光转换器
光线与光度学 — 从烛光到流明
掌握 5 大类别的光度单位:照度 (勒克斯)、亮度 (尼特)、发光强度 (烛光)、光通量 (流明) 和曝光度。了解光线 ON (落在) 表面与 FROM (来自) 表面的区别。
光度学基础
五个物理量
光度学测量 5 种不同的东西!照度:落在 ON 表面的光线 (勒克斯)。亮度:来自 FROM 表面的光线 (尼特)。强度:光源强度 (烛光)。光通量:总输出 (流明)。曝光度:光线 x 时间。不可混淆!
- 照度:勒克斯 (光线 ON)
- 亮度:尼特 (光线 FROM)
- 强度:烛光 (光源)
- 光通量:流明 (总计)
- 曝光度:勒克斯-秒 (时间)
照度 (Lux)
落在 ON 表面的光线。单位:勒克斯 (lx) = 流明/平方米。阳光:100,000 勒克斯。办公室:500 勒克斯。月光:0.1 勒克斯。测量一个表面被照亮时看起来有多亮。
- 勒克斯 = lm/m² (流明/面积)
- 阳光:100,000 lx
- 办公室:300-500 lx
- 无法转换为尼特!
亮度 (Nit)
来自 FROM 表面的光线 (发射或反射)。单位:尼特 = 烛光/平方米。手机屏幕:500 尼特。笔记本电脑:300 尼特。与照度不同!测量表面本身的亮度。
- 尼特 = cd/m²
- 手机:400-800 尼特
- 笔记本电脑:200-400 尼特
- 与照度不同!
- 5 种不同的物理量 - 不可混淆!
- 照度 (勒克斯):光线 ON 表面
- 亮度 (尼特):光线 FROM 表面
- 强度 (烛光):光源在特定方向的强度
- 光通量 (流明):总光输出
- 只能在相同类别内转换!
五大类别详解
照度 (光线 ON)
入射 ON 表面的光线。测量有多少光线照射到一个区域。基本单位:勒克斯 (lx)。1 勒克斯 = 1 流明/平方米。呎烛光 (fc) = 10.76 勒克斯。用于照明设计。
- 勒克斯 (lx):SI 单位
- 呎烛光 (fc):英制单位
- 辐透 (ph):CGS 制 (10,000 lx)
- 测量接收到的光线
亮度 (光线 FROM)
从表面发射或反射的光线。您所看到的亮度。基本单位:尼特 = 烛光/米²。熙提 (Stilb) = 10,000 尼特。朗伯、呎朗伯为历史单位。用于显示器、屏幕。
- 尼特 (cd/m²):现代单位
- 熙提:10,000 尼特
- 朗伯:3,183 尼特
- 呎朗伯:3.43 尼特
强度、光通量、曝光度
强度 (烛光):光源在特定方向的强度。SI 基本单位!光通量 (流明):所有方向的总输出。曝光度 (勒克斯-秒):照度随时间的累积,用于摄影。
- 烛光 (cd):SI 基本单位
- 流明 (lm):总输出
- 勒克斯-秒:曝光度
- 全部都是不同的量!
光线测量的物理学
平方反比定律
光强度随距离的平方而减少。照度 E = 强度 I / 距离² (r²)。距离加倍 = 亮度变为 1/4。1 烛光在 1 米处 = 1 勒克斯。在 2 米处 = 0.25 勒克斯。
- E = I / r²
- 距离加倍 = 1/4 光线
- 1 cd @ 1m = 1 lx
- 1 cd @ 2m = 0.25 lx
光通量到照度
光通量分布在一个区域上。E (勒克斯) = 光通量 (流明) / 面积 (m²)。1000 流明分布在 1 m² 上 = 1000 勒克斯。分布在 10 m² 上 = 100 勒克斯。面积越大 = 照度越低。
- E = Φ / A
- 1000 lm / 1 m² = 1000 lx
- 1000 lm / 10 m² = 100 lx
- 面积很重要!
