眼,视觉,保护视力,LED照度,亮度及其他

1、眼，视觉，保护视力，LED照度，亮度及其他人眼所能见到的光频谱落在可见光围（约400700nm波长），眼睛能感知颜 色主要凭借锥细胞，锥细胞含蓝绿红三种视光素。为什么多看绿光能保护眼睛 的原因在于绿光的波长同时落在蓝绿红三种视光素吸收光谱的波峰下缘（亦即三种视光素所受到的总和刺激感应较少），所以也就到达休息”的效果搂。再来说到视力，这是个比拟笼统的字眼，因为与视力相关联的因子包括：水晶体的曲率、视网膜的灵敏度、视神经 的健全等等，事实上绿光在这里的影响很小。因为各种颜色对光的吸收和反射各不一样红色对光线反射是67%黄色是65%绿色那么是47%青色只反射36%由于红色和黄色对光线反射较强因此容易

2、产生耀光和刺眼绿色和青色对光线的吸收和反射都比拟适中所以对人体的神经系统大脑皮质及眼睛里的视网膜组织比拟适应例如青草和绿树不仅能吸收强光中对眼睛有害的紫外线.word.zl.同时还能减少因强光对眼睛所产生的耀眼在你紧的学习或长时间工作之后倚在窗口眺望远处的树木 紧的神经就会顿时放松眼睛的疲劳也很快就消失了所以常看绿看远对眼睛是有保护作用的需要注意的是 绿色对眼睛有好处，并不是指绿色本身对眼睛有什么好处， 而是说远眺大自然的景物可缓解眼睛的疲劳状态。如果看 33厘米以的东西，即 使是绿色的，对眼睛也没有益处。数百年来人类视觉系统的进化已经与天然光相适应。天然光是人们最适 应的光源，所以人们用于照

3、明的灯光应尽量接近天然光，这样的照明人们才感 到舒适，也是最卫生的。眼卫生对人造照明灯光的要求有以下几个方面。光通量光源灯泡的光通量是它每秒钟发出可见光的能量。灯光要有足够 的光通量，使被照读物有足够的明亮为人眼感受。光通量的物理单位是流明 Um 0灯发出的光通量是灯的主要指标之一。灯的功率越大，光通量就越 大，通常它的光效也越高。照度.word.zl.当灯光照亮一物体时，该受照物体能使人感觉到的明亮或暗淡。人感 到物体很亮是因为受照物体得到的光通量很大，照度也越大。照度是该受照物 体单位面积上得到的光通量数，它的单位是勒克斯lx, lm/ m2。各种照明工程，照明设施都要以受照物体的照度为一

4、个重要指标。这指标 是随着社会的开展、人们生活水平的提高而变化的。譬如对中小学教室的照 明，是指教室里课桌上的照度，国际照明委员会有明确规定的指标。我国对此 也有指标，即要求到达一定的照度。此标准是我国在1987年发表的，比拟低。目前一些兴旺国家和国际标准所规定的标准最低为300lx,正常的口度应为500lx。在一些特殊的教室和实验室里要求照度到达 750 lx。我国目前的照明标准明 显低于这些标准。人眼能看清一个字体或物体与“人眼对字体、图、线的角视角有 关。人眼在观察物体或阅读书籍时，眼睛在不断运动着，促使每个被观察的物 体或字体成像在中央凹上，以便使对象看得最清楚。因为通常在中央凹处，人

5、 眼的分辨本领最高。在不同照度下，人眼能分辨看清字体的角变化很大，见表 3数据是在白光照射下，用同样的环境、人眼分别适应各个照度以后、观察时 间不受限制的情况下测得的。在低照度下分辨角很大，也就不容易看清楚细小 字笔的字体。在高照度下分辨角降低，细小的字体就能不太费力看清楚了。在 满月的照度照度约0.1 lx下，人眼白分辨角是3,而在灯光照度500 lx下分 辨角降低到0.7。相比之下，人眼的分辨本领可提高 4. 3倍。可见，人们在灯 光下阅读时，照度的提高看小字就不费力，人眼不易感到疲劳，也就不易对视 觉损伤，不易近视。大家知道，学生长时间和近距离的阅读和写字，用眼疲劳又得不到足 够的休息，

