光度學

人(ren)眼觀(guan)測物(wu)體(ti)感受到(dao)的(de)(de)亮度(du)(du)是(shi)(shi)由光(guang)源照射到(dao)物(wu)體(ti)表(biao)面(mian)的(de)(de)光(guang)通量(liang)和物(wu)體(ti)表(biao)面(mian)反射率共(gong)同決定(ding)的(de)(de)，并且在計算(suan)時需要考(kao)慮人(ren)眼對(dui)不同波長光(guang)的(de)(de)感知(zhi)效果(guo)。發(fa)光(guang)強度(du)(du)描(miao)述(shu)了(le)光(guang)源在特定(ding)方(fang)向上的(de)(de)輻射能力(li)，光(guang)通量(liang)表(biao)示光(guang)源總(zong)的(de)(de)輻射亮度(du)(du)，亮度(du)(du)是(shi)(shi)人(ren)眼對(dui)光(guang)的(de)(de)主(zhu)觀(guan)感知(zhi)，照度(du)(du)描(miao)述(shu)了(le)物(wu)體(ti)表(biao)面(mian)接(jie)收(shou)到(dao)的(de)(de)光(guang)強度(du)(du)。其中(zhong)光(guang)通量(liang)尤為重要，它不僅(jin)是(shi)(shi)計算(suan)發(fa)光(guang)強度(du)(du)、亮度(du)(du)和照度(du)(du)的(de)(de)必(bi)要參數，還可以(yi)直接(jie)反映燈具的(de)(de)亮度(du)(du)大小。

1.可見光（Visible Light）

可見光是指人眼可感知的(de)光譜范圍，波(bo)長(chang)(chang)大約(yue)在380到780納米(mi)之間，其中紅光的(de)波(bo)長(chang)(chang)最長(chang)(chang)，紫(zi)光波(bo)長(chang)(chang)最短(duan)。

2.光通量（Luminous Flux）

衡量(liang)光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)輻射(she)的總光(guang)(guang)功(gong)率，單位為流(liu)明（Lumen，lm）。光(guang)(guang)通量(liang)描述了光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)整(zheng)體(ti)輻射(she)的亮度，它不涉及方向(xiang)性。光(guang)(guang)通量(liang)可(ke)以看作是(shi)光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)發出的光(guang)(guang)的總量(liang)。

3.光學效率（Optical Efficiency）

光學效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)是指光源將輸入電能(neng)(neng)轉換為可見光的效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)。光學效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)通常(chang)用百(bai)分(fen)比表示，表示光源的能(neng)(neng)量(liang)利(li)用效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)。高光學效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)的光源能(neng)(neng)夠更有(you)效(xiao)(xiao)(xiao)地將電能(neng)(neng)轉化為光能(neng)(neng)。

4.立體角（Solid Angle）

用于(yu)描述空間中的(de)角度(du)大小(xiao)，單位為(wei)球(qiu)面度(du)（Steradian，sr）。立(li)體(ti)角用于(yu)衡量光源輻射的(de)方(fang)向性。一個球(qiu)面度(du)等于(yu)球(qiu)面上(shang)半(ban)徑為(wei)1米的(de)球(qiu)體(ti)上(shang)的(de)面積等于(yu)球(qiu)面半(ban)徑平方(fang)。

5.發光強度（Luminous Intensity）

發光(guang)強(qiang)(qiang)度是(shi)指光(guang)源(yuan)在(zai)某一(yi)方(fang)向上輻射光(guang)的(de)能力，單位(wei)為坎(kan)德拉(la)（Candela，cd）。發光(guang)強(qiang)(qiang)度描述了光(guang)源(yuan)在(zai)特定方(fang)向上的(de)亮度。根據光(guang)源(yuan)光(guang)強(qiang)(qiang)分布(bu)特性，設(she)計光(guang)學系統和光(guang)源(yuan)的(de)位(wei)置，以獲(huo)得最(zui)大光(guang)效。

6.光照度（Illuminance）

光(guang)照(zhao)度(du)是(shi)指(zhi)光(guang)照(zhao)射到物(wu)體表(biao)面上的光(guang)強(qiang)度(du)，單(dan)位為勒克斯（Lux，lx）。照(zhao)度(du)與光(guang)通量(liang)和照(zhao)射距(ju)離有關。它描述了特定(ding)區域或物(wu)體表(biao)面接(jie)收到的光(guang)的數量(liang)。照(zhao)度(du)可(ke)以用來評估照(zhao)明場(chang)景下的亮度(du)。

