1.关于光源

光源是什么？

作为照明的光源

在我们身边，有各种各样能发光的物品。这些物品统称为 “光源”。最贴近我们生活的自然光源是太阳，而人工光源则有灯泡、荧光灯、LED 照明等。这些光源以利用光来照亮空间为目的，它们被称为 “照明”。

辉度是什么？

光源中也有除照明用途之外的物品。例如电视、智能手机、投影仪等能发光的物品，它们的用途是通过光来显示图像或文字，以传递信息。

2.关于光

光是什么？

波长导致的光的颜色的变化

光是电磁波的一种。波长在360～830nm范围内的电磁波被称为光（或可见光、可见光线），这个范围的电磁波能被人眼感知到。进入人眼的光中，感知到的颜色会因波长不同而有所差异，比如波长400nm时呈现紫色，450nm时呈现蓝色，550nm时呈现绿色，630nm时呈现黄色，700nm时呈现红色。

照明的必要性

在日常生活中，照明是不可或缺的存在。如果没有照明，室内就无法获得足够的亮度，日常生活会受到极大限制。而人类通过五感获取的信息中，视觉信息约占 80%，由此可见我们的活动对视觉的依赖程度有多高。

3.光的感知方

光源的亮度和视力

光源越亮，人们对物体的识别就越准确、越迅速。例如，室内的时钟在房间昏暗时难以看清，而在明亮时则更容易看清。这是因为亮度和视力之间存在相关关系。为了让生活更加舒适，日本工业标准（JIS）作为住宅的照度标准，针对不同的作业环境规定了所需的亮度。

明亮度的感觉

那么，光源的亮度是由什么决定的呢？亮度取决于光源放射出的光的总量。“亮”“暗” 这类感受，是由进入眼睛的光的多少决定的。

我们看到光源时所感受到的亮度，用数值表示的话，有一个专门的单位叫做 “辉度”

视觉和辉度

辉度是表示用眼睛观察物体时，所感受到的明暗程度大小的单位。光源会发光，因此辉度较高；而被光源照亮的物体，其辉度会低于光源。在我们身边的光源中，太阳的辉度最高，大约是月亮辉度的 7 万倍。

辉度的不同表示方法

表示光源亮度的表述，除了辉度之外，还有 “光强”“照度”“总光通量（全光束）” 等多种。例如，像上面表格所示，即便是相同的    LED，也会因为辉度表示方式的不同，其代表辉度的数值出现巨大差异。那么，为什么表示光源亮度会有多种不同的方式呢？

4.辉度是什么

辉度

这里对辉度的定义进行说明。辉度是指从观测点观察面光源时，通过观测点的单位面积、单位立体角所辐射出的光通量，其单位为坎德拉每平方米（cd/m²）。

辉度是表示观测者看到物体时所感知明暗程度的指标，常被用作电视等面光源辉度的表述指标。

使用辉度对光源的辉度进行比较的情况

那么，这里提问一下，假设有两根长度不同的荧光灯管，它们的辉度相同。那么，能说这两根荧光灯管的明亮程度一样吗？答案是即便辉度数值相同，由于灯管尺寸不同，所以40 瓦的荧光灯管会更亮。

当把辉度相同但长度不同的照明装置安装在房间里时

我们来思考一个更具体的例子：当房间里安装了辉度相同但尺寸不同的照明装置。在房间 A 和房间 B 中，由于房间 A 的照明装置尺寸是房间 B 的 2 倍，所以房间 A 会比房间 B    更亮。由此可见，仅根据辉度的大小来判断照明装置的明亮程度是不合适的。

用辉度表示光源明亮程度的对象

用辉度表示明亮程度的对象不仅限于光源，墙壁、地板的明亮程度也能用辉度来表示。但辉度主要用于以 “观看” 为目的的对象。

例如，电视、手机这类设备，通常就是用辉度来表示其屏幕明亮程度的。即便是光源，对于以 “照亮” 周围为目的的设备，比如荧光灯管等照明装置），也不会用辉度来表示其明亮程度。

