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光度學(xué)的幾個基本概念(二)
點擊次數(shù):586 發(fā)布時間:2008/7/24 11:30:52
3、光照度(E,Illuminance),單位勒克斯即lx(以前叫l(wèi)ux)。
定義:1流明的光通量均勻分布在1平方米表面上所產(chǎn)生的光照度
解釋:光照度是對被照地點而言的,但又與被照射物體無關(guān)。一個流明的光,均勻射到1m2的物體上,照度就是1 lx。照度的測量,用照度表,或者叫勒克斯表、lux表。事實上,照度是容易測量的了(相對其它三個量),照度表很便宜就可以買到(幾百元)。為了保護眼睛便于生活和工作,在不同場所下到底要多大的照度都有規(guī)定,例如機房不得低于200 lx。陽光下的照度是自然界里面很大的也很常見的了,為11萬lx左右(自己實測)。我剛才測量了一下,房間是3.8mx6.5m,有12個20W的日光燈管,桌面照度為400勒克司。
常見照度(勒克司):
陽光直射(正午)下,110,000
陰天室外,1000
商場內(nèi),500
陰天有窗室內(nèi),100
普通房間燈光下,100
滿月照射下,0.2
4、一個綜合計算的例子。
一個普通40瓦的白熾燈泡,其發(fā)光效率大約是每瓦10流明,因此可以發(fā)出400流明的光。我們可以認為燈泡在空間上發(fā)光是均勻的,那么距離該燈泡1米處,其照度為400/12.56=32勒克司。其中12.56 = 4π,就是半徑1米的球體的表面積(已經(jīng)假設(shè)400流明的光是均勻分布在這個球體上的)。再假設(shè)被照射物體是某種綠色漫反射的,反射率是15%,那么,這個綠色物體被照射后就成為被動發(fā)光的,其表面亮度是15% * 32 / π = 1.5尼特。
5、Q&A
問1、如何把LED的光會聚到一點?
答1,這是不可能的。光學(xué)上有個定律,叫做像的亮度永遠不大于光源的亮度。
LED是有發(fā)光面積的,因此有亮度,要是把全部或者大部分光會聚成很小的區(qū)域,其亮度就超過LED本身的亮度了,因此是不可能的。
為了盡可能的會聚,只能增大反光碗/聚光鏡的尺度。用組合透鏡或者其它辦法無濟于事。
問2,如果有一個電光源,可以把全部的電功率轉(zhuǎn)化成白色的可見光,理論上的效率有多高呢?
答2,上面已經(jīng)說過,要根據(jù)白色光的光譜而定。對于太陽光來講,為94流明/瓦。CIE1931色度系統(tǒng)的光效是很差的,因為紅色選擇了700nm的長波。相比之下,CRT電視或者是LED 電視的光效就高得多,為300流明/瓦。
問3,照度和被照物體的亮度有什么關(guān)系?
答3,亮度=反射率*照度/π
問4,激光為什么亮度高?
答4,激光是在兩端嚴(yán)格平行的諧振腔內(nèi)多次諧振而發(fā)射出來的,因此平行度非常高,發(fā)散角非常小。又因為亮度是單位立體角內(nèi)所發(fā)出的光流,因此作為分母的立體角度就很小,亮度自然就高了。高亮度的激光體現(xiàn)在可以傳播非常遠而不發(fā)散,或者在近處可以會聚成非常小的光斑。
問5,如何測量手電或者LED的發(fā)光強度?
答5,在黑暗中把照度表的探頭放到地上,距離1米處的把手電或LED向下照射測得照度的勒克司值,就是其發(fā)光強度的cd值。
問6,如何用照度計測量亮度?
答6,亮度計和照度計是兩個東西,不能直接替代的。亮度計是測量發(fā)光體的亮度的,而照度計是測量被照射地點的照度的。但是,如果想知道比較大一些面積的發(fā)光體比如燈箱的亮度,同時這個物體觸手可得,那么可以用照度計的探頭直接貼在發(fā)光體上,讀出勒克司值后再乘上一個系數(shù),就是亮度的尼特值。
問7,如何測量一個燈泡的發(fā)光效率?
答7,可以用照度表,黑天在室外找一個相對較暗且空曠的地點,需要一個比較穩(wěn)定的電源和照度表??諘绲哪康氖遣灰蟹瓷涔庹丈涞秸斩缺砩?,因此測試時身體盡量遠離燈泡和照度表,照度表表頭距離燈泡中心1m處測得照度值為E,則
效率 = 4 * π * E / N,結(jié)果單位是流明/瓦,其中N為燈泡功率
例如燈泡為N=40W,讀數(shù)為E=35.0 lx,那么效率就是 12.56 * 35 / 40 = 11流明/瓦