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1、眼，視覺， 保護視力，LED 照度，亮度及其他 ? ? ? 人眼所能見到的光頻譜落在可見光范圍(約400~700nm波長)，眼睛能感知顏色主要憑借錐細胞，錐細胞內(nèi)含藍綠紅三種視光素。為什么多看綠光能保護眼睛的原因在于綠光的波長同時落在藍綠紅三種視光素吸收光譜的波峰下緣(亦即三種視光素所受到的總和刺激感應較少)，所以也就達到"休息"的效果摟。 ? 再來說到視力，這是個比較籠統(tǒng)的字眼， 因為與視力相關聯(lián)的因子包括：水晶體的曲率、視網(wǎng)膜的靈敏度、視神經(jīng)的健全等等， ? 事實上綠光在這里的影響很小。 因為各種顏色對光的吸收和反射各不相同 紅色對光線反射是67%

2、 黃色是65% 綠色則是47% 青色只反射36% ? 由于紅色和黃色對光線反射較強 因此容易產(chǎn)生耀光和刺眼 綠色和青色對光線的吸收和反射都比較適中 所以對人體的神經(jīng)系統(tǒng) 大腦皮質(zhì)及眼睛里的視網(wǎng)膜組織比較適應 ? 例如青草和綠樹 不僅能吸收強光中對眼睛有害的紫外線 同時還能減少因強光對眼睛所產(chǎn)生的耀眼 在你緊張的學習或長時間工作之后 倚在窗口眺望遠處的樹木 緊張的神經(jīng)就會頓時放松 眼睛的疲勞也很快就消失了 所以?？淳G看遠 對眼睛是有保護作用的 ? 需要注意的是:綠色對眼睛有好處，并不是指綠色本身對眼睛有什么好處，而是說遠眺大自然的景物可緩解眼

3、睛的疲勞狀態(tài)。如果看33厘米以內(nèi)的東西，即使是綠色的，對眼睛也沒有益處。 ? =========================================================================================== ? ??? 數(shù)百年來人類視覺系統(tǒng)的進化已經(jīng)與天然光相適應。天然光是人們最適應的光源，所以人們用于照明的燈光應盡量接近天然光，這樣的照明人們才感到舒適，也是最衛(wèi)生的。眼衛(wèi)生對人造照明燈光的要求有以下幾個方面。 ? 光通量 ? 　　光源（燈泡）的光通量是它每秒鐘發(fā)出可見光的能量。燈光要有足夠的光通量，使被照讀物有足夠的明亮為

4、人眼感受。光通量的物理單位是流明（lm）。燈發(fā)出的光通量是燈的主要指標之一。燈的功率越大，光通量就越大，通常它的光效也越高。 ? ? 照度 ? 　　當燈光照亮一物體時，該受照物體能使人感覺到的明亮或暗淡。人感到物體很亮是因為受照物體得到的光通量很大，照度也越大。照度是該受照物體單位面積上得到的光通量數(shù)，它的單位是勒克斯（lx，lm/ m2）。 各種照明工程，照明設施都要以受照物體的照度為一個重要指標。這指標是隨著社會的發(fā)展、人們生活水平的提高而變化的。譬如對中小學教室的照明，是指教室里課桌上的照度，國際照明委員會有明確規(guī)定的指標。我國對此也有指標，即要求達到一定的照度。此標準是我

5、國在1987 年發(fā)表的，比較低。目前一些發(fā)達國家和國際標準所規(guī)定的標準最低為300lx，正常的照度應為500 lx。在一些特殊的教室和實驗室里要求照度達到750 lx。我國目前的照明標準明顯低于這些標準。 ? ??? 人眼能看清一個字體或物體與“人眼對字體、圖、線”的張角（視角）有關。人眼在觀察物體或閱讀書籍時，眼睛在不斷運動著，促使每個被觀察的物體或字體成像在中央凹上，以便使對象看得最清楚。因為通常在中央凹處，人眼的分辨本領最高。在不同照度下，人眼能分辨看清字體的張角變化很大，見表3 數(shù)據(jù)是在白光照射下，用同樣的環(huán)境、人眼分別適應各個照度以后、觀察時間不受限制的情況下測得的。在低照度下分

6、辨角很大，也就不容易看清楚細小字筆的字體。在高照度下分辨角降低，細小的字體就能不太費力看清楚了。在滿月的照度（照度約0. 1 lx）下，人眼的分辨角是3'，而在燈光照度500 lx 下分辨角降低到0. 7'。相比之下，人眼的分辨本領可提高4. 3倍?？梢姡藗冊跓艄庀麻喿x時，照度的提高看小字就不費力，人眼不易感到疲勞，也就不易對視覺損傷，不易近視。 ? 　　大家知道，學生長時間和近距離的閱讀和寫字，用眼疲勞又得不到足夠的休息，就會導致學生視力下降，晚上在家里讀書、做功課，照明條件不好，照度不夠，同樣也會造成學生視力下降。 ? ? 閃爍 ?　對燈光要求穩(wěn)定。燈光的不穩(wěn)定有二個概念，一

7、個是一般的燈光不穩(wěn)定——燈光忽亮忽暗。在這種環(huán)境下，人們會感覺很難過。這里講的是另一個概念，就是目前社會上正在討論的，由于電源工作頻率引起燈的光通量的波動問題——閃爍問題。閃爍效應是指由于光通量周期變化時人眼的主觀感覺效應。我們常用的普通鎢絲燈泡是用50 Hz 220V 電源把燈絲通電燒亮而發(fā)光的。普通直管或環(huán)形熒光燈是用50 Hz 電源串聯(lián)了電感鎮(zhèn)流器點燃的放電燈。而緊湊型節(jié)能燈是用30 kHz 電子鎮(zhèn)流器點燃的放電燈。這些燈是否會發(fā)射50 Hz 或30 kHz 變化的光通量，出現(xiàn)50 Hz 和30 kHz 的閃爍現(xiàn)象？社會上流行的保健燈就是針對這個問題，提出要用直流電源或20 kHz 以上

