Het menselijk gezichtsvermogen is afhankelijk van licht. Licht weerkaatst door oppervlakken in de ogen, passeert het hoornvlies en de pupil en vormt een beeld op het netvlies. Het oog is gevoelig voor een zeer breed spectrum van lichtintensiteit, maar bij lage niveaus verliest het het vermogen om details te onderscheiden. Daarom kan precisiewerk zoals operaties, metingen of assemblage het beste worden gedaan bij helder licht. Werken bij slechte verlichting veroorzaakt vermoeidheid en fouten. Arbeidsongevallen komen vaker voor wanneer het lichtniveau laag is. Bovendien bepaalt goede verlichting hoe goed mensen een voorstelling kunnen observeren en kwaliteitsfoto’s kunnen maken. Om het meten van lichtintensiteit beter te begrijpen, behandelt deze White Paper van OMEGA Engineering:
- Wat is licht?
- Hoe wordt licht gemeten?
- Situaties waarin lichtmeting nodig is
- Lichtmetingstechnologie
- Lichtmeetapparatuur
Wat is licht?
Licht is een vorm van elektromagnetische energie die zich als een golf door de ruimte verplaatst. Net als microgolven en röntgenstraling hebben deze golven een golflengte en een frequentie. Het verschil is dat mensen receptoren bezitten die energie met golflengten tussen 400 en 700 nm kunnen waarnemen en omzetten in beelden.
De afzonderlijke golflengten komen overeen met verschillende kleuren. Licht met een golflengte rond 420 nm wordt waargenomen als blauw, 525 nm is groen en 635 nm is rood. Langere golflengten worden infrarood genoemd (dat wordt waargenomen als warmte) en kortere golven zijn ultraviolet en vervolgens röntgenstraling.
Lichtbronnen op basis van warmte (“gloeiende” bronnen) stralen elektromagnetische energie uit over alle golflengten, daarom lijken ze wit. De werkelijke verdeling van golflengten binnen dat licht hangt af van de temperatuur van de bron. Fluorescentielampen lijken alleen wit als gevolg van fluorescentie van een coating op het glas of de buis en LED’s zenden alleen licht uit op één specifieke golflengte.
Hoe wordt licht gemeten?
Een lichtbron, zoals de gloeidraad van een gloeilamp, zendt licht uit in alle richtingen. Hij bevindt zich in feite in het centrum van een bol van uitgestraald licht (daarom verwijzen lichteenheden naar de steradiaal). De totale energie van al het uitgestraalde licht wordt de “lichtstroom” genoemd.
De fundamentele eenheid van licht is de candela, nominaal het licht dat wordt afgegeven door één kaars, of nauwkeuriger, “een bron die monochromatische straling uitzendt met een frequentie van 540 x 1012 hertz en die in die richting een stralingsintensiteit heeft van 1/683 watt per steradiaal.”
Een candela per steradiaal wordt een lumen genoemd, en dat is de maatstaf voor lichtintensiteit waarmee mensen het meest vertrouwd zijn. Wat echter het belangrijkst is voor het meten van lichtintensiteit is het aantal lumen dat op een oppervlak valt, wat wordt uitgedrukt als lux. Eén lux is dus één lumen per vierkante meter, waarbij de helderheid wordt gerelateerd aan de afstand tot de bron. (In de VS is het gebruikelijk de lichtintensiteit uit te drukken in foot-candles. Eén foot-candle is gelijk aan één lumen per vierkante voet).
Samenvattend, terwijl lichtopbrengst wordt uitgedrukt in lumen, wordt lichtintensiteit gemeten in lumen per vierkante meter of lux.
Situaties waarin lichtmeting nodig is
Fotografiestudio De belangrijkste redenen om de lichtintensiteit te meten zijn om er zeker van te zijn dat aan de minimumnormen voor verlichting wordt voldaan, en om de juiste belichtingstijden te bepalen bij fotografie en cinematografie. Hieronder worden vier veel voorkomende situaties beschreven.
1. Ergonomie en veiligheid
In veel omgevingen worden minimale verlichtingsniveaus aanbevolen. Terwijl sommige omgevingen, zoals de bouw en scheepswerven, zeer specifieke OSHA eisen hebben, verwijst de OSHA voor algemene industriële toepassingen naar de ANSI/IESNA RP-7-2001 standaard, “Practice for Industrial Lighting.” Deze definieert de minimale intensiteit die nodig is om een reeks taken veilig en accuraat uit te voeren.
