การแปลงหน่วย ลักซ์ เป็น มิลลิวัตต์
(Conversion between Lux and mW)

สุวิทย์ กิระวิทยา

30 มิถุนายน 2564

ในการแปลงปริมาณแสง จากหน่วยลักซ์ (lux) เป็นวัตต์หรือมิลลิวัตต์ เราจะต้องทราบ ความแตกต่างของปริมาณแสงในสองหน่วยนี้เสียก่อน

หน่วย ลักซ์ (lux หรือ lx) เป็นหน่วยของ ฟลักซ์ของการส่องสว่างต่อพื้นที่ ซึ่ง 1 ลักซ์ เท่ากับ 1 ลูเมนต่อตารางเมตร (lm/m²) [1] การส่องสว่างในหน่วยลูเมนนี้จะขึ้นกับพลังงานและความยาวคลื่นของแสงที่ตามองเห็น ดังนั้นหน่วยลักซ์นี้จะอ้างอิงกับความสามารถในการรับแสงของตามนุษย์ด้วยและหน่วยนี้จึงต่างจากหน่วยวัตต์หรือมิลลิวัตต์ซึ่งเป็นการอ้างอิงกับพลังงานของแสงเดียวกัน สำหรับหน่วยลักซ์นี้ มีการกำหนดมาตรฐานโดย The International Commission on Illumination (ย่อเป็น CIE) และได้มีการระบุว่าตามนุษย์ตอบสนองต่อแสงสีเขียวได้ดีที่สุด โดยเจาะจงไปที่แสงความยาวคลื่น 555 นาโนเมตร รูปที่ 1 แสดงฟังก์ชันความสามารถในการตอบสนองต่อแสงของตามนุษย์ โดยแสงในย่านที่ตามองเห็นจะอยู่ระหว่าง 400 ถึง 700 นาโนเมตร (ดูรูปที่ 2) ซึ่งเรากำหนดว่า แสงที่ความยาวคลื่น 555 นาโนเมตรนี้จะมีความสามารถในการส่องสว่าง (luminous efficacy) คือ 683 ลูเมนต่อวัตต์ (lm/W) ตัวเลข 683 นี้จะใช้ในการแปลงหน่วยวัตต์เป็นลูเมน หรือใช้แปลงกลับ สำหรับแสงสีเขียวนี้เท่านั้น เช่น เลเซอร์สีเขียวกำลัง 1 mW จะมีฟลักซ์ของการส่องสว่าง 0.683 ลูเมน ซึ่งหากโฟกัสไปบนพื้นที่ 1x1 mm² ก็จะมีความเข้ม 0.1 W/cm² = 1000 W/m² หรือ 6.83×10⁵ lux โดยหากเราต้องการให้เลเซอร์สีแดงมีความสว่างในหน่วยลักซ์เท่ากัน เราจะต้องใช้เลเซอร์ที่มีกำลังสูงกว่า 1 mW ประมาณ 5 เท่า (~ 5mW) เพื่อให้ตามองเห็นแสงในระดับความสว่างเดียวกัน

รูปที่ 1 ฟังก์ชันการตอบสนองของตามนุษย์ต่อแสง รูปจาก [2]

รูปที่ 2 สีของแสงตามความยาวคลื่น
(V = violet, B = blue, G = green, Y = yellow, O = orange, R = red) รูปจาก [3]

สำหรับแสงสีอื่น ๆ หรือ แสงที่มีสเปกตรัมต่อเนื่อง เช่นแสงจากดวงอาทิตย์หรือแสงจากหลอดไฟต่างๆ การแปลงปริมาณแสงจากหน่วยลักซ์เป็นความเข้มแสงในหน่วยวัตต์ต่อตารางเมตร เราจะต้องทราบสเปกตรัมของแสงที่นำมาพิจารณาเสียก่อน โดยในทางปฏิบัติ เราจะทำการวัดด้วยอุปกรณ์วัด คือ ลักซ์มิเตอร์ (lux meter) หรือ มิเตอร์วัดกำลังแสง (Optical Power Meter) (ตัวอย่างเครื่องมือวัดนี้แสดงในรูปที่ 3) รูปที่ 4 [4] แสดงความสามารถของการส่องสว่างของแหล่งกำเนิดแสง

