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发表于 2005-10-27 22:02:01
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Re:[注意]什么是LUX?请看——“光测量基础知识”
[TABLE][TR]光量测基础知识介绍[/TD][/TR][/TABLE]一、简介 光度测量(photometry)学是测量人眼对光的响应的科学。 由于人眼是一个高度复杂的器官,这无疑是一个非常困难的工作。它涉及到多个学科,心理学、生理学和物理学等。 1924年,CIE(国际照明委员会)组织会议定义人眼对光平均响应值,从此光度测量学就成为一门现代学科。该委员会抽样测试了大量人群,将得到的数据绘制成明视(photopic)曲线。该曲线表明人眼对绿光反应最敏感,对紫光和红光则反应较弱。 实验表明,在暗视场情况下,人眼有完全不同的响应值,在此情况下,人眼也无法辨别颜色。于是,又进行了一系列测试,绘制出了暗视(scotopic)曲线暗视视见函数。 有了人眼的光谱响应曲线,CIE规定了标准光源作为光强量测的标准。第一个标准光源是一特殊的蜡烛,由此得出footcandle和candlepower的定义。为了最大可能的提高重复性,1948年,对标准进行了重新定义--一定量的金属铂融化所发出的光。二、基本概念 光度的基本概念是流明(lumen),是一个与辐射度(radiometric)中的Watt相关的概念,关系如下:lm=683•W•V(λ) V(λ)-相对发光度,由视见函数得出的一个系数,把人眼在555nm(最灵敏波长)的值规定为1两个重要的光度学定理:1、平方反比定理:连续光强光源在光接受表面的照度(illumination)与光源到接受表面距离之间的关系, 即,照度值与该光源到接收面之间的距离的平方成反比。因此,理想的照度测量必须要能精确控制距离的大小,如果某光源在某一距离的照度值已知,除非其他条件影响,任何距离的照度都可以经计算获得。 2、余弦定理:一定面积上的光强,因入射角的不同而随之变化,这是因为实际投影面积随入射角的增大成比例的减少。这样,在环境照明测试时,探头需要进行余弦校正来计算实际值。否则,就会产生相当大的误差,尤其当入射角较小时,误差更大。 光度量测的主要问题是如何再现人眼对光谱的响应。电子探头独特的响应特征完全不同于CIE标准观者。为此,探头必须能按光谱校正数据。通常有两个方法达到该目的,一是通过不同波长扫描、探测,二是匹配滤滤光片法。 扫描法是用单色仪或多通道探测器来完成测试,在这种方法里,光源的光强被逐波长的测试,测得的数据根据明视视见函数进行计算,得到测量结果。由上可见,该技术需要微处理器,要有一定的扫描精度,因此并不实用,而且,价格昂贵,操作复杂。光学滤光片法提供了一个简单、经济的解决方案。因只有一个光电信号需要处理,因此一个单通道的电子处理器即可。近来滤光片设计技术的改进,以及固体探测器技术的提升,提高了该技术在光度量测上的正确度。 滤光片匹配技术是在探测器前加一有色滤光镜(colored-glass filter),该滤光镜可以对不同波长进行选择性衰减,直到符合CIE视见函数曲线。平面散射的Si光敏二极管,在可见光谱范围内具有良好的线性响应和极高的灵敏度,因此是理想的光探测器。使用Si探测器,再加上先进的滤光片设计,UDTI公司的光度计与CIE视见函数曲线仅有1%的误差。根据CIE的统计,这是最佳的匹配值。 表示光度量测探头性能的一个非常重要的参数就是f1′,这是由CIE协会定义的一个数值,由光度探测器的平均误差与CIE视见函数的比值得该数值。最高精度------实验室级精度的探测器的f1′<1.5%,一般的应用要求f1′<3%。 需要指出的是,探测器与滤光片之间的匹配是非常精密的,一旦匹配完成之后,就不能与其他的探测器/滤光片的配对互换。每一个探测器都有一个独特的响应特征,需要与特定厚度和层数的滤光片结合。 探测器的响应值确定了以后,就要用标准转移技术来进行校正。标准探测器由NIST提供。将探测器/滤光片的配对定位于一个光源前,光源要求能够输出连续波长和强度,一般用卤化钨灯。这样,对被校正探测器的输出电信号与标准探测器的信号进行对比。 探头的光响应值确定了以后,就可以匹配一个精密的增益控制电子放大器和数据读出系统。 三、重要术语光度量及单位 光通量luminous flux 光通量的单位是流明(lumen),是光度量的基本单位,表示可见光源所有的光输出量。因此,光通量的测量要求能够将所有的光能量收集到光探测器上,对于发散光源,如LED、灯源等,光通量的测量就比较困难,这时就要用积分球来测量。光照度illuminance 光照度是指单位面积所接受的入射光的量 。在英制单位里,1平方英尺的面积上接受到1个流明的光通量,定义为1footcandel。公制单位中,每平方米1个流明为1勒克斯(lux),10.76lux=1footcandle.当然,探头不可能有这么大的面积,所以,探头的面积要相应的乘以一定的倍数。由于探头的面积不再由被照射的面积决定,因此当测量值 |
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