光通量单位.docx

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光通量单位

光通量单位

篇一：

几种光单位

0、前言

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，但为不同的，不能相混。

正像压力、重力、压强、质量是不同的物理量一样。

1、发光强度〔I、Intensity〕，单位坎德拉，即cd。

〔是点光源的固有属性，表征光线的汇聚力量〕

定义：

光源在给定方向的单位立体角中放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耀距离相比比较小的场合。

这个量是说明发光体在空间放射的会聚力量的。

可以说，发光强度就是描述了光源究竟有多“亮”，由于它是光功率与会聚力量的一个共同的描述。

发光强度越大，光源看起来就越亮，同时在相同条件下被该光源照耀后的物体也就越亮，因此，早些时候描述手电都用这个参数。

如今LED也用这个单位来描述，比方某LED是15000的，单位是mcd，1000mcd=1cd，因此15000mcd就是15cd。

之所以LED用毫cd〔mcd〕而不直接用cd来表示，是由于以前最早LED比较暗，比方1984年标准5mm的LED其发光强度才0.005cd，因此才用mcd表示，如今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，假如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，还要看照耀角度。

许多高I值的LED并非提高自身的放射效率来到达，而是把镜头加长照耀角度变窄来实现的，这尽管对LED手电有用，但可观看角度也受限。

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，由于透镜越大会聚特性就越好。

之所以用发光强度来表示手电或LED，是由于在相同距离下对被照耀地的照度是与这个成正比的。

特殊的说，距离1m的lx就是cd值。

但是，许多场合下我们需要照耀面积大一些，所以只用发光强度这一特性还不能全面反应手电的力量。

比方，同样的筒身，换个大头〔大反光杯〕则I值立刻增大很多。

因此，许多状况下我们用光通量〔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，是由于这是我们常规说的亮度，并非光度学严格意义上的亮度，这一单位后面会绽开。

常见光源发光强度〔cd〕：

太阳，2.8E27

高亮手电，10000

5mm超高亮LED，15

2、光通量〔F，Flux〕，单位流明，即lm。

〔是光源的固有属性，是单位时间内光源辐射的总能量,即光功率〕

定义：

光源在单位时间内放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，则发出的光线越多

对于各向同性的光〔即光源的光线向四周八方以相同的密度放射〕，则F=4πI。

也就是说，若光源的I为1cd，则总光通量为4π=12.56lm。

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。

要想被照耀点看起来更亮，我们不仅要提高光通量，而且要增大会聚的手段，事实上就是削减面积，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，由于这种定义完全是依据人眼对光的响应而来的。

3、光效，单位，流明/瓦，即1W的能量能够转换成多少LM的光通量。

至于电光源的发光效率，是另外一个相关的话题，是说1W的电功率究竟能转化成多少光通量。

人眼对不同颜色的光的感觉是不同的，此感觉确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=683lm，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，由于人眼对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，这是由于人眼对红光不敏感的缘由。

对于白色光，要看状况了，由于许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异很大，光谱不同。

电光源的发光效率，是说1W的电功率究竟能转化成多少光通量。

假如全部转换成555nm的光，那就是每瓦683流明。

但假如有一半转换成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=20lm就很不错了，其余的都成为热量或红外线了。

