光辐射测量.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,光辐射测量,光辐射测量,基本概念和基本理论,光强和照度的测量,光通的测量,色度学基础,基本概念和基本理论,辐射、光、视觉,光波是属于一定波长范围内的电磁波。,光波作用于人眼时产生视觉感受。,视觉是光本身和人眼相互作用的产物。,基本概念和基本理论,辐射、光、视觉,光波的范围,我们研究的对象范围,基本概念和基本理论,辐射、光、视觉,人眼的视觉灵敏度,光谱光效率曲线,人眼对不同的颜色,(,波长,),有不同的灵敏度。而这是产生不同灯有不同光效的基础。,将可见光范围内的电磁辐射能量与人眼的视觉特性相联系来评价，称之为光度学。,基本概念和基本理论,光通、光强、照度、亮度的概念,光通,(,lumen,lm),眼敏感曲线乘,380-780nm,之内辐射总数,-,明视觉曲线,光强,(I,candela,cd,),单位立体角光通（,I=d/d,）,-,立体角是球面区域对球面半径平方的比,照度,(E,lux,lm/m,2,),单位表面光通（,E=d/,dA,）,亮度,(L,nit,cd/m,2,),单位面积的发光强度（,L=,dI/dAcos,）,-,：,与单位面积法线的夹角,基本概念和基本理论,光学测量中的几个基本定律,朗伯定律,朗伯光源特性：单位面积上辐射的光通量,R,为其亮度,L,的,倍。,当两个元表面,da1和,da2,亮度相等时，一个元表面发 送到另一个元表面的光通量等于它自另一元表面获 得的光通量。,距离平方反比定律,垂直于光线传播方向的被照表面的照度，与光强,I,成正比，而与从光源 到被照表面的距离平方成反比。,照度的余弦定则,基本概念和基本理论,各光量之间的关系,光强和照度的测量,光强的测量,光强基准,坎得拉是光源发出频率为,54010,12,赫兹的单色辐射，在给定方向的辐射强度为没球面度,1/683,瓦时，其光强为,1,坎得拉。,光强标准灯,光强和照度的测量,光强的测量,目视法（目视光度计）,在光具座两端分别放置并打开标准灯、待测灯，移动谩射屏在光具座的位置，至肉眼观察两面光照度一致为止，根据距离平方反比定律测量。,（误差受经验限制，另可测色温）,如待测灯与标准灯光强差太多，如何解决？,光强和照度的测量,光强的测量,光电法测量,用光电接收器代替人眼,需要加滤光设备以使光电接收器的光谱灵敏度与人眼相符,结果需要修正,光强和照度的测量,照度的测量,照度计和照度计的定标,光通量的测量,光通量的标准,光强基准光通量付基准灯,光通量工作基准灯各级光通量标准灯,光通量的测量,光通量的测量,光通球,分布光度计,光谱光度法,光通量的测量,光通量的测量,光通球,光通球原理,光通球实际结构,光通球测量光通量,测量结果的修正,无挡屏光通球,光通量的测量,光通球结构和原理,球内表面为理想谩射面,光源在球内任意点,N,建立的照度为,E,1,，将,N,点看为一个二次发光体，则,N,点附近单元面积发射的光通量（不考虑一次、二次谩射对,N,点的影响）为,E,1,，,N,点附近的亮度为,L=E1/,故在,N,点附近的元面积,da,因一次谩射光线在,M,点附近产生的二次照度为,dE,2,=Ldacos,2,/,（,NM,）,2,=Lda/4r,2,*,根据,E=I/R,2,I=,Ldacos,得出,dE,2,=E1da/4r,2,，从而得出整个球面在,M,点引起的二次照度,E,2,=dE,2,=/4r,2,E,1,da,（其中,E1da,即为光源,S,直接照射到球面的全部光通,）；类似得出,E,4E,3,=,2,E,2,；得出总的在,M,点的照度,E=E,1,+E,2,+E,3,+=E,1,+,（,1+,2,+,）,=E,1,+,（,/4r2,）,/,（,1-,）,*,其中,E,1,为光源,S,直接在,M,点引起的照度，实际结构中光源,S,为于球心，用挡屏挡去直接照度，并将,M,点设置为接受器位置，则在接受器的照度为,E=/4r2,）,/,（,1-,）,光通量的测量,光通球,光通量的测量,光通量的测量,光通球,光通球测量光通量以及测量结果的修正,测量前：对光通球检查，测试标准灯光通,测量：比较法；标准灯与待测灯在窗口上的照度分别为,Es,和,Ex,，探测器产生的光电流分别为,Is,和,Ix,，可知,x,=,Ex,/Es,测量后：修正；光通球不均匀、自吸收、总的相对光谱灵 敏度、异色温光源 等等。,光通量的测量,光通量的测量,光通球,无挡屏光通球,由普通光通球发展而来，无挡屏设计去除了普通光通球测量误差的最大因素。更符合光通理论模型。,光通量的测量,光通量的测量,分布光度计,分布光度计原理,分布光度计实际结构,测量单位立体角内某一个截面的照度，再以该照度乘该截面面积得出光通。,在光源外某一封闭曲面，测量每一单位面积的照度即可得出该光源的总光通。,等角度法和等立体角法,光通量的测量,光通量的测量,光谱光度法,原理,对光源作光谱能量分析再用,V,（,）进行计算。,已知标准光源的绝对光谱辐射通量，,e,和,e1,分别为标准光源和被测光源的辐射通量光谱密度，两者比值为,R,（,），则被测光源光通量,1=,KmR,（,）,e,V,（,）,d,已知标准光源的相对光谱分布和总光通量，,1=,R,（,）,eV,（,）,d,/,eV,（,）,d,色度学基础,色温,色坐标,显色指数,色度学基础,色温和相关色温,当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时，黑体的温度就称为该光源的颜色温度,Tc,，,简,称色温（,CT,）,各光的色温值,色度学基础,2700K,炽白色,3000K,暖白色,3500K,白色,4000K,冷白色,5000K,日光色,6500K,冷日光色,相同色温的光源有相同的颜色表现,色温,色度学基础,相关色温,若光源发射的光与黑体在某一温度下辐射的光颜色最接近，即在均匀色度图上的色距离最小，则黑体的温度就称为该光源的相关色温（,CCT,）,.,uv,色度图中黑体轨迹和等色温线,LM,色度学基础,色坐标,所有颜色系统的起点是标准的观察，即,CIE1931,年制定的色匹配函数,x(,),y(,)and,z(,),。用三个光谱线,(436,546,700),进行颜色测试。使用以上色匹配函数和光谱能量分布,S(,),作为光源，,X,，,Y,，,Z,三值被计算：,我们对颜色的感觉可以用这些量来测定。如果二个光源有着不同的能量分布,S1(),和,S2(),，但却有着相同的刺激值,(X1=X2,Y1=Y2,Z1=Z2),，那么在相同的条件下对颜色有相同的感觉。因为颜色的感觉并不依赖,X,，,Y,，,Z,的绝对值，而是它们的综合效果。色座标计算根据：,色度学基础,显色指数,显色指数,-,即用数字来表达演色能力,CIE,计算,CRI,值的,