光强度、光通量、照度、亮度.
光度学的基本单位
光度学的基本单位
光度学的基本单位有：
1. 光通量：用于描述光源发出光的总量，单位是流明(lm)。
2. 发光强度：描述光源在特定方向上单位立体角内发出的光通量，单位是坎德拉(cd)。
3. 亮度：描述物体在特定方向上单位面积内的光通量，单位是尼特(nit)。
4. 照度：描述被照物体在特定表面上单位面积接受到的光通量，单位是勒克斯(lx)。
此外，光度学中还有一些其他常用的量和单位，如光谱光通量、光谱发光强度、光谱亮度、光谱照度等。
这些量和单位的定义和使用方法与上述基本单位类似。
光强度、光通量、亮度介绍
光强度、光通量、亮度介绍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，以下将有关知识做一简单介绍: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/m?表示发光面明亮程度的，指发光表面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。
绝对黑体在铂的凝固温度下，从5.305*10?cm?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)被光均匀照射的物体，距离该光源1米处，在1m?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平方厘米的绝对"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、国际烛光、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。
光学相关的计量单位
☆光学相关的计量单位☆光强度——坎德拉（cd），光亮度——cd/m2，光通量——流明（lm），光照度——勒克斯（lux、lx），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（cd/m2）”、“流明”、“勒克斯（lux、lx）”分别作为发光强度、光亮度、光通量、光照度等的单位为统一工程技术中使用的光学度量单位。
光强度——坎德拉（Candela）-cd。
1=F/Ω即光源在指定方向的单位立体角内发出的光通量。
光通量——流明（lumen）-lm。
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。
绝对黑体在铂的凝固温度下，从5.305×10cm面积上辐射出来的光通量为1lm。
为表示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。
光亮度——坎德拉/平方米（cd/㎡）是表示发光面明亮程度的。
即指发光表面在制定方向的发光强度为垂直且制定方向的发光面的面积之比。
光照度——勒克斯（Lux）-lx。
被光均匀照射的物体，距离该光源1m处在1㎡的面积上得到的光通量是1lm时其照度为1lux，习惯称之为“烛光米”。
1、烛光、国际烛光、坎德拉（Candela）：定义在每平方米101325牛顿的标准大气压下，面积等于1/60平方厘米的绝对“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或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、坎德拉的三个概念是有区别的，不宜等同。
从数量上看，60坎德拉德育58.8国际烛光，亥夫钠灯的1烛光等于0.885国际烛光或者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度内发出的光通量。
光源辐射是均匀时，则光强度为l=f/Ω，Ω为立体角，单位为球面度（SR），F为光通量，单位为流明（lm），对于点光源由l=F/4。
(完整版)光强、光亮、光照、光通量之间的关系
光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，以下将有关知识做一简单介绍：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平方厘米的绝对“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、国际烛光、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、绿色光能激起最大的明亮感觉。
光强、光亮、光照、光通量之间的关系
光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，以下将有关知识做一简单介绍：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 表示发光面明亮程度的，指发光表面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。
绝对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) 被光均匀照射的物体，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平方厘米的绝对“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、国际烛光、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。
光强、光亮、光照、光通量之间的关系
解释：照度的国际单位（SI），又称米烛光。1 流明的光通量均匀分布在 1 平方米面积上的照度，就是一勒克斯，可以标作勒[克斯]，简称勒。英文为 lux， 简作 lx。
勒克斯是引出单位，由流明（lm）引出。流有则由标准单位烛光（cd）引出。 勒克斯是照度单位。 照度是反映光照强度的一种单位，其物理意义是照射到单位面积上的光通 量，照度的单位是每平方米的流明（lm）数，也叫勒克斯（Lux），即：1Lux=1Lm/m2 关系：1lux=1lm/平方米=1cd x sr/平方米。
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、绿色光能激起最大的明亮感觉。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。绝对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 流明。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。
光强度、光通量、照度、亮度
有关发光强度、光通量、照度、亮度的简单介绍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。
定义：光源在给定方向的单位立体角中发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射距离相比比较小的场合。
这个量是表明发光体在空间发射的会聚能力的。
可以说，发光强度就是描述了光源到底有多“亮”，因为它是光功率与会聚能力的一个共同的描述。
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射后的物体也就越亮，因此，早些时候描述手电都用这个参数。
现在LED也用这个单位来描述，比如某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，是因为以前最早LED比较暗，比如1984年标准5mm的LED其发光强度才0.005cd，因此才用mcd表示，现在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，如果管芯完全一样的两个LED，会聚程度好的发光强度就高。
因此，购买LED的时候不要一味追求高I值，还要看照射角度。
很多高I值的LED并非提高自身的发射效率来达到，而是把镜头加长照射角度变窄来实现的，这尽管对LED手电有用，但可观察角度也受限。
