流明
目錄1流明定義編輯所謂的流明,是指一燭光(cd,坎德拉Candela,發(fā)光強度單位,相當于一只普通蠟燭的發(fā)光強度)在一個立體角(半徑為1的單位圓球上1平米的球冠所對應的球錐所代表的角度,其對應中截面的圓心角約65°)上產(chǎn)生的總發(fā)射光通量??紤]整個圓球的立體角為4π,1燭光在其周圍1米處總發(fā)射的光通量為4π(約12.57)流明。1燭光在其周圍約0.28m位置發(fā)射的總光通量為1流明(燭光在1立體角的光通量為1流明,任意大小的球總立體角均為4π,因此燭光的總光通量固定為4π,不因距離變化而變化,故“1燭光在其周圍約0.28m位置發(fā)射的總光通量為1流明”是錯誤說法,同理,下句說法也是錯誤的)。(通常的說法是相當于1個蠟燭在1英尺(0.305m)位置形成的光照效果為1流明)
一個普通40瓦的白熾燈泡,其發(fā)光效率大約是每瓦10流明,因此可以發(fā)出400流明的光.。40瓦的白熾燈220伏時,光通量為340流明。光通量是描述單位時間內(nèi)光源輻射產(chǎn)生視覺響應強弱的能力,單位是流明,也叫明亮度。投影儀表示光通量的單位是ANSI流明,ANSI流明是美國國家標準化協(xié)會制定的測量投影儀光通量的標準,它測量屏幕"田"字形九個交叉點上的各點照度,乘以面積,再求九點的平均值,即為該投影儀的ANSI流明。流明值越高表示越亮,明亮度越高則在投影時就不需要關(guān)燈, ANSI為American National Standards Institute(美國國家標準局)的縮寫。
2詳細介紹編輯同樣,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。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(guān)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(zhuǎn)換成波長為555nm的光,為683流明。這個是最大的光轉(zhuǎn)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(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。
至于電光源的發(fā)光效率,是另外一個相關(guān)的話題,是說1W的電功率到底能轉(zhuǎn)化成多少光通量。如果全部轉(zhuǎn)換成555nm的光,那就是每瓦683流明。但如果有一半轉(zhuǎn)換成555nm的光,另一半變成熱量損失了,那效率就是每瓦341.5流明。白熾燈能達到1W=20 lm就很不錯了,其余的都成為熱量或紅外線了。測量一個不規(guī)則發(fā)光體的光通量,要用到積分求,比較專業(yè)而復雜。
3發(fā)光效率編輯白熾燈,15
白色LED,80-200
日光燈,50
太陽燈,94
鈉燈,120
節(jié)能燈,60-80
LED,80-130
定義
1967年法國第十三屆國際計量大會規(guī)定了以 坎德拉、坎德拉/平方米、流明、勒克斯分別作為發(fā)光強度、光亮度、光通量和光照度等的單位,為統(tǒng)一工程技術(shù)中使用的光學度量單位有重要意義。為使您了解和使用便利,以下將有關(guān)知識做一簡單介紹:
1. 燭光、國際燭光、坎德拉(candela)
在每平方米101325牛頓的標準大氣壓下,面積等于1/60平方厘米的絕對“黑體”(即能夠吸收全部外來光線而毫無反射的理想物體),在純鉑(Pt)凝固溫度(約2042K或1769℃)時,沿垂直方向的發(fā)光強度為1 坎德拉。并且,燭光、國際燭光、坎德拉 三個概念是有區(qū)別的,不宜等同。從數(shù)量上看,60 坎德拉等于58.8國際燭光,亥夫納燈的1燭光等于0.885國際燭光或0.919坎德拉。
2. 發(fā)光強度與光亮度
發(fā)光強度簡稱光強,國際單位是candela(坎德拉)簡寫cd。發(fā)光強度為1cd的點光源在單位立體角(1球面度)內(nèi)發(fā)出的光通量為1lm。光源輻射是均勻時,則光強為I=F/Ω,Ω為立體角,單位為球面度(sr),F為光通量,單位是流明,對于點光源由I=F/4π 。光亮度是表示發(fā)光面明亮程度的,指發(fā)光表面在指定方向的發(fā)光強度與垂直且指定方向的發(fā)光面的面積之比,單位是坎德拉/平方米。對于一個漫散射面,盡管各個方向的光強和光通量不同,但各個方向的亮度都是相等的。電視機的熒光屏就是近似于這樣的漫散射面,所以從各個方向上觀看圖像,都有相同的亮度感。
以下是部分光源的亮度值:單位cd/m2;
太陽:1.5E5 ;日光燈:(5—10)E1;月光(滿月):2.5E-1;黑白電視機熒光屏:120左右;彩色電視機熒光屏:80左右。
3. 光通量與流明
光源所發(fā)出的光能是向所有方向輻射的,對于在單位時間里通過某一面積的光能,稱為通過這一面積的輻射能通量。各色光的頻率不同,眼睛對各色光的敏感度也有所不同,即使各色光的輻射能通量相等,在視覺上并不能產(chǎn)生相同的明亮程度,在各色光中,黃、綠色光能激起最大的明亮感覺。如果用綠色光作水準,令它的光通量等于輻射能通量,則對其它色光來說,激起明亮感覺的本領比綠色光為小,光通量也小于輻射能通量。光通量的單位是流明,是英文lumen的音譯,簡寫為lm。絕對黑體在鉑的凝固溫度下,從5.305*103cm2面積上輻射出來的光通量為1lm。為表明光強和光通量的關(guān)系,發(fā)光強度為1坎德拉的點光源在單位立體角(1球面度)內(nèi)發(fā)出的光通量為1流明。一只40W的日光燈輸出的光通量大約是2100流明。
4. 光照度與勒克斯
光照度可用照度計直接測量。光照度的單位是勒克斯,是英文lux的音譯,也可寫為lx。被光均勻照射的物體,在1平方米面積上得到的光通量是1流明時,它的照度是1勒克斯。有時為了充分利用光源,常在光源上附加一個反射裝置,使得某些方向能夠得到比較多的光通量,以增加這一被照面上的照度。例如汽車前燈、手電筒、攝影燈等。
4照度值編輯單位lux
黑夜:0.001—0.02;月夜:0.02—0.3;陰天室內(nèi):5—50;陰天室外:50—500;晴天室內(nèi):100—1000;夏季中午太陽光下的照度:約為10*9次方;閱讀書刊時所需的照度:500—600;家用攝像機標準照度:1400。
國際單位制基本單位國際單位制導出單位
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