Vad är ljusstyrka? Definition, enhet candela (cd) och fotometri
Lär dig vad ljusstyrka är, hur den mäts i candela (cd), fotometrins grunder och hur mänskliga ögats känslighet påverkar mätningarna.
Inom fotometri är ljusstyrka ett mått på den våglängdsviktade effekt som avges av en ljuskälla i en viss riktning per fast vinkelenhet, baserat på luminositetsfunktionen, en standardiserad modell av det mänskliga ögats känslighet. SI-enheten för ljusstyrka är candela (cd), en SI-basenhet.
Vad betyder det i praktiken?
Ljusstyrka (luminous intensity) beskriver hur mycket synligt ljus en källa skickar ut i en given riktning per enhet av rymdvinkel (steradian). Till skillnad från total ljusmängd (luminous flux, lumen) riktar ljusstyrka in sig på hur ljuset fördelas med avseende på riktning.
Formel och samband
Formellt definieras ljusstyrkan I som:
I = dΦv / dΩ
där Φv är den v-viktade ljusströmmen (luminous flux, lumen) och dΩ är ett litet element av rymdvinkel (steradian). Enheten cd kan också uttryckas som lumen per steradian (1 cd = 1 lm/sr). För en källa som är isotropisk gäller Φv = 4π I.
Definitionen av candela
Candela definieras i SI-systemet som ljusstyrkan i en viss riktning från en källa som avger monokromatisk strålning med frekvensen 540 × 1012 Hz och som har en radiativ intensitet i den riktningen på 1/683 watt per steradian. Detta kopplar photometriska enheter till radiometriska mått via den standardiserade luminositetsfunktionen; konstanten 683 lm/W anger maximal fotometrisk verkningsgrad vid den frekvensen (motsvarande ≈555 nm för fotopiskt seende).
Skillnad mellan fotometri och radiometri
Radiometri mäter fysisk strålningsenergi (watt) utan hänsyn till ögats känslighet. Fotometri viktar spektral effekt med luminositetsfunktionen (V(λ)) för att beskriva hur vi uppfattar ljus. Därför kan två källor med samma radiometriska effekt ge olika ljusstyrka om deras spektrala innehåll skiljer sig.
Relaterade storheter
- Luminous flux (Φv) — total ljusmängd i lumen (lm).
- Illuminans (E) — ljusmängd som faller på en yta, i lux (lx). För en punktkälla på avstånd r på axeln gäller ungefär E = I / r².
- Luminans (L) — hur ljus en yta uppfattas i en riktning, mäts i cd/m².
Exempel på ungefärliga värden
- En vanlig tänd ljuslykta: cirka 1 cd.
- En bilstrålkastare (riktad): ofta tiotusentals cd i huvudstrålen.
- En vanlig hushållslampa (vid vissa riktningar) kan ge några hundra till tusentals cd beroende på reflektorer och riktning.
Mätning
Ljusstyrka mäts med fotometriska instrument (fotometer eller luxmeter för vissa storheter) eller med spektrometer/spektro-radiometer där mätningen viktas med luminositetsfunktionen för att få photometriska värden. Noggrann mätning kräver kalibrering och hänsyn till spektral känslighet.
Praktisk användning
Kännedom om ljusstyrka är viktig vid belysningsplanering, optisk design, signallys, trafiksäkerhet och visuell komfort. Genom att styra ljusstyrka i olika riktningar kan man uppnå mer effektiv och ändamålsenlig belysning.
Sök