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，因为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，是因为在相同距离下对被照射地的照度是与这个成正比的。
特别的说，距离1m的lx就是cd值。
但是，很多场合下我们需要照射面积大一些，所以只用发光强度这一特性还不能全面反应手电的能力。
比如，同样的筒身，换个大头(大反光杯)则I 值马上增大许多。
发光强度、光通量、光效、照度、亮度的简单介绍(精)
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，表征光线的汇聚能力）
定义：光源在给定方向的单位立体角中发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射距离相比比较小的场合。这个量是表明发光体在空间发射的会聚能力的。可以说，发光强度就是描述了光源到底有多“亮”，因为它是光功率与会聚能力的一个共同的描述。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射后的物体也就越亮，因此，早些时候描述手电都用这个参数。
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
普通房间灯光下，100
满月照射下，0.2
简单的计算原理（实际很复杂，涉及微积分自己网上了解即可）
照度E=（光通量L/（照射面积S*垂直距离的平方））*COS3θ（夹角为垂直光线与照射面法线夹角）
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
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
有关发光强度、光通量、照度、亮度的简单介绍
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 。
定义:光源在给定方向的单位立体角中发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射距离相比比较小的场合。
这个量是表明发光体在空间发射的会聚能力的。
可以说,发光强度就是描述了光源到底有多“ 亮” ,因为它是光功率与会聚能力的一个共同的描述。
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射后的物体也就越亮,因此,早些时候描述手电都用这个参数。
现在 LED 也用这个单位来描述,比如某 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,是因为以前最早 LED 比较暗,比如 1984年标准 5mm 的 LED 其发光强度才 0.005cd ,因此才用 mcd 表示,现在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, 如果管芯完全一样的两个 LED , 会聚程度好的发光强度就高。
因此,购买 LED 的时候不要一味追求高 I 值,还要看照射角度。
很多高 I 值的 LED 并非提高自身的发射效率来达到,而是把镜头加长照射角度变窄来实现的,这尽管对 LED 手电有用,但可观察角度也受限。
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,因为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 ,是因为在相同距离下对被照射地的照度是与这个成正比的。
特别的说,距离 1m 的 lx 就是 cd 值。
但是,很多场合下我们需要照射面积大一些,所以只用发光强度这一特性还不能全面反应手电的能力。
比如,
同样的筒身,换个大头 (大反光杯则 I 值马上增大许多。
因此,很多情况下我们用光通量 (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,是因为这是我们常规说的亮度,并非光度学严格意义上的亮度,这一单位后面会展开。
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 。
定义:光源在单位时间内发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 (即光源的光线向四面八方以相同的密度发射 ,则F = 4πI。
也就是说,若光源的 I 为 1cd ,则总光通量为4π =12.56 lm。
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。
要想被照射点看起来更亮, 我们不仅要提高光通量,而且要增大会聚的手段, 实际上就是减少面积,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, 因为这种定义完全是根据人眼对光的响应而来的。
人眼对不同颜色的光的感觉是不同的, 此感觉决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 = 683 lm,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,因为人眼对 555nm 的光最敏感。
对于其它颜色的光,比如 650nm 的红色, 1W 的光仅
相当于 73流明,这是因为人眼对红光不敏感的原因。
对于白色光,要看情况了,因为很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别很大,光谱不同。
至于电光源的发光效率,是另外一个相关的话题,是说 1W 的电功率到底能转化成多少光通量。
如果全部转换成 555nm 的光,那就是每瓦 683流明。
但如果有一半转换成 555nm 的光,另一半变成热量损失了,那效率就是每瓦 341.5流明。
白炽灯能达到 1W=20 lm就很不错了,其余的都成为热量或红外线了。
测量一个不规则发光体的光通量,要用到积分球,比较专业而复杂。
常见发光的大致效率 (流明 /瓦
白炽灯, 15
白色 LED , 20
日光灯, 50
太阳, 94
钠灯, 120
3、光照度 (E, Illuminance ,单位勒克斯即 lx(以前叫 lux 。
定义:1流明的光通量均匀分布在 1平方米表面上所产生的光照度
解释:光照度是对被照地点而言的,但又与被照射物体无关。
一个流明的光,均匀射到 1m2的物体上,照度就是 1 lx。
照度的测量,用照度表,或者叫勒克斯表、 lux 表。
事实上,照度是最容易测量的了 (相对其它三个量 ,照度表很便宜就可以买到(几百元。
为了保护眼睛便于生活和工作,在不同场所下到底要多大的照度都有规定,例如机房不得低于 200 lx。
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。
我刚才测量了一下,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
普通房间灯光下, 100
满月照射下, 0.2
4、亮度 (L, Luminance ,单位尼特,即 nt 。
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
解释:这个是最容易被误解的概念了。
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到底有多“ 亮” 的意思。
这个多“ 亮” ,与取多少面积无关,但为了均匀,我们把面积取得比较小,因此才会出现“ 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,但与观察者的方向有关。
说一个手电很“ 亮” ,并不是说该手电的亮度高 (因为手电是没有亮度概念的 ,而是说其发光强度大,或者是说被它照射的物体亮。
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发射的会聚程度。
常见发光体的亮度 (尼特 :
红色激光指示器, 20,000,000,000
太阳表面, 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
满月表面, 2,500
人眼能比较好的分辨出颜色的亮度, 1 满月下的白纸, 0.07
无月夜空, 0.0001。