لومن (وحدة)
اللومن (رمزه: lm ) هو وحدة قياس التدفق الضوئي في النظام الدولي للوحدات ، والتي تُحدد مقدار الطاقة المُدركة للضوء المرئي المنبعث من مصدر ما. يختلف التدفق الضوئي عن الطاقة ( التدفق الإشعاعي )، التي تشمل جميع الموجات الكهرومغناطيسية المنبعثة، بما في ذلك الموجات غير المرئية مثل الإشعاع الحراري ( الأشعة تحت الحمراء ). في المقابل، يُوزن التدفق الضوئي وفقًا لنموذج ( دالة إضاءة ) لحساسية العين البشرية لأطوال موجية مختلفة ؛ ويتم توحيد هذا الوزن من قِبل اللجنة الدولية للإضاءة (CIE ) والمنظمة الدولية للمقاييس (ISO) . [ 2 ]
يُعرَّف تجويف الأنبوب بأنه يعادل شمعة واحدة - ستراديان (الرمز cd·sr):
تبلغ الزاوية المجسمة للكرة الكاملة 4π ستراديان (≈ 12.56637 ستراديان)، لذا فإن مصدر ضوء متساوي الخواص (يشع بشكل منتظم في جميع الاتجاهات) بشدة إضاءة تبلغ شمعة واحدة يكون له تدفق ضوئي إجمالي قدره
اللوكس الواحد يساوي لومن واحد لكل متر مربع.
توضيح
إذا كان مصدر ضوئي يُصدر شدة إضاءة مقدارها شمعة واحدة بشكل منتظم عبر زاوية مجسمة مقدارها ستراديان واحد ، فإن إجمالي التدفق الضوئي المنبعث في تلك الزاوية يساوي لومن واحد (1 شمعة · 1 ستراديان = 1 لومن). وبالمثل، يُصدر مصدر ضوئي متساوي الخواص ذو شدة إضاءة شمعة واحدة تدفقًا ضوئيًا إجماليًا مقداره 4π لومن بالضبط. إذا كان المصدر مغطى جزئيًا بنصف كرة ماصة مثالية، فإن هذا النظام سيشع نصف التدفق الضوئي - أي 2π لومن فقط. وستظل شدة الإضاءة شمعة واحدة في الاتجاهات غير المحجوبة.
يمكن اعتبار اللومن، بشكل مبسط، مقياسًا لإجمالي كمية الضوء المرئي في حزمة أو زاوية محددة، أو المنبعث من مصدر ما. كما يعتمد عدد الشموع أو اللومنات الصادرة من مصدر ما على طيفه، وذلك من خلال الاستجابة الاسمية للعين البشرية كما هو موضح في دالة الإضاءة . [ 4 ]
الفرق بين وحدتي اللومن واللوكس هو أن اللوكس يأخذ في الاعتبار المساحة التي ينتشر عليها التدفق الضوئي. فتدفق 1000 لومن، مُركّز في مساحة متر مربع واحد، يُضيء ذلك المتر المربع بإضاءة قدرها 1000 لوكس. أما نفس الـ 1000 لومن، موزعة على عشرة أمتار مربعة، فتُنتج إضاءة أقل سطوعًا تبلغ 100 لوكس فقط. ويمكن التعبير عن ذلك بالمعادلة: 1 لوكس = 1 لومن/ م² .
مصدر ضوئي يشعّ بقدرة واط واحد باللون الذي تكون العين أكثر كفاءةً في تمييزه (طول موجي 555 نانومتر، في المنطقة الخضراء من الطيف المرئي) يكون تدفقه الضوئي 683 لومن. لذا، يمثل اللومن الواحد ما لا يقل عن 1/683 واط من قدرة الضوء المرئي، وذلك تبعًا للتوزيع الطيفي.
التطبيقات
إضاءة
تُصنف المصابيح المستخدمة للإضاءة عادةً حسب شدة إضاءتها باللومن؛ وفي العديد من الولايات القضائية، هذا الأمر مطلوب بموجب القانون.