亮度与反射率
亮度 = 照度 x 反射率 / π。白墙 (90% 反射率):高亮度。黑色表面 (10% 反射率):低亮度。相同的照度,不同的亮度!取决于表面。
- L = E × ρ / π
- 白色:高亮度
- 黑色:低亮度
- 表面很重要!
光线等级基准
| 条件 | 照度 (勒克斯) | 备注 |
|---|---|---|
| 星光 | 0.0001 | 最暗的自然光 |
| 月光 (满月) | 0.1 - 1 | 晴朗的夜晚 |
| 街道照明 | 10 - 20 | 典型市区 |
| 客厅 | 50 - 150 | 舒适的居家环境 |
| 办公室工作区 | 300 - 500 | 标准要求 |
| 零售商店 | 500 - 1000 | 明亮的展示 |
| 手术室 | 10,000 - 100,000 | 手术级精确度 |
| 阳光直射 | 100,000 | 晴朗的一天 |
| 全日光 | 10,000 - 25,000 | 从多云到晴天 |
显示器亮度 (亮度)
| 设备 | 典型值 (尼特) | 最大值 (尼特) |
|---|---|---|
| 电子阅读器 (电子墨水) | 5-10 | 15 |
| 笔记本电脑屏幕 | 200-300 | 400 |
| 台式电脑显示器 | 250-350 | 500 |
| 智能手机 | 400-600 | 800-1200 |
| HDR 电视 | 400-600 | 1000-2000 |
| 电影院投影机 | 48-80 | 150 |
| 户外 LED 显示器 | 5000 | 10,000+ |
实际应用
照明设计
办公室:300-500 勒克斯。零售店:500-1000 勒克斯。手术室:10,000+ 勒克斯。建筑法规规定了照度要求。太低:眼睛疲劳。太高:眩光、能源浪费。适当的照明至关重要!
- 办公室:300-500 lx
- 零售店:500-1000 lx
- 手术室:10,000+ lx
- 适用建筑法规
显示技术
手机/平板电脑屏幕:典型为 400-800 尼特。笔记本电脑:200-400 尼特。HDR 电视:1000+ 尼特。户外显示器:2000+ 尼特以确保可见度。亮度决定了在明亮条件下的可读性。
- 手机:400-800 尼特
- 笔记本电脑:200-400 尼特
- HDR 电视:1000+ 尼特
- 户外:2000+ 尼特
摄影
相机曝光 = 照度 x 时间。单位为勒克斯-秒或勒克斯-小时。测光表测量勒克斯。正确的曝光对图像质量至关重要。EV (曝光值) 与勒克斯-秒相关。
- 曝光 = 勒克斯 x 时间
- 测光表:勒克斯
- 勒克斯-秒:摄影单位
- EV 与曝光相关
快速计算
平方反比
照度随距离平方而下降。1 cd @ 1m = 1 lx。@ 2m = 0.25 lx (1/4)。@ 3m = 0.11 lx (1/9)。快速计算:除以距离的平方!
- E = I / r²
- 1m:除以 1
- 2m:除以 4
- 3m:除以 9
面积扩散
光通量分布于面积上。1000 lm 的灯泡。在 1 米远处,光线散布在 12.6 m² 的球面上。1000 / 12.6 = 79 勒克斯。球体越大 = 勒克斯越低。
- 球体面积 = 4πr²
- 1m:12.6 m²
- 2m:50.3 m²
- 光通量 / 面积 = 照度
勒克斯到呎烛光
1 呎烛光 = 10.764 勒克斯。快速计算:fc x 10 ≈ lux。或者:lux / 10 ≈ fc。对于估算来说足够接近!
- 1 fc = 10.764 lx
- fc x 10 ≈ lux
- lux / 10 ≈ fc
- 快速估算
转换如何运作
- 步骤 1:检查类别
- 步骤 2:仅在类别内转换
- 照度:勒克斯, fc, 辐透
- 亮度:尼特, 朗伯, fL
- 绝对不要跨类别转换!
