1、人眼对光的视觉函数与 热 一 光 转 换 的 发 光 模 式 不 同 ， LED 是 电 一 光 转 换 ， 因 此 它 发 出 的 光 其 光 色比 较 单 纯 ， 也 就 是 发 出 的 光 的 光 波 波 长 比 较 单 一 ， 因 此 LED 发 射 的 光 为 单色 光 ， 实 验 研 究 发 现 ， 人 的 视 觉 系 统 一 般 说 人 眼 对 于 不 同 波 长 的 光 色 其 视 觉灵 敏 度 是 不 同 的 。 研 究 表 明 ， 人 眼 对 D=555nm(绿 色 )的 光 的 视 觉 灵 敏 度 有最 大 值 ， 随 光 的 D 的 增 大 或 减 小 ， 人 眼 视
2、觉 灵 敏 度 会 随 之 下 降 。 于 是 可 以用 人 眼 视 觉 函 数 光 通 量 的 归 一 化 关 系 ， 作 出 在 同 等 光 功 率 下 ， D 与 的关 系 曲 线 ， 作 出 如 图 65-1 所 示 的 人 眼 视 觉 函 数 与 光 波 长 的 关 系 的 曲 线 就 是所 谓 的 人 眼 视 觉 函 数 关 系 曲 线 。由 试 验 得 到 ， 在 同 一 光 功 率 输 出 时 ， 即 在 可 见 光 范 围 内 ， 当 D=555nm 光 源 的 光 功 率 达 PL=1W 时 （ 注 意 不 是 电 功 率 ） ， 其 辐 射 光 通 量 为683lm， 当
3、 D=460nm 光 源 的 光 功 率 PL=1W 时 ， 蓝 光 的 辐 射 光 通 量 为41lm， D=660nm， 光 功 率 PL=1W 时 ， 红 光 的 光 通 量 为 42lm， 当 D700nm 时 ， 1W 光 功 率 的 对 应 辐 射 光 通 量 仅 不 倒 1lm， 也 就 是 进 入 不可 见 的 柴 外 或 红 外 范 围 ， 这 就 是 说 在 不 同 波 长 的 发 光 光 源 的 发 射 光 功 率 相 同时 ， 人 眼 感 觉 到 光 的 辐 射 的 “强 度 ”是 不 同 的 ， 也 就 是 有 敏 感 与 不 敏 感 的 区分 ， 但 如 果 辐 射
4、 光 通 量 相 同 ， 人 眼 的 感 觉 就 会 觉 得 相 同 ， 因 此 对 照 明 光 源 而言 用 光 通 量 或 流 明 效 率 来 衡 量 LED 电 一 光 特 性 比 用 光 输 出 功 率 或 其 他 参数 要 直 观 和 实 用 。 这 就 是 对 于 用 于 照 明 的 大 功 率 LED， 通 常 用 辐 射 光 通 量 这一 参 数 或 流 明 效 率 来 表 征 它 的 优 劣 。光 效 光 源 所 发 出 的 总 光 通 量 （ 流 明 、 亮 度 ） 与 该 光 源 所 消 耗 的 电 功 率 （ 瓦 ） 的 比值 ， 称 为 该 光 源 的 光 效 。 发
5、 光 效 率 值 越 高 ， 表 明 照 明 器 材 将 电 能 转 化 为 光 能的 能 力 越 强 ， 即 在 提 供 同 等 亮 度 的 情 况 下 ， 该 照 明 器 材 的 节 能 性 越 强 ； 在 同等 功 率 下 ， 该 照 明 器 材 的 照 明 性 越 强 ， 即 亮 度 越 大 。 光 效 也 称 为 光 源 的 发 光 效 率 或 者 光 源 的 功 率 因 素 ， 表 征 从 光 源 中 射 出的 光 通 量 与 光 源 所 消 耗 的 电 功 率 之 比 。 即 = /E= /( +P) 其 中 为 光 效 ， 为 光 源 辐 射 的 光 能 量 ， E 为 光 源
