LED 使得照明产品发生了革命性的变化,自由度大大提高了。很难想象,在传统光源时代,怎么做一个 0.7m 的灯管(发光体);也很难想象,如何做到这么丰富的色彩和色温选择,以及某一颜色区域的高显色性。
LED 让照明设计有可能朝着精益设计的方向发展,我所说的精益设计,说的是照明设计在技术实现上越来越有可能指哪打哪(现在很多照明设计还在打哪指哪)。你能想象,传统光源时代,为了体现面包的质感和色泽,去做出来一个 Ra10 特别高的产品吗?你能想象,传统光源时代,去做出来一个角度特别窄配光还比较奇怪体积又特别小的灯具吗?LED 让这一切都成为可能。
但随之而来的是问题:所有的照明从业者都需要重新去学习和提升自己的知识和能力。传统光源时代,哪需要去看三基色荧光灯的光谱?每一个厂家做法都差不多。但是 LED 产品不同,同样 Ra 标注的产品,给人的感觉完全不一样。你怎么还敢去相信一个泛泛的 Ra 指标?你怎么去告诉业主或者厂家,这个产品不行?就凭你的感觉?
因此,光的测量,尤其是光谱的测量,在 LED 时代变得特别重要。不管是厂家研发人员、还是技术和销售人员,或是设计师、业主,测量和了解灯具的光谱构成,已经是一件必须做的事情。
这一系列文章,我们就来说说光和颜色的测量那些事儿。
人类要看见物体,就必须有光。
对于我们大多数人,光提供了一个充满视觉信息的世界。
只有从物体反射出来的光到达我们的眼睛,刺激视神经,我们才能看到周围物体的形状和颜色。
图:人类的信息80%来自于视觉,而光是产生视觉的必要条件。
1.1 光是什么?
光是能量存在的一种形式,也是宽广的电磁波谱的一部分。
无限电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、伽马射线组成了电磁波。可见光在电磁波谱中是很窄的一部分,波长范围一般被定义为380nm至780nm。通常,光被定义时也包含有红外线和紫外线。
光的检测也是一门基本的学科,也需要有广泛的基础知识。要进行光的测量,光学方面的基本常识和概念、术语是必要的。测量光是一项挑战,尤其是决定测量什么和如何测量。
1.2 光通量
光源以电磁波的形式辐射能量。 我们用通量来形容光能,光通量是对光源发射或是表面接收光能流量的测定。 通过估算与标准眼睛相对应的光度效率的辐射,从辐射通量得到光通量的数值(CIE标准光视效率函数,Vλ)。
单位是流明(lm)
lm = 683 x W (Watt) x V λ
1.3 光强
这个描述了光源在某方向上的强度, 定义为发射到单位立体角内的光通量值。
单位是坎德拉(cd)
1 cd=1流明每球面度 (实际应用时,一坎德拉大致等于一烛光。)
1.4 照度
这是对照在表面上的光通量的测定, 表述为流明每单位面积。
单位是勒克斯(Ix)
1 Ix=1流明每平方米(Im/m2)
英制单位是尺烛光
1 尺烛光=1流明每平方英尺(Im/ft2)
1.5 亮度
亮度也称为光亮度。亮度是对发射自或反射自某一投影平面的通量的设定。 也可被想象为单位面积上的光强。
单位是坎德拉每平方米(cd/m2),或者叫做尼特(nit)。
英制单位是尺朗伯(fl)。
1 fl=3.426坎德拉每平方米
1.6 光能测量什么?
通常,从光源放射到照到物体表面的光的总能量可以被测量。此总能量覆盖可见光部分,也包括红外线和紫外线的能量。特定波长或某一波长区域的能量也能测量。
另一个有趣的领域是色彩,它是光的一种特性,也能被测量和数量化。
测量光的科学被称为光度测定,它是辐射测定(可见光区域外的辐射测量)的一部分。