完整版发光强度光通量照度亮度

1、光度学与光相关的常用量有4个=发光强度、光通量、照度、亮度。 这4个量尽管是相关的，但为不同的，不能相混。正像压力、重力、 压强、质量是不 同的物理量一样。1V发光强度（I、Intensity ）,单位坎德拉，即cd。（是 点光源 的固有属性，表征光线的汇聚能力）定义：光源在给定方向的单位立体 角中发射的光通量定义为 光源在该方向的（发）光强（度）,解 释：发光强度是针对点光源而言的，或者发光体的大小与照射距离相比 比较小的场合。这个量是表明发光体在空间发射的会聚能力的。可以 说，发光强度就是描述了光源到底有多"亮,因为它是光功率与会聚 能力的一个共同的描述。发光强度越大，光源看起来

2、就越亮，同时在相 同条件下被该 光源照射后的物体也就越亮，因此，早些时候描述手电都 用这个参数。现在LED也用这个单位来描述，比如某LED是15000的，单位是med , 1000mcd=1cd ,因此 15000iTicd 就是 15cd。之所以 LED用毫cd （ med ）而不直接用cd来表示，是因 为以前最早LED比较暗，比如1984年标准5mm的LED其发光强度才0005cd ,因此才用med表示，现在LED都 很厉害了，但还是沿用原来的说法。用发光强度来表示"亮度的缺点是，如果管芯完全一样的两个LED ,会聚程度好的发光强度就高。因此，购买LED的时候不要一味追求高I值，

3、还要看照射角度。很多高I值 的LED并非提高自身的发 射效率来达到，而是把镜头加长照 射角度变窄来实现的，这尽管对LED手电有用，但可观察角度也受限。另外，同样的管芯LED,直径5mm的I值就比3mm的大一倍多，但只有直径10mm的1/4,因 为透镜越大会聚特性就越好。之所以用发光强度来表示手电或LED ,是因为在相同距离下 对被照射地的照度是与这个成正比的。特别的说，距离1m的仪就是cd值。但是，很多场合下我们需要照射面积大一些，所以只用发光强度这一特性还不能全面反应手电的能力。比如，同样的筒身，换个大头（大反光杯）则I值马上增大 许多。因此，很多情况下我们用光通量（单位流明，见下）来表示手

4、电了。以上我们说"亮''和“亮度时带了引号，是因为这是我们常规说的亮 度，并非光度学严格意义上的亮度，这一单位后 面会展开。常见光源发光强度（cd ）：太阳，2.8E27高亮手电，100005mm超咼壳LED ,152v光通量（F, Flux）,单位流明，即Im O （是光源的固有属性，是单位时间内光源辐射的总能量，即光功率）定义=光源在单位时间内发射出的光量称为光源的发光通量 解释=同 样，这个量是对光源而言，是描述光源发光总量的大小的，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）,贝I F =

5、4nlo也就是说,若光源的为led，则总 光通量为4 n=1256lrTi。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。3、光效，单位，流明/瓦，即1W的能量能够转换成多少LM的光通Mo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。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

6、。对于人眼最敏感的555nm的黄绿光，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。电光源的发光效率，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

7、失了，那效率就是每瓦341.5 流明。白炽灯能达到1W=20lm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J5白色LED , 20日光灯，50无极灯LVD , 60节 能灯，60太阳，94钠灯，1204、光照度（E, Illuminance ）,单位勒克斯即仪（以前叫lux）。（从另一个角度来反映光源亮不亮）定义=1流明的光通量均匀分布在1平方米表面上所产生的光照度解释=光照度是对被照地点而言的，但又与被照射物体无关。一"流明的光，均匀射到1m2的物体上，照度就是1 lx O照度的测量