7.亮度（Brightness）

亮(liang)度(du)(du)(du)是對人眼感(gan)知(zhi)到的(de)光的(de)強度(du)(du)(du)的(de)主觀評價。亮(liang)度(du)(du)(du)與發光強度(du)(du)(du)和觀察(cha)角(jiao)(jiao)度(du)(du)(du)有關。同(tong)樣的(de)光源，在(zai)不(bu)同(tong)的(de)觀察(cha)角(jiao)(jiao)度(du)(du)(du)下(xia)可能會有不(bu)同(tong)的(de)亮(liang)度(du)(du)(du)感(gan)覺。亮(liang)度(du)(du)(du)可以用來(lai)描述物體表面(mian)自身發出的(de)光的(de)強度(du)(du)(du)，亮(liang)度(du)(du)(du)及均勻性都隨角(jiao)(jiao)度(du)(du)(du)變化而(er)變化。

8.發光面積（Light Emitting Area）

發(fa)光(guang)面積(ji)是指光(guang)源(yuan)輻射光(guang)的表(biao)面區域(yu)的大(da)小。發(fa)光(guang)面積(ji)越(yue)大(da)，光(guang)源(yuan)所輻射的光(guang)通量將更多地分布在更廣闊的區域(yu)內。

對于燈(deng)(deng)具而言(yan)，光(guang)(guang)(guang)通(tong)(tong)量(liang)決定了(le)燈(deng)(deng)具的(de)(de)(de)亮(liang)度和照(zhao)(zhao)明效果，合格的(de)(de)(de)燈(deng)(deng)具應提供(gong)更高的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)通(tong)(tong)量(liang)，從而提供(gong)更好(hao)的(de)(de)(de)照(zhao)(zhao)明效果，如提供(gong)足夠的(de)(de)(de)亮(liang)度、良好(hao)的(de)(de)(de)色彩還原效果，以(yi)(yi)及適當的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)照(zhao)(zhao)分布。 此(ci)外，除了(le)光(guang)(guang)(guang)通(tong)(tong)量(liang)這一(yi)衡量(liang)標(biao)準，光(guang)(guang)(guang)學效率(lv)也(ye)是一(yi)個非(fei)常重要(yao)的(de)(de)(de)因素。通(tong)(tong)常較高的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)通(tong)(tong)量(liang)，也(ye)就(jiu)意味(wei)著(zhu)更高的(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)耗，但一(yi)臺(tai)高質量(liang)燈(deng)(deng)具卻可(ke)以(yi)(yi)以(yi)(yi)更少(shao)的(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)量(liang)消耗，產生更多的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)通(tong)(tong)量(liang)，實現節(jie)能(neng)(neng)(neng)環(huan)保的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。因此(ci)，光(guang)(guang)(guang)學效率(lv)的(de)(de)(de)高低可(ke)以(yi)(yi)直接影響(xiang)燈(deng)(deng)具的(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)耗和節(jie)能(neng)(neng)(neng)性能(neng)(neng)(neng)。

色度學

以上我們(men)通過不(bu)同的(de)(de)物(wu)理(li)(li)量對光(guang)(guang)的(de)(de)特(te)性(xing)有了(le)(le)(le)一定的(de)(de)了(le)(le)(le)解(jie)，然(ran)而，當(dang)我們(men)開始考慮(lv)光(guang)(guang)的(de)(de)顏(yan)(yan)色(se)(se)(se)(se)特(te)性(xing)時，我們(men)需要另(ling)一個框(kuang)架(jia)來描述(shu)它。這(zhe)(zhe)就是色(se)(se)(se)(se)坐標、普朗克黑(hei)體(ti)(ti)輻射定律、色(se)(se)(se)(se)溫、顯(xian)色(se)(se)(se)(se)性(xing)和相關色(se)(se)(se)(se)溫等概念。這(zhe)(zhe)些概念描述(shu)了(le)(le)(le)光(guang)(guang)的(de)(de)顏(yan)(yan)色(se)(se)(se)(se)屬性(xing)和其對物(wu)體(ti)(ti)視(shi)覺效(xiao)果的(de)(de)影響。色(se)(se)(se)(se)溫確(que)定了(le)(le)(le)光(guang)(guang)源(yuan)的(de)(de)顏(yan)(yan)色(se)(se)(se)(se)特(te)性(xing)，顯(xian)色(se)(se)(se)(se)性(xing)評(ping)估了(le)(le)(le)光(guang)(guang)源(yuan)對物(wu)體(ti)(ti)顏(yan)(yan)色(se)(se)(se)(se)還原(yuan)的(de)(de)能(neng)力，而相關色(se)(se)(se)(se)溫描述(shu)了(le)(le)(le)物(wu)體(ti)(ti)在特(te)定光(guang)(guang)源(yuan)下的(de)(de)顏(yan)(yan)色(se)(se)(se)(se)感(gan)覺。這(zhe)(zhe)些概念提供了(le)(le)(le)一個有條理(li)(li)的(de)(de)框(kuang)架(jia)，幫助(zhu)我們(men)理(li)(li)解(jie)和描述(shu)光(guang)(guang)的(de)(de)顏(yan)(yan)色(se)(se)(se)(se)特(te)性(xing)。