يُصدر مصباح فلورسنت حلزوني مدمج بقدرة 23 واط حوالي 1400-1600 لومن. [ 5 ] [ 6 ] تُصنّف العديد من مصابيح الفلورسنت المدمجة وغيرها من مصادر الإضاءة البديلة على أنها تُعادل مصباحًا متوهجًا بقدرة محددة . يوضح الجدول أدناه التدفق الضوئي النموذجي للمصابيح المتوهجة الشائعة وما يُعادلها.
| الحد الأدنى لخرج الضوء (لومن) | استهلاك الطاقة الكهربائية (بالواط) | |||
|---|---|---|---|---|
| ساطع | مصابيح فلورسنت مدمجة | قاد | ||
| غير هالوجيني | هالوجين | |||
| 90 | 15 | 6 | 2-3 | 1-2 |
| 200 | 25 | 3-5 | 3 | |
| 450 | 40 | 29 | 9-11 | 5-8 |
| 800 | 60 | 13-15 | 8-12 | |
| 1100 | 75 | 53 | 18-20 | 10-16 |
| 1600 | 100 | 72 | 24-28 | 14-17 |
| 2400 | 150 | 30–52 | 24-30 | |
| 3100 | 200 | 49–75 | 32 [ 10 ] | |
| 4000 | 300 | 75–100 | 40.5 [ 11 ] | |
تبلغ الكفاءة الضوئية النموذجية لأنظمة الإضاءة الفلورية 50-100 لومن لكل واط.
في الأول من سبتمبر/أيلول 2010، دخل تشريع الاتحاد الأوروبي حيز التنفيذ، والذي يُلزم بوضع ملصقات على معدات الإضاءة باستخدام التدفق الضوئي (لومن) بدلاً من القدرة الكهربائية (واط). [ 12 ] ويأتي هذا التغيير نتيجةً لتوجيه الاتحاد الأوروبي بشأن التصميم البيئي للمنتجات المستهلكة للطاقة (EuP). [ 13 ] فعلى سبيل المثال، وفقًا لمعيار الاتحاد الأوروبي، يجب أن يكون الحد الأدنى لخرج الضوء للمصباح الموفر للطاقة، والذي يُزعم أنه يُعادل مصباحًا من التنجستن بقدرة 60 واط، ما بين 700 و810 لومن. [ 14 ]
مخرج جهاز العرض
لومن ANSI
يُقاس ناتج الضوء لأجهزة العرض (بما في ذلك أجهزة عرض الفيديو ) عادةً بوحدة اللومن. وقد وضع المعهد الوطني الأمريكي للمعايير إجراءً موحدًا لاختبار أجهزة العرض ، يتضمن حساب متوسط عدة قياسات مأخوذة من مواقع مختلفة. [ 15 ] ولأغراض التسويق، قد يُذكر التدفق الضوئي لأجهزة العرض التي تم اختبارها وفقًا لهذا الإجراء بوحدة "لومن ANSI"، لتمييزها عن تلك التي تم اختبارها بطرق أخرى. وتُعد قياسات لومن ANSI عمومًا أكثر دقة من تقنيات القياس الأخرى المستخدمة في صناعة أجهزة العرض. [ 16 ] وهذا يُسهّل مقارنة أجهزة العرض بناءً على مواصفات سطوعها.
تُحدد طريقة قياس لومن ANSI في وثيقة IT7.215 الصادرة عام 1992. في البداية، يُجهز جهاز العرض لعرض صورة في غرفة درجة حرارتها 25 درجة مئوية (77 درجة فهرنهايت) . يُضبط سطوع وتباين جهاز العرض بحيث يُمكن التمييز، على خلفية بيضاء كاملة، بين مربع أبيض بنسبة 95% يشغل 5% من مساحة الشاشة، ومربعين متطابقين في الحجم، أحدهما أبيض بنسبة 100% والآخر بنسبة 90%، في مركز الخلفية البيضاء. ثم يُقاس ناتج الضوء على خلفية بيضاء كاملة في تسعة مواقع محددة حول الشاشة، ويُحسب متوسطه. بعد ذلك، يُضرب هذا المتوسط في مساحة الشاشة للحصول على سطوع جهاز العرض بوحدة لومن ANSI. [ 17 ]
ذروة اللومن
اللومن الذروي هو مقياس لشدة الإضاءة يُستخدم عادةً مع أجهزة عرض الفيديو بتقنية CRT . يعتمد الاختبار على نمط اختبار يُمثل عادةً 10% أو 20% من مساحة الصورة باللون الأبيض في مركز الشاشة، والباقي باللون الأسود. تُقاس شدة الإضاءة في هذه المنطقة المركزية فقط. تؤدي محدودية أجهزة عرض الفيديو بتقنية CRT إلى إنتاج سطوع أعلى عندما يكون جزء صغير فقط من محتوى الصورة في ذروة سطوعه. على سبيل المثال، يُنتج جهاز عرض الفيديو Sony VPH-G70Q بتقنية CRT سطوعًا ذرويًا يبلغ 1200 لومن، ولكنه يُنتج 200 لومن فقط وفقًا لمعيار ANSI. [ 18 ]
إخراج الضوء الملون
يقيس سطوع الضوء الأبيض إجمالي كمية الضوء المنبعث بوحدة اللومن. أما مواصفات سطوع الألوان، فتقيس سطوع كل من الأحمر والأخضر والأزرق على شبكة من تسع نقاط، باستخدام نفس أسلوب قياس السطوع.
