Были или нет американцы на Луне?
12,728,446
105,816
|
slavae ( Слушатель ) |
| 19 июл 2016 00:00:14 |
Эмуляция звезды светодиодом
новая дискуссия Дискуссия 402
Пытаюсь найти, как светодиодом съэмулировать звезду равной светимости.
Подскажите, если кому легко слёту написать, что хоть искать.
Например, беру какой-нибудь АЛ-102, данные отсюда. Iv. мккд (L, кд/м2) - 40.
На каком расстоянии от меня этот светодиод будет светиться как, например, звезда первой или второй величины?
Не могу сообразить, как эти канделлы превратить в светимость нормальных звёзд, а не по площади, как ниже.
PS Пока искал, наткнулся на популярность светодиодных потолков Звёздное небо ))
Подскажите, если кому легко слёту написать, что хоть искать.
Например, беру какой-нибудь АЛ-102, данные отсюда. Iv. мккд (L, кд/м2) - 40.
На каком расстоянии от меня этот светодиод будет светиться как, например, звезда первой или второй величины?
Не могу сообразить, как эти канделлы превратить в светимость нормальных звёзд, а не по площади, как ниже.
Цитата: ЦитатаВ астрономии яркость — характеристика излучательной или отражательной способности поверхности небесных тел. Яркость слабых небесных источников выражают звёздной величиной площадки размером в 1 квадратную секунду, 1 квадратную минуту или 1 квадратный градус, то есть сравнивают освещённость от этой площадки с освещённостью, даваемой звездой с известной звёздной величиной.
Так, яркость ночного безлунного неба в ясную погоду, равная 2·10^−4 кд/м^², характеризуется звёздной величиной 22,4 с 1 квадратной секунды или звёздной величиной 4,61 с 1 квадратного градуса. Яркость средней туманности равна 19—20 звёздной величины с 1 квадратной секунды. Яркость Венеры — около 3 звёздных величин с 1 квадратной секунды. Яркость площадки в 1 квадратную секунду, по которой распределён свет звезды нулевой звёздной величины, равна 92 500 кд/м^². Яркость центра солнечного диска равна 1.5·10^9 кд/м², а полной Луны 2500 кд/м^². Поверхность, у которой яркость не зависит от угла наклона площадки к лучу зрения, называется ортотропной; испускаемый такой поверхностью поток с единицы площади подчиняется закону Ламберта и называется светлостью; её единицей является ламберт, соответствующий полному потоку в 1 лм (люмен) с 1 м^².
PS Пока искал, наткнулся на популярность светодиодных потолков Звёздное небо ))
ОТВЕТЫ (14)
|
normalized_ ( Слушатель ) |
| 19 июл 2016 01:33:08 |
Цитата: slavae от 18.07.2016 22:00:14
Написал примерно, но перепроверяю, завтра уже. Голова пухнет от этих кадмий.
Со светодиодами нюансы по анизотропии, по направленности, не учел еще "температуру". В личку кину черновик.
|
Пикейный жилет ( Слушатель ) |
| 19 июл 2016 01:41:59 |
Цитата: slavae от 18.07.2016 22:00:14
И зачем это Вам?
Американцы на Луне не справились.
Русские на МКС не справились.
Неужто сможете?
Хоть покажете?
|
|
normalized_ ( Слушатель ) |
| 20 июл 2016 15:54:47 |
Цитата: slavae от 18.07.2016 22:00:14
Литература:
[1] "Светодиодный свет для чайников", угол рассеяния.
http://led22.ru/leds…nikov.html
[2] "Соответствие люменов и кандел"
http://ww.gaw.ru/htm…/led/4.htm
[3] Айзенберг Ю.Б. "Справочная книга по светотехнике"
http://ukrelektrik.c…e/1-1-0-53
Здесь формул побольше, и про светочувствительность глаз.
[4] "Параметры светодиодов"
http://www.chipinfo.…iodes.html
[5] Определение звездной величины. Таблица звездных величин для Солнца, планет, звезд.
https://ru.wikipedia…я_величина
План:
Сначала разберемся с видимостью звезд, как определять световой поток в зависимости от звездных величин.
Потом в переводом кандел и люменов
Потом с учетом угла светового потока от светодиода
Итак, из [5] определяем освещенность нулевой звездной величины по современным данным
Звезда нулевой m0 видимой величины *за пределами земной атмосферы* создаёт освещённость в L0 = 2,54·10−6 люкс.
(Обычно в таблицах видимости дают как раз видимость вне пределах атмосферы. Для солнца по освещенности + 30%, для видимости звезд учесть засветку неба.)
