与led有关光度学、色度学基础知识

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1、20112011- -1212- -2727 厦门华联电子有限公司厦门华联电子有限公司厦门华联电子有限公司厦门华联电子有限公司 与LED有关的光度学、色度学 基础知识 与LED有关的光度学、色度学 基础知识 Summer 20112011- -1212- -27272 of 75 目录目录 辐射度量与光度量辐射度量与光度量 1 波长与光谱分布波长与光谱分布 2 色品图与色温色品图与色温 3 色坐标分档色坐标分档 4 显色指数显色指数 5 20112011- -1212- -27273 of 75 目录目录 辐射度量与光度量辐射度量与光度量 1 波长与光谱分布波长与光谱分布 2 色品图与色温色品

2、图与色温 3 色坐标分档色坐标分档 4 显色指数显色指数 5 20112011- -1212- -27274 of 75 辐射度量与光度量辐射度量与光度量 10 nm10 nm 6 6 电磁波频谱电磁波频谱电磁波频谱电磁波频谱可见光的波长可见光的波长可见光的波长可见光的波长 20112011- -1212- -27275 of 75 辐射度量与光度量辐射度量与光度量 电磁波频谱电磁波频谱电磁波频谱电磁波频谱红外线的波长红外线的波长红外线的波长红外线的波长 20112011- -1212- -27276 of 75 辐射度量与光度量辐射度量与光度量 850nm 940nm LED红外线波长 30

3、000 1000000 3000300007603000医学领域 4000100003000400010003000按红外光谱划分 8000140003000500010003000 按大气的 三个波段划分 远红外线区远红外线区 nm 中间红外线区中间红外线区 nm 近红外线区近红外线区 nm 红外线分类红外线分类 红外线的波段划分红外线的波段划分红外线的波段划分红外线的波段划分 20112011- -1212- -27277 of 75 辐射度量与光度量辐射度量与光度量 平面角和立体角平面角和立体角 在光度学物理量的基本定义中都要引用到立体角这一概念，而且立体角在照明计算中也经常用到在光度学

4、物理量的基本定义中都要引用到立体角这一概念，而且立体角在照明计算中也经常用到 A s A r (b) o l o B (a) A r = r l = 2 r S 平面角和立体角平面角和立体角平面角和立体角平面角和立体角 当S=时，当S=时，S对应的立体角为单位立体角，称为球面度（对应角度），以符号对应的立体角为单位立体角，称为球面度（对应角度），以符号sr表示。表示。 2 r 围绕球心O点的总立体角=4 sr；围绕一点光源的立体角就等于4 sr。 20112011- -1212- -27278 of 75 辐射度量与光度量辐射度量与光度量 有关辐射的几个定义有关辐射的几个定义有关辐射的几个定义

5、有关辐射的几个定义 1、辐射能（Qe）：1、辐射能（Qe）：以辐射形式发射、传播或接受的能量，单位J，焦耳； radiant energy 2、辐射通量（ radiant energy 2、辐射通量（e e）：）：又称辐射功率(radiant power)，以辐射形式发射、传播或接 radiant fluxradiant flux收的功率，单位W，瓦；e= =d dQe/dt；即单位时间内接受的辐 射能； 3、辐射强度（I3、辐射强度（Ie e）：）：在给定的方向上的立体角元（d ）内，离开点辐射源的辐 radiant intensityradiant intensityde与d 的比值。单位

6、：的比值。单位：W/W/srsr； Ie= Ie= de/d；即单位立体角的辐射通量。；即单位立体角的辐射通量。 d d d de S S 点辐射源的辐射强度点辐射源的辐射强度 20112011- -1212- -27279 of 75 辐射度量与光度量辐射度量与光度量 2 r 4、辐射出射度（M4、辐射出射度（Me e）：）：单位面积辐射源所发射的辐射通量，Me=Me=de/d dS S，单位，单位:W/m:W/m radinatradinatradinatradinat exitanceexitanceexitanceexitance 有关辐射的几个定义有关辐射的几个定义有关辐射的几个定义

7、有关辐射的几个定义 2 2 2 2 dSdS de S S dAdA de A A 5、辐射亮度（L5、辐射亮度（Le e）：）：L L e e = =dIe/dScosdScos，单位：，单位：W/(W/(srsrm m ) ) radianceradianceradianceradiance de d d dSdS S S MeLeEe 6、辐射照度（E MeLeEe 6、辐射照度（Ee e）：）：单位面积所接收的辐射通量，E E e e = =de/dAdA，单位：，单位：W/mW/m irradianceirradianceirradianceirradiance 2 2 201120

8、11- -1212- -272710 of 75 辐射度量与光度量辐射度量与光度量 辐射能与光辐射能与光 辐射度量与光度量的对应和转换辐射度量与光度量的对应和转换辐射度量与光度量的对应和转换辐射度量与光度量的对应和转换 辐射量与光度量都是与能量有关的量。辐射量与光度量都是与能量有关的量。 辐射量是物理的、客观的，辐射量是物理的、客观的， 表示某辐射源客观上发射出的辐射能的大小；表示某辐射源客观上发射出的辐射能的大小； 光度量是生理的，主观的，光度量是生理的，主观的， 表示人的视觉系统主观上感受到的那部分光辐射能的强表示人的视觉系统主观上感受到的那部分光辐射能的强 度，只针对可见光范围内的辐射能

