التدفق الضوئي

في علم قياس الضوء ، يُعد التدفق الضوئي ^{[ 1 ]} أو القدرة الضوئية ^{[ 2 ]} مقياسًا لقوة الضوء المُدركة . وهو يختلف عن التدفق الإشعاعي ، الذي يقيس القدرة الكلية للإشعاع الكهرومغناطيسي (بما في ذلك الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي)، في أن التدفق الضوئي يُعدّل ليعكس حساسية العين البشرية المتفاوتة لأطوال موجات الضوء المختلفة .

دوال الإضاءة الضوئية (الخط الأسود) والظلامية ^{[ 3 ]} (الخط الأخضر). تشمل الإضاءة الضوئية معيار CIE 1931 (خط متصل)، ^{[ 4 ]} وبيانات Judd–Vos 1978 المعدلة (خط متقطع)، ^{[ 5 ]} وبيانات Sharpe, Stockman, Jagla & Jägle 2005 (خط منقط). ^{[ 6 ]} المحور الأفقي يمثل الطول الموجي بالنانومتر.

الوحدات

وحدة قياس التدفق الضوئي في النظام الدولي للوحدات هي اللومن (lm). ويُعرَّف اللومن بأنه التدفق الضوئي الناتج عن مصدر ضوئي يُصدر شدة إضاءة مقدارها شمعة واحدة على زاوية مجسمة مقدارها ستراديان واحد .

$1\ {\text{lm}}=1\ {\text{cd}}\times 1\ {\text{sr}}$

في أنظمة الوحدات الأخرى، قد يكون للتدفق الضوئي وحدات القدرة .

الترجيح

يُراعي التدفق الضوئي حساسية العين من خلال ترجيح القدرة عند كل طول موجي بدالة الإضاءة ، التي تُمثل استجابة العين للأطوال الموجية المختلفة. التدفق الضوئي هو مجموع مُرجّح للقدرة عند جميع الأطوال الموجية في نطاق الضوء المرئي. لا يُساهم الضوء خارج نطاق الضوء المرئي. تُسمى نسبة التدفق الضوئي الكلي إلى التدفق الإشعاعي بالكفاءة الضوئية . هذا النموذج لإدراك السطوع البصري البشري مُوحّد من قِبل اللجنة الدولية للإضاءة (CIE) والمنظمة الدولية للمقاييس (ISO) . ^{[ 7 ]}

سياق

يُستخدم التدفق الضوئي عادةً كمقياس موضوعي للضوء المفيد المنبعث من مصدر ضوئي ، ويُذكر عادةً على عبوات المصابيح الكهربائية ، وإن لم يكن بارزًا دائمًا. يقارن المستهلكون عادةً التدفق الضوئي لمصابيح مختلفة لأنه يُعطي تقديرًا لكمية الضوء الظاهرية التي سينتجها المصباح، والمصباح ذو النسبة الأعلى بين التدفق الضوئي والطاقة المستهلكة يكون أكثر كفاءة.

لا يُستخدم التدفق الضوئي لمقارنة السطوع ، لأن هذا إدراك ذاتي يختلف باختلاف المسافة من مصدر الضوء والانتشار الزاوي للضوء من المصدر.

قياس

يُقاس التدفق الضوئي لمصادر الضوء الاصطناعية عادةً باستخدام كرة تكاملية ، أو مقياس ضوئي زاوي مزود بمقياس ضوئي أو مطياف إشعاعي. ^{[ 8 ]}

كميات القياس الضوئي بالنظام الدولي للوحدات
v
ت
هـ
كمية		وحدة		البُعد ^{[ رقم 1 ]}	ملحوظات
اسم	الرمز ^{[ nb 2 ]}	اسم	رمز	البُعد ^{[ رقم 1 ]}	ملحوظات
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: SI القياس الضوئي القياس الإشعاعي

↑ 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.

العلاقة بشدة الإضاءة

التدفق الضوئي (باللومن) هو مقياس لكمية الضوء الكلية التي يُصدرها المصباح. أما شدة الإضاءة (بالكانديلا) فهي مقياس لمدى سطوع الشعاع في اتجاه معين. فإذا كان المصباح مزودًا ببصيلة ضوئية بقوة 1 لومن، وكانت عدساته مُصممة لتركيز الضوء بالتساوي في شعاع بزاوية 1 ستراديان ، فإن شدة إضاءة هذا الشعاع ستكون 1 كانديلا. أما إذا تم تغيير العدسات لتركيز الشعاع في زاوية 1/2 ستراديان، فإن شدة إضاءة المصدر ستكون 2 كانديلا. يكون الشعاع الناتج أضيق وأكثر سطوعًا، إلا أن التدفق الضوئي يبقى ثابتًا.