表示房间亮度的方法

判断照明是否明亮，关键在于它能将房间（空间）照亮到何种程度。表示房间被照亮程度的单位是 “照度”。例如，从荧光灯管的光线能把房间里的桌子照亮到何种程度这一角度出发，就可以用桌子表面的照度来表示房间的明亮程度。

5.照度是什么

照度

 照度用单位面积上入射的光通量来表示。其单位是勒克斯（lux），有时也会用缩写符号 “lx” 来表示。

桌子的照度

计算照度的示意图如上图所示。

桌子的照度

那么，如果房间里的桌子变高了，桌子表面的照度会发生什么变化呢？假设原来的房间为 A，桌子升高后的房间为 A'，对比两个房间桌子表面的照度会发现，A' 房间桌子表面的照度更高。从这个例子可以看出，照度会因环境不同而发生变化，不过也由此可知，仅通过照度来判断房间的明亮程度，其实是比较困难的。

离光源的距离和照度的关系

照度的数值由其与光源的距离决定。我们以面积相同、但与光源距离相差一倍的观测面 1 和观测面 2 为例来分析。在靠近点光源的观测面 1 上，会有光源放射的部分光束 a~g 中的 c、d、e、f 入射；而在远离点光源的观测面 2 上，仅有部分光束 d 入射。
这一现象表明，随着观测面与光源距离的增加，照度会随之降低。通常情况下，照度与到光源距离的平方成反比，这一规律被称为照度的平方反比定律。

用照度表示光源明亮程度的方法

由于照度会随与光源的距离变化，所以用照度表示明亮程度会让人觉得不方便。但如果把距离作为前提条件来描述明亮程度，就可以用照度表示光源的明亮程度了。

例如，在如图所示的环境中表示照度时，若像 “灯泡 A 在距离 2 米处，能提供 100 勒克斯（lx）的正下方照度” 这样，在得出的照度数值后标注测量时的距离，就能通过照度来体现光源的明亮程度。

照度的问题点

通过照度，我们能知道在房间里安装照明后房间的明亮程度，但即便使用同一光源，照度也会因观测位置的不同而发生数值变化。由于照度并非光源本身的亮度，而仅仅是 “特定位置” 接收的光的总量，因此无法唯一确定光源的亮度。

正是出于这些原因，照度并不适合用来比较不同光源之间的明亮程度。

要比较光源（照明）的明亮程度时

可以说，无论是辉度还是照度，都不适合用来比较各类照明装置之间的明亮程度。那么，该如何比较照明的明亮程度呢？能解答这个问题的指标就是 “总光通量”。

从照明装置发出的光越多，照亮空间的总光量就越多，也就可以说它更亮；反之，从照明装置发出的光越少，照亮空间的总光量就越少，也就可以说它更暗。像这样，用来表示照明装置发出的光的总量的指标，就称为总光通量。

6.总光通量是什么

总光通量

总光通量用光源向所有方向辐射的光通量总和来表示。其单位是流明（lumen），有时也会用缩写符号（lm）来表示。

总光通量可作为表示各类光源明亮程度的指标，适用于荧光灯、灯泡等传统照明，也适用于 LED、HID等各类光源。

用总光通量和照度来表示光源的示例

如果用照明的总光通量来比较之前提到的房间 B 和房间 B'，则会很容易。

用照度比较时，数值会因观测面的不同而变化，导致比较困难；与之相反，用总光通量比较时，无需考虑观测面，仅通过照明本身的明亮程度就能比较出两个房间的明亮程度。

7.光强是什么

光强

接下来将说明最后剩下的 “光强” 。光强用光源辐射出的光在单位立体角内的光通量来表示，其单位为坎德拉（cd）。该指标常用于表示点光源的明亮程度

光强的用途

具体来说，光强常用于评估汽车前大灯、灯塔投光器等这类向单一方向发射强光的设备的明亮程度。

光强和配光

光强也被用于评估表示光源空间光强分布的“配光”。通过调查光源各个角度的光强，能够对配光进行评估。

8.总结

总结 ： 各个领域所使用的明亮度

明亮度的指标有多个，不同领域所需要的指标也各不相同。在了解各领域所需的指标后再加以运用，这一点十分重要。