童年串词-劳动节的来历

应用指南

光的测量和单位





































目录
1. 前言
2. 发光色
3. 辐射通量和光通量
4. 辐射通量
5. 视见函数
6. 辐射通量和光通量的关系
7. 光强度和立体角
8. 照度
9. 照度和光通量的关系
10. 各单位的关系
11. 最后
本文包括暂定内容，日亚公司有权不经公告对其进行修改。
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发
光
二
极
管

（

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1. 前言
LED的参 数中比较重要的包括强度和亮度等，并且在决定LED的用途时，都需要根据这些参数进行选
择。因为测 量方法多种多样，而且测量仪器、测量内容和方法的不同，会使测量结果所代表的意义也出
现差异，所以 本应用指南将对光的相关参数和测量方法等进行介绍。


2. 发光色
太阳光通过三稜鏡后，会被分散为不能再细分的紫、靛、蓝、绿、黄、橙和红的7种颜色，像这种不能
再 细分的光被称为单色光。
光谱是将光分解为单色光后，按照波长的长短顺序依次排列的图案。图1是单 色光的光谱，而图2是日
亚白色LED的光谱。如图1，单色光的光谱可以用单一波长表示，但是图2的 白色LED的光谱分布有
一定的幅度。


发
光
二
极
管



相
对
能
量








相
对
能
量

图1 555nm的单色光光谱


图2 白色LED的光谱
3. 辐射通量和光通量
使用参数对光源进行评价（强度和亮灯等）时，主要分为2种。一种是把光作为能量 来考虑的辐射通量
（物理量），另一种是考虑到人眼感度的光通量。



4. 辐射通量
辐射通量是指单位时间内通过某一界面的辐射能，单位为W（瓦）。辐射通量 是将光作为能量（物理量）
来考虑的单位，没有考虑人眼的感度。即使辐射通量很大，也不一定代表亮度 。例如紫外线、红外线等
虽然光的能量很高，但是人眼也是看不见的。人眼对光的感度是根据波长决定的 。


5. 视见函数
波长在380～780nm范围的光才能引起人的 视觉。人眼对不同波长的感度不同，这被称为视见函数。另
外国际照明委员会（CIE）在1924年公 布了平均相对视见函数V(λ)。

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图3 是平均相对视见函数曲线。




相
对
能
量










发
光
二
极
管



图3 相对视见函数曲线

在明视觉状态，人眼对波长为5 55nm的光最敏感（暗视觉状态下是507nm），也就是说人眼感觉此波长
的光最亮。图3表示了将 波长为555nm的视见亮度作为1时，相同能量的光在不同波长下的相对视见
函数。也就是说，即使光 在物理上的辐射通量同样是1mW，但是和波长555nm附近的绿色光相比，波
长470nm附近的蓝 色光的亮度会只感觉到110。


6. 辐射通量和光通量的关系
光通 量是把辐射通量和人眼的视觉特性结合评价的主观数值，单位是lm（流明）。辐射通量和光通量不
同， 辐射通量是代表物理上的总功率，而被人眼感觉的那部分被称为光通量。
光通量是对在相对视见函数V (λ)及最大视感度Km（明视觉状态下波长555nm的Km为最大，Km＝
683(lmW)）的条 件下对辐射通量Φe的评价值。
光通量 ＝ Km× Φe(λ )×V(λ )
因此，波长为555nm的绿光(如图1）在1mW时的光通量如下。
683×1×10
-3
(W)×1.000＝0.683(lm)
555n m以外的波长必须考虑到图3表示出的相对视见函数V(λ)。例如波长为600nm的单色光，辐射通
量为3mW，因为根据图1，600nm的光谱光视效率V(λ)函数是0.631，所以这时的光通量如下。
683×3×10
-3
(W)×0.631＝1.292919(lm)
但 是如LED光谱有一定幅度的光源(不是单色光时），必须对各波长乘以相对视见函数，也就是必须进
行 积分。白色等LED的光通量的计算方程式如下。