6、就会导致学生视力下降，晚上在家里读书、做功课，照明条件不 好，照度不够，同样也会造成学生视力下降。闪烁.word.zl.对灯光要求稳定。灯光的不稳定有二个概念，一个是一般的灯光不稳定 灯光忽亮忽暗。在这种环境下，人们会感觉很难过。这里讲的是另一个概 念，就是目前社会上正在讨论的，由于电源工作频率引起灯的光通量的波动问 闪烁问题。闪烁效应是指由于光通量周期变化时人眼的主观感觉效应。 我们常用的普通鸨丝灯泡是用 50 Hz 220V电源把灯丝通电烧亮而发光的。普通 直管或环形荧光灯是用50 Hz电源串联了电感镇流器点燃的放电灯。而紧凑型 节能灯是用30 kHz电子镇流器点燃的放电灯。这些灯是否会发

7、射 50 Hz或30 kHz变化的光通量，出现50 Hz和30 kHz的闪烁现象？社会上流行的保健灯就 是针对这个问题，提出要用直流电源或 20 kHz以上的高频电源点灯，可以防止 灯的闪烁。认为用直流电源或高频电源点灯时，光通量不会波动，对人眼没有 影响。我们说天然光是理想、无闪烁的照明光。照明灯光也应稳定、无闪 烁。如果人们长期在不稳定或受一定频率调制的灯光下工作、读书，眼睛当然 会感到疲劳。人的视觉系统由眼睛、视觉神经以及人脑所组成。闪烁首先会造 成眼睛疲劳、酸痛，如果长期遭遇严重时，也会造成头痛、心烦、紧、甚至心 动过速。问题是这种感觉是在人们不知不觉的情况下发生，而且会长期累积起 来

8、的。因此，闪烁效应要引起人们的警觉。要研究在怎样的频率、什么条件 下，这种效应会引起影响，使人染上灯光疲劳综合症。首先要问用频率为50 Hz或30 kHz的电源点灯，灯发出的光通量是否 也是以50 Hz和30 kHz波动呢？我们知道,普通鸨丝灯发光是通过用电源对鸨丝通电,把它烧热到2000 C以上而炽热发光的，这种光是稳定的。荧光灯有二个电极，在电极上加上 50 Hz变化的交变电压，激发灯气体放 电而直接发的光，其中主要是汞发的紫外光254 nH和蓝、绿、黄色等的可 见光，而紫外光又激发了灯管壁上的荧光粉而发射了蓝、绿、红色光，这些光 合并起来成为我们看到的白光。当用 30 kHz电子镇流器点

9、燃荧光灯时，同样也 会看到白光的。.word.zl.那么荧光灯直接发的紫外光、蓝、绿、黄色光是在 50 Hz和30 kHz交 变电场作用下发的光，这些光通量是否也是按 50 Hz和30 kHz变化呢？荧光粉 发的光是受50 Hz和30 kHz变化的紫外光去激发的，这种光是否也是按 50 Hz 或30 kHz变化呢？答复是肯定的。闪烁的光对人眼的视觉感受有一个视觉残留效应。这个效应是关系到 当光通量变化时，人眼视觉是否跟得上光通量变化的问题。我们知道，人眼视 觉是有惰性的。当光通量变化慢的时候，人眼会看到它在变化。而当光通量变 化很快的时候，人眼就感受不出它在变化。对一般通常的人来说，这个残留效

10、 应的时间0.04 &也就是只有当光通量变化时间大于这个时间时人才会感到光在 变化的，即灯光有闪烁现象。另外，光通量变化对人眼视觉的影响还与光通量变化的深度即明暗 差度有关，与光通量的波峰和波谷值之差有关。有一个系数叫“光通量波动 深度FFD，可以用来定量测量光通量变化的深度。当 FFD大于25%时，闪烁 会对人的视觉产生损伤。FFD越大，损伤就越大。研究发现，如果光线明暗变 化频率很高，变化时间远远小于人眼视觉残留时间，即使明暗差再大，甚至到 达100%,对人眼也不会有影响，因为人眼感觉不出光线明暗变化。用现代的视 觉调制传递函数MTF进展评价，根据时空信息和视觉特性可知，人眼的分 辨本领有

