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流明
描述光通量的物理單位
基本信息
| 中文名 | 流明 |
| 外文名 | lumen |
| 類別 | 光通量單位 |
| 縮寫 | lm |
定義解釋
正式確定
1967年法國第十三屆國際計量大會規(guī)定了以坎德拉、坎德拉/平方米、流明、勒克斯分別作為發(fā)光強度、光亮度、光通量和光照度等的單位，對統(tǒng)一工程技術中使用的光學度量單位有重要意義。
1.燭光、國際燭光、坎德拉（candela）
在每平方米101325牛頓的標準大氣壓下，面積等于1/60平方厘米的絕對“黑體”（即能夠吸收全部外來光線而毫無反射的理想物體），在純鉑（Pt）凝固溫度（約2042K或1769℃）時，沿垂直方向的發(fā)光強度為1坎德拉。并且，燭光、國際燭光、坎德拉三個概念是有區(qū)別的，不宜等同。從數(shù)量上看，60坎德拉等于58.8國際燭光，亥夫納燈的1燭光等于0.885國際燭光或0.919坎德拉。
2.發(fā)光強度與光亮度
發(fā)光強度簡稱光強，國際單位是candela（坎德拉）簡寫cd。發(fā)光強度為1cd的點光源在單位立體角（1球面度）內發(fā)出的光通量為1lm。光源輻射是均勻時，則光強為I=F/Ω，Ω為立體角，單位為球面度（sr），F(xiàn)為光通量，單位是流明，對于點光源由I=F/4π。
光亮度是表示發(fā)光面明亮程度的，指發(fā)光表面在指定方向的發(fā)光強度與垂直且指定方向的發(fā)光面的面積之比，單位是坎德拉/平方米。對于一個漫散射面，盡管各個方向的光強和光通量不同，但各個方向的亮度都是相等的。電視機的熒光屏就是近似于這樣的漫散射面，所以從各個方向上觀看圖像，都有相同的亮度感。
以下是部分光源的亮度值：單位cd/m。
太陽：1.5E5；
日光燈：（5—10）E1；
月光（滿月）：2.5E-1；
黑白電視機熒光屏：120左右；
彩色電視機熒光屏：80左右。
3.光通量與流明
光源所發(fā)出的光能是向所有方向輻射的，對于在單位時間里通過某一面積的光能，稱為通過這一面積的輻射能通量。各色光的頻率不同，眼睛對各色光的敏感度也有所不同，即使各色光的輻射能通量相等，在視覺上并不能產生相同的明亮程度，在各色光中，黃、綠色光能激起最大的明亮感覺。
如果用綠色光作水準，令它的光通量等于輻射能通量，則對其它色光來說，激起明亮感覺的本領比綠色光為小，光通量也小于輻射能通量。
光通量的單位是流明，是英文lumen的音譯，簡寫為lm。
絕對黑體在鉑的凝固溫度下，從5.305*103cm2面積上輻射出來的光通量為1lm。為表明光強和光通量的關系，發(fā)光強度為1坎德拉的點光源在單位立體角（1球面度）內發(fā)出的光通量為1流明。一只40W的日光燈輸出的光通量大約是2100流明。
4.光照度與勒克斯
應用介紹
一個40瓦的普通白熾燈泡，其發(fā)光效率大約是每瓦10流明，因此可以發(fā)出約400流明的光。光通量反映的是單位時間內光源輻射產生的視覺響應的強弱，單位是流明，也叫明亮度。表示投影儀光通量的單位是ANSI流明，ANSI流明是美國國家標準化協(xié)會制定的測量投影儀光通量的標準，它測量屏幕"田"字形九個交叉點上的各點照度，乘以面積，再求九點的平均值，即為該投影儀的ANSI流明，ANSI為AmericanNationalStandardsInstitute（美國國家標準局）的縮寫。流明值越高表示越亮，明亮度若足夠高，投影時就不需要關燈。
同樣，這個量是對光源而言，是描述光源發(fā)光總量的大小的，與光功率等價。光源的光通量越大，則發(fā)出的光線越多。
對于各向同性的光（即光源的光線向四面八方以相同的密度發(fā)射），則F=4πI。也就是說，若光源的I為1cd，則總光通量為4π=12.56lm。要想被照射點看起來更亮，我們不僅要提高光通量，而且要增大會聚的手段，實際上就是減少面積，這樣才能得到更大的強度。
要知道，光通量也是人為量，對于其它動物可能就不一樣的，更不是完全自然的東西，因為這種定義完全是根據(jù)人眼對光的響應而來的。
人眼對不同顏色的光的感覺是不同的，此感覺決定了光通量與光功率的換算關系。對于人眼最敏感的555nm的黃綠光，1W=683lm，也就是說，1W的功率全部轉換成波長為555nm的光，為683流明。這個是最大的光轉換效率，也是定標值，因為人眼對555nm的光最敏感。對于其它顏色的光，比如650nm的紅色，1W的光僅相當于73流明，這是因為人眼對紅光不敏感的原因。對于白色光，要看情況了，因為很多不同的光譜結構的光都是白色的。例如LED的白光、電視上的白光以及日光就差別很大，光譜不同。
至于電光源的發(fā)光效率，是另外一個相關的話題，是說1W的電功率到底能轉化成多少光通量。如果全部轉換成555nm的光，那就是每瓦683流明。但如果有一半轉換成555nm的光，另一半變成熱量損失了，那效率就是每瓦341.5流明。白熾燈能達到1W=20lm就很不錯了，其余的都成為熱量或紅外線了。測量一個不規(guī)則發(fā)光體的光通量，要用到積分球，比較專業(yè)而復雜。
照度值
單位lux
黑夜：0.001—0.02；
月夜：0.02—0.3；
陰天室內：5—50；
陰天室外：50—500；
晴天室內：100—1000；
夏季中午太陽光下的照度：約為10*9次方；
閱讀書刊時所需的照度：500—600；
家用攝像機標準照度：1400。
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