8、的高頻電源點燈，可以防止燈的閃爍。認為用直流電源或高頻電源點燈時，光通量不會波動，對人眼沒有影響。 ? 　　我們說天然光是理想、無閃爍的照明光。照明燈光也應穩(wěn)定、無閃爍。如果人們長期在不穩(wěn)定或受一定頻率調(diào)制的燈光下工作、讀書，眼睛當然會感到疲勞。人的視覺系統(tǒng)由眼睛、視覺神經(jīng)以及人腦所組成。閃爍首先會造成眼睛疲勞、酸痛，如果長期遭遇嚴重時，也會造成頭痛、心煩、緊張、甚至心動過速。問題是這種感覺是在人們不知不覺的情況下發(fā)生，而且會長期累積起來的。因此，閃爍效應要引起人們的警惕。要研究在怎樣的頻率、什么條件下，這種效應會引起影響，使人染上燈光疲勞綜合癥。 ? 　　首先要問用頻率為50 Hz

9、或30 kHz 的電源點燈，燈發(fā)出的光通量是否也是以50 Hz 和30 kHz 波動呢？ 我們知道，普通鎢絲燈發(fā)光是通過用電源對鎢絲通電，把它燒熱到2000 ℃以上而熾熱發(fā)光的，這種光是穩(wěn)定的。 熒光燈有二個電極，在電極上加上50 Hz 變化的交變電壓，激發(fā)燈內(nèi)氣體放電而直接發(fā)的光，其中主要是汞發(fā)的紫外光（254 nm）和藍、綠、黃色等的可見光，而紫外光又激發(fā)了燈管內(nèi)壁上的熒光粉而發(fā)射了藍、綠、紅色光，這些光合并起來成為我們看到的白光。當用30 kHz 電子鎮(zhèn)流器點燃熒光燈時，同樣也會看到白光的。 ? 　　那么熒光燈直接發(fā)的紫外光、藍、綠、黃色光是在50 Hz 和30 kHz 交變電場

10、作用下發(fā)的光，這些光通量是否也是按50 Hz 和30 kHz 變化呢？熒光粉發(fā)的光是受50 Hz 和30 kHz 變化的紫外光去激發(fā)的，這種光是否也是按50 Hz 或30 kHz 變化呢？回答是肯定的。 ? 　　閃爍的光對人眼的視覺感受有一個視覺殘留效應。這個效應是關系到當光通量變化時，人眼視覺是否跟得上光通量變化的問題。我們知道，人眼視覺是有惰性的。當光通量變化慢的時候，人眼會看到它在變化。而當光通量變化很快的時候，人眼就感受不出它在變化。對一般通常的人來說，這個殘留效應的時間0.04 s。也就是只有當光通量變化時間大于這個時間時人才會感到光在變化的，即燈光有閃爍現(xiàn)象。 ? 　　另外

11、，光通量變化對人眼視覺的影響還與光通量變化的深度（即明暗差度）有關，與光通量的波峰和波谷值之差有關。有一個系數(shù)叫“光通量波動深度FFD”，可以用來定量測量光通量變化的深度。當FFD 大于25%時，閃爍會對人的視覺產(chǎn)生損傷。FFD 越大，損傷就越大。研究發(fā)現(xiàn)，如果光線明暗變化頻率很高，變化時間遠遠小于人眼視覺殘留時間，即使明暗差再大，甚至達到100%，對人眼也不會有影響，因為人眼感覺不出光線明暗變化。用現(xiàn)代的視覺調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）進行評價，根據(jù)時空信息和視覺特性可知，人眼的分辨本領有一個截止頻率（臨界融合頻率CMF）。因為光信息的調(diào)制在向神經(jīng)信息轉(zhuǎn)換和向大腦中樞傳遞有一個時間過程，其頻率上限

12、在50 Hz 左右。當空間頻率超過100 Hz 時，人眼已不能分辨，所以頻率大于100 Hz的光通量變化不會對視覺器官產(chǎn)生明顯影響。 ? 　　對于熒光粉發(fā)的光，我們認為在熒光燈中常用熒光粉的余輝時間為幾個毫秒，即千分之幾秒。如果熒光粉受激發(fā)光的余輝還沒有衰減到一定深度前，第二次激發(fā)又發(fā)生了，那么熒光粉發(fā)的光就沒有閃爍感覺了。這就要求電源頻率大于熒光粉發(fā)光的衰減頻率，即電源頻率應大于10 kHz。這樣熒光粉發(fā)的光通量將不會隨著電源電壓變化而變化，自然也就沒有閃爍感覺了。對于頻率低的熒光燈，閃爍現(xiàn)象依舊存在。綜合起來，人眼感到燈光閃爍現(xiàn)象的頻率最低約為100 Hz，光通量波動深度效應小于25%

13、。 ? 　　目前市場上，無閃爍光源有二種。一種是直流燈，用直流電源點的燈；另一種是高頻燈，用高頻電子鎮(zhèn)流器點的燈。對于這些“無閃爍光源”，我們?nèi)砸M一步分析其有效性。因為直流燈加在燈上的是直流電壓，如果工作電流是脈動的，紋波較大。100Hz 的紋波也會造成燈光的閃爍，同時這種整燈的功率因數(shù)僅為0.5，其高次電流諧波是否符合國家標準和EMC 的要求還是個問題。如果在電路中使用功率因數(shù)校正電路會出現(xiàn)電磁輻射問題、整燈光效下降、成本提高。況且對直流供電的熒光燈要有特殊的電極結(jié)構(gòu)，否則會出現(xiàn)電泳現(xiàn)象。這也是直流燈長期不能實現(xiàn)的原因。 ? 　　至于高頻燈，這種燈的電流是被一種與濾波電壓波形相似的

