照度と対象物の温度特性についての知識をお教えください
- 500Wのハロゲンランプの付近に配置する機器の照度と対象物の温度特性について教えてください。
- 照度に反比例して対象物の温度が変化するため、理論的には計算で求めることが可能です。
- 具体的な計算方法や考え方、参考文献についても教えていただけると幸いです。
- 締切済み
照度と対象物の温度特性
お世話になります｡ 照度と対象物の温度特性について，知識をお持ちの方に御教授頂きたく宜しくお願いします｡ 500Wのﾊﾛｹﾞﾝﾗﾝﾌﾟの付近にPC樹脂の筺体を配置する機器を検討しております｡ 意匠性の制限もあり，出来るだけ直近に配置を考えておりますが，放射熱による樹脂変形が発生しない地点に配置する必要があります｡ 実験による検討は勿論行う予定ですが，その前に計算で理論的に求めておきたいと考えています｡ 照度は距離の２乗に反比例するので，その照度での対象物の温度特性がわかれば，一応理論的には計算で求められると考えております｡ 計算方法や考え方について，もしくは参考文献について御教授を宜しく御願い致します｡ 参考までに，ﾊﾛｹﾞﾝﾗﾝﾌﾟの仕様は ・全光束 9,000(lm) ・色温度 2,950(K) です｡ 宜しく御願い致します｡
- 測定・分析
- 回答数2
- ありがとう数2
- みんなの回答 （2）
- 専門家の回答
みんなの回答
ハロゲンランプのような高温の物体の発光スペクトルは、プランクの法則に 従うことが知られています。 高温の物体からの放射であって、色温度が２９５０Ｋのとき、放射エネルギ ーと目に感じる明るさの関係は一意にきまり、放射エネルギー１Ｗあたりの 光の量＝光束は、プランクの法則により、１５９ｌｍと関連づけすることが できます。 ということは、仮に10000lx（＝10000lm/m2）の照度で照らされた場所は、 10000lm/m2÷159lm/W＝62.9/m2のエネルギー照射を受けることになります。 被照射面の周囲の空気に対する熱伝達係数は、通常12W/K･m2程度ですから、 62.9W/m2の照射を受けたときの温度上昇は、周囲温度に対して 62.9W/m2÷12W/K･m2＝5.24K程度になると想定されます。 この温度上昇は、被照射物（PC樹脂の筺体）の周囲温度つまりは、ハロゲン ランプと樹脂筐体の間の空気温度とお考え下さい。 要するに、温度上昇は照射される照度と周囲温度によって計算できるという ことです。照度は、反射板などによってどれほど集光するかによって変化し ますので、単に500Wのランプというだけでは温度上昇は求めることができま せん。 反射板として、赤外線を透過するダイクロイックミラー等を使えば、159lm/W の値は大きく異なり、同じ照度を与えた場合の温度上昇を低減することが可 能です。 ＞この温度上昇は、被照射物（PC樹脂の筺体）の周囲温度つまりは、ハロゲン ＞ランプと樹脂筐体の間の空気温度とお考え下さい。 後から読んでみると、訳の分からない表記になっていましたので、補足させ て下さい。 5.24Kと計算した温度上昇は、被照射物（PC樹脂の筺体）の周囲温度を基準 とした温度上昇と言いたかったのです。つまり、PC樹脂の筺体の周囲温度が 40℃としたら、樹脂表面の温度は45℃少々ということです。 被照射物（PC樹脂の筺体）の照度が不明の場合： 反射板など光を制御する部品がなく、ハロゲンランプが単独で点灯して いる状態を想定すれば、距離と照度の関係は求まります。 ちょっと乱暴ですが、全光束 9,000(lm)のハロゲンランプが、完全に無指向 性で、どちらの方向にも均等に光を発散すると仮定すると、 ランプから１ｍ離れた場所の照度は9,000÷4π＝716(lx)ほどです。 距離が異なる場合は、逆二乗則で換算すればいいので、計算例の10,000(lx) となる距離は、√（716/10000）×1（m）＝0.268(m)ほどです。 仮に、ランプと被照射物の距離が50(mm)であれば、 照度は716(lx)×（1000/50)^2＝286400(lx)程度になると計算できますから、 温度上昇は照度が10,000(lx)と仮定した場合の29倍ほどの値、つまりは、 150K程度と見積もることができます。
ここのところ放射冷却に興味があって調べているけど 結局何周もして http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1110566946 ここに戻った 500Wすべて熱に変わった としている ここから発熱量を求めて ↓ で使うものを応用すれば解けると思う http://www.nc-net.or.jp/mori_log/detail.php?id=215568 まだ回ってるな