常用转换 (在类别内)
| 从 | 到 | 因子 | 范例 |
|---|---|---|---|
| 勒克斯 | 呎烛光 | 0.0929 | 100 lx = 9.29 fc |
| 呎烛光 | 勒克斯 | 10.764 | 10 fc = 107.6 lx |
| 辐透 | 勒克斯 | 10,000 | 1 ph = 10,000 lx |
| 尼特 (cd/m²) | 呎朗伯 | 0.2919 | 100 nit = 29.2 fL |
| 呎朗伯 | 尼特 | 3.426 | 100 fL = 343 nit |
| 熙提 | 尼特 | 10,000 | 1 sb = 10,000 nit |
| 朗伯 | 尼特 | 3183 | 1 L = 3183 nit |
| 流明 | 瓦特@555nm | 0.00146 | 683 lm = 1 W |
快速范例
计算题详解
办公室照明
办公室需要 400 勒克斯。LED 灯泡每个产生 800 流明。房间是 5m x 4m (20 m²)。需要多少个灯泡?
所需总流明 = 400 lx x 20 m² = 8,000 lm。所需灯泡数 = 8,000 / 800 = 10 个灯泡。此计算假设分布均匀且无损耗。
手电筒距离
手电筒的强度为 1000 烛光。在 5 米处的照度是多少?
E = I / r²。E = 1000 cd / (5m)² = 1000 / 25 = 40 勒克斯。平方反比定律:距离加倍 = 光线变为 1/4。
屏幕亮度
笔记本电脑屏幕亮度为 300 尼特。转换为呎朗伯?
1 尼特 = 0.2919 呎朗伯。300 尼特 x 0.2919 = 87.6 fL。历史上的电影院标准是 16 fL,所以这台笔记本电脑亮 5.5 倍!
常见错误
- **混淆类别**:不能将勒克斯转换为尼特!它们是不同的物理量。勒克斯 = ON 表面的光线。尼特 = FROM 表面的光线。需要反射率才能将它们联系起来。
- **忘记平方反比**:光线随距离的平方而非线性递减。2 倍距离 = 1/4 亮度,而不是 1/2!
- **混淆流明和勒克斯**:流明 = 总输出 (所有方向)。勒克斯 = 每单位面积的输出 (一个方向)。1000 流明的灯泡不会产生 1000 勒克斯!
- **忽略反射率**:在相同照度下,白墙与黑墙的亮度差异巨大。表面很重要!
- **烛光 vs 烛光功率**:1 烛光 ≠ 1 烛光功率。戊烷蜡烛 = 10 烛光。历史单位各不相同!
- **显示器亮度单位**:制造商混用尼特、cd/m² 和 % 亮度。比较时务必检查实际的尼特值。
有趣的事实
烛光是 SI 基本单位
烛光是 7 个 SI 基本单位之一 (与米、千克、秒、安培、开尔文、摩尔并列)。定义为发射 540 THz 光且辐射强度为每球面度 1/683 瓦特的光源的发光强度。是唯一基于人类感知的单位!
流明由烛光定义
1 流明 = 1 烛光光源在 1 球面度立体角内发出的光。由于球体有 4π 球面度,一个 1 烛光的各向同性光源总共发出 4π ≈ 12.57 流明。流明是衍生单位,烛光是基本单位!
555 nm 是灵敏度峰值
人眼对 555 nm (绿黄色) 的光最敏感。1 瓦特的 555 nm 光 = 683 流明 (最大可能值)。红色或蓝色光:每瓦特流明数较少。这就是为什么夜视镜是绿色的!