11、一个截止频率临界融合频率 CMF。因为光信息的调制在向神经信 息转换和向大脑中枢传递有一个时间过程，其频率上限在50 Hz左右。当空间频率超过100 Hz时，人眼已不能分辨，所以频率大于 100 Hz的光通量变化不 会对视觉器官产生明显影响。对于荧光粉发的光，我们认为在荧光灯中常用荧光粉的余辉时间为几 个毫秒，即千分之几秒。如果荧光粉受激发光的余辉还没有衰减到一定深度 前，第二次激发又发生了，那么荧光粉发的光就没有闪烁感觉了。这就要求电 源频率大于荧光粉发光的衰减频率，即电源频率应大于10 kHz。这样荧光粉发的光通量将不会随着电源电压变化而变化，自然也就没有闪烁感觉了。对于频 率低的荧光灯，

12、闪烁现象依旧存在。综合起来，人眼感到灯光闪烁现象的频率 最低约为100 Hz,光通量波动深度效应小于 25%。.word.zl.目前市场上，无闪烁光源有二种。一种是直流灯，用直流电源点的 灯；另一种是高频灯，用高频电子镇流器点的灯。对于这些“无闪烁光源， 我们仍要进一步分析其有效性。因为直流灯加在灯上的是直流电压，如果工作 电流是脉动的，纹波较大。100Hz的纹波也会造成灯光的闪烁，同时这种整灯 的功率因数仅为0.5,其高次电流谐波是否符合国家标准和 EMC的要求还是个 问题。如果在电路中使用功率因数校正电路会出现电磁辐射问题、整灯光效下 降、本钱提高。况且对直流供电的荧光灯要有特殊的电极构造

13、，否那么会出现 电泳现象。这也是直流灯长期不能实现的原因。至于高频灯，这种灯的电流是被一种与滤波电压波形相似的包络波所 调制的高频工作电流。只有当镇流器直流电源的电压纹波很小时，灯电流的包 络调制才很小，荧光灯发的光通量才稳定，否那么高频电子镇流器的灯光也仍 会出现闪烁现象。显色性光源的显色性是物体受光源照明后物体颜色的复原性。我们知道，在太 照下，人们能看到五颜六色的物体，这是因为太包含了各种颜色不同波长 的光，非常丰富，可以把物体的任何颜色都复原出来为人眼看到。而各种灯发 射的是不同颜色的光，因此它们复原物体颜色的本领就不同。可以用显色指数 Ra来定量表示光源的颜色复原性。光源的显色指数可

14、以根据光源所发不同颜色 的光通量进展计算。通常是以太阳的显色指数为标准，取为100。灯的显色指数越高，它能复原物体颜色的本领就越强。高压汞灯主要发射蓝紫光，在高压汞灯下人脸青白很难看，这是因为 人脸的粉红肉色不能被汞灯发的蓝紫光复原。用显色指数差的灯光去照明看 书，就很难看清彩色图片和线条了。.word.zl.色温一个光源能发射多种颜色的光，不同颜色光的通量也不同。对于光源 的这种性质，除可以用上述的显色指数表示以外，还可以用色温来表示。如果 一个光源发光的颜色和一定温度的黑体标准光源发光的颜色一样，那么该 黑体的温度就为该光源的颜色温度简称色温 Tc。色温用绝对温标K表示。从视觉生理学来看，

15、显色性好、色温较高的天然光是最理想的阅读 光。天然光的色温较高。在高色温灯光照明下工作读书，由于其中蓝光成分 多，使人的“醒觉度高，人有“日出而作的感觉，比拟兴奋，不易感觉疲 劳。而普通照明灯的光显色性好，但灯的光色偏红，色温偏低，犹如日落时的 天然光。当人们用这种灯照明阅读时，会有“日落而息的感觉，这会使人意 识因疲劳而应放松需要休息。人眼的分辨本领也会下降，即不容易分辨出两条 靠得很近的细线。这时当不自觉地用劲去阅读时，人眼也容易疲劳而受伤害。光源的光谱光谱是光源发出不同颜色的光通量的综合表征。光源的显色性、色温 都是由它的光谱决定的。天然光的光谱包含了各种颜色的光是连续光谱。可是 一般的

