發(fā)光強(qiáng)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(gè):發(fā)光強(qiáng)度、光通量、照度、亮度.這4個(gè)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(qiáng)、質(zhì)量是不同 的物理量一樣。1、發(fā)光強(qiáng)度（I、Intens計(jì)y ）,單位坎德拉，即 cd。（是點(diǎn) 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(qiáng)（度），解釋：發(fā)光強(qiáng)度是針對(duì)點(diǎn)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(chǎng)合。這個(gè)量是表明發(fā)光體在空間發(fā) 射的會(huì)聚能力的.可以說(shuō)，發(fā)光強(qiáng)度就是描述了光源到底有多“亮”，因?yàn)樗枪夤β逝c會(huì)聚能力的一個(gè)共同的描述。發(fā) 光強(qiáng)度越大，光源看起來(lái)就越亮，同時(shí)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(shí)候描述手電都用這 個(gè)參數(shù)?，F(xiàn)在LED也用這個(gè)單位來(lái)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(lái)表示，是因 為以前最早LED比較暗，比如1984年標(biāo)準(zhǔn)5mm 的LED 其發(fā)光強(qiáng)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(lái)的說(shuō)法。用發(fā)光強(qiáng)度來(lái)表示“亮度"的缺點(diǎn)是，如果管芯完全一樣的 兩個(gè)LED ,會(huì)聚程度好的發(fā)光強(qiáng)度就高.因此，購(gòu)買LED的時(shí) 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(lái)達(dá)到，而是把鏡頭加長(zhǎng)照射角度 變窄來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這盡管對(duì)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?yàn)橥哥R越大會(huì)聚特性 就越好。之所以用發(fā)光強(qiáng)度來(lái)表示手電或LED ,是因?yàn)樵谙嗤嚯x下對(duì)被照射地的照度是與這個(gè)成正比的.特別的說(shuō)，距離1m的lx就是cd值。但是彳艮多場(chǎng)合下我們需要照射面積大一些， 所以只用發(fā)光強(qiáng)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(gè)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(jiàn)下）來(lái)表示手 電

4、了。以上我們說(shuō)“亮”和“亮度”時(shí)帶了引號(hào)，是因?yàn)檫@是我們 常規(guī)說(shuō)的亮度，并非光度學(xué)嚴(yán)格意義上的亮度， 這一單位后面 會(huì)展開(kāi)。常見(jiàn)光源發(fā)光強(qiáng)度（cd ）：太陽(yáng)，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(shí)間內(nèi)光源輻射的總能量，即光功率） 定義：光源在單位時(shí)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(gè)量是對(duì)光源而言，是描述光源發(fā)光總量的大 小的，與光功率等價(jià)。光源的光通量越大，則發(fā)生的光線越多 對(duì)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(shuō)，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(dāng) 于壓力，而發(fā)光強(qiáng)度相當(dāng)于壓強(qiáng)。要想被照射點(diǎn)看起來(lái)更亮， 我們不僅要提高光通量， 而且要增大會(huì)聚的手段，實(shí)際上就是 減少面積，這樣才能得到更大的強(qiáng)度.要知道，光通量也是人為量，對(duì)于其它動(dòng)物可能就不一樣的， 更不是完全自然的東西，因?yàn)檫@種定義完全是根據(jù)人眼對(duì)光 的響應(yīng)而來(lái)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(gè)相關(guān)的話題，是說(shuō)1W的電功率到底能轉(zhuǎn)化成多少光通量。人眼對(duì)不同顏色的光的 感覺(jué)是不同的，此感覺(jué)決定了光通量與光功率的換算關(guān)系。對(duì)于人眼最敏感的 5