HDR 显示器 = 1000+ 尼特
标准显示器:200-400 尼特。HDR (高动态范围):1000+ 尼特。有些甚至达到 2000-4000 尼特!太阳反射:5000+ 尼特。HDR 模仿真实世界的亮度范围,以呈现惊人的图像。
呎烛光源于实际的蜡烛
1 呎烛光 = 距离 1 烛光光源 1 英尺处的照度。最初源于距离实际蜡烛 1 英尺的测量!= 10.764 勒克斯。在美国的照明法规中仍在使用。
电影院亮度标准
电影院投影机校准为 14-16 呎朗伯 (48-55 尼特)。与电视/手机相比似乎很暗!但在黑暗的剧院中,它创造了适当的对比度。家用投影机通常为 100+ 尼特以应对环境光。
光测量的演进:从蜡烛到量子标准
古代光源 (1800 年前)
在科学光度学出现之前,人类依赖自然光周期和粗糙的人造光源。油灯、蜡烛和火把提供不稳定的照明,仅能通过比较来衡量。
- 以蜡烛为标准:兽脂、蜂蜡和鲸蜡蜡烛被用作粗略的参考
- 无量化测量:光线以质性方式描述('如白昼般明亮'、'如月光般昏暗')
- 地区差异:每种文化都发展了自己的蜡烛标准,没有国际协议
- 发现的局限性:对光作为电磁辐射或光子的理解尚不存在
科学光度学的诞生 (1800-1900)
19 世纪,在煤气灯和早期电气照明的推动下,人们开始系统地尝试标准化光测量。
- 1799 - 伦福德光度计:本杰明·汤普森(伦福德伯爵)发明了影子光度计,用于比较光源
- 1860年代 - 蜡烛标准出现:鲸蜡蜡烛(鲸油)、卡塞尔灯(植物油)、亥夫纳灯(乙酸戊酯)作为参考标准相互竞争
- 1881 - 维奥尔标准:朱尔·维奥尔提议将处于凝固点(1769°C)的铂作为光标准 - 1 平方厘米发出 1 维奥尔
- 1896 - 亥夫纳烛光:德国标准,使用受控的乙酸戊酯火焰,一直使用到 1940 年代(相当于 0.903 现代烛光)
国际标准化 (1900-1948)
20 世纪初的努力将各国相互竞争的标准统一为国际烛光,这是现代烛光的前身。
- 1909 - 国际烛光:法国、英国和美国达成协议,将标准定义为处于凝固点的铂黑体辐射器亮度的 1/20
- 1921 - 提议布格单位:基于铂标准,约等于现代烛光
- 1930年代 - 戊烷标准:一些国家使用标准化的戊烷灯代替铂
- 1940年代 - 战争扰乱标准:第二次世界大战突显了需要一种独立于实物、可重复的通用测量方法
烛光成为 SI 基本单位 (1948-1979)
战后的国际合作将烛光确立为第七个 SI 基本单位,最初由铂黑体辐射定义。
1948 Definition: 1948 (第 9 届 CGPM):烛光定义为在铂凝固点温度下,1/600,000 m² 黑体的发光强度。这是“烛光”首次正式取代“烛”。将光度学与米、千克、秒、安培、开尔文和摩尔一起纳入 SI 框架。
Challenges:
- 对铂的依赖:需要精确控制铂的纯度和温度(1769°C)
- 实现困难:很少有实验室能够维持铂凝固点装置
- 光谱灵敏度:定义基于明视觉(人眼灵敏度曲线)
- 术语演变:1967 年非正式采用“尼特”代表 cd/m²,但并非官方 SI 术语
量子革命:将光与基本常数联系起来 (1979-至今)
1979 年的重新定义使烛光摆脱了物质实物的束缚,转而通过人眼在特定波长的灵敏度将其与瓦特联系起来。
1979 Breakthrough: 第 16 届 CGPM 根据单色辐射重新定义了烛光:“一个光源在给定方向上的发光强度,该光源发出频率为 540 × 10¹² Hz (555 nm,人眼灵敏度峰值) 的单色辐射,且在该方向上的辐射强度为 1/683 瓦特每球面度。”这使得 683 流明在 555 nm 下完全等于 1 瓦特。
Advantages:
- 基本常数:与瓦特(SI 功率单位)和人类明视觉光谱光视效率函数相关联
- 可重复性:任何实验室都可以使用激光和校准的探测器来实现烛光
- 无实物标准:无需铂、无需凝固点、无需物理标准
- 波长精度:选择 555 nm 作为明视觉的峰值(眼睛最敏感处)
- 数字 683:选择此数字以保持与先前烛光定义的连续性
Modern Impact:
- LED 校准:对能源效率标准(流明/瓦特评级)至关重要
- 显示技术:HDR 标准(尼特)基于精确的烛光定义
