流明

所謂的流明，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°）上產生的總發射光通量。

考慮整個圓球的立體角為4π，1燭光總發射的光通量為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”是錯誤說法。

基本介紹

• 中文名：流明
• 外文名：lumen
• 類別：光通量單位
• 縮寫：lm

解釋

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。

定義

1967年法國第十三屆國際計量大會規定了以坎德拉、坎德拉/平方米、流明、勒克斯分別作為發光強度、光亮度、光通量和光照度等的單位，對統一工程技術中使用的光學度量單位有重要意義。為使您了解和使用便利，以下將有關知識做一簡單介紹：

1. 燭光、國際燭光、坎德拉（candela）

在每平方米101325牛頓的標準大氣壓下，面積等於1/60平方厘米的絕對“黑體”（即能夠吸收全部外來光線而毫無反射的理想物體），在純鉑（Pt）凝固溫度（約2042K或1769℃）時，沿垂直方向的發光強度為1 坎德拉。並且，燭光、國際燭光、坎德拉 三個概念是有區別的，不宜等同。從數量上看，60 坎德拉等於58.8國際燭光，亥夫納燈的1燭光等於0.885國際燭光或0.919坎德拉。

2. 發光強度與光亮度

發光強度簡稱光強，國際單位是candela（坎德拉）簡寫cd。發光強度為1cd的點光源在單位立體角（1球面度）內發出的光通量為1lm。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，對於點光源由I=F/4π 。

光亮度是表示發光面明亮程度的，指發光表面在指定方向的發光強度與垂直且指定方向的發光面的面積之比，單位是坎德拉/平方米。對於一個漫散射面，儘管各個方向的光強和光通量不同，但各個方向的亮度都是相等的。電視機的螢光屏就是近似於這樣的漫散射面，所以從各個方向上觀看圖像，都有相同的亮度感。

以下是部分光源的亮度值：單位cd/m²。

太陽：1.5E5 ；

日光燈：（5—10）E1；

月光（滿月）：2.5E-1；

黑白電視機螢光屏：120左右；

彩色電視機螢光屏：80左右。

3. 光通量與流明

光源所發出的光能是向所有方向輻射的，對於在單位時間裡通過某一面積的光能，稱為通過這一面積的輻射能通量。各色光的頻率不同，眼睛對各色光的敏感度也有所不同，即使各色光的輻射能通量相等，在視覺上並不能產生相同的明亮程度，在各色光中，黃、綠色光能激起最大的明亮感覺。

如果用綠色光作水準，令它的光通量等於輻射能通量，則對其它色光來說，激起明亮感覺的本領比綠色光為小，光通量也小於輻射能通量。

光通量的單位是流明，是英文lumen的音譯，簡寫為lm。

絕對黑體在鉑的凝固溫度下，從5.305*10³cm²面積上輻射出來的光通量為1lm。為表明光強和光通量的關係，發光強度為1坎德拉的點光源在單位立體角（1球面度）內發出的光通量為1流明。一隻40W的日光燈輸出的光通量大約是2100流明。

4. 光照度與勒克斯

光照度可用照度計直接測量。光照度的單位是勒克斯，是英文lux的音譯，也可寫為lx。

被光均勻照射的物體，在1平方米麵積上得到的光通量是1流明時，它的照度是1勒克斯。有時為了充分利用光源，常在光源上附加一個反射裝置，使得某些方向能夠得到比較多的光通量，以增加這一被照面上的照度。例如汽車前燈、手電筒、攝影燈等。

套用介紹

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回響的強弱，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，它測量螢幕"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。也就是說，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回響而來的。

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，也就是說，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，是說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。

發光效率

白熾燈，15

日光燈，50

節能燈，60-80

太陽燈，94

鈉燈，120

LED燈，80-130

白色LED，80-200

照度值

單位lux

黑夜：0.001—0.02；

月夜：0.02—0.3；

陰天室內：5—50；

陰天室外：50—500；

晴天室內：100—1000；

夏季中午太陽光下的照度：約為10*9次方；

閱讀書刊時所需的照度：500—600；

家用攝像機標準照度：1400。