6、 的 功 率 ， P 为 光 源损 耗 的 能 量 ， 主 要 是 发 热 量 。 同 时 发 热 量 与 电 流 的 关 系 是 ： P IR。 显 然 ， 随 着 电 流 的 增 大 ， 光 通 量增 大 。 但 是 另 一 方 面 电 流 的 增 大 会 引 起 光 源 热 损 耗 的 增 加 ， 综 合 效 果 是 光 效降 低 。 光 能 量 （ 光 通 量 ） 的 计 算 方 法 ： 光通量(流明 Lm)不是计算出来的，是要用“光通量 ”加 “积分球”测出来的。如果知道光效(流明/瓦 Lm/W)与功率( 瓦 W)，那么光通量=光效 * 功率。如果知道照度(流明/平分米 Lm/MM)
7、与照射面积( 平方米 MM)，那么光通量=照度 * 面积。光通量指人眼所能感觉到的辐射能量，它等于单位时间内某一波段的辐射能量（光强）和该波段的相对视见率（视见函数或视觉函数）的乘积。由于人眼对不同波长光的相对视见率不同，所以不同波长光的辐射功率相等时，其光通量并不相等。例如，当波长为 55510-7 米的绿光与波长为 6510-6 米的红光辐射功率相等时，前者的光通量为后者的 10 倍。光通量的单位为 “流明”。光通量通常用 来表示，在理论上其功率可用瓦特来度量，但因视觉对此尚与光色有关。所以度量单位采用，依标准光源及正常视力另定之“流明”来度量光通量。符号：lm百 度 百 科 流 明 的
8、含 义所谓的流明简单来说，就是指蜡烛一烛光在一公尺（1 公尺 = 1 米）以外的所显现出的亮度。一个普通 40 瓦的白炽灯泡，其发光效率大约是每瓦 10 流明，因此可以发出 400 流明的光.。40 瓦的白炽灯 220 伏时，光通量为 340 流明。光通量是描述单位时间内光源辐射产生视觉响应强弱的能力，单位是流明，也叫明亮度。投影仪表示光通量的单位是 ANSI 流明，ANSI 流明是美国国家标准化协会制定的测量投影仪光通量的标准，它测量屏幕“田“字形九个交叉点上的各点照度，乘以面积，再求九点的平均值，即为该投影仪的 ANSI 流明。流明值越高表示越亮，明亮度越高则在投影时就不需要关灯。 ANS
9、I 为 American National Standards Institute（美国国家标准局）的缩写。同样，这个量是对光源而言，是描述光源发光总量的大小的，与光功率等价。光源的光通量越大，则发出的光线越多。 对于各向同性的光（即光源的光线向四面八方以相同的密度发射），则 F = 4I。也就是说，若光源的 I 为 1cd，则总光通量为 4 =12.56 lm。与力学的单位比较，光通量相当于压力，而发光强度相当于压强。要想被照射点看起来更亮，我们不仅要提高光通量，而且要增大会聚的手段，实际上就是减少面积，这样才能得到更大的强度。 要知道，光通量也是人为量，对于其它动物可能就不一样的，更不是完
10、全自然的东西，因为这种定义完全是根据人眼对光的响应而来的。 人眼对不同颜色的光的感觉是不同的，此感觉决定了光通量与光功率的换算关系。对于人眼最敏感的 555nm 的黄绿光，1W = 683 lm，也就是说，1W 的功率全部转换成波长为 555nm 的光，为 683 流明。这个是最大的光转换效率，也是定标值，因为人眼对 555nm 的光最敏感。对于其它颜色的光，比如 650nm的红色，1W 的光仅相当于 73 流明，这是因为人眼对红光不敏感的原因。对于白色光，要看情况了，因为很多不同的光谱结构的光都是白色的。例如 LED 的白光、电视上的白光以及日光就差别很大，光谱不同。 至于电光源的发光效率，