รูปที่ 3 รูปถ่ายตัวอย่างลักซ์มิเตอร์ และ มิเตอร์วัดกำลังแสง สำหรับการวัดแสงในหน่วยลักซ์และวัตต์ ตามลำดับ (ภาพจาก https://th.rs-online.com และ https://www.newport.com)

รูปที่ 4 สีของแสงตามความยาวคลื่น รูปจาก [4]

ตัวอย่างการแปลงหน่วยความสว่างของแสงจากแหล่งกำเนิดต่าง ๆ แสดงดังตารางข้างล่างนี้

ชื่อแหล่งกำเนิดแสง	ค่าโดยประมาณสำหรับการแปลงหน่วย (lm/W)	หมายเหตุ
หลอดไฟเมทัลแฮไลด์ ขนาด 400 วัตต์ (ไฟติดตั้งที่สูง)	75	ให้แสงสว่าง 175 ลักซ์ในบริเวณวงกลมเส้นผ่านศูนย์กลาง 5.8 เมตร
หลอดไฟแอลอีดี ขนาด 200 วัตต์ (ไฟติดตั้งที่สูง)	87	ให้แสงสว่าง 260 ลักซ์ในบริเวณวงกลมเส้นผ่านศูนย์กลาง 5.8 เมตร
หลอดฟลูออเรสเซนต์ ขนาด 36 วัตต์ (หลอดไฟยาว)	50	ให้แสงสว่าง 95 ลักซ์ในบริเวณ ใต้หลอดที่ระยะ 2 เมตร
หลอดแอลอีดี ขนาด 18 วัตต์ (หลอดไฟยาว)	86	ให้แสงสว่าง 92 ลักซ์ในบริเวณ ใต้หลอดที่ระยะ 2 เมตร
หลอดไส้ ขนาด 75 วัตต์ (หลอดไฟกลม)	10	ให้แสงสว่าง 150 ลักซ์ในบริเวณ ใต้หลอดที่ระยะ 2 เมตร
หลอดฮาโลเจน ขนาด 50 วัตต์ (หลอดไฟกลม)	15	ให้แสงสว่าง 200 ลักซ์ในบริเวณ ใต้หลอดที่ระยะ 2 เมตร
หลอดฟลูออเรสเซนต์ ขนาด 7 วัตต์ (หลอดไฟกลม)	55	ให้แสงสว่าง 185 ลักซ์ในบริเวณ ใต้หลอดที่ระยะ 2 เมตร
หลอดแอลอีดี ขนาด 3 วัตต์ (หลอดไฟกลม)	87	ให้แสงสว่าง 195 ลักซ์ในบริเวณ ใต้หลอดที่ระยะ 2 เมตร

ข้อมูลในตารางนี้นำมาจาก [5]

สรุป

การแปลงหน่วยความเข้มแสงและกำลังแสงนั้น ไม่มีสูตรตายตัวและทำได้หากทราบสเปกตรัมของแสงนั้น ในทางปฏิบัติเราอาจจะแปลงหน่วยหรือเทียบค่า โดยใช้ค่าจากการวัดด้วยอุปกรณ์วัดแสง ซึ่งหากค่าที่ต้องการนั้นไม่สำคัญมากนัก ก็อาจใช้ข้อมูลจากอินเทอร์เน็ตในการประมาณค่าได้

เอกสารอ้างอิง

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Lux

[2] https://en.wikipedia.org/wiki/Photopic_vision

[3] https://en.wikipedia.org/wiki/Visible_spectrum

[4] https://suprabeam.com/technology/light-clarification/

[5] http://www.hafa-dai-industries.com/watts-lumen-lux.html

End