3、光照度(E,Illuminance),單位勒克斯即lx(以前叫l(wèi)ux)。
定義:1流明的光通量均勻分布在1平方米表面上所產(chǎn)生的光照度
解釋:光照度是對(duì)被照地點(diǎn)而言的,但又與被照射物體無(wú)關(guān)。一個(gè)流明的光,均勻射到1m2的物體上,照度就是1 lx。照度的測(cè)量,用照度表,或者叫勒克斯表、lux表。事實(shí)上,照度是最容易測(cè)量的了(相對(duì)其它三個(gè)量),照度表很便宜就可以買(mǎi)到(幾百元)。為了保護(hù)眼睛便于生活和工作,在不同場(chǎng)所下到底要多大的照度都有規(guī)定,例如機(jī)房不得低于200 lx。陽(yáng)光下的照度是自然界里面很大的也很常見(jiàn)的了,為11萬(wàn)lx左右(自己實(shí)測(cè))。我剛才測(cè)量了一下,房間是3.8mx6.5m,有12個(gè)20W的日光燈管,桌面照度為400勒克司。
常見(jiàn)照度(勒克司):
陽(yáng)光直射(正午)下,110,000
陰天室外,1000
商場(chǎng)內(nèi),500
陰天有窗室內(nèi),100
普通房間燈光下,100
滿月照射下,0.2
4、一個(gè)綜合計(jì)算的例子。
一個(gè)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。我們可以認(rèn)為燈泡在空間上發(fā)光是均勻的,那么距離該燈泡1米處,其照度為400/12.56=32勒克司。其中12.56 = 4π,就是半徑1米的球體的表面積(已經(jīng)假設(shè)400流明的光是均勻分布在這個(gè)球體上的)。再假設(shè)被照射物體是某種綠色漫反射的,反射率是15%,那么,這個(gè)綠色物體被照射后就成為被動(dòng)發(fā)光的,其表面亮度是15% * 32 / π = 1.5尼特。
5、Q&A
問(wèn)1、如何把LED的光會(huì)聚到一點(diǎn)?
答1,這是不可能的。光學(xué)上有個(gè)定律,叫做像的亮度永遠(yuǎn)不大于光源的亮度。
LED是有發(fā)光面積的,因此有亮度,要是把全部或者大部分光會(huì)聚成很小的區(qū)域,其亮度就超過(guò)LED本身的亮度了,因此是不可能的。
為了盡可能的會(huì)聚,只能增大反光碗/聚光鏡的尺度。用組合透鏡或者其它辦法無(wú)濟(jì)于事。
問(wèn)2,如果有一個(gè)電光源,可以把全部的電功率轉(zhuǎn)化成白色的可見(jiàn)光,理論上的效率有多高呢?
答2,上面已經(jīng)說(shuō)過(guò),要根據(jù)白色光的光譜而定。對(duì)于太陽(yáng)光來(lái)講,為94流明/瓦。CIE1931色度系統(tǒng)的光效是很差的,因?yàn)榧t色選擇了700nm的長(zhǎng)波。相比之下,CRT電視或者是LED 電視的光效就高得多,為300流明/瓦。
問(wèn)3,照度和被照物體的亮度有什么關(guān)系?
答3,亮度=反射率*照度/π
問(wèn)4,激光為什么亮度高?
答4,激光是在兩端嚴(yán)格平行的諧振腔內(nèi)多次諧振而發(fā)射出來(lái)的,因此平行度非常高,發(fā)散角非常小。又因?yàn)榱炼仁菃挝涣Ⅲw角內(nèi)所發(fā)出的光流,因此作為分母的立體角度就很小,亮度自然就高了。高亮度的激光體現(xiàn)在可以傳播非常遠(yuǎn)而不發(fā)散,或者在近處可以會(huì)聚成非常小的光斑。
問(wèn)5,如何測(cè)量手電或者LED的發(fā)光強(qiáng)度?
答5,在黑暗中把照度表的探頭放到地上,距離1米處的把手電或LED向下照射測(cè)得照度的勒克司值,就是其發(fā)光強(qiáng)度的cd值。
問(wèn)6,如何用照度計(jì)測(cè)量亮度?
答6,亮度計(jì)和照度計(jì)是兩個(gè)東西,不能直接替代的。亮度計(jì)是測(cè)量發(fā)光體的亮度的,而照度計(jì)是測(cè)量被照射地點(diǎn)的照度的。但是,如果想知道比較大一些面積的發(fā)光體比如燈箱的亮度,同時(shí)這個(gè)物體觸手可得,那么可以用照度計(jì)的探頭直接貼在發(fā)光體上,讀出勒克司值后再乘上一個(gè)系數(shù),就是亮度的尼特值。
問(wèn)7,如何測(cè)量一個(gè)燈泡的發(fā)光效率?
答7,可以用照度表,黑天在室外找一個(gè)相對(duì)較暗且空曠的地點(diǎn),需要一個(gè)比較穩(wěn)定的電源和照度表?諘绲哪康氖遣灰蟹瓷涔庹丈涞秸斩缺砩希虼藴y(cè)試時(shí)身體盡量遠(yuǎn)離燈泡和照度表,照度表表頭距離燈泡中心1m處測(cè)得照度值為E,則
效率 = 4 * π * E / N,結(jié)果單位是流明/瓦,其中N為燈泡功率
例如燈泡為N=40W,讀數(shù)為E=35.0 lx,那么效率就是 12.56 * 35 / 40 = 11流明/瓦 |