飞利浦照明选型手册（来自飞利浦的照明知识）

照明知识 (from Philips)

一、基本照明专业度量与单位

以下四种基本照明专业度量与单位

二、照明度量与单位的关系 :

光通量 (f) 与光度 ( I ) 的关系

光度 ( I ) 与照度 (E) 的关系

射入角的余弦定律 Cosine Law 与垂直照度

三、照明度量会使用两组不同的参数 :

当在已知的照明电磁辐射下考量， 我们会一方面着重能量效率与另一眼睛视觉灵敏度方面； 基本上这是两种截然不同的考量角度， 在照明量化过程中是完全不 同的数据。 为了解决这个疑虑， 通常将依照明工程实例中最合宜的方案来取决： 即，产品的耗电量与眼睛视觉灵敏度， 因此， 光是人类眼睛视觉灵敏度条件下光线投射的衡量基础。

四、光的瓦特数 The Light Watt :

眼睛视觉灵敏度会随着灯的波长而变化； 在白昼明亮环境时， 眼睛对中波长黄绿色光 (555 nm) 最敏锐； 由此， 在波长 555 nm 环境下一个电源能量(瓦特) 转换成光能量 (瓦数) ， 在不同波长的可见光下一个瓦特能量， 将会随着白昼眼睛视觉灵敏度的光谱中各种因素而改变， 这个变化曲线称为白昼视觉曲线 V(l) ； 如此一来， 光的瓦特数是取决于光的波长， 例如： 一个波长 490 nm 光是坐落在波长 555 nm 白昼眼睛视觉灵敏度曲线中百分之二十的位置， 且一个波长 490 nm光只能将一个电源能量(瓦特) 转换等于 0. 2 个光能量 (瓦数) 。

在低亮度水平， 整个眼睛视觉灵敏度曲线会左移 (相当于靠近较短波长) 而其最敏锐的高点是 507 nm 位置， 这个曲线被称为夜晚视觉灵敏度曲线。

五、烛光 The candela :

光的瓦数是将可见光的视觉感受转换成量化的单位， 并排除了一些仿真两可的因素。 可是， 虽然光的瓦数曾是以前的光学标准与遵循公式， 也由此衍生出光的 单位 - 原先是称"烛光源 candle power"， 之后在 1948 年被简称为 "烛光candela" ， 而这才是符合真实的光度有方向特性的单位； 有一烛光光度的光源每秒钟向四面八方投射的量就被称为 "流明 lumen"， 这个基本标准一直持续使用至今。

六、最佳的光谱光源效率 Maximum spectral luminous efficacy

经由计算后， 可知在波长 555nm 环境下一个电源能量(瓦特) 相当于 683 流明，这也是"最高的光谱光源效率"， 如在波长 490nm 环境下一个电源能量(瓦特) 相当于 137 流明(0. 2x683=137lumens) 。 因此， 流明就可定义成眼睛视觉灵敏度下每秒钟对光源发出的量的总合。

七、照度定义

照度-符号 E， 单位勒克斯（lx）

照度定义

照度是指落在表面单位面积上的光照总量或光通量（如图所示） 。 它由符号 E表示。 计量单位是勒克斯（lx） 。 1 勒克斯等于 1 流明/平方米 (lm/m2)

照度可被定义为：

表面入射光通量与表面面积的比率

照明度不受光通量到达表面的方向影响。

一些实际例子：

八、余弦法则

平面上不垂直于照射方向的任意一点的照度等于该点方向的照度除以该点到光源距离的平方。 该照度值必须乘以入射光线和平面垂线夹角 g 的余弦（图八） ，因而得到：

该公式被称为余弦法则。

对于水平表面， 为方便起见经常把上面的公式加以修改： 替换表面上光源距离（d）作为光源高度 h 的一个函数。

如果光线不是垂直到达平面而是和平面成一夹角 g， 则得到下面的公式：

光源， 距离' d' ， 平面 A

垂直照度

按照类似推理， 该点的垂直照度是：

九、辉度的定义 Definition of luminance

辉度 Luminance - 符号是 L， 其单位是每平方公尺的烛光数 (cd/m2 )

辉度的定义 Definition of luminance

辉度是指从某一方向的一个表面积单位所放射光的量； 这个表面可能是自行发光或只是传送光的物体─就如同光源或太阳─但也可能是其它发光体反射的光线(就像街道的亮光是来自街灯， 而街道的亮光就成为第二个光源) 。 辉度的符号是L， 其单位是每平方公尺的烛光数 (cd/m2 ) 。

辉度可被定义成： 从某一方向反射的光束在单位面积的比率。

以不同角度检视会有不同的视野

所谓视野指的是以不同角度检视物体， 其反射的表面； 例如， 综合一个球体在任一角度的横断面的外观视野都是球形， 得知其是一个球体。

即使以相同照度投射在不同物体， 其反射表面的光度也会不同， 也就是将有不同的辉度。 如同光度与外观视野会随距离不同而改变， 辉度也会因距离不同而有所改变； 换言之， 辉度通常是随着检视的方向角度而改变， 除非该物体表面会有漫射或反射现象。

