Cường độ ánh sáng là gì? Công thức tính Lumen, Candela, Lux
Bạn có bao giờ thắc mắc rằng tại sao ánh sáng từ bóng đèn sợi đốt lại dịu nhẹ hơn so với ánh sáng từ đèn LED? Hay tại sao ánh sáng mặt trời vào buổi sáng lại khác so với buổi trưa? Câu trả lời nằm ở cường độ ánh sáng, đại lượng quan trọng quyết định mức độ mạnh yếu của ánh sáng mà chúng ta cảm nhận được.
Bài viết này sẽ đưa bạn đi tìm hiểu cường độ ánh sáng là gì, đơn vị đo lường, cách tính toán và ứng dụng thiết thực của nó trong cuộc sống hằng ngày. Hãy cùng Tenmars tìm hiểu dưới đây.
Cường độ ánh sáng là gì?
Cường độ ánh sáng là lượng ánh sáng chiếu trên một diện tích nhất định trong khoảng thời gian xác định. Nó thường được đo bằng đơn vị lux hoặc lumen. Lux đo cường độ chiếu sáng trên một đơn vị diện tích bề mặt. Ngược lại, lumen đo tổng lượng ánh sáng nhìn thấy được phát ra từ nguồn theo mọi hướng
Cường độ ánh sáng biến đổi tùy thuộc vào yếu tố như khoảng cách từ nguồn sáng, công suất nguồn và bất cứ vật cản nào chặn hay phản xạ ánh sáng. Trong nhiếp ảnh, cường độ ánh sáng quyết định độ phơi sáng ảnh. Trong nghiên cứu khoa học và ngành công nghiệp khác, đo chính xác cường độ ánh sáng rất quan trọng cho việc đảm bảo chiếu sáng thích hợp, theo dõi sự phát triển thực vật hay nghiên cứu tương tác giữa ánh sáng với vật liệu.
Công thức và đơn vị đo cường độ ánh sáng Lux
Để xác định cường độ ánh sáng của đèn, bạn cần biết quang thông (lumen) và góc chùm tia hoặc góc khối (steradian). Giá trị của cường độ ánh sáng được tính bằng lux, bằng tỷ số quang thông chia cho diện tích được chiếu sáng. Đơn vị của quang thông là lumen, còn đối với góc khối là steradian.
Công thức và đơn vị đo cường độ ánh sáng là:
I = Φ / ω
Trong đó:
- I: Cường độ ánh sáng, đơn vị đo là candela (cd)
- Φ: Quang thông, đơn vị đo là lumen (lm)
- ω: Góc khối, đơn vị đo là steradian (sr)
Hiểu đơn giản nghĩa là:
Cường độ ánh sáng (Lux) = Ánh sáng phát ra (Lumen) / Diện tích (m²)
Đơn vị đo Lux được định nghĩa là số lumen chiếu trên một mét vuông.
1 Lux = 1 lumen/m².
Ví dụ:
- Một nguồn sáng phát ra 1000 lumen ánh sáng chiếu đều trên một khu vực 10m² Cường độ ánh sáng = 1000 lumen / 10m² = 100 lux
- Một buồng khảo sát ánh sáng có diện tích 25m² được chiếu sáng bởi một đèn 5000 lumen Cường độ ánh sáng = 5000 lumen / 25m² = 200 lux
Nếu không biết góc khối mà chỉ biết góc chùm tia, điều này có thể được xác định bằng công thức chuyển đổi:
Ω = 2π * (1 – cos(W/2))
Trong đó Ω là cường độ góc vững, W là góc tán xạ chiếu sáng.
Nếu không thể tính toán theo công thức trên, có thể sử dụng các phương pháp đo trực tiếp như máy đo cường độ ánh sáng, cầu tích phân hoặc máy quang phổ kế. Từ đó rút ra kết luận về cường độ sáng.
Độ rọi (Lux) là gì? Lux thường được sử dụng để xác định mức độ chiếu sáng cần thiết cho các môi trường làm việc, học tập khác nhau theo tiêu chuẩn. Các ứng dụng điển hình bao gồm chiếu sáng nơi làm việc văn phòng, phòng học, cửa hàng bán lẻ, bệnh viện, nhà máy sản xuất…
Một công thức khác để tính độ rọi ở khoảng cách lớn hơn như sau:
Lux [lx] = cường độ sáng [cd] / bình phương khoảng cách
Vì độ rọi (Lux) tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách từ nguồn sáng theo định luật bình phương nguồn của Isaac Newton.
Vậy Lumen, Candela và Lux có liên quan như thế nào?
