流明。LED灯、节能灯、白炽灯功效对比。

bg1bgb 2020-05-05

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所谓的流明，是描述光通量的物理单位，物理学解释为一烛光(cd，坎德拉Candela，发光强度单位，相当于一只普通蜡烛的发光强度)在一个立体角(半径为1米的单位圆球上，1平米的球冠所对应的球锥所代表的角度，其对应中截面的圆心角约65°)上产生的总发射光通量。

考虑整个圆球的立体角为4π，1烛光总发射的光通量为4π(约12.56)流明。任意大小的球总立体角均为4π，因此烛光的总光通量固定为4π，不因距离变化而变化，故"1烛光在其周围约0.28m位置发射的总光通量为1流明"是错误说法。

基本信息

中文名称

流明

外文名称

lumen

类别

光通量单位

缩写

lm

解释

流明(lumen，符号lm)是光通量的国际单位。它是根据坎德拉球面角度(cd乘以sr)定义的。一流明是相当数量光散发在1球面角单位，从光源向各个方向发散出等量能量，并且强度是1cd。

1流明等于在540 太赫兹(540 THz 或5.40 x 10赫兹)频率下1.46 毫瓦(1.46 x 10^-3W)的辐射出的电磁能(EM)。缩简到SI 基本单位，1流明等于0.00146 千克平方米每秒的三次方(1.46 x 10公斤乘以m/s)。

流明是一个小单位。1.46 毫瓦的电磁场力水平很小。儿童的玩具双向收音机的无线电频率(RF)产品的输出都是它的几倍。频率540 THz 对应于在可见光光谱中大约556 毫微米(nm)波长。球面角度是在三个维度标准单位的固定角度;球形包含4 个pi(大约12.57)球面角度。

定义

1967年法国第十三届国际计量大会规定了以坎德拉、坎德拉/平方米、流明、勒克斯分别作为发光强度、光亮度、光通量和光照度等的单位，对统一工程技术中使用的光学度量单位有重要意义。为使您了解和使用便利，以下将有关知识做一简单介绍:

1. 烛光、国际烛光、坎德拉(candela)

在每平方米101325牛顿的标准大气压下，面积等于1/60平方厘米的绝对"黑体"(即能够吸收全部外来光线而毫无反射的理想物体)，在纯铂(Pt)凝固温度(约2042K或1769℃)时，沿垂直方向的发光强度为1 坎德拉。并且，烛光、国际烛光、坎德拉三个概念是有区别的，不宜等同。从数量上看，60 坎德拉等于58.8国际烛光，亥夫纳灯的1烛光等于0.885国际烛光或0.919坎德拉。勒克司（lux,法定符号lx）照度单位，为距离一个光强为lcd的光源，在1米处接受的照明强度，习称：烛光.米。亦即距离该光源1米处，1平方米面积接受1lm光通量时的照度。

2. 发光强度与光亮度

发光强度简称光强，国际单位是candela(坎德拉)简写cd。发光强度为1cd的点光源在单位立体角(1球面度)内发出的光通量为1lm。光源辐射是均匀时，则光强为I=F/Ω，Ω为立体角，单位为球面度(sr)，F为光通量，单位是流明，对于点光源由I=F/4π 。

光亮度是表示发光面明亮程度的，指发光表面在指定方向的发光强度与垂直且指定方向的发光面的面积之比，单位是坎德拉/平方米。对于一个漫散射面，尽管各个方向的光强和光通量不同，但各个方向的亮度都是相等的。电视机的荧光屏就是近似于这样的漫散射面，所以从各个方向上观看图像，都有相同的亮度感。

以下是部分光源的亮度值:单位cd/m。

太阳:1.5E5 ;

日光灯:(5-10)E1;

月光(满月):2.5E-1;

黑白电视机荧光屏:120左右;

彩色电视机荧光屏:80左右。

3. 光通量与流明

光源所发出的光能是向所有方向辐射的，对于在单位时间里通过某一面积的光能，称为通过这一面积的辐射能通量。各色光的频率不同，眼睛对各色光的敏感度也有所不同，即使各色光的辐射能通量相等，在视觉上并不能产生相同的明亮程度，在各色光中，黄、绿色光能激起最大的明亮感觉。

如果用绿色光作水准，令它的光通量等于辐射能通量，则对其它色光来说，激起明亮感觉的本领比绿色光为小，光通量也小于辐射能通量。

光通量的单位是流明，是英文lumen的音译，简写为lm。

绝对黑体在铂的凝固温度下，从5.305*10³cm²面积上辐射出来的光通量为1lm。为表明光强和光通量的关系，发光强度为1坎德拉的点光源在单位立体角(1球面度)内发出的光通量为1流明。一只40W的日光灯输出的光通量大约是2100流明。

4. 光照度与勒克斯

光照度可用照度计直接测量。光照度的单位是勒克斯，是英文lux的音译，也可写为lx。

被光均匀照射的物体，在1平方米面积上得到的光通量是1流明时，它的照度是1勒克斯。有时为了充分利用光源，常在光源上附加一个反射装置，使得某些方向能够得到比较多的光通量，以增加这一被照面上的照度。例如汽车前灯、手电筒、摄影灯等。

应用介绍

一个40瓦的普通白炽灯泡，其发光效率大约是每瓦10流明，因此可以发出约400流明的光。光通量反映的是单位时间内光源辐射产生的视觉响应的强弱，单位是流明，也叫明亮度。表示投影仪光通量的单位是ANSI流明，ANSI流明是美国国家标准化协会制定的测量投影仪光通量的标准，它测量屏幕"田"字形九个交叉点上的各点照度，乘以面积，再求九点的平均值，即为该投影仪的ANSI流明，ANSI为American National Standards Institute(美国国家标准局)的缩写。流明值越高表示越亮，明亮度若足够高，投影时就不需要关灯。

同样，这个量是对光源而言，是描述光源发光总量的大小的，与光功率等价。光源的光通量越大，则发出的光线越多。

对于各向同性的光(即光源的光线向四面八方以相同的密度发射)，则 F = 4πI。也就是说，若光源的I为1cd，则总光通量为4π =12.56 lm。要想被照射点看起来更亮，我们不仅要提高光通量，而且要增大会聚的手段，实际上就是减少面积，这样才能得到更大的强度。

要知道，光通量也是人为量，对于其它动物可能就不一样的，更不是完全自然的东西，因为这种定义完全是根据人眼对光的响应而来的。

人眼对不同颜色的光的感觉是不同的，此感觉决定了光通量与光功率的换算关系。对于人眼最敏感的555nm的黄绿光，1W = 683 lm，也就是说，1W的功率全部转换成波长为555nm的光，为683流明。这个是最大的光转换效率，也是定标值，因为人眼对555nm的光最敏感。对于其它颜色的光，比如650nm的红色，1W的光仅相当于73流明，这是因为人眼对红光不敏感的原因。对于白色光，要看情况了，因为很多不同的光谱结构的光都是白色的。例如LED的白光、电视上的白光以及日光就差别很大，光谱不同。

至于电光源的发光效率，是另外一个相关的话题，是说1W的电功率到底能转化成多少光通量。如果全部转换成555nm的光，那就是每瓦683流明。但如果有一半转换成555nm的光，另一半变成热量损失了，那效率就是每瓦341.5流明。白炽灯能达到1W=20 lm就很不错了，其余的都成为热量或红外线了。测量一个不规则发光体的光通量，要用到积分球，比较专业而复杂。