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流明,是描述光通量的物理單位,物理學解釋為一燭光(cd,坎德拉Candela,發光強度單位,相當於一隻普通蠟燭的發光強度)在一個立體角(半徑為1米的單位圓球上,1平米的球冠所對應的球錐所代表的角度,其對應中截面的圓心角約65°)上產生的總髮射光通量 。
考慮整個圓球的立體角為4π,1燭光總髮射的光通量為4π(約12.56)流明。任意大小的球總立體角均為4π,因此燭光的總光通量固定為4π,不因距離變化而變化,故「1燭光在其周圍約0.28m位置發射的總光通量為1流明」是錯誤説法。
流明(lumen,符號lm)是光通量的國際單位。它是根據坎德拉球面角度(cd乘以sr)定義的。一流明是相當數量光散發在1球面角單位,從光源向各個方向發散出等量能量,並且強度是1cd 。
1流明等於在540 太赫茲(540 THz 或5.40 x 10赫茲)頻率下1.46 毫瓦(1.46 x 10^-3W)的輻射出的電磁能(EM)。縮簡到SI 基本單位,1流明等於0.00146 千克平方米每秒的三次方(1.46 x 10公斤乘以m/s)。
流明是一個小單位。1.46 毫瓦的電磁場力水平很小。兒童的玩具雙向收音機的無線電頻率(RF)產品的輸出都是它的幾倍。頻率540 THz 對應於在可見光光譜中大約556 毫微米(nm)波長。球面角度是在三個維度標準單位的固定角度;球形包含4 個pi(大約12.57)球面角度。
一個40瓦的普通白熾燈泡,其發光效率大約是每瓦10流明,因此可以發出約400流明的光。光通量反映的是單位時間內光源輻射產生的視覺響應的強弱,單位是流明,也叫明亮度 。表示投影儀光通量的單位是ANSI流明,ANSI流明是美國國家標準化協會制定的測量投影儀光通量的標準,它測量屏幕"田"字形九個交叉點上的各點照度,乘以面積,再求九點的平均值,即為該投影儀的ANSI流明,ANSI為American National Standards Institute(美國國家標準局)的縮寫。流明值越高表示越亮,明亮度若足夠高,投影時就不需要關燈。
同樣,這個量是對光源而言,是描述光源發光總量的大小的,與光功率等價。光源的光通量越大,則發出的光線越多。
對於各向同性的光(即光源的光線向四面八方以相同的密度發射),則 F = 4πI。也就是説,若光源的I為1cd,則總光通量為4π =12.56 lm。要想被照射點看起來更亮,我們不僅要提高光通量,而且要增大會聚的手段,實際上就是減少面積,這樣才能得到更大的強度。
要知道,光通量也是人為量,對於其它動物可能就不一樣的,更不是完全自然的東西,因為這種定義完全是根據人眼對光的響應而來的。
人眼對不同顏色的光的感覺是不同的,此感覺決定了光通量與光功率的換算關係。對於人眼最敏感的555nm的黃綠光,1W = 683 lm,也就是説,1W的功率全部轉換成波長為555nm的光,為683流明。這個是最大的光轉換效率,也是定標值,因為人眼對555nm的光最敏感。對於其它顏色的光,比如650nm的紅色,1W的光僅相當於73流明,這是因為人眼對紅光不敏感的原因。對於白色光,要看情況了,因為很多不同的光譜結構的光都是白色的。例如LED的白光、電視上的白光以及日光就差別很大,光譜不同。
至於電光源的發光效率,是另外一個相關的話題,是説1W的電功率到底能轉化成多少光通量。如果全部轉換成555nm的光,那就是每瓦683流明。但如果有一半轉換成555nm的光,另一半變成熱量損失了,那效率就是每瓦341.5流明。白熾燈能達到1W=20 lm就很不錯了,其餘的都成為熱量或紅外線了。測量一個不規則發光體的光通量,要用到積分球,比較專業而複雜。
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