تاريخ
تم اقتراح اللومن لأول مرة من قبل أندريه بلونديل في عام 1894، إلى جانب وحدات قياس جديدة أخرى للاستخدام في قياس الضوء، وكلها تستند إلى المتر وشمعة فيول . [ 19 ]
وحدات قياس الضوء في النظام الدولي للوحدات
| كمية | وحدة | البُعد [ رقم 1 ] | ملحوظات | ||
|---|---|---|---|---|---|
| اسم | الرمز [ nb 2 ] | اسم | رمز | ||
| طاقة مضيئة | Q v [ nb 3 ] | لومن ثانية | lm ⋅s | تي ⋅ جيه | يُطلق على الثانية اللومنية أحيانًا اسم تالبوت . |
| التدفق الضوئي ، القوة الضوئية | Φ v [ nb 3 ] | لومن (= كانديلا ستيراديان ) | lm (= cd⋅sr) | ج | الطاقة الضوئية لكل وحدة زمنية |
| شدة الإضاءة | أنا ضد | كانديلا (= لومن لكل استراديان) | cd (= lm/sr) | ج | التدفق الضوئي لكل وحدة زاوية مجسمة |
| الإضاءة | L v | كانديلا لكل متر مربع | cd/m 2 (= lm/(sr⋅m 2 )) | L −2 ⋅ J | التدفق الضوئي لكل وحدة زاوية مجسمة لكل وحدة مساحة مصدر مُسقطة . تُسمى الكانديلا لكل متر مربع أحيانًا بالنيت . |
| الإضاءة | إي في | لوكس (= لومن لكل متر مربع) | lx (= lm/m 2 ) | L −2 ⋅ J | التدفق الضوئي الساقط على سطح ما |
| الخرج الضوئي ، الانبعاث الضوئي | م ضد | لومن لكل متر مربع | لومن/م 2 | L −2 ⋅ J | التدفق الضوئي المنبعث من سطح ما |
| التعريض الضوئي | H v | لوكس ثانية | lx⋅s | L −2 ⋅ T ⋅ J | الإضاءة المتكاملة زمنيًا |
| كثافة الطاقة الضوئية | ω v | لومن ثانية لكل متر مكعب | lm⋅s/m 3 | L −3 ⋅ T ⋅ J | |
| الفعالية الضوئية (للإشعاع) | ك | لومن لكل واط | lm/ W | M −1 ⋅ L −2 ⋅ T 3 ⋅ J | نسبة التدفق الضوئي إلى التدفق الإشعاعي |
| الفعالية الضوئية (للمصدر) | η [ nb 3 ] | لومن لكل واط | lm/ W | M −1 ⋅ L −2 ⋅ T 3 ⋅ J | نسبة التدفق الضوئي إلى استهلاك الطاقة |
| الكفاءة الضوئية ، معامل الإضاءة | V | 1 | فعالية الإضاءة مُقاسة بأقصى فعالية ممكنة | ||
| انظر أيضاً: | |||||
- ↑ تشير الرموز في هذا العمود إلى الأبعاد ؛ " L " و " T " و " J " هي للطول والوقت وشدة الإضاءة على التوالي، وليست رموز الوحدات اللتر والتسلا والجول.
- توصي منظمات المعايير باستخدام الرمز السفلي "v" (اختصارًا لكلمة " مرئي") للدلالة على الكميات الضوئية، وذلك لتجنب الخلط بينها وبينالكميات الإشعاعية أو الفوتونية . على سبيل المثال: رموز الأحرف القياسية الأمريكية لهندسة الإضاءة USAS Z7.1-1967، Y10.18-1967
- 1 2 3 رموز بديلة تُرى أحيانًا: W للطاقة الضوئية، و P أو F للتدفق الضوئي، و ρ للفعالية الضوئية للمصدر.