- 照明法规:建筑要求(勒克斯等级)可追溯到量子标准
- 天文学:恒星光度测量与基本物理学相连
照明技术革命 (1980年代-至今)
现代照明技术改变了我们创造、测量和使用光的方式,使得光度学的精确性比以往任何时候都更加重要。
LED 时代 (2000年代-2010年代)
LED 以 100+ 流明/瓦特(相较于白炽灯的 15 lm/W)彻底改变了照明。能源标签现在要求精确的流明评级。显色指数 (CRI) 和色温(开尔文)成为消费者规格。
显示技术 (2010年代-至今)
HDR 显示器达到 1000-2000 尼特。OLED 像素级控制。像 HDR10、Dolby Vision 等标准要求精确的亮度规格。智能手机的户外可视性推动了 1200+ 尼特的峰值亮度。电影院为保持适当对比度而维持 48 尼特。
智能照明与以人为本的设计 (2020年代)
昼夜节律研究推动了可调式照明(CCT 调整)。智能手机内置勒克斯计。建筑法规为健康/生产力规定照度。光度学成为健康设计的核心。
- 唯一基于人类感知的 SI 单位:烛光独特地将生物学(眼睛灵敏度)纳入物理学定义
- 从蜡烛到量子:在 200 年间从粗糙的蜡烛到激光定义的标准的历程
- 仍在演进:LED 和显示技术持续推动光度学创新
- 实际影响:您的手机屏幕亮度、办公室照明和汽车头灯都可追溯到 683 流明 = 1 瓦特 @ 555 nm
- 未来:随着我们对视觉科学的更深入了解,可能会进一步完善,但目前的定义自 1979 年以来非常稳定
专业提示
- **先检查类别**:务必确认您在相同类别内进行转换。勒克斯到 fc:可以。勒克斯到尼特:错误!
- **平方反比快速计算**:距离 x2 = 亮度 /4。距离 x3 = 亮度 /9。快速心算!
- **流明 ≠ 勒克斯**:1000 流明的灯泡分布在 1 m² 上 = 1000 勒克斯。分布在 10 m² 上 = 100 勒克斯。面积很重要!
- **呎烛光快速计算**:fc x 10 ≈ lux。对于粗略估计足够准确。精确值:fc x 10.764 = lux。
- **显示器比较**:务必使用尼特 (cd/m²)。忽略 % 亮度的规格。只有尼特是客观的。
- **室内照明估算**:典型办公室为 300-500 勒克斯。所需总流明 = 勒克斯 x 面积 (m²)。然后除以每个灯泡的流明数。
- **自动科学记数法**:数值 ≥ 1 百万或 < 0.000001 会自动以科学记数法表示 (例如 1.0e+6),以提高可读性!
完整光度学参考
照度
Light falling ON a surface - lux, foot-candle, phot. Units: lm/m². Cannot convert to other categories!
| 单位 | 符号 | 备注与应用 |
|---|---|---|
| 勒克斯 | lx | SI 照度单位。1 lx = 1 lm/m²。办公室:300-500 勒克斯。阳光:100,000 勒克斯。 |
| 千勒克斯 | klx | 1000 勒克斯。明亮的户外条件。阳光直射范围。 |
| 毫勒克斯 | mlx | 0.001 勒克斯。低光照条件。黄昏时段的亮度。 |
| 微勒克斯 | µlx | 0.000001 勒克斯。非常黑暗的条件。星光等级的亮度。 |
| 英尺烛光 | fc | 英制照度单位。1 fc = 10.764 勒克斯。在美国法规中仍在使用。 |
| 辐透 | ph | CGS 单位。1 ph = 10,000 勒克斯 = 1 lm/cm²。现已罕用。 |
| 诺克斯 | nx | 0.001 勒克斯。夜间照明。源自拉丁语 '夜晚'。 |
| 流明/平方米 | lm/m² | 与勒克斯相同。直接定义:1 lm/m² = 1 勒克斯。 |
| 流明/平方厘米 | lm/cm² | 与辐透相同。1 lm/cm² = 10,000 勒克斯。 |
| 流明/平方英尺 | lm/ft² | 与呎烛光相同。1 lm/ft² = 1 fc = 10.764 勒克斯。 |
亮度
Light emitted/reflected FROM a surface - nit, cd/m², foot-lambert. Different from illuminance!