14、包絡波所調(diào)制的高頻工作電流。只有當鎮(zhèn)流器直流電源的電壓紋波很小時，燈電流的包絡調(diào)制才很小，熒光燈發(fā)的光通量才穩(wěn)定，否則高頻電子鎮(zhèn)流器的燈光也仍會出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。 ? ? 顯色性 ? ? 　光源的顯色性是物體受光源照明后物體顏色的復原性。我們知道，在太陽光照下，人們能看到五顏六色的物體，這是因為太陽光包含了各種顏色（不同波長）的光，非常豐富，可以把物體的任何顏色都復原出來為人眼看到。而各種燈發(fā)射的是不同顏色的光，因此它們復原物體顏色的本領就不同?？梢杂蔑@色指數(shù)Ra 來定量表示光源的顏色復原性。光源的顯色指數(shù)可以根據(jù)光源所發(fā)不同顏色的光通量進行計算。通常是以太陽的顯色指數(shù)為標準，取為100

15、。燈的顯色指數(shù)越高，它能復原物體顏色的本領就越強。 ? 　　高壓汞燈主要發(fā)射藍紫光，在高壓汞燈下人臉青白很難看，這是因為人臉的粉紅肉色不能被汞燈發(fā)的藍紫光復原。用顯色指數(shù)差的燈光去照明看書，就很難看清彩色圖片和線條了。 ? ? 色溫 ? 　　一個光源能發(fā)射多種顏色的光，不同顏色光的通量也不同。對于光源的這種性質(zhì)，除可以用上述的顯色指數(shù)表示以外，還可以用色溫來表示。如果一個光源發(fā)光的顏色和一定溫度的黑體（標準光源）發(fā)光的顏色相同，那么該黑體的溫度就為該光源的顏色溫度（簡稱色溫Tc）。色溫用絕對溫標K 表示。 ? 　　從視覺生理學來看，顯色性好、色溫較高的天然光是最理想的閱讀光。

16、天然光的色溫較高。在高色溫燈光照明下工作讀書，由于其中藍光成分多，使人的“醒覺度”高，人有“日出而作”的感覺，比較興奮，不易感覺疲勞。而普通照明燈的光顯色性好，但燈的光色偏紅，色溫偏低，猶如日落時的天然光。當人們用這種燈照明閱讀時，會有“日落而息”的感覺，這會使人意識因疲勞而應放松需要休息。人眼的分辨本領也會下降，即不容易分辨出兩條靠得很近的細線。這時當不自覺地用勁去閱讀時，人眼也容易疲勞而受傷害。 ? ? 光源的光譜 ? 　　光譜是光源發(fā)出不同顏色的光通量的綜合表征。光源的顯色性、色溫都是由它的光譜決定的。天然光的光譜包含了各種顏色的光是連續(xù)光譜?？墒且话愕娜嗽旃庠粗兄挥衅胀ㄕ彰鳠?/p>

17、泡是屬于這一類。而熒光燈的光譜主要決定于熒光粉發(fā)的可見光，配有不同熒光粉的熒光燈會發(fā)出不同的光譜，它們具有不同的光效、顯色性和色溫。對閱讀照明有用的光譜主要是可見光譜，是從藍紫光到紅光，波長為380 ～ 780 nm。這也是國際照明界公認的測量照明用燈的主要光譜范圍。最近有人提出“保健燈”的光譜范圍是400 ～ 650 nm，他們把380 ～ 400 nm和650 ～ 780 nm 的光譜抑制了，這樣不僅會使整燈的成本提高、光效降低，而且可能會影響藍紫色的顯色性能。 ? 　　**個別照明節(jié)能燈和無極燈會發(fā)射紫外光（254nm），這是不允許的，因為這種UVC 紫外光是殺菌消毒的主要光線，受它

18、長時間輻照會對人眼的角膜產(chǎn)生有害損傷。這問題應引起有關方面的注意。 ? ? 照明均勻度 ? 現(xiàn)有光源都是有一定體積大小的發(fā)光體，而不是大面積的光源，這種光源容易產(chǎn)生眩光或陰影。當用這種光源時，被照桌上的照度不均勻，人們會不知不覺地在不同照度下閱讀工作，也會造成人眼的疲勞。為此應靠燈具來改善整燈照度的均勻分布。這樣整燈的光通量會減少，光效會下降，桌面的照度也下降，所以理想的照明燈的發(fā)光面積大，發(fā)光均勻。 ? ? ? 調(diào)光 ? 　　人眼的視覺效應是由很多復雜的因素構(gòu)成，而且因人而異。燈光亮度是其中一個很重要的因素，即使對同一個人，在不同年齡、不同情緒、不同環(huán)境下，對燈光都有不

19、同的要求和反應。閱讀燈光的最佳亮度就會因人而異。燈光太亮、太暗都會使人眼肌肉疲勞。而可調(diào)光亮度的燈能補償這些差異，因此燈具最好具有調(diào)光機構(gòu)。這樣才能使人們在舒適的光照下進行工作和學習，減輕疲勞、提高效率。 ? 其他 ? 　　環(huán)境光（背景光）、閱讀工作時間和閱讀距離以及姿態(tài)都會影響視覺健康。 ? ? ======================================================================= 一些愛好者對光度學的一些基本概念比較模糊，比如到底什么是亮度？衡量亮度的單位是什么？如何測量亮度？ ? 我們將試圖以不失嚴格性的情況下盡

