從貨幣兌換的角度理解光通量

文章來源:恒光電器

發(fā)布時(shí)間:2015-12-26

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去年某公司的 LED 光效取得重大突破，達(dá) 303lm/W，很多業(yè)內(nèi)人士在嘖嘖贊嘆的同時(shí)，各種“磚家”也開始進(jìn)行下一步的大膽預(yù)測，車間照明，400lm/W，500lm/W，1000lm/W……

額，親，您真的理解光通量了嗎？

光通量是照明行業(yè)最常用的物理量，商業(yè)照明，單位是流明，ROSH認(rèn)證，其實(shí)也可以從貨幣兌換的角度來理解。

1. 什么是光譜？

三百多年前大名鼎鼎的牛頓做過棱鏡色散實(shí)驗(yàn)，口碑，他將一束太陽光射過三棱鏡，在棱鏡的另一端屏幕上呈現(xiàn)出一條五彩繽紛的色帶，技術(shù)資訊，實(shí)驗(yàn)證明了白光是由各種顏色的光混合而成，如下圖1所示。

圖1： 棱鏡色散實(shí)驗(yàn)與光譜圖

如果將圖1中的色帶理解成一把直尺并標(biāo)上刻度，辦公照明，我們可以用長度（波長）來描述光的顏色，室外照明，比如 380nm 是紫光，580nm 是黃光，700nm 是紅光，綠色照明，這里的 nm 叫納米（1納米就是將1米分成10億份）。如果我們把太陽光里各種顏色光的含量（絕對(duì)光譜強(qiáng)度）標(biāo)注出來，就可以繪得的光譜圖。

從圖1中可以看到，太陽光中黃綠光的含量最多，紫光最少。我們知道光是一種能量，可以用功率來描述。

光功率的計(jì)算公式如下：

用到積分 ∫ ？其實(shí)積分就是求和 ∑ 的意思，通過這公式計(jì)算的是光譜圖的面積，換句話說絕對(duì)光譜圖的面積就是光功率（光功率的單位是瓦）。既然光是一種能量，可以用光功率來描述，直接用光功率來描述光的數(shù)量不就完了，為什么還要用到光通量呢？

2.什么是光通量？

舉個(gè)例子，假如你面前有圖2中的兩張面值100元的紙幣供你選擇，你會(huì)選擇哪一張？

圖2：人民幣與美元

毫無疑問，你肯定會(huì)選擇下面這張100元的美金。雖然面值都是100元，但兩張紙幣的價(jià)值是不一樣的，我們知道100元美金可以兌換645元人民幣，因此在國際貿(mào)易中為了比較不同貨幣的價(jià)值，我們需要用到匯率。

光是一種能量，ROSH認(rèn)證，實(shí)驗(yàn)證明，在相同條件下，人眼對(duì)不同顏色光的亮暗感知（價(jià)值）是不一樣的，為了描述人眼對(duì)不同顏色光的亮暗感知，我們需要引入光通量這個(gè)物理量，同貨幣的類比如下表1所示。

表1 貨幣與光類比

貨幣

光

面值

光功率

價(jià)值

光通量

匯率

V(λ)

表1中的 V(λ) 稱為視見函數(shù)，是根據(jù)實(shí)驗(yàn)獲得的，國際照明學(xué)會(huì) CIE 有個(gè)表格供查詢， led服裝照明，就同你查匯率一樣，當(dāng)然它不會(huì)像匯率那樣天天在變，V(λ) 曲線如圖3中的黑色虛線所示。

圖3. V(λ) 曲線

舉個(gè)例子，如圖3所示，企業(yè)資訊，為得到 683lm 的光通量，圖中 ABCD 各單色光需要的光功率如表2所示。

表2. 光功率與光通量

序號(hào)

顏色

波長(nm)

光功率(W)

V(λ)

光通量(lm)

LER(lm/W)

A

藍(lán)光

455

20.8

0.048000

683

32.8

B

綠光

535

1.1

0.914850

683

624.8

C

黃綠光

555

1

1.000000

683

683

D

紅光

625

3.1

0.321000

683

219.2

從表2中可以看到，為了得到 683lm 的光通量，555nm 的黃綠光只要 1W 光功率，LED照明企業(yè)，455nm 的藍(lán)光需要 20.8W 光功率。把不同的光看成不同的貨幣再做一下類比，如下表3所示。

表3 貨幣與光類比

序號(hào)

波長(nm)

顏色

貨幣

A

455

藍(lán)光

日元

B

535

綠光

港幣

C

555

黃綠光

人民幣

D

625

紅光

新臺(tái)幣

把上面那句話類比一下：為了買到（得到）683毫升（lm）的水（光通量），建筑照明，需要人民幣（黃綠光）1元（W），日元（藍(lán)光）20.8元（W）。

從圖3的 V(λ) 曲線我們可以看到，人眼對(duì) 555nm 的黃綠光最敏感，對(duì)紅光和藍(lán)光不敏感，在相同光功率下，人眼會(huì)覺得黃綠光很亮，但紅光和藍(lán)光就會(huì)覺得較暗。照明主要靠人眼感知，國內(nèi)資訊，而我們?nèi)搜蹖?duì)不用顏色光的亮暗感知卻不是“一視同仁”的，所以我們需要統(tǒng)一折算成光通量，就像國際貿(mào)易中各國一般都將本國貨幣折算成美元一樣。

如果用光功率表示的話，會(huì)出現(xiàn)這種情況，都是1W（1元）的光（貨幣），亮暗感知（價(jià)值）卻是不一樣的，1元（1W）人民幣（黃綠光）和1元（1W）日元（藍(lán)光）的價(jià)值（亮暗感知）肯定不一樣。

PS：本文講的 V(λ) 都是明視覺視見函數(shù)。

 

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