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(cè)，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(zhǎng)度（波長(zhǎng)）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(guó)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(guó)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(zhǎng)(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(zhǎng)(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(guó)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(guó)際貿(mào)易中各國(guó)一般都將本國(guó)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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