16、人造光源中只有普通照明灯泡是属于这一类。而荧光灯的光谱主要决定 于荧光粉发的可见光，配有不同荧光粉的荧光灯会发出不同的光谱，它们具有 不同的光效、显色性和色温。对阅读照明有用的光谱主要是可见光谱，是从蓝 紫光到红光，波长为380780 nni这也是国际照明界公认的测量照明用灯的 主要光谱围。最近有人提出“保健灯的光谱围是 400650 nm,他们把 380400 nm和650780 nm的光谱抑制了，这样不仅会使整灯的本钱提高、 光效降低，而且可能会影响蓝紫色的显色性能。.word.zl.*个别照明节能灯和无极灯会发射紫外光254nH ,这是不允许的，因为 这种UVC紫外光是杀菌消毒的主要光线

17、，受它长时间辐照会对人眼的角膜产生 有害损伤。这问题应引起有关方面的注意。照明均匀度现有光源都是有一定体积大小的发光体，而不是大面积的光源，这种光源 容易产生眩光或阴影。当用这种光源时，被照桌上的照度不均匀，人们会不知 不觉地在不同照度下阅读工作，也会造成人眼的疲劳。为此应靠灯具来改善整 灯照度的均匀分布。这样整灯的光通量会减少，光效会下降，桌面的照度也下 降，所以理想的照明灯的发光面积大，发光均匀。调光人眼的视觉效应是由很多复杂的因素构成，而且因人而异。灯光亮度 是其中一个很重要的因素，即使对同一个人，在不同年龄、不同情绪、不同环 境下，对灯光都有不同的要求和反响。阅读灯光的最正确亮度就会因

18、人而异。 灯光太亮、太暗都会使人眼肌肉疲劳。而可调光亮度的灯能补偿这些差异，因 此灯具最好具有调光机构。这样才能使人们在舒适的光照下进展工作和学习， 减轻疲劳、提高效率。其他环境光背景光、阅读工作时间和阅读距离以及姿态都会影响视觉 安康。.word.zl.一些爱好者对光度学的一些根本概念比拟模糊，比方到底什么是亮度？衡 量亮度的单位是什么？如何测量亮度？我们将试图以不失严格性的情况下尽量通俗的答复这些问题，同时给出四 个量之间的关系和转换算法。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，但是不同的，不能相混。正像压力、重力、压 强、质量是不同的物理量一样。

19、1、发光强度I，单位坎德拉，即cd。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 比拟小的场合。这个量是说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.word.zl. 的描述。发光强度越大，光源看起来就越亮，同时在一样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，比方某 LED是15000的，单位是 mod, 1000mcd=1cd,因止匕 15000mcd就是

20、15cd。之所以LED用毫cdmcd而不直接用cd来表示，是因为以前最早 LED比拟暗，比方1984年标准5mm的LED其发光强度才0.005cd因此才用 mcd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，购置 LED的时候不要一味追求高I 值，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到达，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

21、会聚特性就越好。之所以用发光强度来表示手电或 LED ,是因为在一样距离下对被照射 地的照度是与这个成正比的。特别的说，距离 1m的lx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响 手电的能力。比方，同样的筒身，换个大头大反光杯那么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，2.8E高亮手电，100005mm超高亮LED , 15.word.zl.2、光通量F，单位流明，即lm。

22、定义：光源在单位时间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，那么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一样的密度发射， 那么F = 4 3 也就是说，假设光源的I为1cd,那么总光通量为4冗=12.56 lm。 与力学的单位比拟，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

23、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，比方 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构造的光都是白色的。例 如LED的白光、电视上的白光以及日光就差异很大，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

24、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。白炽灯能到达1W=20 lm就很不错了，其余的都成为热量或红外线了。 测量一个不规那么发光体的光通量，要用到积分球，比拟专业而复杂。常见发光的大致效率流明/瓦.word.zl.白炽灯，15白色 LED, 80-100日光灯，80太阳，94钠灯，80-1203、光照度E，单位勒克斯即lx以前叫lux o定义：1流明的光通量均匀分布在1平方米外表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。一个流明的 光，均匀射到1平米的物体上，照

25、度就是1 lx。照度的测量，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 度表很廉价就可以买到几百元。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 lx。下的照度是自然界 里面很大的也很常见的了，为11万lx左右，房间桌面照度为100勒克司。常见照度勒克司：直射正午下，110,000阴天室外，1000商场，500阴天有窗室，100普通房间灯光下，100满月照射下，0.2.word.zl.4、亮度L，单位尼特，即nt。定义：单位光源面积在法线方向上，单位立体角所发出的光流解释：这个是最容易被误解的概念了。亮度