お礼
早速の回答ありがとうございます｡ 参考にさせてもらい，再度計算してみます｡ 私自身もっと勉強が必要ですね｡
関連するQ&A
- 照度計算について
照度計算についてまったく素人なのですが・・・ 自分なりに調べた結果、多々疑問が生じました。 (1)計算手法について 照度計算の手法として、一般的に光束法と逐点法があると思いますが、 計算手法を変えることで得られる計算結果（照度）は異なるのでしょうか？ 自分なりの解釈では、光束法は周囲の反射を考慮しているのに対して 逐点法は光源からの直接光のみの計算をしているということでしょうか？ （これが正しければ、光束法の方が照度が大きくでる？） (2)逐点法について 客先の要望で使用するライトを指定されているのですが、そのライト メーカーに問い合わせたのですが、照明率のデータがなく、配光分布 だけはあるとのことです。 ですので、計算手法として逐点法しかありません。 参考URLに記載のHPを参考に計算を試みているのですが、 いまいち理解ができません。 計算対象を簡単にご説明すると 箱の中に光源（HPのO）と被照明物（HPのP）があります。 箱にはのぞき窓があり、その位置的はPを寸法ｄの方向に 延長したあたりです（うまく説明できず、ご理解いただけるか・・・）。 この場合、のぞき窓から見たときのPの照度とはEV0（鉛直面照度） を計算することで得られるのでしょうか？ 実際に計算したのですが、EV0では計算結果の照度値が非常に小さく 感じます（素人の想像ですが・・・）。 非常に長文ですが、ご教授いただけませんでしょうか？ http://www.iwasaki.co.jp/kouza/211/index.html
- 締切済み
- その他（電子・半導体・化学）
- 照度計算における光束の考え方について
初歩的な質問で申し訳ないのですが、照度計算において、Ｈf３２Ｗ２灯用器具を使用する場合に、Ｈf３２Ｗランプ１本当たりの光束が３２００lmなら、全光束は３２００lm×２本＝６４００lm 計算式は６４００lm×照明率×保守率／必要平均照度×部屋面積という考えでよろしいのでしょうか？国交省の計算例をみると２灯用の照明器具でも３２００lmで計算されています。しかし、東芝のサイトは６２００lm で計算されています。どちらの考えがただしいのでしょうか？ズバリのお答えをお待ちしております。
- ベストアンサー
- 自然環境・エネルギー
- ポリカーボネード ギヤの特性
結晶性樹脂を成形する際、金型温度を低く設定すると再結晶化せず成形され、初期精度はとても良く出るが、再結晶化されていない為、脆くなると聞きました。本当に脆くなるとすると、通常樹脂材料のカタログに載っている疲労特性に対しどの程度脆くなるのでしょうか？ 強度計算上問題ないギヤが、５０hほどでボロボロにかけてしまいます。材料は、PC+PTFE15%です。
- ベストアンサー
- プラスチック
- トマト栽培における光量
現在、トマトの水耕栽培を室内で行っています。 光にはメタルハライドランプを用い、照度約16klx程度を確保し 栽培してますが、温度がかなり上がってしまい萎れている状態です。 そこでライトの位置を変え、温度の上昇を抑えようと考えているのですが、 照度は必然的に少なくなってしまいます。トマトの光飽和点が70klxということを考えると、 これいじょうの照度の減少は成長が遅れるのではないかと心配になります。 トマトを順調に生育させていくためにはどれくらいの照度を確保していればいいのでしょうか。 野菜の栽培などは今までやった経験がないのでおかしなことを言っているかもしれませんが、ご教授お願いします。 また参考になるHPなどあれば教えていただければ幸いです。
- ベストアンサー
- 生物学
- 液体を混合したときの温度と体積変化について
唐突な質問ですみません。 同じ温度下に置かれた液体Aと液体Bを体積比で混合した場合、体積変化や温度変化が起きるという話をよく耳にします。（例えば水とエタノールを混合した場合、液温が上昇し、体積は減少する） これを理論的に説明したり、混ぜ合わせる液体の物性値から計算したいのですが、どのような理論を用いればよいのでしょうか？ 御知見ある方がいらっしゃいましたらご教授いただきたく、お願いいたします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 抵抗発熱体に電流を流した時の発熱温度
