發(fā)光強度、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)光強度、光通量、照度、亮度單位及概念
光度學與光相關的常用量有4個:發(fā)光強度、光通量、照度、亮度。這4個量盡管是相關的,但為不同的,不能相混。正像壓力、重力、壓強、質量是不同的物理量一樣?! ?
1、發(fā)光強度(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(度),
解釋:發(fā)光強度是針對點光源而言的,或者發(fā)光體的大小與照射距離相比比較小的場合。這個量是表明發(fā)光體在空間發(fā)射的會聚能力的。可以說,發(fā)光強度就是描述了光源到底有多“亮”,因為它是光功率與會聚能力的一個共同的描述。發(fā)光強度越大,光源看起來就越亮,同時在相同條件下被該光源照射后的物體也就越亮,因此,早些時候描述手電都用這個參數(shù)。
現(xiàn)在LED也用這個單位來描述,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,是因為以前較早LED比較暗,比如1984年標準5mm的LED其發(fā)光強度才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、燈座的型號命名方法
用發(fā)光強度來表示“亮度”的缺點是,如果管芯完全一樣的兩個LED,會聚程度好的發(fā)光強度就高。因此,購買LED的時候不要一味追求高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)射效率來達到,而是把鏡頭加長照射角度變窄來實現(xiàn)的,這盡管對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,因為透鏡越大會聚特性就越好。
之所以用發(fā)光強度來表示手電或LED,是因為在相同距離下對被照射地的照度是與這個成正比的。特別的說,距離1m的lx就是cd值。但是,很多場合下我們需要照射面積大一些,所以只用發(fā)光強度這一特性還不能全面反應手電的能力。比如,同樣的筒身,換個大頭(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”時帶了引號,是因為這是我們常規(guī)說的亮度,并非光度學嚴格意義上的亮度,這一單位后面會展開。
常見光源發(fā)光強度(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:光源在單位時間內發(fā)射出的光量稱為光源的發(fā)光通量
解釋:同樣,這個量是對光源而言,是描述光源發(fā)光總量的大小的,與光功率等價。光源的光通量越大,則發(fā)出的光線越多
對于各向同性的光(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。與力學的單位比較,光通量相當于壓力,而發(fā)光強度相當于壓強。要想被照射點看起來更亮,我們不僅要提高光通量,而且要增大會聚的手段,實際上就是減少面積,這樣才能得到更大的強度。
要知道,光通量也是人為量,對于其它動物可能就不一樣的,更不是完全自然的東西,因為這種定義完全是根據(jù)人眼對光的響應而來的。
人眼對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系。對于人眼最敏感的555nm的黃綠光,1W = 683 lm,也就是說,1W的功率全部轉換成波長為555nm的光,為683流明。這個是比較大的光轉換效率,也是定標值,因為人眼對555nm的光最敏感。對于其它顏色的光,比如650nm的紅色,1W的光僅相當于73流明,這是因為人眼對紅光不敏感的原因。對于白色光,要看情況了,因為很多不同的光譜結構的光都是白色的。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。