26、是针对光源而言，而且不是对 点光源，是对面光源而言的。无论是主动发光的还是被动反射发光的。亮 度是一块比拟小的面积看起来到底有多“亮的意思。这个多“亮，与取多少面积无关，但为了均匀，我们把面积取得比拟小，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。比方激光指示器，尽管其功

27、率很小，但可会聚程度非常高，因此亮 度非常高。常见发光体的亮度尼特：红色激光指示器，20,000,000,000太阳外表，2,000,000,000白炽灯灯丝，10,000,000下的白纸，30,000人眼能习惯的亮度，3,000满月外表，2,500人眼能比拟好的分辨出颜色的亮度，1满月下的白纸，0.07.word.zl.无月夜空，0.00015、一个综合计算的例子。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。我们可以认为灯泡在空间上发光是均匀的，那么距离该灯泡 1米处，其照度为400/12.56=32勒克司。其中12.56 = 4式,就是半径1米的球体

28、 的外表积已经假设400流明的光是均匀分布在这个球体上的。再假设被照 射物体是某种绿色漫反射的，反射率是 15%,那么，这个绿色物体被照射后就 成为被动发光的，其外表亮度是15% * 32 /兀=1.5尼特。问1、如何把LED的光会聚到一点？答，这是不可能的。光学上有个定律，叫做像的亮度永远不大于光源的亮 度。LED是有发光面积的，因此有亮度，要是把全部或者大局部光会聚成很小 的区域，其亮度就超过LED本身的亮度了，因此是不可能的。为了尽可能的会 聚，只能增大反光碗/聚光镜的尺度。用组合透镜或者其它方法无济于事。问2,照度和被照物体的亮度有什么关系?答，亮度=反射率*照度/冗问3,如何测量手电

29、或者LED的发光强度?.word.zl.答，在黑暗中把照度表的探头放到地上，距离 1米处的把手电或LED向下 照射测得照度的勒克司值，就是其发光强度的cd值。问4,如何用照度计测量亮度？答，亮度计和照度计是两个东西，不能直接替代的。亮度计是测量发光体 的亮度的，而照度计是测量被照射地点的照度的。但是，如果想知道比拟大一 些面积的发光体比方灯箱的亮度，同时这个物体触手可得，那么可以用照度计 的探头直接贴在发光体上，读出勒克司值后再乘上一个系数，就是亮度的尼特值问5,如何测量一个灯泡的发光效率？答，可以用照度表，黑天在室外找一个相对较暗且空旷的地点，需要一个 比拟稳定的电源和照度表。空旷的目的是不

30、要有反射光照射到照度表上，因此 测试时身体尽量远离灯泡和照度表，照度表表头距离灯泡中心1m处测得照度值为E,那么效率=4 *冗* E / N ,结果单位是流明/瓦，其中N为灯泡功率例如灯泡为N=40W,读数为E=35.0 lx,那么效率就是12.56 * 35 / 40 = 11 流明/瓦物体的颜色人们感知的物体颜色涉及到色彩学、光学、化学及生理学等不同学科。色温的定义.word.zl.色温指的是光波在不同的能量下，人类眼睛所感受的颜色变化。在色温的计算上，是以K为单位，黑体幅射的0 K=摄氏-273 0 C做为计算的起点。将黑体加热，随着能量的提高，便会进入可见光的领域，例如，在 28000

31、 K时，发出的色光和灯泡一样，我们便说灯泡的色温是2800 0 Ko可见光领域的色温变化，由低色温至高色温是由橙红- 白- 蓝。色温的特性.在高纬度的地区，色温较高，所见到的颜色偏蓝。.在低纬度的地区，色温较低，所见到的颜色偏红。v 低色温 图色温 ）.在一天之中，色温亦有变化，当太斜射时，能量被 （云层、空气）吸收较 多，所以色温较低。当太直射时，能量被吸收较少，所以色温较高。. Windows的sRGB色彩模型是以6500 K做为标准色温，以D65表示 o.清晨的色温大约在4400 Ko.高山上色温大约在 6000 0 Ko显色性.word.zl.光源的显色性是由显色指数来说明，它表示物体