Используя формулу из [5]
(1)полагая опорную звездную величину m2=0, L2 = L0 (константа указанная выше) получаем освещенность создающуюся выбранной звездой видимости m1
L1 = L0 10^(- m1 / 2.5) (2)
[url= http://www.HostMath.…5%7D%0A%0A]http://www.HostMath.com/Show.aspx?Code=L_1%20%3D%20L_0%2010%5E%7B-%20m1%20%2F%202.5%7D%0A%0A[/url]
Канделы, люксы, люмены:
1 лм = 1 кд × ср (= 1 лк × м2).
ср - Стерадиан
Т.е на расстоянии R от сферического источника освещенность L1 и Iv канделы связаны как [2]
Iv = 4 pi R^2 L1 = 4 pi R^2 L0 10^(- m1 / 2.5) (3)
http://www.HostMath.com/Show.aspx?Code=Iv%20%3D%204%20%5Cpi%20R%5E2%20L_1%20%3D%204%20%5Cpi%20R%5E2%20L_0%2010%5E%7B-%20m1%20%2F%202.5%7D%0A%0A
Учтем угол освещения.
В светодиодах есть понятие угол половинной яркости, ( и угол излучения), о чем написано в указанной выше статье [1]
Производитель обычно указывает такой параметр, как двойной угол половинной яркости. Что означает этот термин ? Как мы выяснили, максимум света светодиод дает в центре, то есть угол равен нулю. Соответственно, чем дальше от центра, тем меньше света. Угол половинной яркости - это когда на "0" градусов светодиод дает 100 условных единиц света, а, например, на 30 градусах (относительно оси "0") - 50
Производитель может его и дает (в таблице светодиодов [4] нет), но на самом деле точно сказать, что в этом конусе будет как раз половина светового потока нельзя. (Интегрировать нужно)
Другая характеристика угол излучения (в статье [1] угол свечения): то есть весь поток в конусе c углом.
Он зависит, например, от линз на светодиодах, отражателей.
Угол излучения у обычных светодиодов он 50-60 градусов (у специфических специальных шире), близко к 1 стерадиану (конус ~ 65.5 градусов)
Для угла излучения светодиода 1 стерадиана 4 pi можно убрать из выше написанной формулы (3):
Iv ~= R^2 L1 = R^2 L0 10^(- m1 / 2.5) (4)
В общем случае, если у светодиода угол излучения alpha
Поправка будет вычисляться по формуле [1, внизу есть калькулятор "Перевод люмен (lm) в милликанделы (mcd)"]
2 pi (1 - cos(alpha / 2)) // здесь cos вычисляется принимая аргумент alpha в радианах
2 pi (1 - cos( (pi/180) * alpha / 2 )) // здесь cos вычисляется принимая аргумент alpha в градусах
Для угла конуса в 65,5 градусов это коэффициент 1
Для угла конуса в 360 градусов это коэффициент 4 pi
Окончательная формула:
Iv = 2 pi (1 - cos(pi/180 alpha / 2)) L0 R^2 10^ ( - m1 / 2.5 )
http://www.hostmath.com/Show.aspx?Code=I_v%20%3D%202%20%5Cpi%20%5Cleft(1%20-%20cos%5Cleft(%5Cfrac%7B%5Cpi%7D%7B180%7D%5Cfrac%7B%5Calpha%7D%7B2%7D%5Cright)%5Cright)%20L_0%20R%5E2%2010%5E%7B(-%20m_1%2F%202.5)%7D%0A%0A
В качестве примера вычислим необходимую силу светодиода (Канделы) с углом освещения 65.5 градусов, расположенного на расстоянии 10 метров от наблюдателя для моделирования некоторых звезд и планет [5] в максимальной видимости:
Самые слабые звёзды, наблюдаемые невооружённым глазом (m=-6): 1 мккд
звезду с нулевой видимостью: Iv = 0.000254 Кд = 254 мккд
звезду Большой медведицы (m=2): Iv =
Сириус (-1.47): 983 мккд
Марс (-3): 4025 мккд
Венера (-4,67): 18700 мккд = 0,0187 Кд
Луна (-12,74): 31 Кд
Солнце(-27): 12157204 Кд, (в 400 000 ярче чем Луна)
С 1 метра канделы можно уменьшить в 100 раз. Если угол излучения светодиода меньше, его силу можно уменьшить соответственно по коэффициенту от угла.
Как-то так.
|
|
slavae ( Слушатель ) |
| 20 июл 2016 16:26:58 |
Круто! То есть если у нас светодиод в норме даёт 400 микрокандел, то с 10 метров он выглядит как (блин, тут не совсем понятно, что такое звезда Большой медведицы, ну ладно) нормальная яркая звезда, по которой можно ориентироваться.
Правильно?
|
|
normalized_ ( Слушатель ) |
| 20 июл 2016 16:38:43 |
Цитата: slavae от 20.07.2016 14:26:58
Да, правильно.
P.S. Дико извиняюсь! Как раз для Большой Медведицы ошибся при переводе запятых!