6、55nm 的黃綠光，1W = 683 lm ,也就 是說(shuō)，1W的功率全部轉(zhuǎn)換成波長(zhǎng)為 555nm 的光，為683 流明.這個(gè)是最大的光轉(zhuǎn)換效率，也是定標(biāo)值，因?yàn)槿搜蹖?duì)555nm 的光最敏感。對(duì)于其它顏色的光，比如650nm 的紅色,1W的光僅相當(dāng)于73流明，這是因?yàn)槿搜蹖?duì)紅光不敏感 的原因.對(duì)于白色光，要看情況了 ，因?yàn)楹芏嗖煌墓庾V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(shuō)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(dá)到 1W=20 lm 就 很不錯(cuò)了，其余的都成為熱量或紅外線了。測(cè)量一個(gè)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(jiàn)發(fā)光的大致效率（流明/瓦）白熾燈，15白色LED, 20日光燈，50無(wú)極燈LVD,60 節(jié) 能燈，60太陽(yáng)，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(gè)角度來(lái)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(duì)被照地點(diǎn)而言的，但又與被照射物體無(wú)關(guān)。一個(gè)流明的光，均勻射到1m2的物體上，照度就是1 lx.照度 的測(cè)量，用照度表

8、，或者叫勒克斯表、lux表。事實(shí)上，照度是最容易測(cè)量的了 （相對(duì)其它三個(gè)量），照度表很便宜就可 以買到（幾百元）.為了保護(hù)眼睛便于生活和工作 ，在不同場(chǎng) 所下到底要多大的照度都有規(guī)定，例如機(jī)房不得低于200lx o陽(yáng)光下的照度是自然界里面很大的也很常見(jiàn)的了，為11萬(wàn)lx左右（自己實(shí)測(cè)）.我剛才測(cè)量了一下，房間是3.8mx6.5m ，有12個(gè)20W 的日光燈管，桌面照度為400 勒克司。常見(jiàn)照度（勒克司）：陽(yáng)光直射（正午）下，110,000 陰天室外，1000商場(chǎng)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(jiǎn)單的計(jì)算原理（實(shí)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(wú)極燈，W=16076/60=268W,但是實(shí)際上這么大功率的直流無(wú)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(gè)重要指標(biāo)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，常見(jiàn)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(jìn)入到人眼里面時(shí)的感受亮不亮。定義：?jiǎn)挝还庠疵娣e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(qiáng)度 .坎德拉/平米 解釋:這個(gè)是最容易被誤解的概念了。亮度是針對(duì)光源而言， 而且不是對(duì)點(diǎn)光源，是對(duì)面光源 （包括發(fā)光面和反射面）而言 的.無(wú)論是主動(dòng)發(fā)光的還是被動(dòng)（反射）發(fā)光的.亮度是一塊比較小的面積看

11、起來(lái) （人眼的感受）到底有多“亮”的意思. 這個(gè)多“亮”，與取多少面積無(wú)關(guān)，但為了均勻，我們把面 積取得比較小，因此才會(huì)由現(xiàn)“這一點(diǎn)的亮度”這樣的說(shuō) 法。事實(shí)上，點(diǎn)光源是沒(méi)有亮度概念的。另外，發(fā)光面的亮 度與距離無(wú)關(guān)，但與觀察者的方向有關(guān)。說(shuō)一個(gè)手電很“亮”，并不是說(shuō)該手電的亮度高（因?yàn)槭蛛娛菦](méi)有亮度概念 的），而是說(shuō)其發(fā)光強(qiáng)度大， 或者是說(shuō)被它照射的物體亮。說(shuō)一個(gè)星星（點(diǎn)光源）很亮,并非是說(shuō)其亮度高，而是說(shuō)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(jià)發(fā)光面 積和發(fā)射的會(huì)聚程度。光亮度是指一個(gè)表面的明亮程度 ，即從一個(gè)表面由來(lái)或反射 由來(lái)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(duì) 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(jiàn)發(fā)光體的亮度（尼特）：紅色激光指示器，20 , 000 , 000 , 000太陽(yáng)表面,2 , 000,000 , 000白熾燈燈絲，10,000 , 000陽(yáng)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(wú)月夜空，0。0001對(duì)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(lái) 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(lái)反映。還有說(shuō)照度和亮度一般是對(duì)照射距離一定，照射光斑一定的發(fā)光體而言的，如：路燈；對(duì)于手電筒之類的光斑、 照射距離不定的沒(méi)法說(shuō)照度和亮度 要說(shuō)則一定指由是在什么距離和照射面積下。6、色溫，即通過(guò)開(kāi)爾文溫度表示的黑體的溫度來(lái)表示顏色 因?yàn)轭伾?xì)分可