32、在光下颜色比基准光太照明时颜色的偏离能较全面反映光源的颜色特性。显色分两种：忠实显色：能正确表现物质本来的颜色需使用显色指数 (Ra应的光源，其 数值接近100,显色性最好。效果显色：要鲜明地强调特定色彩，表现美的生活可以利用加色法来加强 显色效果。采用低色温光源照射，能使红色更鲜艳；采用中色温光源照射，使蓝色具有清凉感；采用高色温光源照射，使物体有冷的感觉。显色指数RaJ表征在特定条件下，经某光源照射的物体所产生的心理感官颜色与该物体 在标准光源照射下的心理颜色相符合的程度的参数。三光的色学性质1666年，英国科学家牛顿第一个提醒了光的色学性质和颜色的秘密。他用 实验说明太是各种颜色的混合光

33、，并发现光的颜色决定于光的波长。下表列出 了在可见光围不同波长光的颜色。不同波长光线的颜色为对光的色学性质研究方便，将可见光谱围成一个圆 环，并分成九个区域见图，称之为颜色环。颜色环上数字表示对应色光的 波长，单位为纳米nm，颜色环上任何两个对顶位置扇形中的颜色，互称为.word.zl. 补色。例如，蓝色435480nm的补色为黄色580595nm。通过研 究发现色光还具有以下特性：l互补色按一定的比例混合得到白光。如蓝光和黄光混合得到的是白 光。同理，青光和橙光混合得到的也是白光；2颜色环上任何一种颜色都可以用其相邻两侧的两种单色光，甚至可 以从次近邻的两种单色光混合复制出来。如黄光和红光混

34、合得到橙光。较为典 型的是红光和绿光混合成为黄光；3如果在颜色环上选择三种独立的单色光。就可以按不同的比例混合 成日常生活中可能出现的各种色调。这三种单色光称为三原色光。光学中的三 原色为红、绿、蓝。这里应注意，颜料的三原色为红、黄、蓝。但是，三原色 的选择完全是任意的；4当太照射某物体时，某波长的光被物体吸取了，那么物体显示的颜 色反射光为该色光的补色。如太照射到物体上对，假设物体吸取了波长为 400435ntn的紫光，那么物体呈现黄绿色。这里应该注意：有人说物体的颜 色是物体吸收了其它色光，反射了这种颜色的光。这种说法是不对的。比方黄 绿色的树叶，实际只吸收了波长为 400435urn的紫

35、光，显示出的黄绿色是反 射的其它色光的混合效果，而不只反射黄绿色光。.发光强度（光度）的含义是什么？.word.zl.答：发光强度光度，I定义为:点光源在某一方向上的发光强度，即是发 光体在单位时间所射出的光量，也简称为光度，常用单位为烛光 cd,坎德 拉，一个国际烛光的定义为以鲸鱼油脂制成的蜡烛每小时燃烧120格冷grairO所发出的光度，一格冷等于 0.0648克.发光强度（光度）的单位是什么？答：发光强度常用单位为烛光cd,坎德拉，国际标准烛光led的定 义为理想黑体在铝凝固点温度1769C时，垂直于黑体其外表积为 1m2 方向上的60万分之一的光度，所谓理想黑体是指物体的放射率等于1,

36、物体所吸收的能量可以全部放射出去，使温度一直保持均匀固定，国际标准烛光candela与旧标准烛光candid的互换关系为1candela=0.981candle.什么叫做光通量？光通量的单位是什么？答：光通量小的定义是：点光源或非点光源在单位时间所发出的能量，其中可产生视觉者人能感觉出来的辐射通量即称为光通量。光通量的单位 为流明简写lm，1流明lumen或lm定义为一国际标准烛光的光源在单 位立体弧角所通过的光通量，由于整个球面面积为42,所以一流明光通量等于一烛光所发出光通量的1/4冗，或者说球面有44因此按照流明的定义可知一个 cd的点光源会辐射4冗流明，即小流明=4d烛光，假定为很小的

