基本概念

2019-03-06

光的度量及其单位


光通(luminous flux) 是用来表征一个光源所发出能量的多少,是人眼所能感觉到的辐射功率,单位是流明(lm)。


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换个通俗点的说法,在一个伸手不见五指的黑屋子里,你点亮了上图的这个灯泡,这个灯泡正在向周围发光,但你有一个魔法袋,把灯泡发出来的光全部吸走了,这时灯泡没光了,所有的光都在你的袋里,那么你袋子里储藏的光的总和就是光通量,我们用一个单位lm来表示。如果这是1个60W 的白炽灯泡,那你的魔法袋里吸收的光通量大约在600lm左右。


发光强度(luminous intensity) 指的是光源在给定方向的单位立体角中发射的光通量,意即为光源在该方向的发光强度。单位是 candela(坎德拉),简称cd。这个量是表明发光体在空间发射的会聚能力的。可以说,发光强度就是描述了光源到底有多“亮”,因为它是光功率与会聚能力的一个共同的描述。发光强度越大,光源看起来就越亮,同时在相同条件下被该光源照射后的物体也就越亮。

1cd是指单色光源(频率540X10ˇ12HZ,波长0.550微米)的光,在给定方向上(该方向上的辐射强度为(1/683)瓦特/球面度))的单位立体角内发出的发光强度。球面度是一个立体角,其定点位于球心,而他在球面上所截取的面积等于以球的半径为边长的正方形面积。光源辐射是均匀时,则光强为I=F/Ω,Ω为立体角,单位为球面度(sr),F为光通量,单位是流明。



照度(Illuminance)是一种物理术语,指单位面积上所接受可见光的光通量。简称照度 [1]  ,单位勒克斯(Lux或Lx)。用于指示光照的强弱和物体表面积被照明程度的量。照度是对被照地点而言的,但又与被照射物体无关。一个流明的光,均匀射到1m2的物体上,照度就是1 lx。



亮度(Luminance)是人对光的强度的感受,特别要说明的是它是一个主观的量。被视物体发光面在视线方向上的发光强度与发光面在垂直于该方向上的投影面积的比值,单位是cd/m2。它反映的是发光面或反射面光线进入到人眼里面时的感受。


接下来我们通过一张图来加深一下上述概念的印象。


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光源的特征及参数


色温(CCT)从理论上讲,色温是指绝对黑体从绝对零度(一273℃)开始加温后所呈现的颜色。黑体在受热后,逐渐由黑变红,转黄,渐白,最后发出蓝色光。当加热到一定的温度.黑体发出的光所含的光谱成分就称为这一温度下的色温,计量单位为“K”(开尔文)。它是表示光线中包含颜色成分的一个计量单位。我们可以通过下面这张图来形象记忆一下色温的对应关系。


色温


色温这个概念可以说是相当重要了,设计师对色温的拿捏反映在对光的敏感性上,那是刻在脑海中的画面,好比颜料之于画家。我们来了解一下这个概念的来源:1927年,第七届国际计量大会将热力学温标作为基本的温标,单位开尔文,符号K,是以发明者开尔文男爵威廉汤姆森命名的。来认识一下这位老爷子:


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显色性(Color Rendering)我们把光源对物体‘真实颜色’的呈现程度称为光源的显色性。当然‘真实颜色’在我这里也是相对的概念,因为我们评价一个光源的显色性时,我们是把该光源对被照物体的呈现与该物体在太阳光下的效果进行对比,而人的眼睛所能看见的的光谱很窄并且构造和动物不一样,言下之意,你和动物看到的物体在颜色甚至大小上有可能是完全不一样的呈现,那凭什么说人类看到的就是真实的,而动物看到的就不是呢?所以这里加了引号的‘真实颜色’是相对而论。


显色性的方法有:光谱带法和试验色法。衡量一个光源的显色性时,通常用显色指数(Color Rendering Index)来表示,它反映了被照物体颜色的真实度。用8种标准试验色(R1-R8)比较待测光源的显色和太阳光下的显色差异度的平均值称为显色指数,也就是常见的Ra。特殊显色指数:如R9~12分别表示红,黄,绿,蓝标准色彩,R13表示皮肤色,R14表示植物色。


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通过上幅图片可以大致感受到不同显色性的光源在对被照物体颜色的还原性上是有明显的差别。因此我们在选择灯具时,一定要选择光源显色性较高的产品。随着科技发展和制造工艺的提升,现今光源的显色性Ra在90以上,是比较常见的了。而我们Ennius品牌的产品不仅仅满足Ra>90的指标同时也实现了R9>50的高要求。


光束角(Beam Angle)光源或灯具发光强度最强的主轴两侧发光强度50%所构成的夹角,我们称此夹角为该光源或灯具的光束角。反应在被照墙面上就是光斑大小和光强。同样的光源若应用在不同角度的反射器中,光束角越大,中心光强越小,光斑越大。

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光束角最直观的感受就是照射到被照物表面是,光斑的范围以及中心区域的亮度。我们简单介绍一下不同光束角的应用方式,后续在照明设计里会进一步展开:


窄光束角(10°-20°)适合用来做定位照明。

宽光束角(36°-45°)适合用来洗墙或者做局部照明。
超宽光束角(60°)适合用来做基础照明。

遮光角(Shielding Angle)是指出光口水平线与光源切线的夹角。遮光角越大,防眩效果越好。一般灯具的遮光角应该大于30°。


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一般产品的遮光角主要是看光源到出光面的距离,一般来说如果光源离出光面越远,遮光角越大,防眩效果越好。



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