- Quang thông (lm) phát ra từ nguồn sáng sẽ tỏa ra theo các hướng khác nhau với cường độ sáng (cd) khác nhau.
- Khi ánh sáng chiếu lên một bề mặt, mật độ quang thông trên đơn vị diện tích đó được gọi là độ rọi (lx).
Do đó, độ rọi (lx) phụ thuộc vào quang thông (lm) của nguồn và cường độ sáng (cd) theo hướng đó. Cụ thể hơn, độ rọi tỷ lệ với quang thông và cường độ sáng, nhưng tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách từ nguồn sáng tới bề mặt.
Cường độ ánh sáng phù hợp cho không gian sống
Cường độ ánh sáng tiêu chuẩn là bao nhiêu?
Cường độ ánh sáng tiêu chuẩn không có một giá trị cố định mà thay đổi tùy theo từng không gian và mục đích sử dụng.
Tuy nhiên, theo TCVN 7114:2005 về chiếu sáng, có thể tham khảo mức độ rọi (đơn vị lux – lx) tiêu chuẩn cho một số không gian phổ biến như sau:
– Nhà ở:
- Phòng khách: 100 – 200 lx
- Phòng ngủ: 100 – 150 lx
- Phòng bếp: 300 lx (khu vực nấu nướng), 200 lx (khu vực ăn uống)
- Phòng tắm: 200 lx (khu vực chung), 500 lx (khu vực gương soi)
- Phòng làm việc: 500 lx (bàn làm việc), 300 lx (khu vực di chuyển)
- Cầu thang, hành lang: 100 – 200 lx
– Trường học:
- Phòng học: 300 – 500 lx (bàn học), 200 lx (khu vực di chuyển)
- Phòng thí nghiệm: 500 – 1000 lx
- Phòng thư viện: 300 – 500 lx
– Văn phòng:
- Bàn làm việc: 500 – 750 lx
- Khu vực chung: 300 – 500 lx
– Bệnh viện:
- Phòng bệnh: 200 – 300 lx (khu vực chung), 500 – 750 lx (khu vực điều trị)
- Phòng phẫu thuật: 1000 lx
- Phòng khám: 500 – 750 lx
– Khu vực công cộng:
- Trung tâm thương mại: 300 – 500 lx
- Siêu thị: 300 – 500 lx
- Nhà ga, sân bay: 200 – 300 lx
- Đường phố: 10 – 30 lx
Máy đo cường độ ánh sáng (còn gọi là máy đo lux kế hoặc máy đo chiếu sáng) là một thiết bị quan trọng được sử dụng để đo lường mức độ chiếu sáng trong nhiều lĩnh vực ứng dụng.
Ứng dụng của máy đo cường độ ánh sáng:
Máy đo cường độ ánh sáng có những ứng dụng sau:
- Cuộc sống hằng ngày: Đảm bảo đủ ánh sáng cho sinh hoạt, học tập, làm việc, giảm mỏi mắt. Lắp đặt và điều chỉnh hệ thống chiếu sáng hợp lý, tiết kiệm điện.
- Nông nghiệp: Điều chỉnh ánh sáng trong nhà kính, nhà lưới cho cây trồng phát triển tốt nhất. Tối ưu hóa năng suất cây trồng, đặc biệt khi trồng cây trong nhà.
- Nhiếp ảnh: Đánh giá điều kiện ánh sáng, điều chỉnh thông số máy ảnh (khẩu độ, tốc độ màn trập) để chụp ảnh đẹp.
- Kiểm tra thiết bị chiếu sáng: Đảm bảo chất lượng của đèn pha, đèn LED, đèn compact đạt chuẩn về cường độ sáng.
- Nghiên cứu khoa học: Phục vụ nghiên cứu trong lĩnh vực quang học, vật lý ánh sáng, tương tác ánh sáng – vật chất.
Ngoài ra, máy đo cường độ ánh sáng còn được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác như:
- Y tế: Đo cường độ ánh sáng trong phòng mổ, phòng bệnh.
- Giáo dục: Đo cường độ ánh sáng trong phòng học, thư viện.
- An toàn lao động: Đo cường độ ánh sáng trong môi trường làm việc nguy hiểm.
Nhanh tay liên hệ hotline 0914 2222 14 để sở hữu ngay chiếc máy đo cường độ ánh sáng nhé.
Như vậy, qua bài viết ta đã hiểu được cường độ ánh sáng là gì? Công thức đo độ ánh sáng như thế nào? Hy vọng những thông tin này mang lại hữu ích cho công việc của bạn.
Gợi ý một số máy đo ánh sáng tốt