9、量。度，只针对可见光范围内的辐射能量。 20112011- -1212- -272711 of 75 辐射度量与光度量辐射度量与光度量 Km 最大光谱光效能= 683 lm/W，对应波长=555nm 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 400500600700nm （ ） 作为光度量客观评价的 物理量，必须要规定和使用 世界上认可并适用的 作为光度量客观评价的 物理量，必须要规定和使用 世界上认可并适用的标准标准人 眼和它的光谱灵敏度数值， 这就是目前已被公认的光谱 光效率（）也称 人 眼和它的光谱灵敏度数值， 这就是目前已被公认的光谱 光效率（）也称视见函 数 视见函 数 辐射辐射辐

10、射辐射度度度度量与光度量的对应和转换量与光度量的对应和转换量与光度量的对应和转换量与光度量的对应和转换 转换公式转换公式转换公式转换公式 20112011- -1212- -272712 of 75 辐射度量与光度量辐射度量与光度量 辐射度量与光度量的对应和转换辐射度量与光度量的对应和转换辐射度量与光度量的对应和转换辐射度量与光度量的对应和转换 辐射能Q辐射能Qe e，单位 J，单位 J光量Q光量Qv v，单位 ms，单位 ms 辐射通量辐射通量e e，单位 J/s，单位 J/s光通量光通量v v，单位lm，单位lm 辐射强度Ie，单位W/sr辐射强度Ie，单位W/sr 辐射出射度Me，单位W

11、/m辐射出射度Me，单位W/m 辐射照度Ee，单位W/m辐射照度Ee，单位W/m 2 2 2 2 光强I光强Iv v，单位cd (lm/sr)，单位cd (lm/sr) 光出射度M光出射度Mv v，单位lm/m，单位lm/m 光照度E光照度Ev v，单位lux，单位lux 2 2 辐射亮度Ee，单位W/m辐射亮度Ee，单位W/m光亮度L光亮度Lv v单位 lm/m 单位 lm/m 2 2 2 2 20112011- -1212- -272713 of 75 辐射度量与光度量辐射度量与光度量 有关光度量的几个定义有关光度量的几个定义有关光度量的几个定义有关光度量的几个定义 1、光量（Qv）：1、

12、光量（Qv）：光的数量，单位：lms quantity of light 2、光通量（Qv）：2、光通量（Qv）：光源在单位时间内发出的光量的总和，单位：lm luminous flux 3、发3、发光强光强度（Iv）：度（Iv）：光源在特定方向上单位立体角内所发射的光通量， luminous intensity 单位：cd（candela，坎德拉），lm/sr 4、光出射度（Mv）：4、光出射度（Mv）：单位面积光源发出的光通量，单位：lm/m luminous exitance 5、光照度（Ev）：5、光照度（Ev）：被照物体单位面积接收到的光通量， illuminance单位：lux（勒

13、克斯），lm/m 6、光亮度（Lv）：6、光亮度（Lv）：光源在每单位面积上的发光强度，单位：cd/m luminance 2 2 2 2 2 2 20112011- -1212- -272714 of 75 辐射度量与光度量辐射度量与光度量 光通量的实例数值光通量的实例数值光通量的实例数值光通量的实例数值 10500100W高压钠灯 200036W节能灯 90018W节能灯 1000100W白炽灯 54060W白炽灯 光通量（lm）光源光通量（lm）光源 20112011- -1212- -272715 of 75 辐射度量与光度量辐射度量与光度量 光照度的实例数值光照度的实例数值光照度的实

14、例数值光照度的实例数值 100000正午露天地面的照度 100010000夏天太阳不直接照到露天的地面照度 200事业部办公桌面照度 0.2满月时，地面上产生的光照度 0.0003无月亮的夜晚，光在地面上产生的光照度 光照度（lux）场景描述光照度（lux）场景描述 20112011- -1212- -272716 of 75 辐射度量与光度量辐射度量与光度量 光亮度的实例数值光亮度的实例数值光亮度的实例数值光亮度的实例数值 10人眼能看到的最小阈值 10没有月亮的夜空 2500地球上看到的满月表面 810乙炔焰 500150010钨丝白炽灯 19010在地面上看到的太阳 光亮度（cd/m ）

15、场景描述光亮度（cd/m ）场景描述 7 7 4 4 4 4 - -4 4 - -6 6 2 2 20112011- -1212- -272717 of 75 目录目录 辐射度量与光度量辐射度量与光度量 1 波长与光谱分布波长与光谱分布 2 色品图与色度量色品图与色度量 3 色坐标分档色坐标分档 4 显色指数显色指数 5 20112011- -1212- -272718 of 75 波长与光谱分布波长与光谱分布 波长及波长范围波长及波长范围波长及波长范围波长及波长范围 可见光、红外光是一种可见光、红外光是一种电磁波电磁波，具有波长特性；，具有波长特性； 可见光波长范围：可见光波长范围：380n

16、m380nm780nm780nm（800nm800nm）；）； 红外光波长范围：红外光波长范围：780nm780nm1mm1mm；人体辐射波长：；人体辐射波长：9650nm9650nm；LEDLED：850nm850nm，940nm940nm 几乎不存在单一波长的光，绝大部分光由各种波长的光线组成，各波长的辐射几乎不存在单一波长的光，绝大部分光由各种波长的光线组成，各波长的辐射 强度不尽相同强度不尽相同 可见光波长不同的引起人眼的颜色感觉不同：可见光波长不同的引起人眼的颜色感觉不同： 780nm780nm630nm630nm: :红色；红色；630nm630nm600nm600nm: :橙色；橙色；600nm600nm570nm570nm: :黄色；黄色；570nm570nm500nm500nm: :绿色；绿色； 500nm500nm470nm470nm: