateur photométrique standard, dont la sensibilité au rayonnement lumineux dépend fonctionnellement de la longueur d'onde. Cette fonction V() est appelée « efficacité lumineuse spectrale » V(). Sa vue graphique est illustrée à la figure 1, tabulaire - dans le tableau 2.

Figure 1. Vue graphique

Historiquement, la métrologie des mesures de lumière s'est développée en premier. Pendant plus de 200 ans, c'est l'œil qui a été le récepteur de rayonnement de référence, sur la base duquel toutes les estimations et mesures d'intensité lumineuse, de luminosité et d'éclairement ont été effectuées. Par la suite, un appareil de mesure de l'éclairage (luxmètre) a été créé, qui a une caractéristique spectrale qui coïncide avec la caractéristique spectrale de l'œil d'un observateur standard.

Pour une explication qualitative de telles erreurs, considérons un exemple d'utilisation d'une caméra de télévision à bas niveau avec une cascade d'amplification d'image sur un tube intensificateur d'image avec une photocathode à l'arséniure de gallium la nuit.

La figure 2 montre les caractéristiques spectrales relatives :

• rayonnement de la voûte nocturne (courbe 3) ;
• sensibilité de la photocathode à l'arséniure de gallium du tube intensificateur d'image (courbe 2) ;
• la sensibilité de l'œil humain et la sensibilité de l'appareil qui mesure l'éclairement - Luxmètre (courbe 1) qui coïncide avec lui ;
• sensibilité de la matrice CCD SONY ICX249 (courbe 4).

Figure 2. Caractéristiques spectrales relatives :
divers récepteurs photoélectroniques (1,2,4); rayonnement du ciel nocturne sans lune (3)

On peut voir sur les graphiques que dans des conditions de nuit sans lune, la puissance du rayonnement infrarouge de la voûte nocturne (> 760 nm) dépasse considérablement sa puissance de rayonnement dans le visible. Dans ce cas, le luxmètre ne mesure qu'une très petite partie visible de l'ensemble du flux de rayonnement. Il est concentré dans la gamme de 400 à 700 nm. En revanche, la photocathode du tube intensificateur d'image détecte le rayonnement optique dans la plage de 600 à 900 nm et sa photocathode "fonctionne" avec un flux élevé. Des conclusions similaires sont obtenues en utilisant une caméra CCD de télévision dans les mêmes conditions, dont le cristal de silicium présente également une bonne sensibilité dans le domaine infrarouge jusqu'à 1 µm (courbe 4).

De tout ce qui précède, nous pouvons conclure que pour les systèmes de télévision ayant des caractéristiques spectrales différentes de la sensibilité spectrale de l'œil, l'utilisation des unités d'éclairage (lux, lumens, etc.) n'est pas tout à fait correcte (correcte, mais pas tout à fait ou pas du tout correct - le choix pour le lecteur).

La méthode d'évaluation et de calcul de la sensibilité des systèmes de télévision en unités d'énergie (watt, joule, nombre de photons) est exempte de ces lacunes

Définitions de base et constantes

Tout d'abord, quelques définitions de base.
Adoptée en 1948 et valable jusqu'en 1979, la définition de la candela était la suivante :

Candela - la puissance de la lumière émise dans la direction perpendiculaire de 1/600 000 m 2 de la surface d'un corps noir à la température de solidification du platine (2042 K) et une pression de 101 325 N/m2.

Diverses expériences ont donné des résultats qui ont montré qu'à une longueur d'onde = 555 nm, un rayonnement de 1 W correspond à un flux lumineux de 676 - 688 lm. Même alors, ce rapport permettait de convertir les lumens en watts et vice versa, même si les opposants avaient encore des doutes sur l'exactitude de la méthode utilisée.

En 1979, une nouvelle définition de la candela a été adoptée par la 16e Conférence générale des poids et mesures.

Candela - intensité lumineuse dans une direction donnée à partir d'une source de rayonnement monochromatique avec une fréquence de 540 * 10 12 Hz, ayant une intensité de rayonnement dans cette direction égale à 1/683 W dans un angle solide égal à un stéradian.

