Ljusberäkningar

Ljusberäkningar är den teoretiska och praktiska processen att analysera hur ljus sprids, reflekteras och uppfattas i olika miljöer. Inom radiometri och fotometri används begrepp som irradians (W/m2), ljusflöde (lumen, lm) och belysningsnivå i lux (lx) för att kvantifiera strålningens egenskaper och hur den uppfattas av ögat. Grundläggande samband inkluderar inverse kvadratsatsen för ljusintensitet, samt reflexions- och transmissionslagar som beskriver vad som händer när ljus träffar en yta. Snells lag styr hur ljus bryts mellan medier, medan ytors spridning beskrivs av BRDF/BSDF.

Vanliga kvantiteter som används i beräkningar är irradians (E, W/m2), illuminans (belysningsnivå, i lx), ljusflöde (Φ, lm) och luminans (L, cd/m2). Ljusberäkningar används för att dimensionera belysningssystem, uppskatta dagsljusinslag och utforma optiska komponenter som fönster och andra ytor. I datorgrafik används metoder som ray tracing och radiosity för att simulera hur ljus interagerar med scener och material, medan mer avancerade metoder som radiativ överföring och Monte Carlo-simulering hanterar komplexa medier med absorption och spridning.

Praktiska tillämpningar finns inom arkitektur och byggnadsdesign, gatubelysning, inomhusbelysning, fotografi och bildskärmsdesign. Begränsningar uppstår på grund av materialets optiska egenskaper, spektralitet och mänsklig perceptuell respons. Standarder och referensvärden används för att säkerställa jämförbarhet och kvalitet mellan konstruktioner och mätningar.