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              深圳市天友利標準光源有限公司
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              什么光亮度和光照度?光亮度和光照度有什么區別?

              什么光亮度?什么光照度?光亮度和光照度都是表示光能光通量的光學參數,其中光照度表示的是光通量的表面密度,即單位受光面上的光通量,而光亮度則是單位投影面上的光強。那么,光亮度和光照度有什么區別?本文對光亮度和光照度的定義及它們之間的區別做了介紹。

              光亮度和光照度

              什么光亮度?

              亮度B是發光面的明亮程度的度量,決定于單位面積的光強。光可以從一個面光源直接輻射,也可以由入射光照射下從單一表面反射出來或者是某光源經介質透射出來。從某一角度α去看發光面S,如下圖所示,亮度與該角度的光強Iα成正比,與所見的面積Scosα成反比。其亮度定義為:β=Iα/lScosα。In為S發光面法線方向的發光強度,Iα為S發光面在指定方向的發光強度,α為該方向與法線的夾角。在任何方向看到的Iα越大或Scosα越小,則亮度B越大,即明亮程度越高,按前述的理想漫射的面光源,即光強按余弦規律分布,則:

              亮度計算公式

              也就是說,理想漫射的面光源的亮度余方向角度α 無關。亮度的單位是坎每平方米,cd/m2。

              發光面的視在面積

              什么光照度?

              照射在單位面積上的光通量就是照度E,即E=Φ/S,單位為勒(lx),lx定義為在1m2的面積上照有1lm的光通量。照度與成像的好壞有很大關系,為了得到良好的圖像,常用強光來照射。由于光強I=Φ/Ω,而立體角Ω又和球半徑r有關,這樣照度E定義為:E=Φ/S=I/r2,即當光強I一定時,照度與距離平方成反比。光源為平行光束時,照度和距離無關。


              光亮度和光照度的區別:

              通俗地說,亮度是物體表面明亮的程度。對于發光體,亮度表明了它表面發光的本領,主要與它的發光特性有關;對于本身不發光的物體,它的亮度不僅與照亮它的光源的特性有關,還與物體自身的表面特性有關。例如在同樣的光線下,反射率小的黑絲絨亮度低,反射率高的白紙亮度高。照度表明物體表面被光源照明的程度,即單位時間內投射到物體單位表面上光能量的多少。因此亮度與照度的第一個重要區別是:亮度與物體自身的表面特性有關。照度僅由光源的特性(強弱、遠近、投射角)確定,與被照明物體的表面特性無關。

              亮度與照度的第二個區別是方向性。亮度是有方向的量,談論某點的亮度還必須同時指明測試或觀察的方向。例如點亮的手電筒從正面看比斜看亮得多,劣質的黑板在教室的某些位置會產生強烈的反光。照度是無方向的量,物體上某處的照度是周圍環境投射到該處所有光線之和,無論光線從何方射來,只要投射到物體上的光能量相同,對照度的影響都相同。


              光亮度和光照度測量儀器分別是什么?

              測試亮度的儀器叫亮度計。對于大多數本身不發光的物體,它的亮度實際是物體表面反射光的強度。一般光源的光亮度不僅與測量方法有關,而且與表面的位置有關。為了測量方便,常在發光面前加一光闌,以測定光闌所限制部分的發光面在水平方向的光亮度。如需要測定發光面其他部分的光亮度,可以改變光闌和探測器的位置。

              1.直接測量光照度來確定光源的亮度

              平面型光源的亮度

              如上圖所示,光源面積為B,光闌離光源ab很近時,則光源ab向探測器S發出的光通量大約等于在光闌處面積為B的光源向S發出的光通量。如光闌孔的尺寸比距離r小很多,則s上的照度為:E=LB/r2。

              測出光照度E和距離r,光亮度L即可確定為:L=Er2/B。

              帶狀光源的亮度

              當光源為帶狀或線狀時(如鎢帶燈或直線鎢絲燈),光闌的主要作用是限制發光體的高度,這時光源的亮度由上圖可得:

              光源亮度計算公式

              式中,r1、r2分別為探測器S與光闌D以及探測器S與光源ab間的距離;h為光闌的高度;W為發光面的寬度。

              2.由光源成像的光照度來確定光源亮度

              這種方法可以用于測量不可接近的發光體(如高溫發光體)和光照度很低的情況。

              光源成像后測量度

              如上圖所示,若發光面積A1經過透鏡D成像為面積A2。發光面及其像與透鏡D的距離分別為r1和r2,S為透鏡D的面積,τ為透鏡的透射比。如果r1和r2比A1和A2的尺寸大很多,則發光面向透鏡D發射并透過D的光通量為:

              光通量的計算公式

              像的照度為:

              照度的計算公式01

              由透鏡的成像關系得:

              照度計算公式02

              所以亮度為:

              亮度計算公式01

              照度測量是最流行的光度測量形式。一般都用物理照度計,即用光電探測器代替人眼的光電式照度計。

              照度計的測量原理較簡單,整個探測器所接收的光通量除以探測器的面積,即為所測的照度,即E=Φ/A。

              由于光電探測器的光譜靈敏度分布不同于人眼的光譜光視效率V(λ),故一般的照度計在探測器前都裝有V(λ)濾光器。一個照度計是由帶V(λ)濾光器的光電探測器及電子放大和讀數系統所組成。過去廣泛采用硒光電池為探測器,這是因為它的光譜靈敏度比其他探測器更接近人眼的光譜光視效率V(λ)的緣故。但由于硅光電元件的靈敏度、穩定性和壽命均較硒光電池為高,故近年來多采用硅光電池或硅光電二極管代替硒光電池作照度計的探測器件。

              由于光電探測器所產生的光電流正比于所接收的光通量,測量時須將照度計的光敏表面與被測照度的表面重合,并盡量垂直于光的照射方向。所以讀數系統可直接指示出所測的照度值。

              一般照度計的測量精度為10%左右,高精度的照度計可達3%~4%。

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