20、量通俗的回答這些問題，同時給出四個量之間的關系和轉(zhuǎn)換算法。 ? 光度學與光相關的常用量有4個： 發(fā)光強度、 光通量、 照度、 亮度。 ? ? ? 這4個量盡管是相關的，但是不同的，不能相混。正像壓力、重力、壓強、質(zhì)量是不同的物理量一樣。 ? ? 1、發(fā)光強度（I），單位坎德拉，即cd。 定義：光源在給定方向的單位立體角中發(fā)射的光通量定義為光源在該方向的(發(fā))光強(度)， 解釋：發(fā)光強度是針對點光源而言的，或者發(fā)光體的大小與照射距離相比比較小的場合。這個量是表明發(fā)光體在空間發(fā)射的會聚能力的。可以說，發(fā)光強度就是描述了光源到底有多“亮”，因為它是光功率與會聚能力的一個

21、共同的描述。發(fā)光強度越大，光源看起來就越亮，同時在相同條件下被該光源照射后的物體也就越亮，因此，早些時候描述手電都用這個參數(shù)。 ?? 現(xiàn)在LED也用這個單位來描述，比如某LED是15000的，單位是mcd，1000mcd=1cd，因此15000mcd就是15cd。 ?? 之所以LED用毫cd（mcd）而不直接用cd來表示，是因為以前最早LED比較暗，比如1984年標準5mm的LED其發(fā)光強度才0.005cd，因此才用mcd表示，現(xiàn)在LED都很厲害了，但還是沿用原來的說法。 　　用發(fā)光強度來表示“亮度”的缺點是，如果管芯完全一樣的兩個LED，會聚程度好的發(fā)光強度就高。因此，購買LED的時候

22、不要一味追求高I值，還要看照射角度。很多高I值的LED并非提高自身的發(fā)射效率來達到，而是把鏡頭加長照射角度變窄來實現(xiàn)的，這盡管對LED手電有用，但可觀察角度也受限。另外，同樣的管芯LED，直徑5mm的I值就比3mm的大一倍多，但只有直徑10mm的1/4，因為透鏡越大會聚特性就越好。 　　之所以用發(fā)光強度來表示手電或LED，是因為在相同距離下對被照射地的照度是與這個成正比的。特別的說，距離1m的lx就是cd值。但是，很多場合下我們需要照射面積大一些，所以只用發(fā)光強度這一特性還不能全面反應手電的能力。比如，同樣的筒身，換個大頭（大反光杯）則I值馬上增大許多。因此，很多情況下我們用光通量（單位流明

23、，見下）來表示手電了。 ? 以上我們說“亮”和“亮度”時帶了引號，是因為這是我們常規(guī)說的亮度，并非光度學嚴格意義上的亮度，這一單位后面會展開。 ? ? 常見光源發(fā)光強度（cd）： ---------------------------------- 太陽，2.8E 高亮手電，10000 5mm超高亮LED，15 ? ? ? ? 2、光通量（F），單位流明，即lm。 定義：光源在單位時間內(nèi)發(fā)射出的光量稱為光源的發(fā)光通量 解釋：同樣，這個量是對光源而言，是描述光源發(fā)光總量的大小的，與光功率等價。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

24、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。與力學的單位比較，光通量相當于壓力，而發(fā)光強度相當于壓強。要想被照射點看起來更亮，我們不僅要提高光通量，而且要增大會聚的手段，實際上就是減少面積，這樣才能得到更大的強度。 　　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，因為這種定義完全是根據(jù)人眼對光的響應而來的。 　　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555n

25、m的光，為683流明。這個是最大的光轉(zhuǎn)換效率，也是定標值，因為人眼對555nm的光最敏感。對于其它顏色的光，比如650nm的紅色，1W的光僅相當于73流明，這是因為人眼對紅光不敏感的原因。對于白色光，要看情況了，因為很多不同的光譜結(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，是另外一個相關的話題，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。白熾燈能達到1W=20 lm就很不錯了，其余的都成為熱量或紅外線

26、了。測量一個不規(guī)則發(fā)光體的光通量，要用到積分球，比較專業(yè)而復雜。 ? ? 常見發(fā)光的大致效率（流明/瓦） --------------------------------- 白熾燈，15 白色LED，80-100 日光燈，80 太陽，94 鈉燈，80-120 ? ? ? 3、光照度（E），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。一個流明的光，均勻射到1平米的物體上，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，照度是最容易測量的

27、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 ，房間桌面照度為100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、亮度（L），單位尼特，即nt。 定義：單位光源面積在法線方向上

28、，單位立體角內(nèi)所發(fā)出的光流 解釋：這個是最容易被誤解的概念了。亮度是針對光源而言，而且不是對點光源，是對面光源而言的。無論是主動發(fā)光的還是被動（反射）發(fā)光的。亮度是一塊比較小的面積看起來到底有多 “亮”的意思。這個多“亮”，與取多少面積無關，但為了均勻，我們把面積取得比較小，因此才會出現(xiàn)“這一點的亮度”這樣的說法。事實上，點光源是沒有亮度概念的。另外，發(fā)光面的亮度與距離無關，但與觀察者的方向有關。說一個手電很“亮”，并不是說該手電的亮度高（因為手電是沒有亮度概念的），而是說其發(fā)光強度大，或者是說被它照射的物體亮。說一個星星（點光源）很亮，并非是說其亮度高，而是說其星等高而已。亮度不僅取決于光

29、源的光通量，更取決于等價發(fā)光面積和發(fā)射的會聚程度。比如激光指示器，盡管其功率很小，但可會聚程度非常高，因此亮度非常高。 ? 常見發(fā)光體的亮度（尼特）： ----------------------------------------- 紅色激光指示器，20,000,000,000 太陽表面，2,000,000,000 白熾燈燈絲，10,000,000 陽光下的白紙，30,000 人眼能習慣的亮度，3,000 滿月表面，2,500 人眼能比較好的分辨出顏色的亮度，1 滿月下的白紙，0.07 無月夜空，0.0001 ? ? ? ? 5、一個綜合計算的例子。 ?