In sommige organisaties wordt de lichtintensiteit alleen reactief gemeten, meestal na een val of een ander ongeval. Een meer voorzichtige aanpak is het uitvoeren van een verlichtingsonderzoek, waarbij de lichtniveaus op de gehele werkplek worden gedocumenteerd. Als gebieden onder de minimaal aanvaardbare niveaus worden aangetroffen, kan een verbeteringsplan worden uitgevoerd.
2. Fotografie en Cinematografie
De lichtintensiteit is de kern van fotografie. Weinig licht dwingt een fotograaf om de belichtingstijd te verlengen of de lensopening te openen, en soms beide. Hoewel veel moderne camera’s een ingebouwde lichtmeting hebben, is het nog steeds van voordeel om de lichtsterkte rond het onderwerp te kennen, vooral voor studio- of portretfotografie.
Weten hoe goed het licht is, helpt ook om de reproduceerbaarheid van een opname te garanderen, iets wat van belang is bij cinematografie. Door het lichtniveau te meten kan een cameraman consistente resultaten produceren, waardoor de continuïteit gewaarborgd blijft.
3. Weermeting
Hoewel veel lichtmeters zijn geconfigureerd voor gloeilamplicht, zijn ze toch nuttig voor het maken van vergelijkingen buitenshuis. Een meter zou bijvoorbeeld het verschil in intensiteit tussen de zomer- en winterzonnewende kunnen weergeven. Het in kaart brengen van de lichtintensiteit in een gebied dat voor zonnepanelen is bestemd, kan helpen bij het bepalen van de optimale locatie voor elk paneel. Landbouwers kunnen baat hebben bij het in kaart brengen van gebieden met een lagere lichtintensiteit in een kas.
4. Theaterdecor en interieurontwerp
Verschillen in lichtintensiteit is een effectieve manier om de aandacht van het publiek te trekken. Een decorontwerper kan een bepaald object of een bepaalde acteur in de schaduw willen hebben voor de ene scène en in het licht willen zetten voor de volgende. Evenzo zal een interieurontwerper verschillen in intensiteit gebruiken om een bepaalde uitstraling en sfeer te creëren. Het vaststellen van lichtniveaus helpt ook om de reproduceerbaarheid van een bepaalde look en feel te verzekeren, en om te bevestigen dat er voldoende licht is voor het publiek om de gelaatstrekken van de acteurs te zien.
Lichtmetingstechnologie
Licht valt op een sensor waar de energie van de fotonen wordt omgezet in elektrische lading. Hoe meer licht er op het oppervlak valt, hoe meer lading er wordt opgebouwd. In het algemeen zijn de twee gecorreleerd. Een ijking in de meetelektronica zet stroom of spanning om in een lux-waarde.
Om het nog ingewikkelder te maken, het menselijk oog is niet voor alle golflengten van licht even gevoelig en heeft een grotere gevoeligheid voor groen. Als er dus evenveel blauw als groen licht op een meter valt, zal de menselijke waarnemer meer groen licht waarnemen, terwijl de lux-waarde hetzelfde is. Om dit te verhelpen zijn luxmeters geconfigureerd om licht te verwachten met de spectrale verdeling van huishoudelijke, wolfraam gloeidraad verlichting. Dit wordt gedefinieerd als de CIE standaard verlichtingssterkte A en past de ruwe intensiteitsmeting aan om beter overeen te komen met de menselijke waarneming van helderheid. CIE standaard verlichtingssterkte A wordt aanbevolen voor gebruik in alle toepassingen waarbij gloeilampen worden gebruikt.
Lichtmeters
Binnenwerkomgeving Rugged handheld milieumeters voor toerental- en lichtmeting zijn ontworpen als eenvoudig te gebruiken handheld instrumenten voor het meten van lichtintensiteit. Gebaseerd op de CIE Standaard Verlichtingssterkte A, zijn deze units ideaal voor gebruik in gebieden met gloeilampverlichting, en geven een meting onder fluorescente verlichting met een kleine fout met een meetbereik van 1 tot 200.000 lux (0 tot 18.580 voet kaars).
Deze instrumenten zijn ideaal voor iedereen die lichtniveaus moet verifiëren in werkomgevingen binnenshuis, voor fotografie, theaterdecorontwerp, binnenhuisarchitectuur en cinematografie. Het kan buiten worden gebruikt waar vergelijkende waarden of verhoudingen voldoende zijn, maar er mag niet op worden vertrouwd voor nauwkeurige intensiteitswaarden vanwege de CIE-kalibratie.