光学基本概念

1. 光通量：

光源发射并被人的眼睛接受的能量之总和，即为光通量。

因为光是电磁波，所以，确切地说，光通量指的是辐射体发出的波长在380nm到780nm之间的电磁波的能量的总和。单位：流明lm。符号：Ф；

2. 光强：

光源在给定方向的单位立体角中发出的光通量。

可以看出，光强是一个带有方向性的单位；因此，描述光强时，必须给定方向。光强与距离无关。

符号：I。单位：堪德拉Candela(cd)，1cd=1lm/sr

公式I=Ф/Ω (I=dФ/dΩ)

2.1 立体角：

任意形状的封闭锥面所包含的空间称为立体角。单位：立体度。

2.2 立体度的定义：

假定有一个圆锥，以锥顶为球心，以r为半径做一个球面，如果锥面在球面上所截出的面积等于r2，则该圆锥的立体角为一个立体度。一个立体度的半锥角大约为32.77度。

• 整个球面的面积为4πr2，因此根据立体度的定义，整球立体角为4π立体度；而半球的立体角为2π立体度。
• 光强用于信号灯：转向、制动、倒车、后雾灯、前/后位置灯等。

3. 照度：

受照表面单位面积所接受的光通量。它是表示受光表面被照亮程度的一个量。

在同一方向上，照度与距离的平方成反比。

符号：E。单位：勒克斯lx；1lx=1lm/m2

照度的计算公式：E=Ф/A (E=dФ/dA)

如果光强为1cd的点光源位于半径为1m的球的中心，那么球的内表面的照度应该为：E=Ф/A=(4πlm/4πm2)=1lx。

照度示意图：

下面是一些例子：

• §夏日晴天中午可达到 100，000lx
• §冬日晴天中午可达到 10，000lx
• §夜间晴空满月可达到 0.2lx
• 夜间街道路灯 1-50lx
• §一般办公室要求的照度 100～200 Lx
• §一般学习的照度应不少于 75Lx
• §在40W普通灯泡正下方1m处的照度约为30Lx；如果加一搪瓷灯罩后可增加到73lx
• §40W荧光灯正下方1.3m处的照度约为90Lx

4. 亮度：光源（被照射面）在某一方向的单位面积的光强。

单位：尼特nt；1nt=1cd/m2

它也是一个带有方向性的单位。主要应用于牌照灯的配光。亮度是针对光源而言，而且不是对点光源，是对面光源（包括发光面和反射面）而言的。无论是主动发光的还是被动（反射）发光的。亮度是一块比较小的面积看起来（人眼的感受）到底有多“亮”的意思。这个多“亮”，与取多少面积无关，但为了均匀，我们把面积取得比较小，因此才会出现“这一点的亮度”这样的说法。事实上，点光源是没有亮度概念的。另外，发光面的亮度与距离无关，但与观察者的方向有关。

• 一般阴天天空亮度平均值为2000cd/㎡
• 太阳亮度约为20×108cd/㎡

5. 光效：指的是光源的发光效率，就是光源所发出的光通量和它所消耗的电功率之比。单位：lm/w。

• 家庭用的一般白炽灯泡的光效约为7～20lm/W，而直管形荧光灯的光效约为30～60lm/W，所以使用荧光灯比使用白炽灯更能节约能源。

6．发光强度系数（回复反射器）CIL(Coefficient of luminous intensity) ：指的是在某一方向上回复反射器反射的光强值与回复反射器上的照度值的比值，它用来描述回复反射器的特性。