30、 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400流明的光是均勻分布在這個球體上的）。再假設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。 ? ? 問1、如何把LED的光會聚到一點？ 答，這是不可能的。光學上有個定律，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

31、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，照度和被照物體的亮度有什么關系？ 答，亮度=反射率*照度/π ? ? 問3，如何測量手電或者LED的發(fā)光強度？ 答，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4，如何用照度計測量亮度？ 答，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

32、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5，如何測量一個燈泡的發(fā)光效率？ 答，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。空曠的目的是不要有反射光照射到照度表上，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

33、 ? ? ? ? ? 物體的顏色 人們感知的物體顏色涉及到色彩學、光學、化學及生理學等不同學科。 ? 色溫的定義 色溫指的是光波在不同的能量下，人類眼睛所感受的顏色變化。 在色溫的計算上，是以 K 為單位，黑體幅射的 0° K= 攝氏 -273 ° C 做為計算的起點。 將黑體加熱，隨著能量的提高，便會進入可見光的領域，例如，在 2800 ° K 時，發(fā)出的色光和燈泡相同，我們便說燈泡的色溫是 2800 ° K。 可見光領域的色溫變化，由低色溫至高色溫是由橙紅 --> 白 --> 藍。 ? 色溫的特性 1. 在高緯度的地區(qū)，色溫較高，所見到的顏色偏藍。 2.

34、在低緯度的地區(qū)，色溫較低，所見到的顏色偏紅。 ? ( <---- 低色溫 ------------------ 高色溫 ----> ) ? 3. 在一天之中，色溫亦有變化，當太陽光斜射時，能量被( 云層、空氣 )吸收較多，所以色溫較低。當太陽光直射時，能量被吸收較少，所以色溫較高。 ? 4. Windows 的 sRGB 色彩模型是以 6500 ° K 做為標準色溫，以 D65 表示之。 ? 5. 清晨的色溫大約在 4400 ° K。 ? 6. 高山上色溫大約在 6000 ° K。 ? ? ? 顯色性 ??? 光源的顯色性是由顯色指數(shù)來表明，它表示物體在光下顏色比

35、基準光（太陽光）照明時顏色的偏離能較全面反映光源的顏色特性。 ? 顯色分兩種： ? 忠實顯色： 能正確表現(xiàn)物質(zhì)本來的顏色需使用顯色指數(shù)(Ra)高的光源，其數(shù)值接近100，顯色性最好。 ? 效果顯色：要鮮明地強調(diào)特定色彩，表現(xiàn)美的生活可以利用加色法來加強顯色效果。 ? 采用低色溫光源照射，能使紅色更鮮艷； ? 采用中色溫光源照射，使藍色具有清涼感； 采用高色溫光源照射，使物體有冷的感覺。 ? 顯色指數(shù)（Ra） ? 表征在特定條件下，經(jīng)某光源照射的物體所產(chǎn)生的心理感官顏色與該物體在標準光源照射下的心理顏色相符合的程度的參數(shù)。 ? ? ? ? 三 光的色學性質(zhì) 1

36、666 年，英國科學家牛頓第一個揭示了光的色學性質(zhì)和顏色的秘密。他用實驗說明太陽光是各種顏色的混合光，并發(fā)現(xiàn)光的顏色決定于光的波長。下表列出了在可見光范圍內(nèi)不同波長光的顏色。 ? 不同波長光線的顏色 為對光的色學性質(zhì)研究方便，將可見光譜圍成一個圓環(huán)，并分成九個區(qū)域（見圖），稱之為顏色環(huán)。顏色環(huán)上數(shù)字表示對應色光的波長，單位為納米（ nm），顏色環(huán)上任何兩個對頂位置扇形中的顏色，互稱為補色。例如，藍色（ 435 ～ 480nm ）的補色為黃色（ 580 ～ 595nm ）。通過研究發(fā)現(xiàn)色光還具有下列特性： （ l ）互補色按一定的比例混合得到白光。如藍光和黃光混合得到的是白光。同理，青光

37、和橙光混合得到的也是白光； （ 2 ）顏色環(huán)上任何一種顏色都可以用其相鄰兩側(cè)的兩種單色光，甚至可以從次近鄰的兩種單色光混合復制出來。如黃光和紅光混合得到橙光。較為典型的是紅光和綠光混合成為黃光； （ 3 ）如果在顏色環(huán)上選擇三種獨立的單色光。就可以按不同的比例混合成日常生活中可能出現(xiàn)的各種色調(diào)。這三種單色光稱為三原色光。光學中的三原色為紅、綠、藍。這里應注意，顏料的三原色為紅、黃、藍。但是，三原色的選擇完全是任意的； （ 4 ）當太陽光照射某物體時，某波長的光被物體吸取了，則物體顯示的顏色（反射光）為該色光的補色。如太陽光照射到物體上對，若物體吸取了波長為 400 ～ 435ntn 的紫

38、光，則物體呈現(xiàn)黃綠色。這里應該注意：有人說物體的顏色是物體吸收了其它色光，反射了這種顏色的光。這種說法是不對的。比如黃綠色的樹葉，實際只吸收了波長為 400 ～ 435urn 的紫光，顯示出的黃綠色是反射的其它色光的混合效果，而不只反射黃綠色光。 ? ? ? ? ============================================================================================== ? ? ? 1.???? 發(fā)光強度(光度)的含義是什么? ? 答：發(fā)光強度（光度，I）定義為:點光源在某一方向上的發(fā)光強度

