解釋

流明(lumen，符號lm)是光通量的國際單位。它是根據(jù)坎德拉球面角度(cd乘以sr)定義的。一流明是相當(dāng)數(shù)量光散發(fā)在1球面角單位，從光源向各個(gè)方向發(fā)散出等量能量，并且強(qiáng)度是1cd。

1流明等于在540 太赫茲(540 THz 或5.40 x 10赫茲)頻率下1.46 毫瓦(1.46 x 10^-3W)的輻射出的電磁能(EM)?？s簡到SI 基本單位，1流明等于0.00146 千克平方米每秒的三次方(1.46 x 10公斤乘以m/s)。

流明是一個(gè)小單位。1.46 毫瓦的電磁場力水平很小。兒童的玩具雙向收音機(jī)的無線電頻率(RF)產(chǎn)品的輸出都是它的幾倍。頻率540 THz 對應(yīng)于在可見光光譜中大約556 毫微米(nm)波長。球面角度是在三個(gè)維度標(biāo)準(zhǔn)單位的固定角度;球形包含4 個(gè)pi(大約12.57)球面角度。

1967年法國第十三屆國際計(jì)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(qiáng)度、光亮度、光通量和光照度等的單位，對統(tǒng)一工程技術(shù)中使用的光學(xué)度量單位有重要意義。為使您了解和使用便利，以下將有關(guān)知識做一簡單介紹:

1. 燭光、國際燭光、坎德拉(candela)

在每平方米101325牛頓的標(biāo)準(zhǔn)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(shí)，沿垂直方向的發(fā)光強(qiáng)度為1 坎德拉。并且，燭光、國際燭光、坎德拉 三個(gè)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。勒克司（lux,法定符號lx）照度單位，為距離一個(gè)光強(qiáng)為lcd的光源，在1米處接受的照明強(qiáng)度，習(xí)稱：燭光.米。亦即距離該光源1米處，1平方米面積接受1lm光通量時(shí)的照度。

2. 發(fā)光強(qiáng)度與光亮度

發(fā)光強(qiáng)度簡稱光強(qiáng)，國際單位是candela(坎德拉)簡寫cd。發(fā)光強(qiáng)度為1cd的點(diǎn)光源在單位立體角(1球面度)內(nèi)發(fā)出的光通量為1lm。光源輻射是均勻時(shí)，則光強(qiáng)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(diǎn)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(qiáng)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(gè)漫散射面，盡管各個(gè)方向的光強(qiáng)和光通量不同，但各個(gè)方向的亮度都是相等的。電視機(jī)的熒光屏就是近似于這樣的漫散射面，所以從各個(gè)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(jī)熒光屏:120左右;

彩色電視機(jī)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(shí)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(chǎn)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(zhǔn)，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(lǐng)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(qiáng)和光通量的關(guān)系，發(fā)光強(qiáng)度為1坎德拉的點(diǎn)光源在單位立體角(1球面度)內(nèi)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

光照度可用照度計(jì)直接測量。光照度的單位是勒克斯，是英文lux的音譯，也可寫為lx。

被光均勻照射的物體，在1平方米面積上得到的光通量是1流明時(shí)，它的照度是1勒克斯。有時(shí)為了充分利用光源，常在光源上附加一個(gè)反射裝置，使得某些方向能夠得到比較多的光通量，以增加這一被照面上的照度。例如汽車前燈、手電筒、攝影燈等。

一個(gè)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(shí)間內(nèi)光源輻射產(chǎn)生的視覺響應(yīng)的強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會制定的測量投影儀光通量的標(biāo)準(zhǔn)，它測量屏幕"田"字形九個(gè)交叉點(diǎn)上的各點(diǎn)照度，乘以面積，再求九點(diǎn)的平均值，即為該投影儀的ANSI流明，ANSI為American National Standards Institute(美國國家標(biāo)準(zhǔn)局)的縮寫。流明值越高表示越亮，明亮度若足夠高，投影時(shí)就不需要關(guān)燈。

同樣，這個(gè)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(jià)。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 =12.56 lm。要想被照射點(diǎn)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(shí)際上就是減少面積，這樣才能得到更大的強(qiáng)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?yàn)檫@種定義完全是根據(jù)人眼對光的響應(yīng)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(guān)系。對于人眼最敏感的555nm的黃綠光，1W = 683 lm，也就是說，1W的功率全部轉(zhuǎn)換成波長為555nm的光，為683流明。這個(gè)是最大的光轉(zhuǎn)換效率，也是定標(biāo)值，因?yàn)槿搜蹖?55nm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(dāng)于73流明，這是因?yàn)槿搜蹖t光不敏感的原因。對于白色光，要看情況了，因?yàn)楹芏嗖煌墓庾V結(jié)構(gòu)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(gè)相關(guān)的話題，是說1W的電功率到底能轉(zhuǎn)化成多少光通量。如果全部轉(zhuǎn)換成555nm的光，那就是每瓦683流明。但如果有一半轉(zhuǎn)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(dá)到1W=20 lm就很不錯(cuò)了，其余的都成為熱量或紅外線了。測量一個(gè)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(fù)雜。

1W白熾燈，10-15流明；

1W日光燈，40-60流明；

1W節(jié)能燈，60-80流明；

1W太陽燈，94流明；

1W鈉燈，120流明；

1WLED燈，80-130流明；

1W白色LED，80-200流明；

單位lux

黑夜:0.001-0.02;

月夜:0.02-0.3;

陰天室內(nèi):5-50;

陰天室外:50-500;

晴天室內(nèi):100-1000;

夏季中午太陽光下的照度:約為10*9次方;

閱讀書刊時(shí)所需的照度:500-600;

家用攝像機(jī)標(biāo)準(zhǔn)照度:1400。

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