光源有哪些特性參數?描述光源的特性參數有很多,其中常見的就有光亮度、光照度和光通量。本文對光亮度、光照度和光通量的概念及光照度與光通量的關系做了介紹,對光源知識感興趣的朋友可以了解一下!
光源的特性參數介紹:
1.光亮度
亮度是指發光體(不只是電源,其他受照物體對人眼來說也可看作間接發光體)在人眼視線方向單位投影面積上的發光強度(是發光體在某方向發出的光通量密度,它表明了光通量在空間的分布狀況),稱為該發光體的表面亮度,以符號L表示,單位為坎德拉每平方米(cd/m2)。該發光體表面法線方向的發光強度為I,而人眼視線與發光體表面法線相交的角度θ,因此視線方向的發光強度Ig=Icosθ。而視線方向發光體的投影面Aθ=Acosθ,其中A為發光體的面積,因此可得出發光體在視線方向的亮度為:
式中Lθ——發光體沿θ方向的表面亮度(cd/m2);
Iθ——發光體沿θ方向的發光強度(cd);
Acosθ-—發光體在視線方向的投影面(m2)。
這就說明了發光體的亮度值實際上與人眼的視線方向無關。亮度的概念對于一次光源和被照物體是同等適用的,亮度是一個客觀量,但它直接影響人眼的主觀感覺。晴天天空的亮度為(0.5~2)×104cd/m2;白熾燈燈絲的亮度約為(300~1400)×104cd/m2;熒光燈管的表面亮度為(0.6~0.9)×104cd/m2。
2.光照度
照度是指受照物體表面單位面積上所投射的光通量,符號為E,單位為lx(勒克斯)。
如果光通量重均勻地投射在面積為A的表面上,則該表面的平均照度值為:E=Ф/A。
式中:
E——被照面的平均照度(lx);
Ф——被照面所接受的光通量(lm);
A——被照面的面積(m2)。
照度的單位為1x(勒克斯),1lx表示1lm的光通量均勻分布在1m2的被照面上,即1lx=1lm/1m2。陰天中午時室外的照度約為8000~200001x;晴天中午時室外的照度可達80000~1200001x。
3.光通量
在單位時間內,光源向周圍空間輻射的能量稱為輻射能通量,簡稱輻通量,一般光源的輻通量中包含各種波長的輻通量,其中波長為400~700納米的輻通量可以引起視覺。
在單位時間內,光源向周圍空間輻射的使人眼產生光的感覺的能量稱為光通量,符號為Ф,單位為流明,簡稱流。需要說明,400~700納米范圍內的輻通量也只有一部分轉化為光通量。1流的光通量,相當于波長為555納米的單色輻射功率為1/683瓦時的光通量。
光通量是電光源的一個重要參數,是照明設計的必備數據。但評價電光源的特性優劣則常以光視效能為依據。電光源的光視效能以消耗1瓦電功率產生多少流光通量表示,單位是流/瓦。光視效能越高越好。
光照度與光通量的關系:
照度表示被照面上接受的光的強弱,是單位面積上所得到的光通量。
如果要想求出距離一個光源rm處的光照度,可以設想一個以光源為中心、半徑為rm的球面,球面內側接受的光通量是均勻的,這個球面的面積A為A=4π·r2,照度E等于光通量除以面積,即E=Фv/A=Фv/4π·r2(lx)。
例如,一個發光強度為1cd的點光源,均勻發出的光通量為4πlm,距離這個點光源1m位置的照度為1lx。距離這個點光源2m位置的照度則為(1/4)1x。
反之,如果已知照度E和被照面積A,也可以求出光通量Фv=EA,光通量等于照度乘以面積。如果被照面積上照度是不均勻的,可把被照面積劃分為多個小面積△A1……△An,測出每個小面積上的照度E1……En,用近似公式計算,即每個小面積與其上的照度相乘,再全相加得到光通量。
如果劃分的n個小面積其面積全相等,則:Фv=A[(E1+……+En)/n]。
這是常用的計算投影機光通量的方法,平均照度乘以投影面積。例如,如果平均照度為10001x,投影面積為3m2,簡單相乘可知光通量為30001m。