發(fā)光強度光通量照度亮度

1、光度學(xué)與光相關(guān)的常用量有 4個:發(fā)光強度、光通量、照度、亮度.這4個量盡管是相關(guān)的，但 為不同的，不能相混。正像壓力、重力、壓強、質(zhì)量是不同 的物理量一樣。1、發(fā)光強度（I、Intens計y ）,單位坎德拉，即 cd。（是點 光源的固有屬性，表征光線的匯聚能力）定義：光源在給定方向的單位立體角中發(fā)射的光通量定義為光源在該方向的（發(fā)）光強（度），解釋：發(fā)光強度是針對點光源而言的，或者發(fā)光體的大小與 照射距離相比比較小的場合。這個量是表明發(fā)光體在空間發(fā) 射的會聚能力的.可以說，發(fā)光強度就是描述了光源到底有多“亮”，因為它是光功率與會聚能力的一個共同的描述。發(fā) 光強度越大，光源看起來就越亮，同時在相

2、同條件下被該光 源照射后的物體也就越亮，因此，早些時候描述手電都用這 個參數(shù)?，F(xiàn)在LED也用這個單位來描述，比如莫 LED是15000的， 單位是 mcd , 1000mcd=1cd,因此 15000mcd 就是15cd。之所以LED用毫cd （mcd ）而不直接用cd來表示，是因 為以前最早LED比較暗，比如1984年標準5mm 的LED 其發(fā)光強度才0.005cd ,因此才用mcd表示，現(xiàn)在LED都 很厲害了，但還是沿用原來的說法。用發(fā)光強度來表示“亮度"的缺點是，如果管芯完全一樣的 兩個LED ,會聚程度好的發(fā)光強度就高.因此，購買LED的時 候不要一味追求高I值，還要看照射角

3、度。很多高I值的LED 并非提高自身的發(fā)射效率來達到，而是把鏡頭加長照射角度 變窄來實現(xiàn)的，這盡管對LED手電有用，但可觀察角度也受限 另外，同樣的管芯LED，直徑5mm 的I值就比3mm 的大一 倍多，但只有直徑10mm 的1/4 ,因為透鏡越大會聚特性 就越好。之所以用發(fā)光強度來表示手電或LED ,是因為在相同距離下對被照射地的照度是與這個成正比的.特別的說，距離1m的lx就是cd值。但是彳艮多場合下我們需要照射面積大一些， 所以只用發(fā)光強度這一特性還不能全面反應(yīng)手電的能力。比如,同樣的筒身，換個大頭（大反光杯）則I值馬上增大許多.因此彳艮多情況下我們用光通量（單位流明，見下）來表示手 電

4、了。以上我們說“亮”和“亮度”時帶了引號，是因為這是我們 常規(guī)說的亮度，并非光度學(xué)嚴格意義上的亮度， 這一單位后面 會展開。常見光源發(fā)光強度（cd ）：太陽，2。8E27高亮手電,100005mm 超高亮LED,152、光通量（F,Flux ）,單位流明，即lm o （是光源的固有 屬性，是單位時間內(nèi)光源輻射的總能量，即光功率） 定義：光源在單位時間內(nèi)發(fā)射由的光量稱為光源的發(fā)光通量 解釋:同樣，這個量是對光源而言，是描述光源發(fā)光總量的大 小的，與光功率等價。光源的光通量越大，則發(fā)生的光線越多 對于各向同性的光（即光源的光線向四面八方以相同的密度 發(fā)射），則 F = 4兀I。也就是說，若光源的為

5、1cd ,則總 光通量為4兀=12.56 lm o與力學(xué)的單位比較，光通量相當 于壓力，而發(fā)光強度相當于壓強。要想被照射點看起來更亮， 我們不僅要提高光通量， 而且要增大會聚的手段，實際上就是 減少面積，這樣才能得到更大的強度.要知道，光通量也是人為量，對于其它動物可能就不一樣的， 更不是完全自然的東西，因為這種定義完全是根據(jù)人眼對光 的響應(yīng)而來的。3、光效，單位，流明/瓦，即1W的能量能夠轉(zhuǎn)換成多少 LM 的光通量.至于電光源的發(fā)光效率，是另外一個相關(guān)的話題，是說1W的電功率到底能轉(zhuǎn)化成多少光通量。人眼對不同顏色的光的 感覺是不同的，此感覺決定了光通量與光功率的換算關(guān)系。對于人眼最敏感的 5

6、55nm 的黃綠光，1W = 683 lm ,也就 是說，1W的功率全部轉(zhuǎn)換成波長為 555nm 的光，為683 流明.這個是最大的光轉(zhuǎn)換效率，也是定標值，因為人眼對555nm 的光最敏感。對于其它顏色的光，比如650nm 的紅色,1W的光僅相當于73流明，這是因為人眼對紅光不敏感 的原因.對于白色光，要看情況了 ，因為很多不同的光譜結(jié)構(gòu) 的光都是白色的。例如LED的白光、電視上的白光以及日光 就差別很大，光譜不同。電光源的發(fā)光效率，是說1W的電功率到底能轉(zhuǎn)化成多少光 通量.如果全部轉(zhuǎn)換成 555nm 的光，那就是每瓦683流明。 但如果有一半轉(zhuǎn)換成 555nm的光，另一半變成熱量損失了， 那

