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光度學的幾個基本概念(二)

    作者:宏拓新軟件
    發布日期:2008-08-06         
閱讀:62     
 
 
3、光照度(E,Illuminance),單位勒克斯即lx(以前叫lux)。

  定義:1流明的光通量均勻分布在1平方米表面上所產生的光照度

  解釋:光照度是對被照地點而言的,但又與被照射物體無關。一個流明的光,均勻射到1m2的物體上,照度就是1 lx。照度的測量,用照度表,或者叫勒克斯表、lux表。事實上,照度是最容易測量的了(相對其它三個量),照度表很便宜就可以買到(幾百元)。為了保護眼睛便于生活和工作,在不同場所下到底要多大的照度都有規定,例如機房不得低于200 lx。陽光下的照度是自然界里面很大的也很常見的了,為11萬lx左右(自己實測)。我剛才測量了一下,房間是3.8mx6.5m,有12個20W的日光燈管,桌面照度為400勒克司。

  常見照度(勒克司):

  陽光直射(正午)下,110,000

  陰天室外,1000

  商場內,500

  陰天有窗室內,100

  普通房間燈光下,100

  滿月照射下,0.2

4、一個綜合計算的例子。

  一個普通40瓦的白熾燈泡,其發光效率大約是每瓦10流明,因此可以發出400流明的光。我們可以認為燈泡在空間上發光是均勻的,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(已經假設400流明的光是均勻分布在這個球體上的)。再假設被照射物體是某種綠色漫反射的,反射率是15%,那么,這個綠色物體被照射后就成為被動發光的,其表面亮度是15% * 32 / π = 1.5尼特。

5、Q&A

  問1、如何把LED的光會聚到一點?

  答1,這是不可能的。光學上有個定律,叫做像的亮度永遠不大于光源的亮度。

  LED是有發光面積的,因此有亮度,要是把全部或者大部分光會聚成很小的區域,其亮度就超過LED本身的亮度了,因此是不可能的。

  為了盡可能的會聚,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濟于事。

  問2,如果有一個電光源,可以把全部的電功率轉化成白色的可見光,理論上的效率有多高呢?

  答2,上面已經說過,要根據白色光的光譜而定。對于太陽光來講,為94流明/瓦。CIE1931色度系統的光效是很差的,因為紅色選擇了700nm的長波。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3,照度和被照物體的亮度有什么關系?

  答3,亮度=反射率*照度/π

  問4,激光為什么亮度高?

  答4,激光是在兩端嚴格平行的諧振腔內多次諧振而發射出來的,因此平行度非常高,發散角非常小。又因為亮度是單位立體角內所發出的光流,因此作為分母的立體角度就很小,亮度自然就高了。高亮度的激光體現在可以傳播非常遠而不發散,或者在近處可以會聚成非常小的光斑。

  問5,如何測量手電或者LED的發光強度?

  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向下照射測得照度的勒克司值,就是其發光強度的cd值。

  問6,如何用照度計測量亮度?

  答6,亮度計和照度計是兩個東西,不能直接替代的。亮度計是測量發光體的亮度的,而照度計是測量被照射地點的照度的。但是,如果想知道比較大一些面積的發光體比如燈箱的亮度,同時這個物體觸手可得,那么可以用照度計的探頭直接貼在發光體上,讀出勒克司值后再乘上一個系數,就是亮度的尼特值。

  問7,如何測量一個燈泡的發光效率?

  答7,可以用照度表,黑天在室外找一個相對較暗且空曠的地點,需要一個比較穩定的電源和照度表。空曠的目的是不要有反射光照射到照度表上,因此測試時身體盡量遠離燈泡和照度表,照度表表頭距離燈泡中心1m處測得照度值為E,則

  效率 = 4 * π * E / N,結果單位是流明/瓦,其中N為燈泡功率

  例如燈泡為N=40W,讀數為E=35.0 lx,那么效率就是 12.56 * 35 / 40 = 11流明/瓦

 

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