也就是将图4中的柱状图的所有部分相加后算出全光通量。


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相
对
能
量

积分算出全光通量
在白色LED的光谱上
乘以相对视见函数
图2 白色LED的光谱分布图
相
对
能
量

图4全光通量
发
光
二
极
管




图3相对视见函数

7. 光强度和立体角
光强度是指从点光源发出的单 位立体角内的光通量，单位是cd（坎德拉）。因为是光通量分割为立体角
后的数值，所以可以使用cd ＝lm／sr进行计算。
立体角（球面度：sr）指立体上的角度。是将半径r的球面面积A（m2
）除以r
2
得到的数值。如果立体
角是ω(sr)，计算方程式如下。
ω (sr)＝A／r
2

也就是说1sr是指半径为r的球面上照射面积A为r
2
的立体角。
另外把ω (sr)定义为整个球体时，因为球的表面积为4πr
2
，
所以这时的立体角如下。
ω(sr)＝A／r
2
＝4πr
2
／r
2
＝4π(sr)



w＝1sr时，A＝r
2

图5 立体角
再回到光强度的话题，因 为光强度是指单位立体角内的光量，所以光强度如图6所示，表示单位立体角
内，也就是说通过图6的圆 锥内的光通量（箭头）。

如果是点光源，即使圆锥的体积发生变化，如果立体角不
发生变化，圆锥内通过的光量也不会发生变化。
另外因为光通量是指所有方向上的光量，所以将所有立 体
角的光强度加在一起（积分）就可以得到光通量。


図6．光度
图6 立体角


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8. 照度
照度是指距离光源有一定的位置上，每单位面积所接收到的光 通量，单位是lx（勒克斯）。也就是表示
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1m
可以接受的光通量（流明）。lx ＝lm／m。
图7是照度的示意图。










发
光
二
极
管



图7 照度

如图7所示，如果a、b、c的面积都为1m
2
，照度就表 示贯穿a、b、c的光通量（箭头）。并且可以看出
光源越远，单位面积上接受到的光通量就越少。


9. 照度和光通量的关系
如果光源发出的全光通量为1流明，那么距离光源1m的位置上的照度是多少呢？
，所以首先
因为照度表示面积1m
2
上接受的光通量（流明）
计算1m照射面积的立体角 。
ω (sr)＝A／r
2
＝1／1
2
＝1(sr)
因为整体的光通量是1流明，所以1sr的光通量为全光通量
除以全立体角4π (sr)，也就是1sr＝1(lm)／4π (sr)。
因此1sr时，距离光源1m处的照射面积为1m
2
（图8）的照
射光通量为1／4π (lm)。
因为lx＝lm／m
2
，所以
lx＝1／4π(lm)÷1(m
2
)＝1／4π(lx)










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向四面八方发出的光通量加在一起为1
流明。
图8 照度和光通量
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这时如果不是计算距离1m，而是距离2m处的照度，那应该怎么计算呢？
因为距离2m处的照射面积为1m
2
的立体角为
ω(sr)＝A／r
2
＝1／2
2
＝1／4(sr)
所以这时的光通量为
1／4π(lm)×1／4＝1／16π(lm)
因此距离2m的照度是
lx ＝1／16π(lm)÷1(m
2
)
＝1／16π(lx)
距离为2倍的位置上照度只有1倍时的1／4。也就是说光在某处的照度和与光源距离的平方成反比。


10. 各单位的关系
上述单位之间的关系如下图所示。


辐射通量

(W)
683×辐射通量(W)×V(λ)








发
光
二
极
管

光通量(lm)／立体角(sr)
光通量
(lm)
光强度(cd)×立体角(sr)
光通量(lm)／面积(m
2
)
照度
(lx)
光强度
(cd)
11. 最后
光的测量方法、表示单位多种多样。为了更好表现产品的特点 ，使数据有意义，应该根据数据的使用目
的等决定测量方法和单位。另外如果理解了光参数之间的换算关 系，可以更好的对数据进行运用。


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