| 单位 | 符号 | 备注与应用 |
|---|---|---|
| 坎德拉/平方米 (尼特) | cd/m² | 现代亮度单位 = 尼特。显示器以尼特为单位。手机:500 尼特。 |
| 尼特 | nt | cd/m² 的通用名称。显示器亮度标准。HDR:1000+ 尼特。 |
| 熙提 | sb | 1 cd/cm² = 10,000 尼特。非常明亮。现已罕用。 |
| 坎德拉/平方厘米 | cd/cm² | 与熙提相同。1 cd/cm² = 10,000 cd/m²。 |
| 坎德拉/平方英尺 | cd/ft² | 英制亮度单位。1 cd/ft² = 10.764 cd/m²。 |
| 坎德拉/平方英寸 | cd/in² | 1 cd/in² = 1550 cd/m²。小面积,高亮度。 |
| 朗伯 | L | 1/π cd/cm² = 3,183 cd/m²。理想漫射表面。 |
| 毫朗伯 | mL | 0.001 朗伯 = 3.183 cd/m²。 |
| 英尺朗伯 | fL | 1/π cd/ft² = 3.426 cd/m²。美国电影院标准:14-16 fL。 |
| 阿熙提 | asb | 1/π cd/m² = 0.318 cd/m²。CGS 单位。 |
| 布朗德尔 | blondel | 与 apostilb 相同。1/π cd/m²。以 André Blondel 命名。 |
| 布里尔 | bril | 10^-7 朗伯 = 3.183 x 10^-6 cd/m²。暗适应视觉。 |
| 斯科特 | sk | 10^-4 朗伯 = 3.183 x 10^-4 cd/m²。夜视觉单位。 |
发光强度
Light source strength in a direction - candela (SI base unit), candle power. Different physical quantity!
| 单位 | 符号 | 备注与应用 |
|---|---|---|
| 坎德拉 | cd | SI 基本单位!在特定方向的光强度。LED:典型值为 1-10 cd。 |
| 千坎德拉 | kcd | 1000 烛光。非常亮的光源。探照灯。 |
| 毫坎德拉 | mcd | 0.001 烛光。小型 LED。指示灯:1-100 mcd。 |
| 亥夫纳烛 (hefner candle) | HK | 0.903 cd。德国蜡烛标准。乙酸戊酯火焰。 |
| 国际烛光 | ICP | 1.02 cd。早期标准。铂在凝固点的亮度。 |
| 十进烛光 | dc | 与烛光相同。早期的法语术语。 |
| 戊烷烛光 (10烛光功率) | cp | 10 cd。戊烷灯标准。10 烛光功率。 |
| 卡塞尔单位 | carcel | 9.74 cd。法国灯标准。卡塞尔油灯。 |
| 十进布吉 | bougie | 与烛光相同。法国十进制蜡烛。 |
光通量
Total light output in all directions - lumen. Cannot convert to intensity/illuminance without geometry!
| 单位 | 符号 | 备注与应用 |
|---|---|---|
| 流明 | lm | SI 光通量单位。总光输出。LED 灯泡:典型值为 800 lm。 |
| 千流明 | klm | 1000 流明。高亮度灯泡。商业照明。 |
| 毫流明 | mlm | 0.001 流明。非常暗的光源。 |
| 瓦特 (在555纳米,峰值视见函数) | W@555nm | 1 W @ 555 nm = 683 lm。峰值光视效能。绿光的最高值。 |
测光曝光
Light exposure over time - lux-second, lux-hour. Illuminance integrated over time.
