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科普一下:流明越高的灯具就越亮吗?

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妖魔女王 发表于 2018-3-21 16:10:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
妖魔女王
2018-3-21 16:10:12 1049 468 看全部
本帖最后由 妖魔女王 于 2018-3-21 16:11 编辑

流明,是照明装备的一个重要度量指数。流明越高的灯具,就越亮吗?
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是的,流明与亮度之间存在着正比例关系,如果在其他因素都一样的前提下。但流明并不是亮度的唯一决定因素。套用一句话,谈亮度不谈光照发散模式/光照面积的说法就是耍流氓。
流明(Lm)是光通量的单位;光源在单位时间、向周围空间辐射并引起视觉的能量,称为光通量。在物理系统中,光通量采用积分球方式,测量光源在立体角元内发出的光。
1流明=发光强度为1坎德拉的点光源,在单位立体角内发射的光通量
而我们通常所感知到的“亮度”,确切来说应该称之为“照度”,照度是被照物表面在单位面积上受到的光通量,单位是勒克斯(Lux)。
1勒克斯=发光强度为1坎德拉的点光源在半径为1米的球面上产生的光照度
1勒克斯=1流明的光通量均匀分布在1平方米面积上的照度
照度与流明的关系是:
勒克斯=光通量/受照面积。
那我们现在可以有很直观的认识,光通量(流明)是立体概念,而照度是对平面而言。同样的流明,也就是同样的光流量下,随着照射面积的不同,带来的照度值也是不同的。照射发散面积越大,照度越低。反之亦然,越聚焦的光源,在聚焦面积上的照度越高,因为它牺牲了非聚焦面积上的照度。
再打个比方吧:
光通量相当于水流量,水流量是一秒钟流出、流过或流入多少水,光通量(流明)则是一秒钟流出、流过或流入多少光。光照度相当于一平方米的面积上流入多少流明的光。
水流急不急,不能只看水流量,要看单位面积的水流量。就是说,大河的截面积为10平方米,水流量为10立方米/秒;小河的截面积为1平方米,水流量为3立方米/秒;那么还是小河的水流急。光照度也就是这意思,某处亮不亮,要看光照度,也就是光源到底有多少光照到此处。
好了,现在回到我们的照明装备系统。
有了上面的理论基础,我们可以知道,同样流明的营灯和头灯,因为光线发散方式的不同,得到的特定位置的照度是不一样的。
营灯的光线向四周均匀发散,适合近距离照明和营地活动。而头灯,则产生聚焦光柱,在聚焦区域的照度很高,非聚焦区域几乎可以说是放弃照明的。
那么,越聚焦的头灯越好吗?
不尽然。激光笔很聚焦很强力很穿透,但是只有那一点;强力手电筒的光柱射得也很远,但牺牲了大部分照明区域;,,,所以任何事情都要适度。
而我们在头灯的聚焦角度上,考虑的就是人眼的通常视角范围,光柱要让使用者无需频繁转动角度就可以看清需要的区域。实际上,人视觉在10度是敏感区,10~20度可以正确识别信息,20~30度对动态物比较敏感。在这个视角基础上,我们就可以确定头灯光柱的适当聚焦范围。
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你说光柱的聚焦角度怎么实现?是由灯具中LED的透镜性质、灯具反射和透射的光学结构所决定的;各因素有机结合,共同控制着聚焦方式、光线发散的角度和方向,,,啊呀,这些还是交给工程师好了。
有人说,我的头灯流明很高啊,怎么大雾中什么也看不清?
唔,这涉及到光线的穿透率问题。不同光线的穿透率是不同的,简单的例子,红光穿透力最高,所以交通信号灯中用红灯来表示禁令。
另外,连续光谱的灯具,穿透力较强。很遗憾,我们的照明装备所使用的LED,光谱是不连续的,在穿透性方面带有先天劣势;而老式的白炽灯,是连续光谱的典范,如果你能拿个白炽灯到大雾天,效果应该不错。
照明装备的穿透力问题,目前没有实验室测试数据,只能等各位大佬在实践中检测和对比了。
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另外,还有一点影响因素我们需要考虑,那就是你能否让灯具实现最大输出—这里引入的是电池电压问题。
我们通常的实验室测定中采用的是1.5伏电池,比1.2伏的电池输出功率要高,而且输出跟电压成指数级正比关系,也就是说看上去1.2/1.5=0.8,但真正的输出还不到这个百分比,确切来说:如果你使用1.2伏的充电电池,你的灯具的输出会损失30~40%,只剩下大概六成半的功力,300流明的头灯最大输出就会变成不到200流明。
照明装备参数系统度量哪些参数?下面给大家简单说说目前照明装备所普遍采用的参数系统。
Black Diamond,联合主要头灯供应商品牌和零售商,共同建立了一个单独的、度量灯具光照输出和照明时间的参数系统。这样,当消费者试图对比不同品牌头灯的亮度、电池寿命时,测量数据采用的是同样的系统,便于在不同款型之间横向对比,从而做出正确的购买选择。
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照明装备参数系统,用两个关键特征指数来评估头灯性能:光照距离和电池寿命。
测量光照输出的第一步,是确定能进行有效活动所需要的最低限度的光照。我们把这种最低限度的光照叫做可用光照。可用光照以晴朗夜晚的满月照明亮度来界定。作为基础参考值,我们把这一照度定义为0.25 Lux(每平米流明)。
在所有电池寿命和光照距离的测量中,都以2米距离的0.25 Lux 照度为基准线。
光照距离
光照距离 = 光照中心点提供0.25 Lux 照度的最大距离。
光照距离,以米为单位,是指光照能维持0.25 Lux 照度的最远距离。随着电池电量的使用,投射的光照能达到0.25 Lux 照度的距离会缩减。
电池寿命
电池寿命 = 2米距离测量,灯具提供0.25 Lux 单轴点照度的电池延续时间。
电池寿命,以小时为单位,指的是从2米距离处测量,灯具提供不低于0.25 Lux 单轴点照度的电池延续时间。电池寿命以小时为单位来表示,零头按30分钟舍入。(本文作者:张清,来源BD官微,有删减)
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