测量一个不规章发光体的光通量，要用到积分球，比较专业而冗杂。

常见发光的大致效率〔流明/瓦〕

白炽灯，15白色LED，20日光灯，50无极灯LVD，60节能灯，60太阳，94钠灯，120

4、光照度〔E，Illuminance〕，单位勒克斯即lx〔以前叫lux〕。

〔从另一个角度来反映光源亮不亮〕

定义：

1流明的光通量匀称分布在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，但又与被照耀物体无关。

一个流明的光，匀称射到1m2的物体上，照度就是1lx。

照度的测量，用照度表，或者叫勒克斯表、lux表。

事实上，照度是最简单测量的了〔相对其它三个量〕，照度表很廉价就可以买到〔几百元〕。

为了爱护眼睛便于生活和工作，在不同场所下究竟要多大的照度都有规定，例如机房不得低于200lx。

阳光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〔自己实测〕。

我刚刚测量了一下，房间是3.8mx6.5m，有12个20W的日光灯管，桌面照度为400勒克司。

常见照度〔勒克司〕：

阳光直射〔正午〕下，110,000

阴天室外，1000

商场内，500

阴天有窗室内，100

一般房间灯光下，100

满月照耀下，0.2

简洁的计算原理〔实际很冗杂，涉及微积分自己网上了解即可〕

照度E=〔光通量L/〔照耀面积S*垂直距离的平方〕〕*COS3θ〔夹角为垂直光线与照耀面法线夹角〕

举例：

快速路要求20Lx，光源垂直距离为8米，照耀半径为2米，则选择什么光源和功率？

答：

依据公式推出光通量L=（E/COS3θ）*照耀面积S*垂直距离的平方

=20*1*3.14*2*2*8*8=16076Lm

依据不同光源的光效推出功率：

W=L/光效，如选择无极灯，W=16076/60=268W，但是事实上这么大功率的直流无极灯很少用，可换成低压钠灯：

W=16076/120=134W即可。

备注：

衡量大路路灯的两个重要指标就是：

平均照度、照度匀称度=最小照度/平均照度

依据《城市道路照明设计标准》要求，常见大路的照度及照度匀称度要求：

道路类型平均照度照度匀称度

快速路、主干路20Lx≤0.4

次干道10Lx≤0.35

支路8Lx≤0.3

5、亮度〔L，Luminance〕，单位尼特，即nt。

反映的是发光面或反射面光线进入到人眼里面时的感受亮不亮。

定义：

单位光源面积在法线方向上，单位立体角内所发出的光流，也叫单位面积发光面的光照强度。

坎德拉/平米

解释：

这个是最简单被误会的概念了。

亮度是针对光源而言，而且不是对点光源，是对面光源〔包括发光面和反射面〕而言的。

无论是主动发光的还是被动〔反射〕发光的。

亮度是一块比较小的面积看起来〔人眼的感受〕究竟有多“亮”的意思。

这个多“亮”，与取多少面积无关，但为了匀称，我们把面积取得比较小，因此才会消失“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，但与观看者的方向有关。

说一个手电很“亮”，并不是说该手电的亮度高〔由于手电是没有亮度概念的〕，而是说其发光强度大，或者是说被它照耀的物体亮。

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放射的会聚程度。

光亮度是指一个外表的光明程度，即从一个外表出来或反射出来的光通量，而不同的物体有不同的反射系数〔或汲取系数〕，例如在同一照度的地方，先后放上一张白纸和黑纸，对人眼而言其亮度差异是很大的。

白纸的反射系数是80%，而黑纸的反射系数只有3%。

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

阳光下的白纸，30,000

人眼能习惯的亮度，3,000

满月外表，2,500

人眼能比较好的辨别出颜色的亮度，1

满月下的白纸，0.07

无月夜空，0.0001

对比分析：

照度与亮度

l照耀在某一单位面积外表上的入射光的总量，可用照度来反映；

l若从某一单位面积外表上反射到人眼中的反射光总量，可用亮度来反映。

还有说照度和亮度一般是对比射距离肯定，照耀光斑肯定的发光体而言的，如：

路灯；对于手电筒之类的光斑、照耀距离不定的没法说照度和亮度，要说则肯定指出是在什么距离和照耀面积下。

6、色温，即通过开尔文温度表示的黑体的温度来表示颜色。

由于颜色细分可以有上百万种，而不是简洁的赤橙黄绿青蓝紫，只有通过黑体在不同温度下辐射出的相应光线来定义，最为科学。

如：

烛光，1930K；钨丝灯，2760-2900K；荧光灯，3000K；中午阳光，5400K。

7、显色性，是指在此光线下，能够现出被照耀物体的原有颜色的性质。

例如：

高压钠灯的光线是橙黄色，则原先白色的物体在他的照耀下也呈现橙黄色，颜色失真，则显色性差。

日光灯的显色性就好。

篇二：

光的单位

国际单位制（SIE单位制）的光度单位

光度量几何学

名称符号单位英文名

光强度I坎德拉Candela（cd）

光照度E勒克斯Lux（lx）

光亮度L尼特Nit

光通量φ流明Lumen（lm）

与心理学关系亲密的单色光单位有:

1.光强度光强度（luminousintensity）是光源在单位立体角内辐射

的光通量,以I表示,单位为坎德拉（candela,简称cd）.1坎德拉表示在

单位立体角内辐射出1流明的光通量.

2.光通量光通量（luminousflus）是由光源向各个方向射出的光功

率,也即每一单位时间射出的光能量,以φ表示,单位为流明（lumen,简称

lm）.3.光照度光照度（illuminance）是从光源照耀到单位面积上的光通

量,以E表示,照度的单位为勒克斯（Lux,简称lx）.

4.反射系数人们观看物体时,总是要借助于反射光,所以要常常用到

反射系数的概念.反射系数（reflectancefactor）是某物体外表的流

明数与入射到此外表的流明数之比,以R表示.

5.光亮度光亮度（luminance）是指一个外表的光明程度,以L表示,

即从一个外表反射出来的光通量.不同物体对光有不同的反射系数或汲取系

数.光的强度可用照在平面上的光的总量来度量,这叫入射光（inci-dent

light）或照度（illuminance）.若用从平面反射到眼球中的光量来度量光

的强度,这种光称为反射光（reflectionlight）或亮度（brightness）.

