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流明

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流明
单位制国际单位制导出单位
物理量名称光通量
符号lm 
單位換算
1 lm相当于
   国际单位制基本单位   1 燭光球面度

流明(符號:lm)是光通量国际单位制导出单位,用於表示光源在單位時間內所發出可見光的總量。不同於輻射通量考慮了所有電磁波的通量,光通量體現了人眼對不同波长的光有著不同的靈敏度,其大小受到光度函数加權影響。

定義[编辑]

2018年,第26屆國際度量衡大會(CGPM)重新定義了燭光[1],並在2019年5月20日生效。其定義為:

[…] It is defined by taking the fixed numerical value of the luminous efficacy of monochromatic radiation of frequency 540 × 1012 Hz, Kcd, to be 683 when expressed in the unit lm W–1 […]

「燭光定義為,給定一個頻率為540×1012赫茲的單色輻射光源,其發光效能Kcd定為683流明/瓦特。」

又1流明=1燭光球面度,流明得以定義。

簡介[编辑]

一個光源在1立體角球面度均勻輻射出1燭光,其光通量為(1燭光·1球面度=1流明)。

又一個完整球體的立體角為4π球面度[2],也就是說若一個各向同性點光源對所有方向均勻輻射出1燭光,則其光通量為1燭光×4π球面度=4π燭光⋅球面度≈12.57流明[3]。若這個光源被理想的吸光半圓遮蔽,則其光通量為1燭光×2π球面度=2π流明。但在未被遮蔽的部分其發光強度依然為1燭光。

流明可以大略視為可見光通過某指定角度的總量。燭光與流明的大小皆與頻譜有關,反映了人眼對不同頻率的光所產生的不同反應,可以透過光度函數來表示。

照度則是每單位面積縮接收的光通量,其單位勒克斯為流明/平方米。光通量與照度的不同在於照度考慮了分散的面積。若考慮一個光源提供1000流明的光通量,照在1平方米上,則其照度為1000勒克斯。若相同的1000流明照在10平方米上,則其照度僅為100勒克斯。

以標準單位的定義來看,若一個光源提供一道功率為1瓦特,頻率為540×1012赫茲的綠色光,其光通量為683流明,也就是說1流明的可見光至少有1/683瓦特的功率,根據其頻率而有所不同。

照明[编辑]

一個能提供470流明的LED燈。以同樣的流明數來說,LED燈所消耗的電能僅為白熾燈的六分之一

日常生活中用來照明電光源通常會標示流明來當作發光能力的指標,甚至在許多地區中,法律規定必須要標示流明。

一個23瓦特省電燈泡能提供1,400到1,600流明[4][5]。許多省電燈泡或其他照明設備會標明與白熾燈的比較,以下是一張圖表說明在各流明數下各種照明設備所消耗的電能

不同電燈所消耗的電能[6][7][8]
最小光通量(流明) 電能消耗(瓦特
白熾燈 省電燈泡 LED燈
非鹵素燈 鹵素燈
200 25 3-5 3
450 40 29 9-11 5-8
800 60 13-15 8-12
1,100 75 53 18-20 10-16
1,600 100 72 24-28 14-17
2,400 150 30-52 24-30[9]
3,100 200 49-75 32[10]
4,000 300 75-100 40.5[11]

在2010年9月1日,欧洲联盟立法強制照明設備必須優先標明光通量(流明)而非功率(瓦特)[12]。造成這項變動的原因是歐盟於2009年發布了「耗能產品生態化設計指令」(2009/125/EC號指令)[13]

投影機規格[编辑]

ANSI流明[编辑]

投影機的光源輸出通常以流明表示,美國國家標準協會(ANSI)制定了一種常見的測量標準,計算方式為將投影機放置於特定距離,並將畫面分割之後取各點的平均值,即為ANSI流明[14]。基於商業考量,透過這種方式測試光通量的投影機會特別標上「ANSI流明」,以便區別用其他方法測量光通量的產品。ANSI流明的測量方式一般而言會比其他測量方式精準[15],而這種單位也讓人更易於比較投影機的規格。