37、立 体弧角，在立体角光通量（）,那么有（）= QI.一英尺烛光的含义是什么？答：一英尺烛光是指距离一烛光的光源点光源或非点光源一英尺远而 与光线正交的面上的光照度，简写为 1ftc1 lm/ft2 ,流明/英尺2，即每平方 英尺所接收的光通量为1流明时的照度，并且1ftc=10.76 lux.word.zl.一米烛光的含义是什么？答：一米烛光是指距离一烛光的光源点光源或非点光源一米远而与光 线正交的面上的光照度，称为勒克斯lux,也有写成lx，即每平方公尺所接 收的光通量为1流明时的照度流明/米2. 1 lux的含义是什么？答：每平方公尺所接收的光通量为1流明时的照度.照度的含义是什么？答：照

38、度E的定义为：被照物体单位受照面积上所承受的光通量，或 者说受光照射的物体在单位时间每单位面积上所承受的光度，单位以米烛光或 英尺烛光ftc表示.照度与光度、距离之间有什么关系？答：照度与光度、距离间的关系是：E（照度）=1（光度）/r2（距离平方）.被照体的照度大小与哪些因素有关？答：被照体的照度与光源的发光强度及被照体和光源之间的距离有关，而 与被照体的颜色、外表性质及外表积大小无关坎德拉是在101325Paffi力下，处于铝凝固温度的黑体的 1/600000m2外表 在垂直方向上的光强度.word.zl.黑体是一种假想的能量辐射源，在评价其他辐射源时，用它作为比拟光源 和参考光源，它是一

39、种其辐射仅依赖于温度的辐射体.这样的一种物体，它能 够在任何温度下将辐射到它外表上的任何波长的能量全部吸收.换言之，在辐 射体的任何温度下，绝对黑体光谱吸收率都等于 1.根据物理学的表现形式，完全的发光体也就是完全的黑体.CIE:是国际照明委员会的简称相关色温Correlated Color Temperature)光源发射的光与黑体在某一温度下 辐射的光颜色最接近，那么黑体的温度就称为该光源发射的光的相关色温，单 位为Ko辐射强度(Radiant Intensity)在给定方向上包含该方向的立体角元辐射源所 发出的辐射通量dd除以该立体角元dQ,单位为W/Sr。辐射亮度(Radiance)辐

40、射源面上一点在给定方向上包含该点的面元dA的辐射强度dI除以该面元在垂直于给定方向的平面上的正投影面积，单位为 /Sr?m2。辐射照度(Irradiance)在辐射接收面上一点的辐射照度 E等于投射在包括 该点的一个面元上的辐射通量 d(|)除以该面元的面积dA,单位为W/m20发光强度(Luminous Intensity)光源在给定方向上包含该方向，的立体角元所发出的光通量d6除以该立体角元dQ,单位为cd。俗称.word.zl.坎德拉(cd):发光强度单位。坎彳t拉是发出频率为540X 1012Hz辐射的光源在给定方向的发光强度；该光源在此方向的辐射强度为1/683W/Sr。光通量(Lu

41、minous Flux)：能够被人的视觉系统所感受到的那局部光辐射功 率的大小，单位为lm。照度(I luminance)外表上一点的光照度是入射在包含该点的面元上的光 通量d6除以该面元面积dA。照度的公制单位是lx(lm/m2),英制单位为 fc(lm/ft2)。 1lx=0.0929fc 1fc=10.76lx出光度(Luminous Exultance)单位面积上发出的光通量，单位是 lm/m2。亮度(Luminance)在给定方向上，每单位面积上的发光强度。亮度的公 制单位是cd/m2(也称Nit),英制单位是fL(1/兀cd/ft2)。1cd/m2=0.2919fL 1fL=3.4

42、26cd/m2CIE标准光度观察者(CIE Standard Photometric Obse-rver)相对光谱响应曲 线符合明视觉V(函数或者暗视觉V(函数的理想观察者。朗伯发射面(Lambertian Surface)在某一方向上的发光强度等于这个面垂直 方向上的发光强度乘以方向角的余弦，这样的发光面称为朗伯发射面或朗伯 体，有时也叫均匀漫射面或均匀漫射体，还常被称做余弦漫射体。朗伯发射面 的出光度与亮度的关系为M=社。说明：发光强度，是衡量显示屏亮度的重要指标，单位是坎德拉(cd)。光通量，是投影系统的主要指标之一，单位是(我们所说的流明)lm。.word.zl.显色指数Rei光源的显

