有关RY-GN光照传感器光照强度知识的普及

有关RY-G/N光照传感器光照强度知识的普及 (2010-3-25)

（一）

照度是反映光照强度的一种单位，其物理意义是照射到单位面积上的光通量，照度的单位是每平方米的流明（Lm）数，也叫做勒克斯（Lux）： 1Lux=1Lm/平方米上式中，Lm是光通量的单位，其定义是纯铂在熔化温度（约1770℃）时，其1/60平方米的表面面积于1球面度的立体角内所辐射的光量。

为了对照度的量有一个感性的认识，下面举一例进行计算，一只100W的白炽灯，其发出的总光通量约为1200Lm，若假定该光通量均匀地分布在一半球面上，则距该光源1m和5m处的光照度值可分别按下列步骤求得： 半径为1m的半球面积为2π×12=6.28平方米 距光源1m处的光照度值为： 1200Lm/6.28平方米=191Lux同理、半径为5m的半球面积为:2π×52=157平方米 距光源5m处的光照度值为： 1200Lm/157平方米=7.64Lux

可见，从点光源发出的光照度是遵守平方反比律的。

1LUX大约等于1烛光在1米距离的照度，我们在摄像机参数规格中常见的最低照度（MINIMUM.ILLUMINATION），表示该摄像机只需在所标示的LUX数值下，即能获取清晰的影像画面，此数值越小越好，说明CCD的灵敏度越高。同样条件下，黑白摄像机所需的照度远比尚须处理色彩浓度的彩色摄像机要低10倍。

（二）

光照强度单位KLux和μmol m-2 s-1的换算关系随光源的不同而不同。在白天的太阳光源下，1KLux＝18 μmol m-2 s-1。

（三）

光照强度PPF简单 地说是波长介于400纳米到700纳米之间的适宜光合作用的光通量，单位是：μmol m-2s-1，国内许多文献上光照强度的单位是用lx，两种单位之间可以互换（仅限于荧光灯）：1000lx = 12.5μmol m-2s-1

（四）

1967年法国第十三届国际计量大会规定了以坎德拉、坎德拉/平方米、流明、勒克斯分别作为发光强度、光亮度、光通量和光照度等的单位，为统一工程技术中使用的光学度量单位有重要意义。

1. 烛光、国际烛光、坎德拉（candela）的定义

在每平方米101325牛顿的标准大气压下，面积等于1/60平方厘米的绝对“黑体”（即能够吸收全部外来光线而毫无反射的理想物体），在纯铂（Pt）凝固温度（约2042K获1769℃）时，沿垂直方向的发光强度为1 坎德拉。并且，烛光、国际烛光、坎德拉 三个概念是有区别的，不宜等同。从数量上看，60 坎德拉等于58.8国际烛光，亥夫纳灯的1烛光等于0.885国际烛光或0.919坎德拉。

2. 发光强度与光亮度

发光强度简称光强，国际单位是candela（坎德拉）简写cd。Lcd是指光源在指定方向的单位立体角内发出的光通量。光源辐射是均匀时，则光强为I=F/Ω，Ω为立体角，单位为球面度（sr）,F为光通量，单位是流明，对于点光源由I=F/4 。光亮度是表示发光面明亮程度的，指发光表面在指定方向的发光强度与垂直且指定方向的发光面的面积之比，单位是坎德拉/平方米。对于一个漫散射面，尽管各个方向的光强和光通量不同，但各个方向的亮度都是相等的。电视机的荧光屏就是近似于这样的漫散射面，所以从各个方向上观看图像，都有相同的亮度感。

3. 光通量与流明

光源所发出的光能是向所有方向辐射的，对于在单位时间里通过某一面积的光能，称为通过这一面积的辐射能通量。各色光的频率不同，眼睛对各色光的敏感度也有所不同，即使各色光的辐射能通量相等，在视觉上并不能产生相同的明亮程度，在各色光中，黄、绿色光能激起最大的明亮感觉。如果用绿色光作水准，令它的光通量等于辐射能通量，则对其它色光来说，激起明亮感觉的本领比绿色光为小，光通量也小于辐射能通量。光通量的单位是流明，是英文lumen的音译，简写为lm。绝对黑体在铂的凝固温度下，从5.305*10³cm²面积上辐射出来的光通量为1lm。为表明光强和光通量的关系，发光强度为1坎德拉的点光源在单位立体角（1球面度）内发出的光通量为1六名。一只40W的日光灯输出的光通量大约是2100流明。

4. 光照度与勒克斯

光照度可用照度计直接测量。光照度的单位是勒克斯，是英文lux的音译，也可写为lx。被光均匀照射的物体，在1平方米面积上得到的光通量是1流明时，它的照度是1勒克斯。有时为了充分利用光源，常在光源上附加一个反射装置，使得某些方向能够得到比较多的光通量，以增加这一被照面上的照度。例如汽车前灯、手电筒、摄影灯等。

流明是"光学亮度"的科学术语，是指一个物体的视觉亮度。 在外行人的术语中，它通常指的是"亮度"。 亮度是用每平方米的烛光亮度（Cd/m2）或nits来表示，即蜡烛一烛光在一公尺以外的所显现出的亮度。 在美国，英制单位

Foot-lamberts（fL）也经常被使用。 要将fL转换为nits，就是把fL的数字乘以3.426（即1fL＝3.426 nits）。

（1）光通量（φ） 光源在单位时间内，向周围空间辐射出使人眼产生感觉的能量，称为光通量。用符号φ表示，实用单位为流明 （lm），简称流。单位电功率所发出的流明数（lm/w），称为发光效率。

（2）发光强度（I） 光源在某一特定方向上单位立体角（球面度sr）内辐射的光通量，称为光源在该方向上的发光强度，简称光强，用符号I表示，单位为坎德拉（cd），简称坎。

坎得拉是国际单位制的基本单位（旧称“烛光”，俗称“支光”）。1（cd）＝1（lm）/1（sr）。

1勒克斯相当于1平方米被照面上接收到的光通量为1流明时的照度。 自然光的照度在不同光线情况下为：

晴天阳光直射地面照度约为100000lx

晴天背阴处照度约为10000lx

晴天室内北窗附近照度约为2000lx

晴天室内中央照度约为200lx

晴天室内角落照度约为20lx

阴天室外50—500lx

阴天室内5—50lx

月光（满月）2500lx

日光灯5000lx

电视机荧光屏100lx

阅读书刊时所需的照度50~60lx

在40W白炽灯下1m远处的照度约为30lx

晴朗月夜照度约为0.2lx

黑夜0.001lx