La fréquence de rayonnement 540*10 12 Hz correspond à une longueur d'onde = 555,016 nm dans l'air dans des conditions standard, qui peut être prise égale à 555 nm pour presque tous les usages sans affecter la précision des mesures réelles.

Sur la base de cette définition fondamentale, on peut convertir sans ambiguïté les unités photométriques en unités radiométriques et vice versa.

Une autre (et dernière) chose dont nous avons besoin est une formule pour calculer l'énergie d'un quantum. Le fait est que dans de nombreux cas, il est plus pratique de faire des calculs d'énergie non pas en quantités entières (watts, joules et leurs dérivés), mais en quantités de photons (par unité de temps, par unité de surface, etc.). En particulier, de nombreux développeurs de caméras CCD et utilisateurs qualifiés estiment déjà leur sensibilité par le nombre d'électrons dans une cellule (en d'autres termes, par le nombre de quanta). Par conséquent, il est particulièrement intéressant de calculer l'ensemble du complexe photoélectronique (lentille d'entrée + tube intensificateur d'image + lentille de projection + caméra CCD) en fonction de la nature quantique de la lumière. De plus, un tel calcul est très commode dans le cas d'une irradiation pulsée de l'image enregistrée (y compris une seule exposition).

L'énergie d'un quantum de rayonnement (photon) est calculée par la formule bien connue :

Q = (h * c) / (1)

où:
c est la vitesse de la lumière dans le vide (2.998*10 8 m/s) ;
h - constante de Planck (6,6262 * 10 -34 J s);
- longueur d'onde du rayonnement (m).

L'énergie du quantum de rayonnement à 1 = 555 nm est respectivement égale à :

Q (1) = 3,58 * 10 -19 [J]. (2)

La valeur réciproque correspond au nombre de quanta par seconde dans un rayonnement de 1 W à 1 = 555 nm :

N ph ( 1) \u003d 1 / Q ( 1) \u003d 1 / 3,58 * 10 -19 \u003d 2,79 * 10 18 [ph / s] (3)

L'indice ph signifie qu'il s'agit de quantités de photons.
De la définition de la candela, il s'ensuit qu'à 1 = 555 nm :

Nph (1) = 683 lm (4)

Ainsi, il est possible d'obtenir la valeur exacte du nombre de photons à 1 = 555 nm par seconde dans un flux lumineux égal à 1/683 W, ce qui à une longueur d'onde donnée correspond à un flux lumineux de 1 lm :

N ph ( 1) \u003d N ph ( 1) / 683 \u003d 0,409 * 10 16 [ph / s] (5)

En utilisant la définition de l'unité d'éclairement, on trouve qu'à 1 \u003d 555 nm, le nombre de photons tombant en 1 seconde sur une surface de 1 m 2 avec un éclairement de 1 lux est :

N ph \u003d N ph / m 2 \u003d 0,409 * 10 16 [ph / (s * m 2)] (6)

Maintenant, on peut montrer pourquoi l'utilisation des unités d'éclairage (lumen, lux, etc.) dans le calcul de la sensibilité des systèmes de télévision donne souvent des résultats erronés.

Pour ce faire, un calcul comparatif du nombre moyen d'électrons dans une cellule d'un réseau CCD est donné lorsqu'elle est irradiée avec la même puissance de rayonnement à deux longueurs d'onde différentes : 1 = 555 nm et 2 = 630 nm. Les lectures du posemètre, dans ce cas, seront une démonstration claire de l'affirmation prouvée. Comme mentionné ci-dessus, sa caractéristique spectrale relative est similaire à l'efficacité lumineuse spectrale relative de l'œil d'un observateur photométrique standard (Fig. 1) D'après les calculs ci-dessus (1) - (6), il a été constaté qu'à = 630 nm le même correspond à un éclairement de 0,265 lux, ce qui découle de l'efficacité lumineuse spectrale (correspondant au nombre de photons