7、效率就是每瓦 341.5流明。白熾燈能達到 1W=20 lm 就 很不錯了，其余的都成為熱量或紅外線了。測量一個不規(guī)則 發(fā)光體的光通量，要用到積分球，比較專業(yè)而復(fù)雜。常見發(fā)光的大致效率（流明/瓦）白熾燈，15白色LED, 20日光燈，50無極燈LVD,60 節(jié) 能燈，60太陽，94鈉燈，1204、光照度（E, Illuminance ），單位勒克斯即lx（以前叫l(wèi)ux ）。 （從另一個角度來反映光源亮不亮）定義：1流明的光通量均勻分布在1平方米表面上所產(chǎn)生的光照度解釋：光照度是對被照地點而言的，但又與被照射物體無關(guān)。一個流明的光，均勻射到1m2的物體上，照度就是1 lx.照度 的測量，用照度表

8、，或者叫勒克斯表、lux表。事實上，照度是最容易測量的了 （相對其它三個量），照度表很便宜就可 以買到（幾百元）.為了保護眼睛便于生活和工作 ，在不同場 所下到底要多大的照度都有規(guī)定，例如機房不得低于200lx o陽光下的照度是自然界里面很大的也很常見的了，為11萬lx左右（自己實測）.我剛才測量了一下，房間是3.8mx6.5m ，有12個20W 的日光燈管，桌面照度為400 勒克司。常見照度（勒克司）：陽光直射（正午）下，110,000 陰天室外，1000商場內(nèi)，500陰天有窗室內(nèi)，100普通房間燈光下，100滿月照射下，0.2簡單的計算原理（實際很復(fù)雜，涉及微積分自己網(wǎng)上了解即 可）照度E

9、=（光通量L/ （照射面積S*垂直距離的平方） *COS 3 9 （夾角為垂直光線與照射面法線夾角）舉例：快速路要求 20Lx ,光源垂直距離為 8米，照射半徑 為2米，則選擇什么光源和功率？答:根據(jù)公式推由 光通量L= (E/ COS 3 9 )"照射面積S*垂直距離的平方 =20 *1*3。14*2*2*8* 8=16076Lm根據(jù)不同光源的光效推由功率：W=L/光效，如選擇無極燈，W=16076/60=268W,但是實際上這么大功率的直流無極燈很少用，可換成低壓鈉燈：W=16076/120=134W 即可。備注：衡量公路路燈的兩個重要指標就是：平均照度、照度均勻度=最小照度/平

10、均照度根據(jù)城市道路照明設(shè)計標準要求，常見公路的照度及照度均勻度要求：道路類型平均照度照度均勻度快速路、主干路 20Lx < 0.4次干道10Lx < 035支路 8Lx < 0.35、亮度(L, Luminance ),單位尼特，即nt.反映的是發(fā) 光面或反射面光線進入到人眼里面時的感受亮不亮。定義：單位光源面積在法線方向上，單位立體角內(nèi)所發(fā)生的光流，也叫單位面積發(fā)光面的光照強度 .坎德拉/平米 解釋:這個是最容易被誤解的概念了。亮度是針對光源而言， 而且不是對點光源，是對面光源 （包括發(fā)光面和反射面）而言 的.無論是主動發(fā)光的還是被動（反射）發(fā)光的.亮度是一塊比較小的面積看

11、起來 （人眼的感受）到底有多“亮”的意思. 這個多“亮”，與取多少面積無關(guān)，但為了均勻，我們把面 積取得比較小，因此才會由現(xiàn)“這一點的亮度”這樣的說 法。事實上，點光源是沒有亮度概念的。另外，發(fā)光面的亮 度與距離無關(guān)，但與觀察者的方向有關(guān)。說一個手電很“亮”，并不是說該手電的亮度高（因為手電是沒有亮度概念 的），而是說其發(fā)光強度大， 或者是說被它照射的物體亮。說一個星星（點光源）很亮,并非是說其亮度高，而是說其星等高 而已。亮度不僅取決于光源的光通量，更取決于等價發(fā)光面 積和發(fā)射的會聚程度。光亮度是指一個表面的明亮程度 ，即從一個表面由來或反射 由來的光通量，而不同的物體有不同的反射系數(shù)（或吸

12、收系 數(shù)），例如在同一照度的地方，先后放上一張白紙和黑紙，對 人眼而言其亮度差別是很大的。白紙的反射系數(shù)是80% ,而 黑紙的反射系數(shù)只有 3%。常見發(fā)光體的亮度（尼特）：紅色激光指示器，20 , 000 , 000 , 000太陽表面,2 , 000,000 , 000白熾燈燈絲，10,000 , 000陽光下的白紙，30, 000人眼能習(xí)慣的亮度，3, 000滿月表面，2,500人眼能比較好的分辨由顏色的亮度,1滿月下的白紙,0.07無月夜空，0。0001對比分析：照度與亮度l照射在莫一單位面積表面上的入射光的總量，可用照度來 反映；l若從奧一單位面積表面上反射到人眼中的反射光總量，可 用亮度來反映。還有說照度和亮度一般是對照射距離一定，照射光斑一定的發(fā)光體而言的，如：路燈；對于手電筒之類的光斑、 照射距離不定的沒法說照度和亮度 要說則一定指由是在什么距離和照射面積下。6、色溫，即通過開爾文溫度表示的黑體的溫度來表示顏色 因為顏色細分可