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光通量与照度的关系

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篇一:光强、光亮、光照、光通量之间的关系

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:1.5x10 ;日光灯:(5—10)x103;月光(满月):2.5x103;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5.305x103cm2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。

以下是各种环境照度值:单位lux

黑夜:0.001—0.02;月夜:0.02—0.3;阴天室内:5—50;阴天室外:50—500;晴天室内:100—1000;夏季中午太阳光下的照度:约为10x9次方;阅读书刊时所需的照度:50—60;家用摄像机标准照度:1400。

漫反射面的亮度计算公式和相关推导如下:

L=ρE/π

即:

亮度=照度×反射率÷圆周率

所以:

E=Lπ/ρ

举例:

假设你的反射面的反射率为0.7,那么 达到10×102cd/m2 亮度所需的照度是: E=Lπ/ρ=1000×3.14/0.7=4485 Lux

光强度/坎德拉、光亮度/cd/m2、光通量/流明、光照度/勒克斯

光通量、发光强度、照度单位的关系

① 光通量(lm --- 流明)

由于人眼对不同波长的电磁波具有不同的灵敏度,我们不能直接用光源的辐射功率或辐射通量来衡量光能量,必须采用以人眼对光的感觉量为基准的单位----光通量来衡量。光通量的用符号Φ表示,单位为流明(lm)。

② 发光强度 (cd --- 坎德拉)

以上谈到的光通量是说明某一光源向四周空间发射出的总光能量。不同光源发出的光通量在空间的分布是不同的。例如悬吊在桌面上空的一盏100W白炽灯,它发出1250lm光通量。但用不用灯罩,投射到桌面的光线就不一样。加了灯罩后,灯罩将往上的光向下反射,使向下的光通量增加,因此我们就感到桌面上亮了一些。

发光强度的单位为坎德拉,符号为cd,它表示光源在某球面度立体角(该物体表面对点光源形成的角)内发射出1lm的光通量。 1cd=1lm/1sr (sr---立体角的球面度单位),40W白炽灯正下方具有约30cd的发光强度。而在它的上方,由于有灯头和灯座的遮挡,在这方向上没有光射出,故此方向的发光强度为零。如加上一个不透明的搪瓷伞型罩,向上的光通量除少量被吸收外,都被灯罩朝下面反射,因此向下的光通量增加,而灯罩下方立体角未变,故光通量的空间密度加大,发光强度由30cd增加到73cd。

③ 照度单位 (lux---勒克斯)

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,也叫做勒克斯(Lux), 即: 1Lux=1Lm/㎡关系:1lux=1lm/平方米=1cd×sr/平方米

为了对照度的量有一个感性的认识,下面举一例进行计算。

一只100W的白炽灯,其发出的总光通量约为1200Lm,若假定该光通量均匀地分布在一半球面上,则距该光源1m和5m处的光照度值可分别按下列步骤求得: 半径为1m的半球面积为2π×1㎡=6.28 ㎡,

距光源1m处的光照度值为: 1200Lm/6.28 ㎡=191Lux。

同理,半径为5m的半球面积为:2π×5㎡=157 ㎡,距光源5m处的光照度值为: 1200Lm/157 ㎡=7.64Lux。

篇二:灯具数量计算公式与光通量表

计算公式:

灯具数量=(平均照度E×面积S)/(单个灯具光通量Φ× 利用系数CU ×维护系数K )

室内灯具平均照度计算公式

平均照度(Eav)= 单个灯具光通量Φ×灯具数量(N)×空间利用系数(CU)×维护系数(K)÷地板面积(长×宽)

因为误差总是存在:20%-30%,所以建议使用专业的照明设计软件进行精确计算,而对于特殊或场地条件所限,而不能采用照明软件模拟计算时,在计算地板、桌面、作业台面平均照度可以用下列基本公式进行,略估算出灯具照度(勒克斯lx)=光通量(流明lm)/面积(平方米m^2) 即平均1勒克斯(lx)的照度,是1流明(lm)的光通量照射在1平方米(m^2)面积上的亮度。

公式说明:

1、单个灯具光通量Φ,指的是这个灯具内所含光源的裸光源总光通量值。 2、空间利用系数(CU),是指从照明灯具放射出来的光束有百分之多少到达地板和作业台面,所以与照明灯具的设计、安装高度、房间的大小和反射率的不同相关,照明率也随之变化。

常用灯盘在3米左右高的空间使用,其利用系数CU可取0.6--0.75之间; 悬挂灯铝罩,空间高度6--10米时,其利用系数CU取值范围在0.7--0.45; 筒灯类灯具在3米左右空间使用,其利用系数CU可取0.4--0.55;

光带支架类的灯具在4米左右的空间使用时,其利用系数CU可取0.3--0.5。

3、维护系数(K),是指伴随着照明灯具的老化,灯具光的输出能力降低和光源的使用时间的增加,光源发生光衰或由于房间灰尘的积累,致使空间反射效率降低,致使照度降低而乘上的系数。

一般较清洁的场所,如客厅、卧室、办公室、教室、阅读室、医院、高级品牌专卖店、艺术馆、博物馆等维护系数K取0.8;

一般性的商店、超市、营业厅、影剧院、加工车间、车站等场所维护系数K取0.7; 而污染指数较大的场所维护系数K则可取到0.6左右。 (光源光通量)(CU)(MF) /照射区域面积

