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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 
单位换算
1 lm相当于
   国际单位制基本单位   1 坎德拉球面度

流明(符号:lm)是光通量国际单位制导出单位,用于表示光源在单位时间内所发出可见光的总量。不同于辐射通量考虑了所有电磁波的通量,光通量体现了人眼对不同波长的光有着不同的灵敏度,其大小受到光度函数加权影响。

定义

2018年,第26届国际计量大会(CGPM)重新定义了坎德拉[1],并在2019年5月20日生效。其定义为:

[…] 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 […]

“坎德拉定义为,给定一个频率为540×1012赫兹的单色辐射光源,其发光效能Kcd定为683流明/瓦特。”

又1流明=1坎德拉球面度,流明得以定义。

简介

一个光源在1立体角球面度均匀辐射出1坎德拉,其光通量为(1坎德拉·1球面度=1流明)。

又一个完整球体的立体角为4π球面度[2],也就是说若一个各向同性点光源对所有方向均匀辐射出1坎德拉,则其光通量为1坎德拉×4π球面度=4π坎德拉⋅球面度≈12.57流明[3]。若这个光源被理想的吸光半圆遮蔽,则其光通量为1坎德拉×2π球面度=2π流明。但在未被遮蔽的部分其发光强度依然为1坎德拉。

流明可以大略视为可见光通过某指定角度的总量。坎德拉与流明的大小皆与频谱有关,反映了人眼对不同频率的光所产生的不同反应,可以透过光度函数来表示。

照度则是每单位面积缩接收的光通量,其单位勒克斯为流明/平方米。光通量与照度的不同在于照度考虑了分散的面积。若考虑一个光源提供1000流明的光通量,照在1平方米上,则其照度为1000勒克斯。若相同的1000流明照在10平方米上,则其照度仅为100勒克斯。

以标准单位的定义来看,若一个光源提供一道功率为1瓦特,频率为540×1012赫兹的绿色光,其光通量为683流明,也就是说1流明的可见光至少有1/683瓦特的功率,根据其频率而有所不同。

照明

一个能提供470流明的LED灯。以同样的流明数来说,LED灯所消耗的电能仅为白炽灯的六分之一
一个能提供470流明的LED灯。以同样的流明数来说,LED灯所消耗的电能仅为白炽灯的六分之一

日常生活中用来照明电光源通常会标示流明来当作发光能力的指标,甚至在许多地区中,法律规定必须要标示流明。

一个23瓦特省电灯泡能提供1,400到1,600流明[4][5]。许多省电灯泡或其他照明设备会标明与白炽灯的比较,以下是一张图表说明在各流明数下各种照明设备所消耗的电能

不同电灯所消耗的电能[6][7][8]
最小光通量(流明) 电能消耗(瓦特
白炽灯 省电灯泡 LED灯
非卤素灯 卤素灯
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,欧洲联盟立法强制照明设备必须优先标明光通量(流明)而非功率(瓦特)[12]。造成这项变动的原因是欧盟于2009年发布了“耗能产品生态化设计指令”(2009/125/EC号指令)[13]

投影机规格

ANSI流明

投影机的光源输出通常以流明表示,美国国家标准协会(ANSI)制定了一种常见的测量标准,计算方式为将投影机放置于特定距离,并将画面分割之后取各点的平均值,即为ANSI流明[14]。基于商业考量,透过这种方式测试光通量的投影机会特别标上“ANSI流明”,以便区别用其他方法测量光通量的产品。ANSI流明的测量方式一般而言会比其他测量方式精准[15],而这种单位也让人更易于比较投影机的规格。

测量ANSI流明的方法是由美国国家标准协会在1992年发表的IT7.215这篇规范中定义。首先投影机设定在室温25 °C(77 °F)的环境下投影出图像,且其亮度与对比须调整至在全白的表面上的六个格子可辨识。在这种输出条件下,将画面分为九宫格,并在九宫格的各个中心点测量照度,再将九个值平均,并乘上投影面积,即为ANSI流明[16]

彩色亮度

彩色输出英语Color Light Output也称彩色亮度,是一种能表示投影机产出各种颜色的指标,单位也是流明。

国际单位制光度单位

国际单位制光度单位

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物理量 英文 符号 计量单位 单位符号 注释
光通量 Luminous flux Φv 流明 lmlmcd·sr 单位时间内由光源所发出或由被照物所吸收的总光能。
发光强度(光度) Luminous intensity Iv 坎德拉(坎德拉) cdcdlm/sr 光源在给定方向上,每单位立体角内所发出的光通量。
亮度(辉度) Luminance Lv 坎德拉每平方米 cd/m2 单位面积光源在给定方向上,在每单位面积内所发出的总光通量。其单位有时也称尼特(nit)。
光能(光视效能) Luminous energy Qv 流明· lm·s 单位有时被称作"talbot"。
照度 Illuminance Ev 勒克斯 lxlx= lm/m2cd·sr/m2 物体表面每单位面积所吸收可见光的光通量,用于入射表面的光。
光出射度 Luminous exitance Mv 勒克斯 lxlx= lm/m2cd·sr/m2 物体表面每单位面积所发出可见光的光通量,用于出射表面的光。
曝光量 luminous exposure Hv 勒克斯· lx·s 也称作photometric exposure。
发光效率/光效 Luminous efficacy η 流明瓦特 lm/Wcd·sr/W 通常指光源光通量与光源输入电功率的比值,有时也指光通量辐射通量的比值。
光源能量利用率 luminous efficiency V 纯数量 无单位 光源辐射通量与光源输入电功率的比值。

参见

参考资料

  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). 
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