4.025628708851228e-05 = 40 мккд
"светодиод в норме" - если он излучает на 65.5 градусов конуса. В реальных обыкновенных 50-60 градусов, для них кандел можно взять поменьше, согласно формуле, Или подальше отодвинуть. Специальные светодиоды подразделяются на супер широкие 135, до узко направленных (линзочки на корпусе и отражатели).
И при условии что фон очень-очень черный, так как засветку неба для учета распознавания (похожести видимости) не рассматривал . Еще с фоном там в глаз глубоко лезть, колбочки всякие степень ослепления. Какая засветка в ночное с Земли известна, где-то встречал по списку литературы. Во всякие температуры (синие, желтые, красные звезды) тоже не лез.
(P.S. Или же, наоборот, при условии что фон черного неба как раз естественный, как ночное с Земли. Так как видимость звезд в справочных данных вроде согласно википедии дается вне атмосферы. Не уточнял это вопрос.)
А что касается звезд большой медведицы у нее видимость 7 главных звезд от 1.76 (самая яркая) до в среднем 2.4 и самая тусклая 3.6, поэтому средняя взята 2.
https://en.wikipedia…ajor#Stars
|
|
ДальнийВ ( Слушатель ) |
| 22 июл 2016 12:01:20 |
Цитата: slavae от 20.07.2016 14:26:58
Лично я пощёл бы по другому пути, при расчётах можно сильно ошибиться.
Берёте фотик и некоторой выдержкой, ну скажем 20 секунд фотаете ночное звёздное небо с известными звёздами.
Потом при таких же параметрах фотаете светодиод(ы) с разными параметрами, и светодиоды я бы дополнил экраном с различными дырочками.
Ну а потом уже чисто интеллектуальная работа подбор одинаковых по засветке светодиодов и звёзд.
Потом можно будет проверить(сравнить) готовые светодиоды и звёзды по уменьшению времени выдержки, ну чтоб световое пятно было едва заметно на матрице.
|
|
slavae ( Слушатель ) |
| 22 июл 2016 14:00:47 |
Цитата: ДальнийВ от 22.07.2016 10:01:20
Ну классно, тоже вариант. По расчётам прикидываем, какие светодиоды брать, практикой калибруем )
|
|
normalized_ ( Слушатель ) |
| 22 июл 2016 19:05:12 |
Цитата: slavae от 22.07.2016 12:00:47
Фотоаппарат еще нужен. Не забудьте про него.
Многие же вопросы снимутся.
Я вот (давно) уже в первую ночь после приобретения хорошего фотоаппарата пытался снять Луну и звезды.
И в ликбезе Кот демонстрировал свои попытки. Можете даже и его оценки использовать.
https://www.youtube.…u.be&t=530
|
|
slavae ( Слушатель ) |
| 22 июл 2016 19:24:42 |
Я приспособил трубу с объективом от китайского телескопа к фотоаппарату без объектива, для пробы. Луна получилась на весь кадр, но не такая резкая, как мне хотелось.
|
|
slavae ( Слушатель ) |
| 22 июл 2016 19:33:32 |
А вообще, это мне нужно, чтобы оценить, видно ли звёзды и в каких условиях. На тёмном фоне, на светлом, против солнца, по солнцу, перпендикулярно. Чтобы атмосфера не мешала.
Надо попробовать как-нибудь будет.
|
|
normalized_ ( Слушатель ) |
| 22 июл 2016 19:49:37 |
Цитата: slavae от 22.07.2016 17:33:32
Сейчас атмосфера не очень. Солнце за горизонт садится не сильно. А в городе еще и засветка.
Надо хотя бы августа ждать. Лучше зимой и не в городе.
Вот в Москве 5 дней назад, до дождей, вышел на балкон ночью. Луны не было, или за многоэтажками пряталась. И подсветка внизу от оранжевых фонарей была.
Всего две-три звезды увидел в безоблачном небе.
|
|
slavae ( Слушатель ) |
| 22 июл 2016 20:37:19 |
Именно поэтому нужен светодиодный аналог звезды, чтобы помех не возникало )
|
|
normalized_ ( Слушатель ) |
| 22 июл 2016 21:08:14 |
Цитата: slavae от 22.07.2016 18:37:19
И еще прокачать тему со спектром нужно, Там не значительная но разница между фото и зрительным восприятием может быть.
Для Луны спектр хороший, для светодиодов так себе:
Из статьи 2011 года, может быть устаревшее по торговым маркам:
https://geektimes.ru/post/253792/
Цитата: ЦитатаЕсли кратко, то:
Свет высшего качества у лампы накаливания (Ra=96). На втором месте традиционная и хорошо отработанная технология — люминисцентные лампы (Ra=82 и 85). На третьем светодиодные лампочки. Среди светодиодных лампочек места распределились ожидаемым образом — на первом месте немецко-российские лампочки Оптоган (Ra=80), на втором и третьем месте китайские лампочки (Ra=70) и российские лампочки Светлана (Ra=68).