流明是光通量的单位，Cd是光强单位，尼特是亮度单位，Lx是照度单位

光强是单位立体角的光通量

照度是单位面积的光通量

亮度是单位立体角，单位面积的光通量

尼特是亮度的单位,1尼特=1CD/平方米

1烛光＝10.76勒克斯，1勒克斯＝1流明每平方米，1辐脱＝10^4勒克斯

这些是照度，砍的拉是发光强度

光通量〔totalflux）－流明lumen-W（功率）

光照度〔受照面〕OR光出射度〔光源〕〔areaintensity〕－lux（lum/m^2）－＞W/m^2

光强度〔angularintensity〕－Cd（lum/Sr）-W/Sr

光亮度（Brightness）-nit（Cd/m^2）-W/Sr-m^2

1Cd=1/683（W/Sr）

面发光度=光照度x纸面的反射系数

流明是光通量的单位，Cd是光强单位，尼特是亮度单位，Lx是照度单位

光强是单位立体角的光通量

照度是单位面积的光通量

亮度是单位立体角，单位面积的光通量

尼特是亮度的单位,1尼特=1CD/平方米

1烛光＝10.76勒克斯，1勒克斯＝1流明每平方米，1辐脱＝10^4勒克斯

这些是照度，砍的拉是发光强度

光通量〔totalflux）－流明lumen-W（功率）

光照度〔受照面〕OR光出射度〔光源〕〔areaintensity〕－lux（lum/m^2）－＞W/m^2

光强度〔angularintensity〕－Cd（lum/Sr）-W/Sr

光亮度（Brightness）-nit（Cd/m^2）-W/Sr-m^2

篇三：

光的单位之间的关系

光强度/坎德拉、光亮度/cd/m2、光通量/流明、光照度/勒克斯[森林木丁发表于2022-5-3012:

56:

00]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。

为了解和使用便利，以下将有关学问做一简洁介绍：

名称单位符号定义

光强度cd

坎德拉

（Candela）I=F/Ω光源在指定方向的单位立体角内发出的光通量。

光亮度cd/m2表示发光面光明程度的，指发光外表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。

光通量lm

流明

（Lumen）F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。

肯定黑体在铂的凝固温度下，从5.305*103cm2面积上辐射出来的光通量为1lm。

为说明光强和光通量的关系，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。

光照度lx

勒克斯

（Lux）被光匀称照耀的物体，距离该光源1米处，在1m2面积上得到的光通量是1lm时，它的照度是1lux。

习称“烛光米”。

1.烛光、国际烛光、坎德拉〔candela〕的定义

在每平方米101325牛顿的标准大气压下，面积等于1/60平方厘米的肯定“黑体”〔即能够汲取全部外来光线而毫无反射的抱负物体〕，在纯铂〔Pt〕凝固温度〔约2042K获1769℃〕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分的，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。

光源辐射是匀称时，则光强为I=F/Ω，Ω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I=F/4。

光亮度是表示发光面光明程度的，指发光外表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/m2

太阳：

1.5*10；日光灯：

〔5—10〕*103；月光〔满月〕：

2.5*103；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全部方向辐射的，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光明程度，在各色光中，黄、绿色光能激起最大的光明感觉。

假如用绿色光作水准，令它的光通量等于辐射能通量，则对其它色光来说，激起光明感觉的本事比绿色光为小，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。

肯定黑体在铂的凝固温度下，从5.305*103cm2面积上辐射出来的光通量为1lm。

为说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1六名。

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。

被光匀称照耀的物体，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。

以下是各种环境照度值：

单位lux

黑夜：

0.001—0.02；月夜：

0.02—0.3；阴天室内：

5—50；阴天室外：

50—500；晴天室内：

100—1000；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：

50—60；家用摄像机标准照度：

1400。

光源在单位时间、向四周空间辐射并引起视觉的能量，称为光通量。

用Φ表示，单位为流明（Lm）。

单位面积上接受的光通量称为照度，用E表示，单位勒克司（Lx）

E=Φ/S

Φ－光通量（Lm）

S－受照面积（㎡）

换算关系

1勒克斯=1流明的光通量匀称分布在1平方米面积上的照度

1流明=发光强度为1坎德拉的点光源，在单位立体角内放射的光通量

1勒克斯=发光强度为1坎德拉的点光源在半径为1米的球面上产生的光照度

什么是坎德拉〔Candela，cd〕?

在每平方米101325牛顿的标准大气压下，面积等于1/60平方厘米的肯定“黑体”〔即能够汲取全部外来光线而毫无反射的抱负物体〕，在纯铂〔Pt〕凝固温度〔约2042K或1769℃〕时，沿垂直方向的发光强度为1坎德拉〔Candela，简写cd〕。

什么是流明〔Lumen，lm〕?

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〔Lumen，简写lm〕。

什么是照度勒克斯〔Lux,lx〕?

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。

被光匀称照耀的物体，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〔Lux，简写lx〕。