43、色性是指光源能否正确地显现物体颜色的性能，光源显色的标准就是物体在月光下所呈现的颜色。光源的光谱能量分布决定了光源的显色性，日光、白炽光都是连续光谱。 因而与日光、白炽光源相似的连续光谱的光源都有较好的显色性。为了对光源的显色性进展定量比拟，引入显色指数的概念，一般用日光和极近似日光光谱的人工光源做为标准光源，以显色指数最高为100表示。光照度lx勒克斯1勒克斯等于1流明均匀分布在1平方米的表在面上所产生的照度。1 lx =1 lm/m2 单位面积所入射光的量发光效率：发光效率简称光效。光效就是灯每消耗1瓦电能所发出的光通量，单位是lm/w。理论计算说明,1瓦能量如果全部转变为可视见函数最高的

44、555nm波长的光时，光效可达680lm/w 0可见光光谱：380nm 760nm.word.zl.光通量：光源辐射的能量包括紫外、可见、红外能量。不同的光源、光谱能 量分布也不同。由于人眼对各种不同波长的视觉灵敏度不同，故不能直接用光源的辐射能量瓦来衡量光能的大小，必须用人眼对光的相对感觉量为基准，这个量就 称为光通量，单位为lm。在国际单位制中，光度学的根本单位是光强度，流明是导出单位。流明的定义是：具有均匀光强度1坎德拉的均匀发光点光源，它发出的总光 通量就是4冗流明。LED根底知识LED是Light Emitting Diode的缩写，中文译为“发光二极管，是一种 可以将电能转化为光能

45、的电子器件具有二极管的特性。目前不同的发光二极管 可以发出从红外到蓝间不同波长的光线，还有在蓝光LED上涂上荧光粉，将蓝光转化成白光的白光LED 0LED的色彩与工艺：制造LED的材料不同，可以产生具有不同能量的 光子，借此可以控制LED所发出光的波长，也就是光谱或颜色。历史上第一个 LED所使用的材料是神(As址钱(Ga)，发出的光线为红外光谱。另一种常用的 LED材料为磷(P)化钱(Ga),发出的光线为绿光。由于制造采用了钱、神、磷三种元素，所以俗称这些LED为三元素发光管。而GaN氮化钱的蓝光 LED、GaP的绿光LED和GaAs红外光LED ,.word.zl. 被称为二元素发光管。而

46、目前最新的工艺是用混合铝 (Al)、钙(Ca)、钿(In)和氮 (N)四种元素的AlGaInN的四元素材料制造的四元素 LED,可以涵盖所有可见 光以及部份紫外光的光谱围。发光强度：发光强度的衡量单位有照度单位勒克司 Lux、光通量单位流明 Lumen、发光强度单位烛光 Candle power ,1CD烛光指完全辐射的物体，在白金凝固点温度下，每六十分之一平 方厘米面积的发光强度。1L流明指1 CD烛光照射在距离为1厘米，面积为1平方厘米的平面上 的光通量。1Lux勒克司指1L的光通量均匀地分布在1平方米面积上的照度。一般主动发光体采用发光强度单位烛光CD,如白炽灯、LED等；反射或穿透型的

47、物体采用光通量单位流明 L,如LCD投影机等；而照度单位勒克 司Lux, 一般用于摄影等领域。三种衡量单位在数值上是等效的，但需要从不 同的角度去理解。比方：如果说一部 LCD投影机的亮度光通量为1600流 明，其投影到全反射屏幕的尺寸为 60英寸1平方米，那么其照度为1600勒 克司，假设其出光口距光源1厘米，出光口面积为1平方厘米，那么出光口的 发光强度为1600CD。而真正的LCD投影机由于光传播的损耗、反射或透光膜 的损耗和光线分布不均匀，亮度将大打折扣，一般有50%的效率就很好了。实际使用中，光强计算常常采用比拟容易测绘的数据单位或变向使用。 对于LED显示屏这种主动发光体一般采用 CD/平方米作为发光强度单位，并 配合观察角度为辅助参数，其等效于屏体外表的照度单位勒克司；将此数值与.word.zl.屏体有效显示面积相乘，得到整个屏体的在最正确视角上的发光强度，假设屏体中每个像素的发光强度在相应空间恒定，那么此数值可被认为也是整个屏体 的光通量。一般室外LED显示屏须到达4000CD/平方米以上的亮度才可在日 光下有比拟理想的显示效果。普通室 LED,最大亮度在7002000 CD/平方米