光功率与发光强度

1、光功率与发光强度、光亮度、光通量和光照度的关系流明，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（lm）。所谓的流明简单来说，就是指蜡烛一烛光在一公尺（1公尺=1米）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10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。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

2、光源的光线向四面八方以相同的密度发射），则 F = 4nI。也就是说，若光源的I为1cd，则总光通量为4n =12.56 lm。 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。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，1W = 683 lm，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

3、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1W=20 lm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，要用到积分求，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，80-200日光灯，50太阳灯，94钠灯，1

4、20节能灯，60-80LED,80-130定义1967年法国第十三届国际计量大会规定了以 坎德拉、坎德拉/平方米、 流明、勒克斯分别作为发光强度、光亮度、光通量和光照度等的单位，为统 一工程技术中使用的光学度量单位有重要意义。为使您了解和使用便利，以 下将有关知识做一简单介绍：烛光、国际烛光、坎德拉（candela ）在每平方米101325牛顿的标准大气压下，面积等于1/60平方厘米的绝 对“黑体”（即能够吸收全部外来光线而毫无反射的理想物体），在纯伯（Pt） 凝固温度（约2042K或1769C ）时，沿垂直方向的发光强度为1坎德拉。 并且，烛光、国际烛光、坎德拉 三个概念是有区别的，不宜等同

5、。从数量 上看，60坎德拉等于58.8国际烛光，亥夫纳灯的1烛光等于0.885国际烛 光或0.919坎德拉。发光强度与光亮度发光强度简称光强，国际单位是candela （坎德拉）简写cd。发光强度 为1cd的点光源在单位立体角（1球面度）内发出的光通量为1lm。光源辐 射是均匀时，则光强为I二F/Q，Q为立体角，单位为球面度（sr）必为光 通量，单位是流明，对于点光源由I=F/4n。光亮度是表示发光面明亮程度 的，指发光表面在指定方向的发光强度与垂直且指定方向的发光面的面积之 比，单位是坎德拉/平方米。对于一个漫散射面，尽管各个方向的光强和光 通量不同，但各个方向的亮度都是相等的。电视机的荧光

6、屏就是近似于这样的漫散射面，所以从各个方向上观看图像，都有相同的亮度感。以下是部分光源的亮度值：单位cd/m太阳:1.5*10 ；日光灯：（510）*10；月光（满月）：2.5*10； 黑白电视机荧光屏：120左右；彩色电视机荧光屏：80左右。光通量与流明光源所发出的光能是向所有方向辐射的，对于在单位时间里通过某一面 积的光能，称为通过这一面积的辐射能通量。各色光的频率不同，眼睛对各 色光的敏感度也有所不同，即使各色光的辐射能通量相等，在视觉上并不能 产生相同的明亮程度，在各色光中，黄、绿色光能激起最大的明亮感觉。如 果用绿色光作水准，令它的光通量等于辐射能通量，则对其它色光来说，激 起明亮感

7、觉的本领比绿色光为小，光通量也小于辐射能通量。光通量的单位 是流明，是英文lumen的音译，简写为lm。绝对黑体在伯的凝固温度下，从 5.305*10cm面积上辐射出来的光通量为 1lm。为表明光强和光 通量的关系，发光强度为1坎德拉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。一只40W的日光灯输出的光通量大约是2100流明。光照度与勒克斯光照度可用照度计直接测量。光照度的单位是勒克斯，是英文 lux的音 译，也可写为lx。被光均匀照射的物体，在1平方米面积上得到的光通量是 1流明时，它的照度是1勒克斯。有时为了充分利用光源，常在光源上附加 一个反射装置，使得某些方向能够得到比较

8、多的光通量，以增加这一被照面 上的照度。例如汽车前灯、手电筒、摄影灯等。常见环境照度值单位lux黑夜：0.0010.02 ；月夜：0.020.3；阴天室内：550；阴天 室外：50500；晴天室内：1001000；夏季中午太阳光下的照度：约为10*9 次方；阅读书刊时所需的照度：5060 ；家用摄像机标准照度：1400。照度（illuminance）单位面积光通量的量度标准。照度的基本单位是Lux（流明/平方米）或者英 尺烛光（foot-candles）（流明/平方英尺）。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

9、（即光源的光线向四面八方以相同的密度发射），则F = 4nI。也就是说，若光源的I为 1cd，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，1W = 683 lm，也就是说，1W的功率全部转换成波长为

10、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1W=20 lm就很不错了，其余的

11、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。1967年法国第十三届国际计量大会规定了以坎德拉、坎德拉/平方米、 流明、勒克斯分别作为发光强度、光亮度、光通量和光照度等的单位，为统一工 程技术中使用的光学度量单位有重要意义。为使您了解和使用便利，以下将有关 知识做一简单介绍：1.烛光、国际烛光、坎德拉（candela）在每平方米101325牛顿的标准大气压下，面积等于1/60平方厘米的绝对“黑体”（即能够 吸收全部外来光线而毫无反射的理想物体），在纯伯（Pt）凝固温度（约2042K 或1769C ）时，沿垂直方向的发光强度为1坎德拉。并且，烛光、国际烛光

12、、 坎德拉 三个概念是有区别的，不宜等同。从数量上看，60坎德拉等于58.8国 际烛光，亥夫纳灯的1烛光等于0.885国际烛光或0.919坎德拉。2.发光强度 与光亮度 发光强度简称光强，国际单位是candela （坎德拉）简写cd。Lcd 是指光源在指定方向的单位立体角内发出的光通量。光源辐射是均匀时，则光强 为F/Q，Q为立体角，单位为球面度（sr） ,F为光通量，单位是流明，对于点 光源由F/4。光亮度是表示发光面明亮程度的，指发光表面在指定方向的发光 强度与垂直且指定方向的发光面的面积之比，单位是坎德拉/平方米。对于一个 漫散射面，尽管各个方向的光强和光通量不同，但各个方向的亮度都是相

13、等的。 电视机的荧光屏就是近似于这样的漫散射面，所以从各个方向上观看图像，都有相同的亮度感。以下是部分光源的亮度值：单位cd/m太阳：1.5*10 ；日光灯：（510） *10；月光（满月）：2.5*10；黑白 电视机荧光屏：120左右；彩色电视机荧光屏：80左右。3.光通量与流明 光 源所发出的光能是向所有方向辐射的，对于在单位时间里通过某一面积的光能， 称为通过这一面积的辐射能通量。各色光的频率不同，眼睛对各色光的敏感度也 有所不同，即使各色光的辐射能通量相等，在视觉上并不能产生相同的明亮程度， 在各色光中，黄、绿色光能激起最大的明亮感觉。如果用绿色光作水准，令它的 光通量等于辐射能通量，则对其它色光来说，激起明亮感觉的本领比绿色光为小， 光通量也小于辐射能通量。光通量的单位是流明，是英文lumen的音译，简写 为lm。绝对黑体在铂的凝固温度下，从5.305*10cm面积上辐射 出来的光通量为1lm。为表明光强和光通量的关系，发光强度为1坎德拉的点光 源在单位立体角（1球面度）内发出的光通量为1流明。一只40W的日光灯输 出的光通量大约是2100流明。4.光照度与勒克斯 光照度可用照度计直接测 量。光照度的单位是勒克斯，是英文lux的音译，也可写为lx。被光均匀照射的 物体，在1平方米面积上得到的