光度学单位基础

光度学的基本单位
光度学的基本单位有：
1. 光通量：用于描述光源发出光的总量，单位是流明(lm)。

2. 发光强度：描述光源在特定方向上单位立体角内发出的光通量，单位是坎德拉(cd)。

3. 亮度：描述物体在特定方向上单位面积内的光通量，单位是尼特(nit)。

4. 照度：描述被照物体在特定表面上单位面积接受到的光通量，单位是勒克斯(lx)。

此外，光度学中还有一些其他常用的量和单位，如光谱光通量、光谱发光强度、光谱亮度、光谱照度等。

这些量和单位的定义和使用方法与上述基本单位类似。

阐述光度学的基本概念1.1光度学的基本概念在电磁辐射中可见光只占有很窄的波段。

光度学是来讨论可见辐射的测量和传播。

光度学里所用单位是以人眼的响应为基础的。

本文將介绍光度学的一些相应的单位【1】【2】，和常用单位。

1.1.1光通量通常用光的功率来表示光源在单位时间内发射的光能量的大小，单位为（W/nm）。

辐射通量这个概念可用于所有光谱段的光与辐射。

但人眼对不同波长的光的视觉灵敏度V（入）是不同的，对波长小于380纳米和大于780纳米之间的这部分不可见光，V（入）=0。

因此将光源发射的辐射通量能够引起人眼视觉的这部分能量称为光通量。

通常用积分球法来测量LED的光通量，被测的LED器件发射出的光辐射经积分球壁的多次反射后，产生了和光通量成比例的均匀面出光度，被球壁上的探测器测量到；同时在球内的漫射屏挡住了光线，不让探测器去直接接收被测器件的光辐射。

1.1.2发光强度由于辐射的发光体在空间发出的光通量是不均匀的，大小也是不同的，所以为了表示辐射体在不同方向上光通量的分布特性，需要引入光通量角密度这个概念：光源在特定方向上很小的立体角元内所包含的光通量dΦ与立体角dΩ的比值，称为这个方向上的光强，单位为坎德拉。

LED光强的检测可以分为近场与远场两种情况，在远场的条件下，并且LED 光源的尺寸与光探测器的面积到离光探测器距离相比足够小，LED光源可看做点光源。

此时，光探测器表面光照度E遵循距离平方反比的定理。

在近场的条件下，测量LED时所需要的距离d相对就较短，光源相对尺寸太大，或是探测器表面和光源构成的角度太大了，此时，光探测器测量的光强取决于测量的条件。

照射在离LED有一定距离的光探测器的光通量Φ与探测器所构成的立体角Ω的比值，就是平均发光强度。

发光强度空间分布图仅规定了一个平面，半角强度常定义为发光强度等于最大发光强度一半位置构成的角度，让被测发光二极管绕顶点旋转，也可以让探测器以d为半径旋转，此测量法不仅适用于LED，同样也适用于对称的LED灯具的检测。

第五章 光度学光能是系统设计中另一个非常重要的问题,由于任何一个接收器件，所能接收的光能都有一个最低阈值。

以人眼为例，它所能感受到的最低照度为（勒克斯），相当于一支蜡在之外产生的光照度。

可见人眼对光是相当灵敏的，我们希望所设计的系统所成的像具有足够好的照度／足够多的能量。

lx 910−km 30§5－1 光度学中的基本量及单位一、辐射量―――指描述电磁波的物理量描述电磁波的物理量比较多，例如：辐通量、辐照度、辐出射度等。

1、辐射能（表示）――指以电磁辐射形式发射、传输或接收的能量。

单位：（J 焦尔）e Q 它是由辐射体发出的，常见的辐射体分为二大类：一次辐射源――本身发射辐射能的物体，例如：太阳、各种灯；二次辐射源――受别的辐射体照射后，反射／透射能量的物体，例如：月亮，被照明的物体。

2、辐通量（e φ）――单位时间内发射、传输、接收的辐射能叫辐通量。

单位：W （瓦）对某一辐射体而言，它发出的辐射能具有一定的光谱分布（即由各种不同的波长组成），而每种不同的波长其辐通量也不同。

总的辐通量＝各个组成波长的辐通量总和。

若设在极窄的波段范围λd 内，所辐射出的辐通量为e d φ，则有：λλφφd d e )(=式中)(λφ――是辐通量随波长变化的函数；上式表示的是小量值，那么在整个波段内所辐射的总的能量为： λλφφd e ∫=)(此外，还有：辐出射度（）、辐照度（）、辐亮度（）等等。

e M e E e L 二、 光学量对于光辐射中的物理量是比较多的，其意义与辐射量的意义也基本相同，故为了区别起见，我们用符号进行区别，它们的主符号是相同的，但是下角标有区别：辐射量――下角标e ；光学量――下角标v 。