測量ANSI流明的方法是由美國國家標準協會在1992年發表的IT7.215這篇規範中定義。首先投影機設定在室溫25 °C(77 °F)的環境下投影出圖像,且其亮度對比須調整至在全白的表面上的六個格子可辨識。在這種輸出條件下,將畫面分為九宮格,並在九宮格的各個中心點測量照度,再將九個值平均,並乘上投影面積,即為ANSI流明[16]

彩色亮度[编辑]

彩色輸出英语Color Light Output也稱彩色亮度,是一種能表示投影機產出各種顏色的指標,單位也是流明。

国际单位制光度單位[编辑]

國際單位制光度單位

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物理量 英文 符號 計量單位 單位符號 註釋
光通量 Luminous flux Φv 流明 lmlmcd·sr 單位時間內由光源所發出或由被照物所吸收的總光能。
發光強度(光度) Luminous intensity Iv 坎德拉(燭光) cdcdlm/sr 光源在給定方向上,每單位立體角內所發出的光通量。
亮度(輝度) Luminance Lv 坎德拉每平方米 cd/m2 單位面積光源在給定方向上,在每單位面積內所發出的總光通量。其單位有時也稱尼特(nit)。
光能(光視效能) Luminous energy Qv 流明· lm·s 單位有時被稱作"talbot"。
照度 Illuminance Ev 勒克斯 lxlx= lm/m2cd·sr/m2 物體表面每單位面積所吸收可見光的光通量,用於入射表面的光。
光出射度 Luminous exitance Mv 勒克斯 lxlx= lm/m2cd·sr/m2 物體表面每單位面積所發出可見光的光通量,用於出射表面的光。
曝光量 luminous exposure Hv 勒克斯· lx·s 也称作photometric exposure。
發光效率/光效 Luminous efficacy η 流明瓦特 lm/Wcd·sr/W 通常指光源光通量與光源輸入電功率的比值,有時也指光通量輻射通量的比值。
光源能量利用率 luminous efficiency V 純數量 無單位 光源輻射通量與光源輸入電功率的比值。

參見[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ Convocation of the General Conference on Weights and Measures (26th meeting) (pdf). Versailles: Bureau International des Poids et Mesures. 2018-11-13. 
  2. ^ Lesson introduction to solid angles. [2010-10-04]. 
  3. ^ Bryant, Robert H. Lumens, Illuminance, Foot-candles and bright shiny beads…. The LED Light. [2010-10-04]. 
  4. ^ OSRAM Dulux Energisparepærer (PDF). Osram.dk. [2013-05-25]. (原始内容 (PDF)存档于2012-03-01). 
  5. ^ Conventional CFLs. Energy Federation Incorporated. [2008-12-23]. (原始内容存档于2008-10-14). 
  6. ^ Learn About Light Output : ENERGY STAR. Energystar.gov. [2012-07-15]. 
  7. ^ LED Light Bulb Buying Guide. The Lightbulb Company. 2016-08-11 [2017-11-16]. 
  8. ^ Halogen lamps. www.westinghouse.com. Westinghouse. [2020-03-10]. 
  9. ^ one example has been found, at URL: https://www.amazon.com/PacLights-Ultra150-Performance-Equivalent-Replacement/dp/B00F9CM49Y
  10. ^ Philips Luxeon CoB emitters, specifically LHC1-4090-1208 datasheet http://www.philipslumileds.com/uploads/419/DS115-pdf
  11. ^ Philips Luxeon CoB emitters, specifically LHC1-4090-1211 datasheet http://www.philipslumileds.com/uploads/419/DS115-pdf
  12. ^ Lighting now labelled in lumens. England: National Physical Laboratory. [2012-03-10]. 
  13. ^ Ecodesign for energy-using appliances. Summaries of EU legislation. the EU institutions. 2010-02-02 [2012-03-10]. 
  14. ^ The Different Units of Brightness for Projectors. Lumens, Lux, Foot-Lamberts, Nits, and ANSI Lumens. BenQ. [2020-04-03]. 
  15. ^ Projector Guide. CPILive.net. February 2004 [2006-12-20]. (原始内容存档于2006-09-03). 
  16. ^ ANSI method of light output measurement. 1993 [2008-01-15]. (原始内容 (doc)存档于2012-02-26).