光学物理量介绍及光源发光效率研究

光是能引起视觉的辐射能，它以电磁波的形式在空间传播。能够引起人的视觉的光称为可见光，可见光的波长一般在380～780nm的范围内。将可见光展开，依次呈现紫、蓝、青、绿、黄、橙、红七种颜色。在可见范围之内，眼睛对光的敏感度随光波长的变化而变化。例如在很好的照明条件下（明视觉），眼睛对550nm波长的光（黄光）的敏感程度是红光或蓝光的20倍。

描述光的量有两类:一类是以光的能量作为评价基准来计量，通常称为辐射量;另一类是以人眼的视觉效果作为基准来计量，通常称为光度量。在照明技术中，常常采用后者，因为采用以视觉强度为基础的光度量较为方便。

1.光通量

光源在单位时间内，向空间辐射出的使人产生光感觉的能量称为光通量，简称光通，用Φ表示，单位为流明[lm]，是表征光源特性的光度量，见表15-1。

表15-1　几种常见光源的额定光通量

2.发光效率

某一光源发出的光通量与其消耗功率的比值，称为发光效率，简称光效，单位为流明/瓦[lm/W]。这是一个与节能有关的指标，光源的光效越高越节能。

3.发光强度

简称光强，是指单位立体角内的光通量，用符号Ia表示，单位为坎德拉[cd]。

式中　ω——给定方向的立体角;

Φ——在立体角内传播的光通量;

Ia——某一特定方向角度上的发光强度。

光强是表征光源发光能力大小的物理量，是光源本身的特征，与观察者离光源的距离无关。

4.照度(https://www.xing528.com)

被照表面单位面积上接收到的光通量称为照度，用E表示，单位为勒克斯[lx]，是表征表面照明条件特征的光度量。

式中　S——被照表面面积;

Φ——被照面入射的光通量。

为对照度有一些感性认识，现举例如下:

（1）晴天的阳光直射下为10000lx，晴天室内为100～500lx，多云白天的室外为1000～10000lx。

（2）满月晴空的月光下约0.2lx。

（3）在40W白炽灯下1m远处的照度为30lx，加搪瓷罩后增加为73lx。

（4）照度为1lx，仅能辨识物体的轮廓。

（5）照度为5～10lx，看一般书籍比较困难，阅览室和办公室的照度一般要求不低于50lx。

5.亮度

被视物表面在某一视线方向或给定方向单位投影面上的发射或反射的光强称为亮度，用符号L表示，单位为坎德拉/平方米[cd/m2]。

亮度可以来表征光源表面的亮度或物体表面反射光的亮度。不同光源表面的亮度不同，如白炽灯表面亮度为1.4×107 cd/m2，40W荧光灯表面的亮度为5400cd/m2，由于表面亮度高，因此白炽灯比荧光灯显得刺眼。设计过程中要将表面亮度过高的光源进行遮挡，以免引起视觉的不适或视力下降。不同物体表面反射光的亮度不同，所以在相同照度下，白色物体比黑色物体看上去更亮些。

图15-1表示的是光通量、照度和亮度之间的关系。灯泡发出光（光通量），照到桌面上，桌面被照亮，因此，桌面上就有了照度;桌面反光，形成面光源，所以面光源就有一个亮度的指标。