光照度知识

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1、光照度知识光强度(luminous intensity)是光源在单位立体角内辐射的光通量,以I表示,单位为坎德拉 (candela,简称cd).l坎德拉表示在单位立体角内辐射出1流明的光通量.亮度和照度之间的关系,其关系为:L=RXE 式中L为亮度,R为反射系数,E为照度流明(Lumen/ Im):光通量的单位。相当于一烛光的均匀点辐射源穿过一个立体角(球面)的通量,也相当于一烛光的均匀点辐射源等距的所有 点所在的表面上的光通量。所以一根蜡烛点燃大概就是 1流明。+流明即是Lumen,那么这个Lumen到底代表了什么意义呢?好吧,Lumen严肃地讲实际上是代表着光的强度,也就是光通量(Lumi

2、nous Flux即指光源在某 一单位时间内所发出之光线总数量,一般称作光束)的单位,简而言之,流明就是光束照在物体表面的量。如果你对这个光束不是很想得通的话,那么可以再想想电流流过导体的量,水流过水管的量,再不济您总上过中学吧?当然这是开玩笑了,从中学物理课上我们学到过磁通量,与此类推,您应该对这个概念有点认识。再复杂点以技术面的角度讲,流明是辐射通量与发光效率的乘积。而辐射通量(Radiant Flux)是光源每秒发出的辐射能,至于发光效率是指不同的波长的光在人眼看来有不同的亮度感受,玩三枪的朋友对这个肯定有比较深的认识,因为在做三色汇聚时就可 以明显地感受到绿色是最醒目的,而蓝色则比较难

3、于辩认,这就是发光效率的表现。说到这里,也许谈得深了一些,您不必都弄得十分清楚,总之因为投影机是靠投射光线出去再现图像的,我们关心的是它发光强度的大小,因此可以借用流明 作为它的“亮度”单位,实际在人眼看到的亮度感受还与投射尺寸的大小与所用屏幕息息相关的。那么流明在数学上又是怎样被定义的呢?当一个光源照射在一个 立体角度形成的球面积上,这时如果测得光的强度是1烛光(Candela),我们就称作1流明。既然在流明的解释中提到了烛光,那么就接着说烛光。烛光(Candela),也有按译音叫“坎德拉”的,从它这个拼法来看,就和英文中的“蜡烛” (Candle)很近 似嘛。没错,这个烛光的概念最早就是英

4、国人发明的,它是发光强度(Luminous intensity)的单位,那时英国人以一磅的白蜡制造岀一尺长的蜡烛所燃放岀来 的光来定义烛光单位。而现在的定义已有了变化:我们以一立方厘米的黑色发光体加热,一直到该发光体将溶为液体时,所发出的光量的 1/60就是标准光源, 而烛光就是这种标准光源所放射出来的光量单位。Candela可以简写为cd,我们常见到的cd/m2就是标示器材亮度的单位。如果您要追问,1cd/m2代表什么,有多亮呢?它实际代表1 Lumen/Steradian的光 照度,至于这个 Steradian 是指球面度也是立体角的单位,指一个球体的内中心点为顶点,球体半径为底边所形成的

5、球面角锥,而这个角锥的面积等于半径的 平方。咦,不是要说1Candela到底有多亮啊?说了半天是不是越来越糊涂了,最精确的说法来了 :当540X1012HZ的光以1/683瓦的功率照射在一个Steradian 面积上,如果每平方米面积上测有1 Candela,那么我们就称之为1cd/m2,这个单位经常被用来表示CRT电视或等离子这样本身内部发光显示的器材。光通量的单位。发光强度为1坎德拉(Cd )的点光源,在单位立体角(1球面度)内发出的光 通量为“1流明”。英文缩写(Im)。所谓的流明简单来说,就是指蜡烛一烛光在一公尺以外的所显现出的亮度.一个普通40 瓦 的白炽灯泡,其发光效率大约是每瓦1

6、 0流明,因此可以发出400流明的光. 40瓦的白炽灯220伏时,光 通量为 340 流明。光通量是描述单位时间内光源辐射产生视觉响应强弱的能力,单位是流明,也叫明亮度。 投影仪表示光通量的单位是ANSI流明,ANSI流明是美国国家标准化协会制定的测量投影仪光通量的标准, 它测量屏幕田字形九个交叉点上的各点照度,乘以面积,再求九点的平均值,即为该投影仪的ANSI流明。 流明值越高表示越亮,明亮度越高则在投影时就不需要关灯。ANSI为American National Standards Institute (美国国家标准局)的缩写。详细介绍同样,这个量是对光源而言,是描述光源发光总量的大小的,

7、与光功率等价。光源的光通量 越大,则发出的光线越多 对于各向同性的光(即光源的光线向四面八方以相同的密度发射),则F = 4E。也就是说,若光源的I 为led,则总光通量为4n =12.56 lm与力学的单位比较,光通量相当于压力,而发光强度相当于压强。 要想被照射点看起来更亮,我们不仅要提高光通量,而且要增大会聚的手段,实际上就是减少面积,这样 才能得到更大的强度。要知道,光通量也是人为量,对于其它动物可能就不一样的,更不是完全自然的东西,因为这种定义 完全是根据人眼对光的响应而来的。人眼对不同颜色的光的感觉是不同的,此感觉决定了光通量与光功率的换算关系。对于人眼最敏感的 555nm的黄绿光

8、,1W = 683 Im,也就是说,1W的功率全部转换成波长为555nm的光,为683流明。这 个是最大的光转换效率,也是定标值,因为人眼对 555nm 的光最敏感。对于其它颜色的光,比如 650nm 的红色,1W的光仅相当于73流明,这是因为人眼对红光不敏感的原因。对于白色光,要看情况了,因为 很多不同的光谱结构的光都是白色的。例如LED的白光、电视上的白光以及日光就差别很大,光谱不同。至于电光源的发光效率,是另外一个相关的话题,是说1W的电功率到底能转化成多少光通量。如 果全部转换成555nm的光,那就是每瓦683流明。但如果有一半转换成555nm的光,另一半变成热量损 失了,那效率就是每瓦341.5流明。白炽灯能达到1 W=20 Im就很不错了,其余的都成为热量或红外线了。 测量一个不规则发光体的光通量,要用到积分球,比较专业而复杂。常见发光的大致效率(流明/瓦)白炽灯, 15白色LED,20日光灯, 50太阳, 94钠灯, 120

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