| 单位 | 符号 | 备注与应用 |
|---|---|---|
| 勒克斯秒 | lx⋅s | 照度随时间的累积。摄影曝光。1 勒克斯持续 1 秒。 |
| 勒克斯时 | lx⋅h | 3600 勒克斯-秒。1 勒克斯持续 1 小时。较长的曝光。 |
| 辐透秒 | ph⋅s | 10,000 勒克斯-秒。高亮度曝光。 |
| 英尺烛光秒 | fc⋅s | 10.764 勒克斯-秒。1 呎烛光持续 1 秒。 |
| 英尺烛光时 | fc⋅h | 38,750 勒克斯-秒。1 呎烛光持续 1 小时。 |
光度学转换最佳实践
最佳实践
- 了解物理量:勒克斯 (ON 表面)、尼特 (FROM 表面)、烛光 (光源)、流明 (总量) - 绝对不要混淆!
- 只能在相同类别内转换:勒克斯↔呎烛光可以,勒克斯↔尼特在没有表面数据的情况下是不可能的
- 流明转勒克斯:需要面积和光分布模式 (不是简单的除法!)
- 显示器亮度以尼特为单位:室内 200-300,户外 600+,HDR 内容 1000+
- 照明法规使用勒克斯:办公室 300-500 lx,零售店 500-1000 lx,请查证当地要求
- 摄影:曝光使用勒克斯-秒,但现代相机使用 EV (曝光值) 标度
应避免的常见错误
- 试图直接转换勒克斯到尼特:不可能!它们是不同的物理量 (ON vs FROM 表面)
- 在没有面积的情况下转换流明到勒克斯:必须知道被照亮的面积和分布模式
- 忽略平方反比定律:光强度随距离平方递减 (距离加倍 = 1/4 光线)
- 混淆类别:就像试图将米转换为千克一样 - 在物理上毫无意义!
- 为应用使用错误的单位:显示器需要尼特,房间需要勒克斯,灯泡以流明为单位
- 混淆烛光与烛光功率:旧的英制单位,与现代烛光 (cd) 不同
常见问题
勒克斯和尼特有什么区别?
完全不同!勒克斯 = 照度 = 落在 ON 表面的光线 (lm/m²)。尼特 = 亮度 = 来自 FROM 表面的光线 (cd/m²)。例如:书桌因头顶灯光而有 500 勒克斯的照度。您看到的电脑屏幕有 300 尼特的亮度。在不知道表面反射率的情况下无法互相转换!它们是不同的物理量。
我可以将流明转换为勒克斯吗?
可以,但需要面积!勒克斯 = 流明 / 面积 (m²)。一个 1000 流明的灯泡照亮 1 m² 的表面 = 1000 勒克斯。同一个灯泡照亮 10 m² = 100 勒克斯。这也受到距离 (平方反比定律) 和光分布模式的影响。不是直接的转换!
为什么烛光是 SI 基本单位?
基于历史和实用原因。发光强度是基本的 - 可以直接从光源测量。流明、勒克斯是从烛光使用几何学推导出来的。此外,烛光是唯一基于人类感知的 SI 单位!它使用人眼在 555 nm 的光谱灵敏度来定义。在 SI 单位中很特别。
什么是好的屏幕亮度?
取决于环境!室内:200-300 尼特就足够了。户外:需要 600+ 尼特才能看清楚。HDR 内容:400-1000 尼特。在黑暗中太亮 = 眼睛疲劳。在阳光下太暗 = 看不见。许多设备会自动调整。手机通常为 400-800 尼特,有些在强光下可达 1200+。
我需要多少流明?
取决于房间和用途!一般规则:办公室 300-500 勒克斯。卧室:100-200 勒克斯。厨房:300-400 勒克斯。将勒克斯 x 房间面积 (m²) = 总流明。例如:一个 4m x 5m 的办公室 (20 m²),需要 400 勒克斯 = 8,000 流明。然后除以每个灯泡的流明数。
为什么我不能混用这些类别?
它们是具有不同维度的根本不同的物理量!就像试图将千克转换为米一样 - 不可能!照度是光通量/面积。亮度是强度/面积。强度是烛光。光通量是流明。它们都通过物理/几何学相关联,但不能直接转换。需要额外的信息 (距离、面积、反射率) 才能将它们联系起来。