照度VS亮度

無為之草 2016-03-18

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什么是照度(illuminance)？

　　從《建筑照明設計標準GB 50034-2013》術(shù)語中我們知道：入射在包含該點的面元上的光通量d Φ 除以該面元面積dA所得之商。

　　單位為勒克斯(lx)，1 lx=l lm/m2(流明每平方米)。照度是一個客觀存在的量，與被照面和人的感受無關，如根據(jù)經(jīng)驗和不斷總結(jié)，標準規(guī)定辦公室的作業(yè)面照度為500lx，這樣的視覺環(huán)境人們就可以長期工作了，至于是否舒適，還有其它的考核標準。

　　但我們要知道標準中規(guī)定的這個量，其實是維持平均照度及照度均勻度，同時標準還規(guī)定，在一般情況下，設計的照度值與照度的標準值相比較，可有不超過±10%的偏差。

　　照度是一個矢量，有大小和方向性，所有照度都可分解為不同方向上(即角度上)的照度值，通常僅僅考察水平照度和垂直照度。水平照度是與被照面垂直方向上的照度（見下圖）。

　　垂直照明是與被照面平行方向上的照度（見下圖）。

　　另外，還有半柱面照度(semi-cylindrical illuminance)的定義，所謂半柱面照度是指被垂直放置于計算點上的足夠小半圓柱體側(cè)表面上的平均照度，即一個無限小的垂直半圓柱體上的平均照度（見下圖）。

　　當我們工作的時候，我們強調(diào)的是工作面的水平照度，但我們看不看得清觀察物，觀察物是什么顏色、外形大小，立體感怎樣？這就需要我們了解另外一個很重要的概念，什么是亮度？

　　什么是亮度(luminance)呢？

　　由公式L= d2Φ/(dA·cosθ· dΩ)定義的量。單位為坎德拉每平方米(cd/m2)。

　　式中：

　　dΦ ----- 由給定點的光束元傳輸?shù)牟o定方向的立體角dΩ 內(nèi)傳播的光通量(lm) ;

　　dA----- 包括給定點的射束截面積(m2 ) ;

　　θ ----- 射束截面法線與射束方向間的夾角。

　　由此可知，亮度與照度的物理量綱一致，一般亮度是表示照度中經(jīng)被照面反射出多少可見光的量，由反射面的反射系數(shù)和反射角度決定，亮度是一個客觀測量值，由空間環(huán)境、光線強度及方向等因素決定，這就是亮度本身的含義。

　　但反應在我們眼睛中的亮度，則稱為視亮度，視亮度是觀察者的一個主觀評估值，它表示反射的可見光有多少進入人眼而被感知，視亮度很大程度上取決于被照表面的亮度，但是和其它因素也有關，如觀察者的年齡，觀察者視野內(nèi)的總體光亮度分布，即使兩個具有相同亮度的表面可能也會讓人產(chǎn)生不同的明亮感(圖中的灰色方塊在白色背景的襯托下看上去比在黑色背景的襯托下顏色更深一些，但實際上亮度相同)。

　　同時亮度還有入射和出射兩種亮度分別，如一根熒光燈管表面的亮度約為1.0cd/m2 ，而采用熒光燈作為照明設備的工作面的亮度則可能大于100cd/m2。

　　照度和亮度有什么應用呢？

　　照度主要用于衡量照明質(zhì)量水平，是人們看得見的最低要求。亮度主要用于判斷照明空間氣氛，是人們看得舒適的一個量，但不是唯一的量。在相同被照面情況下，照度由光通量決定，用照度計就可以測量，但必須在明視覺的條件下，即被測試的表面亮度要大于3 cd/m2。

　　亮度的測試采用亮度計，不僅與光通量有關，還與光譜光視覺函數(shù)有關，即與可見光中所含波譜的成分有關。

　　所有室內(nèi)空間照明都需要考核作業(yè)面的水平照度，但要注意照度與色溫的適配性，一般照度越低，要求色溫也較低，如運動場高照度，高色溫，不光是舒適，也是為了轉(zhuǎn)播要求，同時對攝像機的照度，其實就是半柱面照度的應用。

　　道路照明和立面照明則需要考核其表面亮度，關鍵是突出細節(jié)，同時還需在中間視覺情況下看得更加清楚。