适用于室内,体育照明 ,利用系数(CU): 一般室内取0.4,体育取0.3 1. 灯具的照度分布 2. 灯具效率

3. 灯具在照射区域的相对位置 4. 被包围区域中的反射光

维护系数MF=(LLD)X(LDD)一般取0.7~0.8

举例 :1、 室内照明,4×5米房间,使用3×36W隔栅灯9套

计算公式:

平均照度 =光源总光通×CU×MF/面积

(2500×3×9)×0.4×0.8÷4÷5=1080 Lux

结论:平均照度1000Lux以上

举例: 2、体育馆照明,20×40米场地,使用POWRSPOT 1000W金卤灯 60套

计算公式:

平均照度 =光源总光通×CU×MF/面积 (105000×60)×0.3×0.8÷20÷40=1890 Lux

结论:平均水平照度1500Lux以上 ,垂直照度1000Lux以上

部分品牌光源光通量数据汇总

阅读说明

1、本资料上大部分光源色温都为正白光(6000—6700K),涵盖本资料的95%。

2、在同等功率、同类型、同品牌的情况下,光源的光通量数值一般来说会随色温数值降低而增大。举例,“三雄?极光T8 18W” 中“6500K”的光通量为1000Lm,而“2700K”的光通量为1200 Lm。该规律的准确度为97%。

3、荧光灯(含日光灯管及H型管)的光通量数值与温度有关。一般说来,灯具温度在35℃时,光通量数值达到最大,低于35℃或高于35℃光通量数值均会降低。本资料中的荧光灯系列的光通量均取其35℃时的数值

4、本资料只是截取了几家在灯具照明行业中排名靠前的厂牌的部分产品。由于产品系列很多不能一一列举,但管中窥豹,希望能给各位带来些许作用。

5、本资料可作为开放式资料。各位同事在业务过程中发现有新厂牌新产品,可以补充更新该资料,使到该资料更完整。

资料来源:雷士照明官方网站.cn/

注:雷士照明生产的日光灯管在官网上无记载光通量及光效数据,网上也无更多资料提供,故不列表说明。

半螺旋节能灯【灯体前部分(即靠近灯头的部分)

全螺旋节能灯(整个灯体部分皆成螺旋状):

为直线状,后部分为螺旋状】:

3U型节能灯:

2U型节能灯:

资料来源:欧普官网.cn/productinfo.asp?id=489 节能灯:

插管系列(灯体形状类似2U型节能灯,灯头为直插入式):

球泡灯

注:欧普照明生产的日光灯管在官网上无记载光通量及光效数据,网上也无更多资料提供,故不列表说明。

篇三:光强、光通量、光照度、光亮度的概念区分

光强、光通量、光照度、光亮度的概念区分

图是MARTIN KLAASEN先生手绘的

图上黄色灯泡散发的各个角度的光的总和即为为光通量(注意这是一个能量概念),它的单位是流明lm(lumen),可以假想将此灯泡放在一个密闭的球体内然后点亮,那么这个球体的内表面所接受到的整体的光照能量,就是这个灯泡的光通量,如果这个灯泡的光强是1cd(坎德拉),球体的接收到的光通量为1lm,也就是说这个灯泡的光通量为1流明,光通量为可测量值。衡量一个灯到底能发多少光是用流明的概念,一个流明越高的灯其所发散出来的光也就越多。这就与我们的常识相关了,一个100瓦的灯泡要比45瓦的亮很多,其实也就是灯的功率越大,其流明也越高,而南华机电的工程师的很大一部分工作就在于要采用更小的功率发散出更多流明的光。在这一点上,有优秀水平的同行可以用200瓦不到的LED光源制作出超越400瓦传统灯具的新款灯具。

图上红色线条图示的是光强度(注意这是一个强度概念),是指光源在指定方向的单位立体角内发出的光通量,它的单位是坎德拉cd(candela)。直白说发光强度是描述了光源到底有多亮,由于光也是一种能量,那么从一个特定角度,不同的光源发射过来的能量是不同的,我们就用光强来衡量这些不同。例如我们点亮这个黄色灯泡,我们在一个水平的角度所能看到的就是这个灯泡的光强。光强的公式为I=F/Ω,其中F为光通量,单位是流明,Ω为立体角,单位为球面度(sr),也就是说光通量在某个角度的平均数值。南华机电中光强的航空灯LM401在白天能够发出20000cd的光,不过特别标注是在垂直发光角零度上,就是这个原因。此概念与压强的概念相似,其描述的是一个强度概念。

光照度是描述落在某个表面上的光的总和,图上的surface承载的部分就是,它的单位是勒克斯lx(Lux),光照度可用照度计直接测量。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,习称“烛光米”。南华机电的工程师经常和客户解释某款灯的时候,需要用照度计来放在一定距离上来测光照度给客户看,这个数值可以侧面反应我们的灯照在地面上的实际达成的效果,此概念与压力的概念相似。以上三者的关系还可以用下图展示:

球体内的光源的光通量为1lm,各个角度发射出来的光强为1cd,抠掉的一个单位面积上的光照度为1lux.

光亮度是表示发光面明亮程度的(注意这里描述的是一个发光面的明亮程度,而不特制某光源),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(这句话实在绕口),单位是坎德拉/平方米。图中蓝色线条标示的就是光亮度。(Luminance describes the impression of brightness the viewer experiences. The relationship between luminance and brightness is non-linear and very complex.)此值倾向于描述观察者的感觉,例如各种显示屏、电视灯所标称的亮度就是这个数值,例如对于一块电脑显示屏,虽然各个角度的光通量、光强都是不同的,但看屏幕的观察者却感觉其亮度在180度以内是相差无几的。以下图示可以作为阐述:

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