2010年3月29日

常用LED度量位相互關係說明

發光體的發光強度的衡量單位有:

1.    光通量單位:流明(Lumen)、(lm)、(φ)  -   流明(LM)是光通量的單位(一般是指發光體總的發光量)

2.    發光強度單位:燭光(Candela)、(cd)   -   CD是光強度的單位(是單位面積的、或某一截面的發光量)

3.    照度單位:勒克斯(Lux)  -  LUX是照度的單位(一般是指被照射物體的受光量)


發光強度(光度,I)定義為 : 點光源在某一方向上的發光強度,即是發光體在單位時間內所射出的光量,也簡稱為光度,常用單位為燭光(cd,坎德拉),國際標準燭光(l cd)的定義為以鯨魚油脂製成的蠟燭每小時燃燒120格冷(grain)所發出的光度,一格冷等於0.0648克。

比較精準一點的說法是:理想黑體在鉑凝固點溫度(1769℃)時,垂直於黑體(其表面積為1 平方米)方向上每六十分之一平方釐米面積(60 萬分之一平方米)的發光強度的光度,所謂理想黑體是指物體的放射率等於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)的互換關係為1 candela=0.981 candle



光通量(流明,Lm,φ)的定義為點光源或非點光源在單位時間內所發出的能量,其中可產生視覺者(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所通過的光通量,由於整個球面面積為4πR2,所以一流明光通量等於一燭光所發出光通量的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立體角內光通量△φ,則有△φ=△ΩI

一般上,指1 CD燭光照射在距離為1釐米,面積為1平方釐米的平面上的光通量,做為1 lm



照度(勒克斯,Lux,lx)的定義為
距離1 cd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),可以理解為,每平方米內所接收的光通量為1流明時的照度(流明/平方米)。

照度與光度、距離間的關係是:E(照度)=I(光度)/r2(距離平方)

被照體的照度與光源的發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、表面性質及表面積大小無關。 


由上可知 : 1 lm = 1 lx/平方米
                   1 lx = 1 cd/平方米


使用方式:

諸如LED、白熾燈一類,會主動發光的發光體 -- 採用燭光(CD)為發光強度單位。

反射或穿透型的物體 -- 採用流明(Lm)光通量為單位。(燈具通常也採用這個。)

照度單位勒克司(Lux)則用於攝影以及計算區域亮度等領域。

這三種衡量單位在數值上是等效的,但需要從不同的角度去理解。

比如LED投射燈的亮度(光通量)為1600流明,如果投影到尺寸為60英寸(1平方米)的全反射櫥窗,那麼其照度為1600lx (1600 x 1)。
再假設其出光口距光源1釐米,出光口面積為1平方釐米,那麼出光口的發光強度為1600CD。但是,事實上由於LED投射燈在光傳播的損耗、反射或透光膜的損耗等原因,其亮度一般能達到60%~70%的效率就不錯了。以目前的應用經驗來說,室外LED光源要想在日光下獲得比較理想的照射效果須達到1500 CD/平方米以上的亮度才行。
普通室內LED,最大亮度在300~1000 CD/平方米左右即可。

最後需要說明的是:LED生產廠商所給出的發光強度是指LED在20mA電流下點亮,最佳視角上及中心位置上發光強度最大的點。

單顆普通LED只能用發光強度mcd測量,如果是LED燈具的照度要用流明計測量,不是同一單位不能直接換算。

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