光通量(φ)

1.1 定义:
  光源在单位时间内所发出的光之能量,称为光通量,亦称为光束(φ)

1.2 单位:流明(lm)

  一流明=一烛光(1cd)的光源在一立体弧度角内所发出的光通量。
  一烛光=每小时燃烧7.776克标准烛所发出的光.
  一流明也可以定义为:在空气中波长为555nm,与1/683W辐射通量相等的光通量。

1.3 关系式

  φ=4 π I
  (1烛光=4 π 流明 = 12.56 流明)
  (1cd = 4 π lm = 12.56 lm)

2 光度(I)

2.1 定义:
  光源在某一方向单位立体角内所发出的光通量,称为光度(I)。

2.2 单位:烛光(cd)

  一烛光=每小时燃烧7.776克标准烛所发出的光。

2.3 关系式

      I=dφ/dω
    ω为立体弧度角


             各种光源之光度与光束比较

        光源            光度I(cd)        光束ω(lm)
        太阳             3x10 ²7         4x10²8
        月亮             6x10 ¹5         8x10¹6
        40W白炽灯         40             500
        40W白色日光灯     250             3100
        40W水银灯         100             1300


3 照度(E)

3.1 定义:
  被照体单位面积上所受的光通量

3.2 单位:
    •  勒克斯(lux)=流明/平方米
    •  幅透(phot)=流明/平方厘米
    •  米烛光:距离一烛光的光源一米处的点被照体表面上的照度。

3.3 关系式

    照度=光度/距离²

    E=I/r²
    r为光源到被照物表面的距离

3.4 公式

    E=dφ/dA
    dA为被照体单位面积

    当被照体倾斜,与光束成θ夹角时:

    E=dφcosθ/dA

3.5 照度的矢量特性
照度具有矢量特性,遵循矢量法则。照度在垂直平面上的分矢量值,称为垂直面照
度。照度在水平面上的分矢量,称为水平面照度。在某点上，垂直面照度和水平
面照度的合成矢量值，称为法线照度。

3.6 非平面照度
除平面照度外,还有两种与照明质量的主观印象有关的非平面照度,它们是平均球
面照度和平均柱面照度。

平均球面照度:指放置在某点上的一个无限小的球体表面上的平均照度,称为该点
的平均球面照度,它的量值与方向无关,有时也称之为标量照度。

假设一个点光源的光强值为I,某被照点与点光源的距离为d,则该点的平均球面照度:

        E=I/4d²

平均柱面照度:指放置在某点上的一个无限小的圆柱体表面上的平均照度,称为该
点的平均柱面照度,圆柱体轴线与入射光线要垂直,因此,它的量值与方向有关。

假设一个点光源的光强值为I,某被照点与点光源的距离为d,入射光线与被照面的
夹角为&phi,则该点的平均柱面照度为:

        E=Isin φ/πd²



             各种光源之照度比较

        光源                         照度(lx)
        太阳光(直射)                 约10万
        阴天(薄云)                   3-7万
        雨天                         1-3万
        阴暗天                       1-2万
        月光(月圆)                   约0.2
        星光                         约0.0003
        灯光(办公室)                 500-1000


4 亮度

4.1 定义:
  (1) 亮度(B):光源每单位面积所发出的光通量。
  (2) 亮度(M):被照物体每单位面积所反射出的光通量。

4.2 单位:郎伯(lambert)
      1郎伯=1流明/cm²

4.3 公式
      B=φ/S
      M=dφ/dA

4.4 反射系数(e)
被照物体亮度与照度之比为反射系数(e)。

      e=亮度M/照度E
      亮度M=ex照度E

5 辉度(Luminance)

5.1 定义:
  光源体在某一方向上,每单位透影面积上所发出的光度。

5.2 单位:
    •  尼都(nit)=烛光/平方米(1nt=1cd/m²)
    •  斯迪伯(stilb)=烛光/平方里米(1nt=1cd/cm²)

5.3 公式
    L=I/S    或L=dI/dS

5.4 关系式
   亮度(lm/m²)=πx辉度(cd/m²)
    M=F/S=4π I/S=πL

6 对比度(CONTRACT)

      C=(L1-L2)/L1
  其中L1为背景辉度,L2为视象物辉度