光的基础理论
辐射度学参数和光度学参数之间存在着差别。辐射度学参数是纯粹的技术参数,不涉及光对人类的影响作用。这些参数可从功率单位瓦特推导得到。而光度学参数则往往需要考虑到人眼的光谱响应曲线(V(λ)曲线)。因此,光度学参数与人类的视觉灵敏度有着特殊的联系。光度学参数是从光通量单位流明推导得到。
光谱响应曲线是由以下关系产生的:人眼可以看到的辐射位于波长380 nm的蓝光至波长780 nm的红光区域内。在波长555 nm附近的绿光光谱区域,人眼的灵敏度最高。而在波长更长或更短的区域内,人眼的灵敏度降低,这就表示在这些波长区域内需要更高的辐射功率才能获得同等的亮度感受。在可见光区域内,555 nm(1 nm = 10-9 m)处的辐射功率与其它波长处的辐射功率之比称为光谱灵敏度V (λ),其构成的曲线就称为V (λ)曲线。
光谱响应曲线是由以下关系产生的:人眼可以看到的辐射位于波长380 nm的蓝光至波长780 nm的红光区域内。在波长555 nm附近的绿光光谱区域,人眼的灵敏度最高。而在波长更长或更短的区域内,人眼的灵敏度降低,这就表示在这些波长区域内需要更高的辐射功率才能获得同等的亮度感受。在可见光区域内,555 nm(1 nm = 10-9 m)处的辐射功率与其它波长处的辐射功率之比称为光谱灵敏度V (λ),其构成的曲线就称为V (λ)曲线。
度量参数
公式单位
类型 | 值 | 符号 | 公式 | 名称 | 单位: |
辐射值 | 光通量 | F | F = I · W | Lumen流明 | [lm] |
发送方值 | 发光强度 亮度 |
I L |
I=F/W L=I/A |
Candela堪 Candela pro square meter 堪/平方米 |
[cd] [cd/m2] |
接受方值 | 照度 | E | E=F/A | Lux勒克斯 | [lux] |
光强是指光源在某一特定方向上的光通量,与感光器的尺寸无关。它可以用一个矢量来表示。
如果我们将光源在某个平面内的所有光强矢量的终端相连接,就可以得到光强分布曲线。
光通量表示的是一个光源在各个方向上发出的辐射功率之和。该辐射涉及到人眼的灵敏度。其它所有的光度学参数都是从这个基本参数推出的。
照度是一个纯粹的物理测量参数,是光通量与被照面积的比值,与表面的反射系数无关。当1流明的光通量均匀地照射到1 m2的面积上,则照度就是1勒克斯。照度与光源和被照表面的距离的平方成反比。
亮度表示的是光源或被照表面的光强,且与观测面积有关。对于人类来说,只有当辐射进入眼睛后,光才能够被看见。
光源 | 平均亮度 [cd/m2] |
中午的阳光 | 1,6 · 109 |
短弧氙灯 | 1,5 · 108 - 2,7 · 109 |
短弧金属卤化物灯HMI, HTI | 5 · 107 - 1 · 108 |
金属卤化物灯 HQI | 5,3 · 106 |
透明白炽灯 | 2 · 106 - 2 · 107 |
磨砂白炽灯 | 5 · 104 - 4 · 105 |
低压钠灯 | 7,5 · 104 |
荧光灯 / 紧凑型荧光灯 | 1,2 · 104 - 1,4 · 104 |
亮白云 | 1 · 104 |
烛光 | 7.500 |
晴朗的天空 | 3.000 - 5.000 |
月光 | 2.500 |
辉光放电灯 | 200 - 600 |
夜空 | 10-3 |
照度的计算比较简单。而亮度的大小则取决于被照材料的反射特性和反射系数,但这些变量通常是未知的。因此,照明设计师在设计室内照明系统时,通常以照度来作标准。