大気中で抵抗発熱体（例えばニクロム線など）に電流を流すと、電流量に応じて発熱すると思いますが、その際の発熱温度の計算方法を教えてください。 発熱温度を計算するには、流す電流量、発熱体の抵抗値、比熱、表面積、熱抵抗率、大気中の温度といった様々な要素がからんでいると推測していますが、理論的な計算式が分かりません。 計算に必要な物性値なども含めてご教授ください。
- ベストアンサー
- 物理学
- 太陽電池 温度特性
太陽電池の温度特性を計算によって求めたいと思っています。 太陽電池は理論通りだと、温度が上昇すると最大電力は下がっていくはずです。 実際に実験を行うと、温度に比例して最大電力は小さくなっていました。 そして、これを計算によって求めようと思い、下の式にパラメータの値を代入して、 プログラムを組んで最大電力を求めてみました。 その結果、最大電力は温度が上昇するにつれ、上がってしまうというおかしい結果になりました。 実験結果と、シミュレーション結果を比較したいので、理論どおりに行かないシミュレーションでは、 問題があります。 そこで、どのようにすれば、シミュレーションが理論どおりの値を示してくれるでしょうか？ 一応使用したプログラムも貼り付けておきます。 よろしくお願いします。 以下、使用した式です。 I = Iph - Is * [ exp { ( V + Rs * I ) / n * Vt } - 1 ] - ( V + Rs * I ) / Rsh Iph;光電流、Is;逆方向飽和電流、n；ダイオード因子、k;ボルツマン定数、q;電荷素量、T;絶対温度、Rsh；シャント抵抗、Rs；直列抵抗 上のパラメータは全て値は決定しているとします。（IとVが変数です） 以下プログラムです。 #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> #define eps 1.0e-6 //収束条件 double Iph=0.25; //[A] double Rsh=45; //[Ω] double Rs=0.3; //[Ω] double Is=100e-12; //[A] double nVt=0; //[V] double V=0,vx=0; //[V] double a=0; double f(double x); void nibun(void); int main() { nibun(); return 0; } void nibun(void) { int count; double x0,x1,m; double p,pmax,i; double t; double q=1.60217733e-19; //電荷素量 double k=1.3806504e-23; //ボルツマン定数 double n=1.97; //ダイオード因子 printf("温度？\n"); scanf("%lf",&t); nVt = n * ( (k/q) * (t + 273.15)); for(V=0;m>0;V+=0.0001){ count=0; x0=-2*Iph; x1=Iph; do { count++; m=(x0+x1)/2.0; if(f(m)*f(x0)<0) x1=m; else x0=m; //700回ループで未収束→終了 if(count==700) { printf("Error\n"); exit(1); } } while (!(fabs(x0-x1)<eps)); //収束後ループ終了 p=V*m; if(p>0){ if(pmax<p){ pmax=p; i=m; vx=V; } } } printf("最大電力点 : V=%lf I=%lf P=%lf",vx,i,pmax); } double f(double x) { return(Iph - Is*(exp(((V+x*Rs)/nVt)-1)) - (V+x*Rs)/Rsh - x); }
- ベストアンサー
- その他（学問・教育）
お礼
親切な御説明ありがとうございます｡ ここがわからないと思ってた事が記載されており，参考になりました｡ ちょっと計算を中断して，実機で照度と距離と温度上昇の検証をしてみたところでしたので，追記の内容で理解が深まりました｡ ただやはり仰られてるように，光の反射が均一ではないのでそこは照明ﾒｰｶｰに問合せてみたいと考えております｡ 私自身が照明の設計に関係ないとはいえ，やはり知識を持っておくことは大事だなと改めて思いました｡ 恥ずかしながら熱伝導率と熱伝達率を勘違いしておりましたし｡ これを機に勉強します｡ ありがとうございました｡