日常生活里买灯、选屏幕、挑投影仪时我们总会频繁遇见流明lm、勒克斯lux、坎德拉cd、坎德拉每平方米cd/m²这些光学单位。从事照明、显示行业的朋友更是天天和它们打交道可绝大多数人只知名词分不清彼此区别。本文将针对以上问题对光度学基本概念进行梳理希望对大家有所帮助。一、先分清楚两个领域辐射度学Radiometry与光度学Photometry辐射度学只计算光源出射的实际能量不考虑人眼能否看到。光度学在辐射能量基础上乘以人眼感光系数表征的是人眼对光的感受。举个直观的例子红外灯与555 nm绿光光源输入功率均为1 W时二者辐射总能量相近但绿光的视觉明亮度远高于红外光。用来度量辐射能所引起的视觉能力的量称为光谱光效率函数它反映不同波长的辐射能刺激人眼产生光亮感知的效率。明视觉条件下人眼对555 nm的黄绿光最灵敏所以行业把这个波长的光视效率设为最大值其余波长均低于1且随波长偏离递减,如下图所示二、光通量FluxΦv流明lm光源在单位时间内发出的光量称为光通量以Φ表示,单位为流明lm。光通量代表人眼感知到的辐射功率等于单位时间内某一波段的辐射能量和该波段对应的人眼光谱光视效率的乘积。明视觉下光通量Φv表达式为Km为辐射的光谱光效能的最大值单位流明每瓦特lm/W。明视觉条件下的K值为683lm•W-1对应于λ555nmKm为光谱光视效率P(λ)为辐射体的光谱功率分布函数Φv为光通量(单位为lm。即1W的555nm的光其光通量为683lm440nm的光的视觉函数为0.023那么1W的440nm的光其光通量为683 lm/W×1W×0.02315.71 lm。点光源在给定方向上单位立体角内发射的光通量也可解释为在一定方向上单位立体角内所发出的光通量。 单位流明/球面度lm/sr或坎德拉cd。三、发光强度Luminous IntensityI坎德拉cd点光源在给定方向的单位立体角中发射的光通量定义为在该方向上的发光强度简称光强以I表示单位流明/球面度lm/sr国际单位是坎德拉(Candela,简写为cd)。发光强度就是光源在某一方向上所发出的光的强弱程度。若在某微小立体角dω内的微小光通量为dΦ,则该方向上的光强为四、亮度LuminanceL尼特nit亮度是指发光体反光体表面发光反光强弱的物理量描述的是光源离开到达或者穿过某一表面单位立体角单位投影面积上的光通量。单位坎德拉每平方米cd/m2也可用尼特nit表示。亮度本质上描述的是从某个方向看“一个发光面有多亮。它是光度学中唯一同时包含方向和面积两个维度的物理量——既要看发光体本身发出多少光还要看光往哪个方向集中、以及从观察者的角度看过去占多大面积。一个关键特性是亮度与距离无关。无论你在地球上看太阳还是在水星上看太阳太阳的亮度数值是一样的假设无大气衰减这也是为什么我们不能直视太阳——它的亮度极高即使距离遥远进入眼睛的强光仍会灼伤视网膜。如果把光通量比作一条河的总水量那么亮度就像是你站在河岸上某一位置、朝某一方向看去水面反光的刺眼程度。远处一座被阳光照亮的雪山和近处一个打开的手电筒可能让你的眼睛感到同样亮——因为雪山的反光面积大、总光量多但距离远、在眼睛里成像小手电筒虽小但距离近、在视网膜上成像大且集中。亮度正是把这个刺眼程度标准化后的物理量它抹平了距离和面积的影响纯粹描述那光的东西本身有多亮。五、IlluminanceE勒克斯lx照度Illuminance投射在单位面积上的光通量。单位流明每平方米lm/m2也称为勒克斯lx即1lm/m21lx照度描述的是被光照到的表面有多亮它衡量的是单位面积上接收到的光通量多少。一束光打在桌面上桌面被照得越亮照度就越高同一束光如果打在更大的墙面上光被摊薄了照度就变低了。照度与光源的距离密切相关——离得越近同样的光集中在更小的面积上照度就越高离得越远光斑扩散得越大照度就越低遵循距离平方反比规律。六、发光效率(Luminous Efficiency)发光效率是指光源把消耗的能量注光源的输入电功率转换为视觉的能力。单位lm/W即每瓦电力所发出的光的量其数值越高表示光源的效率越高。发光效能(luminous efficacy)系统(光源电器)发出的光通量/系统的输入功率。七、各个物理量关联光通量、光效、光强和亮度反映光源特性的基本量说明的是光源的发光情况。照度是表征被照物体接受光通量强度的物理量有着本质的区别。结语理清光度学各类光学单位与逻辑关系能帮我们精准甄别灯具、显示设备的真实发光性能。掌握这套基础理论也能在照明选型、光学设计时避开参数混淆带来的判断误区。