أمثلة

**جدول مقارنة التدفق الضوئي لعدة مصادر ضوئية** ^{[ 9 ]}^{[ 10 ]}^{[ 11 ]}
مصدر	التدفق الضوئي (لومن)
مصباح LED أبيض "سوبر ساطع" بقدرة 37 ميلي واط	0.20
ليزر أخضر بقوة 15 ميلي واط (طول موجي 532 نانومتر)	8.4
مصباح LED أبيض عالي الإخراج بقدرة 1 واط	25–120
فانوس الكيروسين	100
مصباح متوهج بقدرة 40 واط يعمل بجهد 230 فولت	325
مصباح LED أبيض عالي الإخراج بقدرة 7 واط	450
مصباح LED بفتيلة COB بقوة 6 واط	600
مصباح فلورسنت بقوة 18 واط	1250
مصباح متوهج بقوة 100 واط	1750
مصباح فلورسنت بقوة 40 واط	2800
مصباح زينون بقوة 35 واط	2200–3200
مصباح فلورسنت بقوة 100 واط	8000
مصباح بخار الصوديوم منخفض الضغط بقدرة 127 واط	25000
مصباح هاليد معدني بقوة 400 واط	40,000
تُعطى القيم للمصادر المصنعة حديثاً. ينخفض إنتاج العديد من المصادر بشكل ملحوظ على مدار عمرها الافتراضي.

مراجع

↑ بويس، بيتر روبرت (2014). العوامل البشرية في الإضاءة ( الطبعة الثالثة). مطبعة سي آر سي. الصفحات 6-7 . ISBN 978-1-4398-7488-2.
↑ ويك، مارتن (1996). قاموس الاتصالات القياسي ( الطبعة الثالثة). تشابمان وهول. ص 542. ISBN 978-1-4613-8048-1.
↑ "دالة اللمعان الليلي" .
↑ "CIE 2-deg CMFS" .
↑ "دالة اللمعان الضوئي المعدلة لجود-فوس" .
↑ "شارب، ستوكمان، جاغلا وجاغل (2005) دالة الكفاءة الضوئية V*(l) عند درجتين" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 27-09-2007 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10-05-2007 .
↑ 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 .
↑ شنايدر، ت.؛ يونغ، ر.؛ بيرغن، ت.؛ دام-هانسن، س.؛ غودمان، ت.؛ جوردان، و.؛ لي، د.-هـ.؛ أوكورا، ت.؛ سبيرفيلد، ب.؛ ثورسيث، أ.؛ زونغ، ي. (2022). CIE 250:2022 القياس الطيفي الإشعاعي لمصادر الإشعاع الضوئي . فيينا: CIE - اللجنة الدولية للإضاءة. ISBN 978-3-902842-23-7.
↑ زوكولاي، إس. في. (2008). مقدمة في العلوم المعمارية: أساس التصميم المستدام ( الطبعة الثانية). روتليدج. ص 143. ISBN 9780750687041.
↑ BeLight . المجلد 3. Trendforce. 2010. الصفحات 10-12 .
↑ يان، بيرند (2004). دليل عملي لمعالجة الصور للتطبيقات العلمية والتقنية ( الطبعة الثانية). سي آر سي. ص 111. ISBN 9780849390302.

[note-dimension-symbol-9] 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.

[note-suffix-v-10] 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

[note-alternative-symbol-photometric-11] 1 2 3 رموز بديلة تُرى أحيانًا: $W$ للطاقة الضوئية، و $P$ أو $F$ للتدفق الضوئي، و $ρ$ للفعالية الضوئية للمصدر.

[1] بويس، بيتر روبرت (2014). العوامل البشرية في الإضاءة ( الطبعة الثالثة). مطبعة سي آر سي. الصفحات 6-7 . ISBN 978-1-4398-7488-2.

[2] ويك، مارتن (1996). قاموس الاتصالات القياسي ( الطبعة الثالثة). تشابمان وهول. ص 542. ISBN 978-1-4613-8048-1.

[3] "دالة اللمعان الليلي" .

[4] "CIE 2-deg CMFS" .

[5] "دالة اللمعان الضوئي المعدلة لجود-فوس" .

[6] "شارب، ستوكمان، جاغلا وجاغل (2005) دالة الكفاءة الضوئية V*(l) عند درجتين" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 27-09-2007 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10-05-2007 .

[7] 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 .

[8] شنايدر، ت.؛ يونغ، ر.؛ بيرغن، ت.؛ دام-هانسن، س.؛ غودمان، ت.؛ جوردان، و.؛ لي، د.-هـ.؛ أوكورا، ت.؛ سبيرفيلد، ب.؛ ثورسيث، أ.؛ زونغ، ي. (2022). CIE 250:2022 القياس الطيفي الإشعاعي لمصادر الإشعاع الضوئي . فيينا: CIE - اللجنة الدولية للإضاءة. ISBN 978-3-902842-23-7.

[12] زوكولاي، إس. في. (2008). مقدمة في العلوم المعمارية: أساس التصميم المستدام ( الطبعة الثانية). روتليدج. ص 143. ISBN 9780750687041.

[13] BeLight . المجلد 3. Trendforce. 2010. الصفحات 10-12 .

[14] يان، بيرند (2004). دليل عملي لمعالجة الصور للتطبيقات العلمية والتقنية ( الطبعة الثانية). سي آر سي. ص 111. ISBN 9780849390302.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ رقم 1 ]

[ nb 2 ]

[ nb 3 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

اللغة	العربية (RTL)
روابط موسوعية	30 رابطاً
المصدر الأصلي	ويكيبيديا ↗