發(fā)光強(qiáng)度、光通量、照度、亮度單位及概念
發(fā)布日期:2014-07-08
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發(fā)光強(qiáng)度、光通量、照度、亮度單位及概念
光度學(xué)與光相關(guān)的常用量有4個(gè):發(fā)光強(qiáng)度、光通量、照度、亮度。這4個(gè)量盡管是相關(guān)的,但為不同的,不能相混。正像壓力、重力、壓強(qiáng)、質(zhì)量是不同的物理量一樣?! ?
1、發(fā)光強(qiáng)度(I、Intensity),單位坎德拉,即cd。
定義:光源在給定方向的單位立體角中發(fā)射的光通量定義為光源在該方向的(發(fā))光強(qiáng)(度),
解釋:發(fā)光強(qiáng)度是針對(duì)點(diǎn)光源而言的,或者發(fā)光體的大小與照射距離相比比較小的場(chǎng)合。這個(gè)量是表明發(fā)光體在空間發(fā)射的會(huì)聚能力的??梢哉f,發(fā)光強(qiáng)度就是描述了光源到底有多“亮”,因?yàn)樗枪夤β逝c會(huì)聚能力的一個(gè)共同的描述。發(fā)光強(qiáng)度越大,光源看起來就越亮,同時(shí)在相同條件下被該光源照射后的物體也就越亮,因此,早些時(shí)候描述手電都用這個(gè)參數(shù)。
現(xiàn)在LED也用這個(gè)單位來描述,比如某LED是15000的,單位是mcd,1000mcd=1cd,因此15000mcd就是15cd。
之所以LED用毫cd(mcd)而不直接用cd來表示,是因?yàn)橐郧拜^早LED比較暗,比如1984年標(biāo)準(zhǔn)5mm的LED其發(fā)光強(qiáng)度才0.005cd,因此才用mcd表示,現(xiàn)在LED都很厲害了,但還是沿用原來的說法。07-30 燈頭、燈座的型號(hào)命名方法
用發(fā)光強(qiáng)度來表示“亮度”的缺點(diǎn)是,如果管芯完全一樣的兩個(gè)LED,會(huì)聚程度好的發(fā)光強(qiáng)度就高。因此,購買LED的時(shí)候不要一味追求高I值,還要看照射角度。很多高I值的LED并非提高自身的發(fā)射效率來達(dá)到,而是把鏡頭加長照射角度變窄來實(shí)現(xiàn)的,這盡管對(duì)LED手電有用,但可觀察角度也受限。另外,同樣的管芯LED,直徑5mm的I值就比3mm的大一倍多,但只有直徑10mm的1/4,因?yàn)橥哥R越大會(huì)聚特性就越好。
之所以用發(fā)光強(qiáng)度來表示手電或LED,是因?yàn)樵谙嗤嚯x下對(duì)被照射地的照度是與這個(gè)成正比的。特別的說,距離1m的lx就是cd值。但是,很多場(chǎng)合下我們需要照射面積大一些,所以只用發(fā)光強(qiáng)度這一特性還不能全面反應(yīng)手電的能力。比如,同樣的筒身,換個(gè)大頭(大反光杯)則I值馬上增大許多。因此,很多情況下我們用光通量(單位流明,見下)來表示手電了。
以上我們說“亮”和“亮度”時(shí)帶了引號(hào),是因?yàn)檫@是我們常規(guī)說的亮度,并非光度學(xué)嚴(yán)格意義上的亮度,這一單位后面會(huì)展開。
常見光源發(fā)光強(qiáng)度(cd):
太陽,2.8E27
高亮手電,10000
5mm超高亮LED,15
2、光通量(F,F(xiàn)lux),單位流明,即lm。
定義:光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出的光量稱為光源的發(fā)光通量
解釋:同樣,這個(gè)量是對(duì)光源而言,是描述光源發(fā)光總量的大小的,與光功率等價(jià)。光源的光通量越大,則發(fā)出的光線越多
對(duì)于各向同性的光(即光源的光線向四面八方以相同的密度發(fā)射),則 F = 4πI。也就是說,若光源的I為1cd,則總光通量為4π =12.56 lm。與力學(xué)的單位比較,光通量相當(dāng)于壓力,而發(fā)光強(qiáng)度相當(dāng)于壓強(qiáng)。要想被照射點(diǎn)看起來更亮,我們不僅要提高光通量,而且要增大會(huì)聚的手段,實(shí)際上就是減少面積,這樣才能得到更大的強(qiáng)度。
要知道,光通量也是人為量,對(duì)于其它動(dòng)物可能就不一樣的,更不是完全自然的東西,因?yàn)檫@種定義完全是根據(jù)人眼對(duì)光的響應(yīng)而來的。
人眼對(duì)不同顏色的光的感覺是不同的,此感覺決定了光通量與光功率的換算關(guān)系。對(duì)于人眼最敏感的555nm的黃綠光,1W = 683 lm,也就是說,1W的功率全部轉(zhuǎn)換成波長為555nm的光,為683流明。這個(gè)是比較大的光轉(zhuǎn)換效率,也是定標(biāo)值,因?yàn)槿搜蹖?duì)555nm的光最敏感。對(duì)于其它顏色的光,比如650nm的紅色,1W的光僅相當(dāng)于73流明,這是因?yàn)槿搜蹖?duì)紅光不敏感的原因。對(duì)于白色光,要看情況了,因?yàn)楹芏嗖煌墓庾V結(jié)構(gòu)的光都是白色的。例如LED的白光、電視上的白光以及日光就差別很大,光譜不同。