39、，即是發(fā)光體在單位時間內(nèi)所射出的光量，也簡稱為光度，常用單位為燭光（cd，坎德拉），一個國際燭光的定義為以鯨魚油脂制成的蠟燭每小時燃燒120格冷（grain）所發(fā)出的光度，一格冷等于0.0648克 ? 2.發(fā)光強度(光度)的單位是什么? ? 答：發(fā)光強度常用單位為燭光（cd，坎德拉），國際標準燭光（lcd）的定義為理想黑體在鉑凝固點溫度（1769℃）時，垂直于黑體（其表面積為1m2）方向上的60萬分之一的光度，所謂理想黑體是指物體的放射率等于1，物體所吸收的能量可以全部放射出去，使溫度一直保持均勻固定，國際標準燭光（candela）與舊標準燭光（candle）的互換關系為 1can

40、dela=0.981candle? ? 3.什么叫做光通量?光通量的單位是什么? ? 答：光通量（φ）的定義是：點光源或非點光源在單位時間內(nèi)所發(fā)出的能量,其中可產(chǎn)生視覺者（人能感覺出來的輻射通量）即稱為光通量。光通量的單位為流明（簡寫lm），1流明（lumen或lm）定義為一國際標準燭光的光源在單位立體弧角內(nèi)所通過的光通量，由于整個球面面積為4πR2，所以一流明光通量等于一燭光所發(fā)出光通量的1/4π，或者說球面有4π,因此按照流明的定義可知一個cd的點光源會輻射4π流明，即φ（流明）=4πI（燭光），假定△Ω為很小的立體弧角，在△Ω立體角內(nèi)光通量△φ，則有△φ=△ΩI ? 4

41、.一英尺燭光的含義是什么? ? 答：一英尺燭光是指距離一燭光的光源（點光源或非點光源）一英尺遠而與光線正交的面上的光照度，簡寫為1ftc（1 lm/ft2，流明/英尺2），即每平方英尺內(nèi)所接收的光通量為1流明時的照度，并且1ftc=10.76 lux ? 5.一米燭光的含義是什么? ? 答：一米燭光是指距離一燭光的光源（點光源或非點光源）一米遠而與光線正交的面上的光照度，稱為勒克斯（lux，也有寫成lx），即每平方公尺內(nèi)所接收的光通量為1流明時的照度（流明/米2） ? 6. 1 lux的含義是什么？ ? 答：每平方公尺內(nèi)所接收的光通量為1流明時的照度 ? 7

42、.照度的含義是什么? ? 答：照度（E）的定義為：被照物體單位受照面積上所接受的光通量，或者說受光照射的物體在單位時間內(nèi)每單位面積上所接受的光度，單位以米燭光或英尺燭光（ftc）表示 ? 8.照度與光度、距離之間有什么關系? ? 答：照度與光度、距離間的關系是：E(照度)=I(光度)/r2(距離平方) ? 9.被照體的照度大小與哪些因素有關? ? 答：被照體的照度與光源的發(fā)光強度及被照體和光源之間的距離有關，而與被照體的顏色、表面性質(zhì)及表面積大小無關 ? 坎德拉是在101325Pa壓力下，處于鉑凝固溫度的黑體的1／600000m2表面在垂直方向上的光強度．

43、? 黑體是一種假想的能量輻射源，在評價其他輻射源時，用它作為比較光源和參考光源，它是一種其輻射僅依賴于溫度的輻射體．這樣的一種物體，它能夠在任何溫度下將輻射到它表面上的任何波長的能量全部吸收．換言之，在輻射體的任何溫度下，絕對黑體光譜吸收率都等于1． ? 根據(jù)物理學的表現(xiàn)形式，完全的發(fā)光體也就是完全的黑體． ? CIE: 是國際照明委員會的簡稱 ? 相關色溫 Correlated Color Temperature)：光源發(fā)射的光與黑體在某一溫度下輻射的光顏色最接近，則黑體的溫度就稱為該光源發(fā)射的光的相關色溫，單位為K。 ? 輻射強度 (Radiant Intensity)：

44、在給定方向上包含該方向的立體角元內(nèi)輻射源所發(fā)出的輻射通量dφ除以該立體角元dΩ，單位為W/Sr。 ? 輻射亮度 (Radiance)：輻射源面上一點在給定方向上包含該點的面元dA的輻射強度dI除以該面元在垂直于給定方向的平面上的正投影面積，單位為/Sr?m2。 ? 輻射照度 (Irradiance)：在輻射接收面上一點的輻射照度E等于投射在包括該點的一個面元上的輻射通量dφ除以該面元的面積dA，單位為W/m2。 ? 發(fā)光強度 (Luminous Intensity)：光源在給定方向上包含該方向，的立體角元內(nèi)所發(fā)出的光通量dφ除以該立體角元dΩ，單位為cd。俗稱 ? 坎德拉 (c

45、d)：發(fā)光強度單位?？驳吕前l(fā)出頻率為540×1012Hz輻射的光源在給定方向的發(fā)光強度；該光源在此方向的輻射強度為1/683W/Sr。 ? 光通量 (Luminous Flux)：能夠被人的視覺系統(tǒng)所感受到的那部分光輻射功率的大小，單位為lm。 ? 照度 (I luminance)： 表面上一點的光照度是入射在包含該點的面元上的光通量dφ除以該面元面積dA。照度的公制單位是lx(lm/m2)，英制單位為fc(lm/ft2)。? 1lx=0.0929fc?? 1fc=10.76lx ? 出光度 (Luminous Exultance)：單位面積上發(fā)出的光通量，單位是lm/m2。