1、接收器的光谱响应物体经过系统进行成像，最终的像都是由接收器类进行接收的，接收器的不同，对光谱响应的范围也各不相同。

对于目视光学系统而言，人眼对不同的波长响应程度也相差非常大，在这里引入了光谱光视效率的概念加以理解。

背光模组相关光学简介内容大纲一.光度学的几个基本单位二. CIE XYZ 表色系統三. 散射与光谱四.色温的含义和相关色温五. 导光板中的光学现象六. 常用LED介绍一.光度学的几个基本单位❖1：光通量功率❖光通量Ø（lm、流明）：描述人眼视觉感受的光功率。

流明是均勻的点光源发出一个烛光（CD、坎德拉）的发光強度的光通量进入一个单位立体角的功率。

❖2：光照度每单位面积的功率❖照度EV(L X、勒克斯)：描述一个被光照射面上的照明强弱叫照度。

❖ 1 Lux(lx) = 1 lm/m2❖3：发光強度每单位立体角的功率发光强度I V(CD、坎德拉):描述点光源在某方向发光强弱。

物理学定义：在标准大气压下，处在铂凝固温度（2045K）的绝对黑体的1/600000平方米表面上的发光强度为1烛光。

❖4：亮度（辉度）每单位面积,每单位立体角的功率❖亮度LV(cd/m2)描述：单位投射面积的发光强度。

1 lm/m2-sr= 1 cd/m2= 1 nit二：CIE XYZ 表色系统❖CIE：Commission Internationale de l'Eclairage国际照明委员会❖1931 年标准：用XYZ三标准色刺激值(色量)來定义所有可见色，并使所有混色系数为正值。

X = 2.7689 R + 1.7517 G + 1.1302 BY = 1.0000 R + 4.5907 G + 0.0601 BZ = 0.0000 R + 0.0565 G + 5.5943 B❖(x, y) 座标系統＝色度❖标准白色点的座标为（0.3127 , 0.3291）二：CIE XYZ 表色系统1=++++=++=++=z y x Z Y X Zz ZY X Yy ZY X XxCIE 1931 以后的发展❖CIE 1931：以2°视野基础，可应用至4°视野。

❖CIE 1964 X10Y10Z10 輔助表色系统：10°视野。

常用的光度量，希望对大家学习有帮助！A光通量：单位时间内光辐射能量的大小。

它表示光源的发光能力。

公式为：式中Km—最大光谱效能，683lm/W---明视觉光谱光效率---光谱辐射通量（辐射功率）---光通量单位：流明lm,指1cd的均匀点光源在1Sr内的光通量。

发光强度（光强）：光通量的角（空间的）密度，即在一定方向上的单位立体角内所发出的光通量。

常用于说明光源和灯具发出的光通量在空间各方向或选定方向上的分布密度。

公式为：立体角：是任意一封闭的圆锥面内所包含的空间。

单位是球面度(Sr)，即以锥顶为球心，以r为半径作一圆球，如果锥面在圆球上截得的面积A为r的平方，则该立体角为一个单位立体角，而一个球体包含4π球面度。

发光强度的单位：是坎得拉cd，1cd=1lm/Sr，是国际单位制的基本单位。

1979年10月第10届国际计量大会通过的坎得拉定义为：一个光源发出频率为540.0E12Hz的单色辐射（对应于空气中波长为550nm的单色辐射），若在一定方向上的辐射强度为1/683W/sr，则光源在该方向上的发光强度为1cd。

照度：单位面积（被照射面）上入射的光通量。

公式为：单位：勒克斯lx。

注：1lx的照度是比较小的，在此照度下仅能大致辨认周围物体。

晴朗的满月夜晚，地面照度大约为0.2lx；白天采光良好的室内照度为100-500lx；晴天室外太阳散射光下，地面的照度约为1000lx；中午太阳光照射下，地面的照度可达100000lx。

光出射度：单位面积（发光面）上发射的光通量。

公式为：单位：辐射勒克斯rlx。

亮度：在一个广光源上取一个单元面积dA，从与表面法线成角的方向上去观察，在这个方向上的光强与所可见的光源面积之比，定义为光源在该方向的亮度。

公式为：单位：尼特（坎得拉每平方米）cd/squr-m。

注：太阳的亮度为1.6*10E9以上，碳极弧光灯(1.8-12)*10E8，钨丝灯(2.0-20)*10E6，蜡烛(0.5-1.0)*10E4，蓝天0.8*10E4。