發光強度

光度學計量單位

發光強度簡稱光強,國際單位是candela(坎德拉)簡寫cd,其他單位有燭光,支光。1cd即1000mcd是指單色光源(頻率540X10^12HZ)的光,在給定方向上(該方向上的輻射強度為(1/683)瓦特/球面度))的單位立體角發出的光通量。可以用基爾霍夫積分定理計算。

光的本性


從光的本性來講,把光看成電磁波場,光場中某點的光強指的是通過該點的平均能流密度。
球面度是一個立體角,其定點位於球心,而他在球面上所截取的面積等於以球的半徑為邊長的正方形面積。光源輻射是均勻時,則光強為 I= F/ Ω, Ω為立體角,單位為球面度(sr), F為光通量,單位是流明,對於點光源 I= F/(4π) 。
發光強度是針對點光源而言的,或者發光體的大小與照射距離相比比較小的場合。
這個量是表明發光體在空間發射的匯聚能力的。可以說,發光強度就是描述了光源到底有多亮。1000mcd=1cd

坎德拉的定義


1948年第9屆國際計量大會決定用一種絕對黑體輻射器作標準,並給予發光強度以現在的命名:candela(cd,坎德拉)。
1967年第13屆國際計量大會定義(現已作廢):“在101,325 Pa的壓強下,處於鉑凝固點溫度的黑體的1/600 000平方米表面在垂直方向上的發光強度。”
1979年第16屆國際計量大會通過決議,廢除上述定義,規定新定義為:
“坎德拉是發出540 x 10^12Hz 頻率的光的單色輻射源在給定方向上的發光強度,該方向上的輻射強度為 1/683 W/sr。”
發光強度
發光強度
坎德拉是發出 Hz頻率的單色輻射源在給定方向上的發光強度,該方向上的輻射強度為(1/683)W/sr(1979年第16屆國際計量大會通過決議)。
流明和mcd沒有直接的關係,就象亮度和流明不能換算一樣,mcd相當於亮度指標,流明是光通量指標,投影面積大小不影響流明的值,但同樣流明,面積大,亮度就小...
所以mcd要和發射角相關,才能和流明建立關係...
一個簡單的演演算法,可以假設led的發光效率是一樣的,那麼流明和功率就掛鉤了,功率大的,流明就大.
當前市場上的led,最高可達200流明/瓦.
光強是單位面積的功率流(通)量。它與光波傳輸的速度 v和電場幅度 E有關,即
I= v·εr· ε0· E²/2
v= c/ n , εr= n²,因此 光強的大小與光振動的電場幅度的平方和材料折射率的乘積成正比。

公式


用 I表示光學中的光強, v表示光的頻率, A為照射區域面積, N為時間間隔t內照到 A上的光子總數,則
I= Nhv/ At

計算


發光體在給定方向上的發光強度是該發光體在該方向的立體角元d Ω內傳輸的光通量d Φ除以該立體角元所得之商,即單位立體角的光通量.其公式為:
發光強度
發光強度
該物理量的符號為 I,單位為坎德拉(cd),1cd=1lm/sr。

測定注意事項


測定光強的儀器稱為光度計,採用光電管將光能轉化為電能后、測定光電流值可得到光強大小的相對值,通過校正即得到光強值,一般以W/cm²表示。必須注意的是,由於光電管所用的光電材料(即探頭)的光譜靈敏區的限制,所測得的光強只是該光譜靈敏區範圍內的值。例如北京師範大學光電儀器廠生產的UV-A和UV-B型光度計,有4種探頭可供選擇,其最大靈敏波長分別為254nm、297nm、365nm、420nm。
使用光度計測得光強后,就很容易求算得曝光量,因為在光強不隨時間變化的情況下,曝光量等於光強和曝光時間的乘積(曝光量=光強X曝光時間)。但在光強不穩定的情況下,要像確切得到一定時間的曝光量,最好直接對曝光量進行測定,有專門的儀器測量曝光量.