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详解光通量的单位流明

2010-11-02 15:44
木中君
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        流明,光通量的单位。发光强度为1坎德拉(cd)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”,英文缩写(lm)。

         名称定义

  所谓的流明简单来说,就是指蜡烛一烛光在一公尺以外的所显现出的亮度.一个普通40瓦的白炽灯泡,其发光效率大约是每瓦10流明,因此可以发出400流明的光. 40瓦的白炽灯220伏时,光通量为340流明。光通量是描述单位时间内光源辐射产生视觉响应强弱的能力,单位是流明,也叫明亮度。投影仪表示光通量的单位是ANSI流明,ANSI流明是美国国家标准化协会制定的测量投影仪光通量的标准,它测量屏幕"田"字形九个交叉点上的各点照度,乘以面积,再求九点的平均值,即为该投影仪的ANSI流明。流明值越高表示越亮,明亮度越高则在投影时就不需要关灯。 ANSI为American National Standards Institute(美国国家标准局)的缩写。

         详细介绍

  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,80-200  
     日光灯,50   
        太阳灯,94   
        钠灯,120   
        节能灯,60-80   
         LED,80-130   

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