46、? 亮度 (Luminance)： 在給定方向上， 每單位面積上的發(fā)光強度。亮度的公制單位是cd/m2(也稱Nit)，英制單位是fL(1/π×cd/ft2)。 ? 1cd/m2=0.2919fL?? 1fL=3.426cd/m2 ? CIE標準光度觀察者(CIE Standard Photometric Obse-rver)：相對光譜響應曲線符合明視覺V(λ)函數(shù)或者暗視覺V"(λ)函數(shù)的理想觀察者。 ? 朗伯發(fā)射面 (Lambertian Surface)：在某一方向上的發(fā)光強度等于這個面垂直方向上的發(fā)光強度乘以方向角的余弦，這樣的發(fā)光面稱為朗伯發(fā)射面或朗伯體，有時也叫均勻漫射

47、面或均勻漫射體，還常被稱做余弦漫射體。朗伯發(fā)射面的出光度與亮度的關系為M=πL。 ? 說明： 發(fā)光強度，是衡量顯示屏亮度的重要指標，單位是坎德拉 (cd)。 ? 光通量，是投影系統(tǒng)的主要指標之一，單位是(我們所說的流明) lm。 ? 顯色指數(shù)（Ra） ? 光源的顯色性是指光源能否正確地顯現(xiàn)物體顏色的性能，光源顯色的 ? 標準就是物體在月光下所呈現(xiàn)的顏色。 ? 光源的光譜能量分布決定了光源的顯色性，日光、白熾光都是連續(xù)光譜。因而與日光、白熾光源相似的連續(xù)光譜的光源都有較好的顯色性。 ? 為了對光源的顯色性進行定量比較，引入顯色指數(shù)的概念，一般用日光和極近似日光光譜的人

48、工光源做為標準光源，以顯色指數(shù)最高為100表示。 ? 光照度（lx）勒克斯 ? 1勒克斯等于1流明均勻分布在1平方米的表在面上所產(chǎn)生的照度。 ? 1 lx =1 lm/m2 （單位面積內(nèi)所入射光的量） ? 發(fā)光效率﹕發(fā)光效率簡稱光效。光效就是燈每消耗1瓦電能所發(fā)出的光通量，單位是（lm/w）。 ? 理論計算表明，1瓦能量如果全部轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢曇姾瘮?shù)最高的555nm波長的光時，光效可達680lm/w。 ? 可見光光譜：380nm∽760nm ? 光通量: 光源輻射的能量包括紫外、可見、紅外能量。不同的光源、光譜能量分布也不同。 ? 由于人眼對各種不同波長的視覺靈敏度

49、不同，故不能直接用光源的輻射 能量（瓦）來衡量光能的大小，必須用人眼對光的相對感覺量為基準，這個量就稱為光通量，單位為（lm）。 ? 在國際單位制中，光度學的基本單位是光強度，流明是導出單位。 ? 流明的定義是: 具有均勻光強度1坎德拉的均勻發(fā)光點光源，它發(fā)出的總光通量就是4π流明。 ? ? ? LED基礎知識 ? ??? LED是Light Emitting Diode 的縮寫，中文譯為“發(fā)光二極管”，是一種可以將電能轉(zhuǎn)化為光能的電子器件具有二極管的特性。目前不同的發(fā)光二極管可以發(fā)出從紅外到藍間不同波長的光線，還有在藍光LED上涂上熒光粉，將藍光轉(zhuǎn)化成白光的白光LED。

50、 ? ??? LED的色彩與工藝：制造LED的材料不同，可以產(chǎn)生具有不同能量的光子，借此可以控制LED所發(fā)出光的波長，也就是光譜或顏色。歷史上第一個LED所使用的材料是砷(As)化鎵(Ga) ,發(fā)出的光線為紅外光譜。另一種常用的LED材料為磷(P)化鎵(Ga)，發(fā)出的光線為綠光。 ? ??? 由于制造采用了鎵、砷、磷三種元素，所以俗稱這些LED為三元素發(fā)光管。而GaN（氮化鎵）的藍光 LED 、GaP 的綠光 LED和GaAs紅外光LED，被稱為二元素發(fā)光管。而目前最新的工藝是用混合鋁(Al)、鈣(Ca) 、銦(In)和氮(N)四種元素的AlGaInN 的四元素材料制造的四元素LED，

51、可以涵蓋所有可見光以及部份紫外光的光譜范圍。 ? 發(fā)光強度： ? ??? 發(fā)光強度的衡量單位有照度單位（勒克司Lux）、光通量單位（流明Lumen）、發(fā)光強度單位（燭光　Candle power）， ? 1CD（燭光）指完全輻射的物體，在白金凝固點溫度下，每六十分之一平方厘米面積的發(fā)光強度。 ? 1L（流明）指1 CD燭光照射在距離為1厘米，面積為1平方厘米的平面上的光通量。 ? 1Lux（勒克司）指1L的光通量均勻地分布在1平方米面積上的照度。 ? ??? 一般主動發(fā)光體采用發(fā)光強度單位燭光　CD，如白熾燈、LED等；反射或穿透型的物體采用光通量單位流明L，如LCD

52、投影機等；而照度單位勒克司Lux，一般用于攝影等領域。三種衡量單位在數(shù)值上是等效的，但需要從不同的角度去理解。比如：如果說一部LCD投影機的亮度（光通量）為1600流明，其投影到全反射屏幕的尺寸為60英寸（1平方米），則其照度為1600勒克司，假設其出光口距光源1厘米，出光口面積為1平方厘米，則出光口的發(fā)光強度為1600CD。而真正的LCD投影機由于光傳播的損耗、反射或透光膜的損耗和光線分布不均勻，亮度將大打折扣，一般有50％的效率就很好了。 ? ??? 實際使用中，光強計算常常采用比較容易測繪的數(shù)據(jù)單位或變向使用。對于LED顯示屏這種主動發(fā)光體一般采用CD／平方米作為發(fā)光強度單位，并配合

