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光照度(Lx)和光强度(支光)

阅读:8183发布时间:2010-6-7

1967年法国第十三届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。

1. 烛光、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“黑体”(即能够吸收全部外来光线而毫无反射的理想物体),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、烛光、坎德拉 三个概念是有区别的,不宜等同。从数量上看,60 坎德拉等于58.8烛光,亥夫纳灯的1烛光等于0.885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,单位是candela(坎德拉)简写cd。Lcd是指光源在方向的单位立体角内发出的光通量。光源辐射是均匀时,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明亮程度的,指发光表面在方向的发光强度与垂直且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。

发光强度(Luminous intensity, Candlepower):发光强度简称光度,系指从光源一个立体角(单位为sr)所放射出来的光通量,也就是光源或照明灯具所发出的光通量在空间选定方向上分布密度,单位为烛光(Candle or Candela, cd)。发光强度为1cd的光源可放射出12.57lm的光通量。 照度 照度(luminance):受照平面上接受光通量的密度,可用每一单位面积的光通量来测量。1lm的光通量均匀分布在1平方公尺(m2)的表面,即产生1勒克斯(Lux,  环保技术> 照度计)的照度;1lm的光通量落在1平方英尺(ft2)的表面,其照度值为1尺烛光(Footcandle, fc)。

辉度或亮度(luminance, Brightness):当人眼目视某物所看到的,可以两种方式表达:一用于较高发光值者如光源或灯具,直接以其发光强度来表示;另一则用于本身不发光只反射光线者如:室内表面或一般物体,以亮度表示。亮度即被照物每单位面积在某一方向上所发出或反射的发光强度,用以显示被照物的明暗差异,公制单位为烛光/平方公尺(Candela/m2, cd/m2)或尼特(nit),英制单位为英尺朗伯(Footlambert, fl)。

3. 光通量与流明

光源所发出的光能是向所有方向辐射的,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明亮程度,在各色光中,黄、绿色光能激起zui大的明亮感觉。如果用绿色光作水准,令它的光通量等于辐射能通量,则对其它色光来说,激起明亮感觉的本领比绿色光为小,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。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。为表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。

光通量(Luminous flux):即一光源所放射出光能量的速率或光的流动速率(Flow arte),为说明光源发光的能力的基本量,单位为流明(Lumen)。例如一个100瓦(W)的灯泡可产生1,750lm,而一支40W冷白日光灯管则可产生3,150lm的光通量。根据定义,1lm为发光强度(l)1cd的均匀点光源在1球面度立体角内发出的光通量。

光通量:符号 Φ,单位 流明 Lm, 说明 发光体每秒种所发出的光量之总和,即光通量 光强:符号 I,单位 坎德拉 cd,说明 发光体在特定方向单位立体角内所发射的光通量 照度:符号 E,单位 勒克斯 Lm/m2,说明 发光体照射在被照物体单位面积上的光通量 亮度:符号 L,单位 尼脱 cd/m2,说明 发光体在特定方向单位立体角单位面积内的光通量 光效:单位 每瓦流明 Lm/w,说明 电光源将电能转化为光的能力,以发出的光通量除以耗电量来表示。

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。被光均匀照射的物体,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。

流明是"光学亮度"的科学术语,是指一个物体的视觉亮度。 在外行人的术语中,它通常指的是"亮度"。 亮度是用每平方米的烛光亮度(Cd/m2)或nits来表示,即蜡烛一烛光在一公尺以外的所显现出的亮度。 在美国,英制单位Foot-lamberts(fL)也经常被使用。 要将fL转换为nits,就是把fL的数字乘以3.426(即1fL=3.426 nits)。

(1)光通量(φ) 光源在单位时间内,向周围空间辐射出使人眼产生感觉的能量,称为光通量。用符号φ表示,实用单位为流明 (lm),简称流。单位电功率所发出的流明数(lm/w),称为发光效率。

(2)发光强度(I) 光源在某一特定方向上单位立体角(球面度sr)内辐射的光通量,称为光源在该方向上的发光强度,简称光强,用符号I表示,单位为坎德拉(cd),简称坎。

坎得拉是单位制的基本单位(旧称“烛光”,俗称“支光”)。1(cd)=1(lm)/1(sr)。

1勒克斯相当于1平方米被照面上接收到的光通量为1流明时的照度。

自然光的照度在不同光线情况下为:

晴天阳光直射地面照度约为100000lx

晴天背阴处照度约为10000lx

晴天室内北窗附近照度约为2000lx

晴天室内*照度约为200lx

晴天室内角落照度约为20lx

阴天室外50—500lx

阴天室内5—50lx

月光(满月)250lx

日光灯5000lx

电视机荧光屏100lx

阅读书刊时所需的照度50~60lx

在40W白炽灯下1m远处的照度约为30lx

晴朗月夜照度约为0.2lx

黑夜0.001lx

1)当光源照射在一个物体上时,我们可以测出哪是光源发射的(Lumvnance D亮度)或哪是物体反射的(Illuminance D照度)。

(2)照度取决于物体的反射特性。它非常类似于照片,它测量的仅仅是反射光。它通用的单位是勒克斯。

(3)然而,EL灯是一个光源:它应当用亮度单位来表示,也就是fL(英尺朗伯)或cd/m2,也称为“nits”。有些工程师更倾向于用fL,而标准组织常用nits。nits与fL转换的公式为:1 nits×0.2919=1 fL;和1 fL×3.426=1 nits[注;这些因数由pi(π)和m2/ft2(0.0929)导出。

(4)很明显,用勒克斯是一个不正确的单位,从勒克斯也不能转换成其它单位。 1 Lux = 1 lumen per square meter = 0.0929 footcandle 1 footcandle= 1lumen per square foot = 10.764 Lux 1 foot Lambert= 3.426 candelas per square meter ( nit) 1 nit ( candelas per square meter) = 0.2919 foot Lambert

反射率(Reflectance orreflection factor)

某表面的亮度取决于落于其上的光量与该表面所能反射光线的能力;其所能反射的光的多寡与分布形式则取决于该材料表面的性质,以反射光与入射光的比值来表示,称为该材料表面的反射比或反射率(%)。的黑色表面的反射比为0,亦即无论多少光落于其上皆无亮度产生而全被吸收;反之,白色表面的反射比为1(反射率100%,吸收率0%)。反射比的测量,首先,将照度计置于物体表面读出其表面照度值Ei(Incident light),再将照度值置于其上5-8cm(感光部分朝该表面且确定无阴影遮挡),即可测出其所反射的照度值Er(Reflected light),表面照度除反射照度所得之商即为该材料表面的反射比  

 

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