11、是另外一个相关的话题，是说 1W 的电功率到底能转化成多少光通量。如果全部转换成 555nm 的光，那就是每瓦 683 流明。但如果有一半转换成 555nm 的光，另一半变成热量损失了，那效率就是每瓦341.5 流明。白炽灯能达到 1W=20 lm 就很不错了，其余的都成为热量或红外线了。测量一个不规则发光体的光通量，要用到积分球，比较专业而复杂。明、光通量、勒克新是什么意思1967 年法国第十三届国际计量大会规定了以 坎德拉、坎德拉/平方米、流明、勒克斯分别作为发光强度、光亮度、光通量和光照度等的单位，为统一工程技术中使用的光学度量单位有重要意义。为使您了解和使用便利，以下将有关知识做一简单
12、介绍： 1. 烛光、国际烛光、坎德拉（candela）的定义 在每平方米 101325 牛顿的标准大气压下，面积等于 1/60 平方厘米的绝对“黑体”（即能够吸收全部外来光线而毫无反射的理想物体），在纯铂（Pt）凝固温度（约 2042K 获 1769）时，沿垂直方向的发光强度为 1 坎德拉。并且，烛光、国际烛光、坎德拉 三个概念是有区别的，不宜等同。从数量上看，60 坎德拉等于 58.8 国际烛光，亥夫纳灯的 1 烛光等于 0.885 国际烛光或 0.919 坎德拉。 2. 发光强度与光亮度 发光强度简称光强，国际单位是 candela（坎德拉）简写 cd。Lcd 是指光源在指定方向的单位立体
13、角内发出的光通量。光源辐射是均匀时，则光强为I=F/， 为立体角，单位为球面度（sr）,F 为光通量，单位是流明，对于点光源由 I=F/4 。光亮度是表示发光面明亮程度的，指发光表面在指定方向的发光强度与垂直且指定方向的发光面的面积之比，单位是坎德拉/平方米。对于一个漫散射面，尽管各个方向的光强和光通量不同，但各个方向的亮度都是相等的。电视机的荧光屏就是近似于这样的漫散射面，所以从各个方向上观看图像，都有相同的亮度感。 以下是部分光源的亮度值：单位 cd/m2 太阳：1.5*10 ；日光灯：（510）*103；月光（满月）：2.5*103；黑白电视机荧光屏：120 左右；彩色电视机荧光屏：80
14、 左右。 3. 光通量与流明 光源所发出的光能是向所有方向辐射的，对于在单位时间里通过某一面积的光能，称为通过这一面积的辐射能通量。各色光的频率不同，眼睛对各色光的敏感度也有所不同，即使各色光的辐射能通量相等，在视觉上并不能产生相同的明亮程度，在各色光中，黄、绿色光能激起最大的明亮感觉。如果用绿色光作水准，令它的光通量等于辐射能通量，则对其它色光来说，激起明亮感觉的本领比绿色光为小，光通量也小于辐射能通量。光通量的单位是流明，是英文 lumen 的音译，简写为 lm。绝对黑体在铂的凝固温度下，从 5.305*103cm2面积上辐射出来的光通量为 1lm。为表明光强和光通量的关系，发光强度为 1
15、坎德拉的点光源在单位立体角（1 球面度）内发出的光通量为 1 六名。一只 40W的日光灯输出的光通量大约是 2100 流明。 4. 光照度与勒克斯 光照度可用照度计直接测量。光照度的单位是勒克斯，是英文 lux 的音译，也可写为 lx。被光均匀照射的物体，在 1 平方米面积上得到的光通量是 1 流明时，它的照度是 1 勒克斯。有时为了充分利用光源，常在光源上附加一个反射装置，使得某些方向能够得到比较多的光通量，以增加这一被照面上的照度。例如汽车前灯、手电筒、摄影灯等。 以下是各种环境照度值：单位 lux 黑夜：0.0010.02；月夜：0.020.3；阴天室内：550；阴天室外：50500；晴天室内：1001000；夏季中午太阳光下的照度：约为 10*9 次方；阅读书刊时所需的照度：5060；家用摄像机标准照度：1400。