8、，用照度表，或者叫勒克斯表、lux表。事实上，照度是最容易测量的了（相对其它三个量）,照度表很便宜 就可以买到（几百元）。为了保护 眼睛便于生活和工作，在 不同场所下到底要多大的照度都有规定，例如 机房不得低于200仪。阳光下的照度是自然界里面很大的也很常见的 了，为门万lx左右（自己实测）。我刚才测量了一下，房间是3.8mx6.5m ,有12个20W的日光灯管，桌面照度为400勒克司。常见照度（勒克司）:阳光直射（正午）下，110,000阴天室外，1000商场内，500阴天有窗室内，100普通房间灯光下，100满月照射下，02简单的计算原理（实际很复杂，涉及微积分自己网上了解 即可） 照度E

9、=（光通量L/ （照射面积h垂直距离的平方）*COS 3 e （夹角为垂直光线与照射面法线夹角） 举例=快速路要求20LX ,光源垂直距离为8米，照射半径为2米，则选择什么光源和功率?答：根据公式推出 光通量L=（E/ COS 3 e ）*照射面积S*垂直距离的平方=20r *3.14*2*2*8*8=16076Lm根据不同光源的光效推出功率=W=L/光效，如选择无极灯，W=16076/60=268W ,但是实际上这么大功率的直流无极 灯很少用，可换成低压钠灯=W=16076/120=134W即可。备注=衡量公路路灯的两个重要指标就是=平均照度、照度 均匀度=最小照度/平均照度 根据城市道路照

10、明设计标准要求，常见公路的照度及照 度均匀度要 求: 道路类型平均照度照度均匀度快速路、主干路20Lx< 0.4次干道10Lx< 0.35支路 8Lx < 0,3 5 V亮度（L, Luminance ）,单位尼特，即nt。反映的是 发光面或 反射面光线进入到人眼里面时的感受亮不亮。定义=单位光源面积在法线方向上，单位立体角内所发出的 光流，也叫 单位面积发光面的光照强度。坎德拉/平米解释=这个是最容易被误解 的概念了。亮度是针对光源而言，而且不是对点光源，是对面光源（包括发光面和反射面）而 言的。无论是主动发光的还是被动（反射） 发光的。亮度是一块比较小的面积看起来（人眼的

11、感受）到底有多"亮的 意思。这个多“亮,与取多少面积无关，但为了均匀，我们把面积取得比较小，因此才会出现“这一点的亮度这样的说法。事 实上，点光源是没有亮度概念的。另外，发光面 的亮度与距离无关，但 与观察者的方向有关。说一个手电很"亮,并不是说该手电的亮度高 （因为手电是没有亮度概 念的）,而是说其发光强度大，或者是说被 它照射的物体亮。说一个星星（点光源）很亮，并非是说其亮度高，而 是说其 星等高而已。亮度不仅取决于光源的光通量，更取决于等价 发 光面积和发射的会聚程度。光亮度是指一个表面的明亮程度，即从一个表面出来或反射 出来的光通nn量，而不同的物体有不同的反射系数

12、（或吸收系 数）,例如在同一照度 的地方，先后放上一张白纸和黑纸，对人眼而言其亮度差别是很大的。nn白纸的反射系数是80% ,而黑纸的反射系数只有3% O常见发光体的亮度（尼特）:红色激光指示器，20,000,000,000太阳表面，2,000,000,000白炽灯灯丝，10,000,000 阳光下的白纸，30,000 人眼能习惯的亮度，3,000 满月表面，2,500人眼能比较好的分辨出颜色的亮度，1满月下的白纸，0.07无月夜空，0.0001 对比分析=照度与亮度I照射在某一单位面积表面上的入射光的总量，可用照度来 反映;I若从某一单位面积表面上反射到人眼中的反射光总量，可用亮度来反映。还有说照度和亮度一般是对照射距离一定，照射光斑一定的发光体而言 的，如=路灯;对于手电筒之类的光斑、照射距离不定的没法说照度和亮度，要说则一 定指出是在什么距离和照射面积下。nnnn6、色温，即通过开尔文温度表示的黑体的温度来表示颜色因为颜色细 分