53、觀察角度為輔助參數(shù)，其等效于屏體表面的照度單位勒克司；將此數(shù)值與屏體有效顯示面積相乘，得到整個屏體的在最佳視角上的發(fā)光強度，假設屏體中每個像素的發(fā)光強度在相應空間內(nèi)恒定，則此數(shù)值可被認為也是整個屏體的光通量。一般室外LED顯示屏須達到4000CD／平方米以上的亮度才可在日光下有比較理想的顯示效果。普通室內(nèi)LED，最大亮度在700～2000 CD／平方米左右。 ? 　　 ? ??? 單個LED的發(fā)光強度以CD為單位，同時配有視角參數(shù)，發(fā)光強度與LED的色彩沒有關系。單管的發(fā)光強度從幾個mCD到五千mCD不等。LED生產(chǎn)廠商所給出的發(fā)光強度指LED在20mA電流下點亮，最佳視角上及中心位置

54、上發(fā)光強度最大的點。封裝LED時頂部透鏡的形狀和LED芯片距頂部透鏡的位置決定了LED視角和光強分布。一般來說相同的LED視角越大，最大發(fā)光強度越小，但在整個立體半球面上累計的光通量不變。 ? ??? 當多個LED較緊密規(guī)則排放，其發(fā)光球面相互疊加，導致整個發(fā)光平面發(fā)光強度分布比較均勻。在計算顯示屏發(fā)光強度時，需根據(jù)LED視角和LED的排放密度，將廠商提供的最大點發(fā)光強度值乘以30％～90％不等，作為單管平均發(fā)光強度。 ? ??? 一般LED的發(fā)光壽命很長，生產(chǎn)廠家一般都標明為100,000小時以上，實際還應注意LED的亮度衰減周期，亮度衰減周期與LED生產(chǎn)的材料工藝及生產(chǎn)廠商有很大關

55、系，一般在經(jīng)濟條件許可的情況下應選用亮度衰減較緩慢的日亞等國際品牌。 ? 配色、白平衡： ? ??? 白色是紅綠藍三色按亮度比例混合而成，當光線中綠色的亮度為69%，紅色的亮度為21％，藍色的亮度為10％時，混色后人眼感覺到的是純白色。但LED紅綠藍三色的色品坐標因工藝過程等原因無法達到全色譜的效果，而控制原色包括有偏差的原色的亮度得到白色光，稱為配色。 ? 當為全彩色LED顯示屏進行配色前，為了達到最佳亮度和最低的成本，應盡量選擇三原色發(fā)光強度成大致為3:6:1比例的LED器件組成像素。 ? 白平衡要求三種原色在相同的調(diào)灰值下合成的仍舊為純正的白色。 ? 原色、基色：

56、 ? ??? 原色指能合成各種顏色的基本顏色。色光中的原色為紅、綠、藍，下圖為光譜表，表中的三個頂點為理想的原色波長。如果原色有偏差，則可合成顏色的區(qū)域會減小，光譜表中的三角形會縮小，從視覺角度來看，色彩不僅會有偏差，豐富程度減少。 ? ??? LED發(fā)出的紅、綠、藍光線根據(jù)其不同波長特性和大致分為紫紅、純紅、橙紅、橙、橙黃、黃、黃綠、純綠、翠綠、藍綠、純藍、藍紫等，橙紅、黃綠、藍紫色較純紅、純綠、純藍價格上便宜很多。三個原色中綠色最為重要，因為綠色占據(jù)了白色中69％的亮度，且處于色彩橫向排列表的中心。因此在權(quán)衡顏色的純度和價格兩者之間的關系時，綠色是著重考慮的對象。LED照明術(shù)語：

57、 ? 　波長：光的色彩強弱是可以通過數(shù)據(jù)來描述，這種數(shù)據(jù)叫波長。能見到的光的波長，范圍在380至780nm之間。單位：納米（nm） ? 　亮度：亮度是指物體明暗的程度，定義是單位面積的發(fā)光強度。單位：尼特（nit） ? 　光強：指光源的明亮程度。也即表示光源在一定方向和范圍內(nèi)發(fā)出的可見光輻射強弱的物理量。單位：燭光（cd） ? 　光通量：光源每秒鐘所發(fā)出的可見光量之總和。單位：流明（Lm） ? 　光效：光源發(fā)出的光通量除以光源的功率。它是衡量光源節(jié)能的重要指標。單位：每瓦流明（Lm/w）。 ? 　顯色性：光源對物體呈現(xiàn)的程度，也就是顏色的逼真程度。通常叫做"顯色

58、指數(shù)"。單位：Ra。 ? 　色溫：光源發(fā)射光的顏色與黑體在某一溫度下輻射光色相同時，黑體的溫度稱為該光源的色溫。單位：開爾文（k）。 ? 　眩光：視野內(nèi)有亮度極高的物體或強烈的亮度對比，所造成的視覺不舒適稱為眩光，眩光是影響照明質(zhì)量的重要因素。 ? 　同步性：兩個或兩個以上LED燈在不規(guī)定時間內(nèi)能正常按程序設定的同步方式運行，同步性是LED燈實現(xiàn)協(xié)調(diào)變化的基本要求。 ? 　防護等級：IP防護等級是將燈具依其防塵、防濕氣之特性加以分級，由兩個數(shù)字所組成，第一個數(shù)字代表燈具防塵、防止外物侵人的等級（分0-6級），第二個數(shù)字代表燈具防濕氣、防水侵人的密封程度（分0-8級），數(shù)字越大表示其防護等級越高。 ? ? 特別聲明： 1：資料來源于互聯(lián)網(wǎng)，版權(quán)歸屬原作者 2：資料內(nèi)容屬于網(wǎng)絡意見，與本賬號立場無關 3：如有侵權(quán)，請告知，立即刪除。