TOP = 顶点；SIDE = 侧面；FRONT = 正面

十、照明品质最重要的要素 The most important lighting quality

真正影响我们"视"的效果是照度， 或者应该说是在检视范围中照度的差异度； 照度也是照明工程的三大简易测量数据(光通量， 光度与照度) 中最重要的。

以下是常见的实例： (cd/m2= 烛光/平方公尺)

十一、光束 (光通量) Luminous flux – 表示符号 f， 单位流明 unit lumen (lm)

Definition of Luminous flux 光束 (光通量， 或称光源的发光量)

光束 (光通量) 是指光源每秒钟所发出的量之总和， 简单的说就是发光量， 表示符号是 f， 而单位是流明 (lm) 。

光束 (光通量) 可定义成： 光源每秒钟所发出的发光量与人类眼睛在光学感光度为基础而测得的数量。

以下是常见光源的光通量对照表：

十二、光源效率 Luminous efficacy

经由以上光通量对照表， 光源耗电量与散发出光通量之间的并无固定关系， 而光通量与耗电量的比率被称作"光源效率"， 且指的是每一瓦电力所发出光的量； 如此一来， 每种光源将有各自的光源效率。

十三、光度的定义 Definition of luminous Intensity

Luminous intensity 光度-表示符号 I ， 单位烛光 candela (cd)

光度的定义 Definition of luminous intensity

光度是指某一特定方向角内每秒所放射光的量， 表示符号是 I， 而单位是烛光(cd) 。 光度可定义成： 某一特定方向角内放射出的量(光通量) 。

由此， 将带给我们有关立体角和它的"球面度 steradian"单位的概念； 这个立体角是可由一个顶点与圆锥体的曲面所环绕空间大小所度量出来。

一般而言， 光源的光束并不是平均地向四面八方放射， 而是向某一特定方向投射；

假设， 我们想象某一狭窄角度的圆锥体的顶点是一光源所在， 再让光束平均 地投射出来， 而光束是经由一个小孔延着立体角投射并形成一个圆锥体， 该光源的强度就称作光度 (I) ， 其单位是烛光(cd) ， 该圆锥体的中心线就是此光源的方向。

球面度可度量出立体角 A Steradian is a measure for a solid angle

立体角的尺寸大小如同平面角的角度或弧度； 想象一个随意半径 (r) 的球面且含有以顶点为中心的圆锥体， 这小半个球体表面是由圆锥体所环绕的并对应该圆锥体的立体角(w) 所形成； 假若此小半个球体表面积等于半径的平方(r2 ) ， 而对应于该立体角的就被叫作 "球面度 steradian"， 所以， 假设该小半个球体表面积不等于半径的平方(r2 ) 时， 该面积将等于 A ， 而这立体角球面度。

整个球体就包含了 4p 球面度 A whole sphere contains 4p steradians

最大的立体角将会含盖了一整个球体， 而一个半径 r 的球体的表面积是 4pr2，这立体角将等于是

球面度； 因此半个球体将包含 2psteradians 球面度。

有关光度的概念在照明科技非常重要， 就如一般照明设备是无法平均地向四面八方投射。 这部份要非常谨慎小心处理； 当以观赏者而言某 些角度投射是比较重要的， 其它多余的光源就必需避免〈眩光问题！ 〉 。 所以， 针对光源或灯具的光度投射规划， 安排恰当的投射方向与投射范围将可提升光源效 率。

十四、反平方定律

Light Source = 光源

Intensity, I = 照度

h = 距离

P1 = 平面

Lux = 勒克斯

光源垂直照射至平面上某个点的照度就等于该方向的光度除以光源至该平面的距离平方， 若我们称该距离为 h， 推演出以下公式：

举例如下： 一个照射出 100 cd 烛光的光源， 当在光源至垂直平面的距离为 3 公尺时， 该平面照度将是 100/3

2 = 11 lux 勒克斯； 当在光源至垂直平面的距离为 2公尺时， 该平面照度将是: 100/22= 25lux 勒克斯。

这个关系就称为反平方定律， 但直接的说， 这只适用于点光源； 一般而言， 这个定律最适用于该光源至该测量点的距离大于该光源最大面积的三倍长以上； 以另一方面实验室内测量的数据而言， 这段距离却必需至少是光源最大面积的五至十倍长。

十五、光度 (I) 与辉度(E) 的关系-反平方定律

反平方定律

光束(光通量) (f) 与光度(l) 的关系

光束(光通量) (f) 与光度(l) 的关系

当一个平均向四面八方放射的光源， 其某一角度的光度将等于光通量除以 ，也就是：

举例说明， 一个 2000 流明的白炽灯泡装在 0. 9 穿透率含有乳白玻璃外罩灯具内，其某一角度的光度是：

这个算式只适用于有限的实例； 唯有光源放射至任何方向的光度都是一致的才适用。

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