انظر أيضاً
- سطوع
- شمعة القدم ، وهي وحدة غير تابعة للنظام الدولي للوحدات لقياس التدفق الضوئي
- فعالية الإضاءة
- نيت (وحدة)
ملحوظات
مراجع
- ↑ النظام الدولي للوحدات (SI) (ملف PDF) (الطبعة التاسعة ). المكتب الدولي للأوزان والمقاييس. 2019. الصفحات 137-138 .
- ↑ ISO/CIE 23539:2023، CIE TC 2-93، القياس الضوئي — نظام CIE للقياس الضوئي الفيزيائي . ISO/CIE. 2023. doi : 10.25039/IS0.CIE.23539.2023 .
- ↑ براينت، روبرت هـ. "اللومن، والإضاءة، ووحدات القدم-الشمعة، والخرز اللامع البراق..." . مصباح LED . مؤرشف من الأصل بتاريخ 12 نوفمبر 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 أكتوبر 2010 .
- ↑ "إعادة تعريف النظام الدولي للوحدات: كانديلا" . nist.gov . المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا. 25 يوليو 2019. تاريخ الاسترجاع : 26 يوليو 2025 .
- ↑ "OSRAM Dulux Energisparepærer" (ملف PDF) . Osram.dk . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 1 مارس 2012. تم الاطلاع عليه في 25 مايو 2013 .
- ↑ "المصابيح الفلورية المدمجة التقليدية" . اتحاد الطاقة. مؤرشف من الأصل بتاريخ 14 أكتوبر 2008. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 ديسمبر 2008 .
- ↑ "تعرّف على ناتج الضوء" . برنامج نجمة الطاقة . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15-07-2012 .
- ↑ "لومن مقابل واط مصابيح LED - ما هو اللومن؟" . لايت بلبس دايركت. 24 يناير 2025. تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 يناير 2024 .
- ↑ "مصابيح الهالوجين" . ويستنجهاوس . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 مارس 2020 .
- ↑ باعثات Philips Luxeon CoB، انظر ورقة بيانات LHC1-4090-1208
- ↑ باعثات Philips Luxeon CoB، انظر ورقة بيانات LHC1-4090-1211
- ↑ "الإضاءة الآن مُصنّفة باللومن" . المملكة المتحدة: المختبر الفيزيائي الوطني . 14 نوفمبر 2012. مؤرشف من الأصل في 12 أبريل 2016.
- ↑ "التصميم البيئي للأجهزة التي تستخدم الطاقة" . ملخصات تشريعات الاتحاد الأوروبي . مؤسسات الاتحاد الأوروبي. 2 فبراير 2010. تم الاطلاع عليه في 10 مارس 2012 .
- ↑ "مصابيح الإضاءة الموفرة للطاقة: كيفية قراءة العبوة" . المفوضية الأوروبية. مؤرشف من الأصل في 28 يونيو 2013. تم الاطلاع عليه في 10 مارس 2012 .
- ↑ "مقالة لومن ANSI" . موسوعة مجلة الكمبيوتر الشخصي . تم الاطلاع عليها في 20 ديسمبر 2006 .
- ↑ "دليل جهاز العرض" . CPILive.net . فبراير 2004. مؤرشف من الأصل في 3 سبتمبر 2006. تم الاطلاع عليه في 20 ديسمبر 2006 .
- ↑ "طريقة ANSI لقياس شدة الإضاءة" . 1993. مؤرشف من الأصل (doc) في 26 فبراير 2012. تم الاطلاع عليه في 15 يناير 2008 .
- ↑ "كتيب سوني G70" (PDF) .
- ↑ "أندريه-أوجين بلونديل" . معهد الكيمياء في الجامعة العبرية في القدس. 17 أبريل 2003. مؤرشف من الأصل في 15 مايو 2008.
روابط خارجية
- مفردات الإضاءة الدولية، الطبعة الثانية (نسخة قابلة للبحث عبر الإنترنت من المعيار الدولي CIE S 017:2020)
- وحدات التدفق الضوئي
- وحدات النظام الدولي للوحدات