1.色坐標CIE1931（Color Coordinates）

色(se)(se)(se)坐(zuo)標是用來描(miao)述光(guang)源(yuan)(yuan)或(huo)物體發出的(de)(de)光(guang)在(zai)彩色(se)(se)(se)空間(jian)中的(de)(de)位置。常用的(de)(de)色(se)(se)(se)坐(zuo)標系統(tong)包括CIE XYZ色(se)(se)(se)度(du)學系統(tong)和CIE xyY色(se)(se)(se)度(du)學系統(tong)。色(se)(se)(se)坐(zuo)標通(tong)(tong)常由兩(liang)個(ge)分量表(biao)示，比(bi)如CIE xy色(se)(se)(se)坐(zuo)標表(biao)示為(wei)（x，y）。通(tong)(tong)過色(se)(se)(se)坐(zuo)標，我們可以確(que)定(ding)光(guang)源(yuan)(yuan)或(huo)物體的(de)(de)顏色(se)(se)(se)。

2.普朗克黑體輻射定律（Planck's Law of Black Body Radiation）

由德國物理(li)學(xue)家(jia)馬克(ke)斯(si)·普朗克(ke)于1900年(nian)提出(chu)的(de)一項重要(yao)物理(li)定(ding)律(lv)，用(yong)于描述黑體(ti)(ti)輻(fu)(fu)射(she)(she)的(de)能譜(pu)(pu)分布。該(gai)定(ding)律(lv)說明了(le)黑體(ti)(ti)輻(fu)(fu)射(she)(she)的(de)特性，即隨著(zhu)(zhu)頻(pin)率(lv)(lv)的(de)增加(jia)，輻(fu)(fu)射(she)(she)功率(lv)(lv)密度也(ye)會增加(jia)，但增長率(lv)(lv)會逐漸減小(xiao)。同時，隨著(zhu)(zhu)溫度的(de)升高(gao)(gao)，整(zheng)個頻(pin)譜(pu)(pu)向高(gao)(gao)頻(pin)率(lv)(lv)方向移動，并且(qie)峰值輻(fu)(fu)射(she)(she)頻(pin)率(lv)(lv)也(ye)隨之增加(jia)。該(gai)定(ding)律(lv)為光學(xue)設計(ji)提供了(le)重要(yao)的(de)理(li)論基礎，幫助優化光源選擇，進行光譜(pu)(pu)分析和評估，從(cong)而(er)實(shi)現所需(xu)光學(xue)性能和光學(xue)器件的(de)設計(ji)優化。

3.色溫（Color Temperature）

色(se)(se)(se)溫(wen)是(shi)用來描述(shu)光(guang)源的顏(yan)色(se)(se)(se)特性的參數(shu)，單(dan)位為開(kai)爾文（Kelvin，K）。色(se)(se)(se)溫(wen)定義(yi)了(le)光(guang)源輻射(she)出的光(guang)的顏(yan)色(se)(se)(se)偏(pian)暖還是(shi)偏(pian)冷。較低的色(se)(se)(se)溫(wen)（約2700-3500K）通(tong)(tong)常被認為是(shi)暖色(se)(se)(se)調(diao)，類似于(yu)黃色(se)(se)(se)或橙色(se)(se)(se)的光(guang)。較高的色(se)(se)(se)溫(wen)（約5000-6500K）通(tong)(tong)常被認為是(shi)冷色(se)(se)(se)調(diao)，類似于(yu)藍色(se)(se)(se)或白色(se)(se)(se)的光(guang)。

4.顯色性（Color Rendering）

顯色(se)性(xing)是用來評(ping)價(jia)光(guang)源或燈具對(dui)物體(ti)顏(yan)(yan)色(se)還(huan)原能力的(de)指(zhi)(zhi)(zhi)標。常用的(de)顯色(se)性(xing)指(zhi)(zhi)(zhi)標包(bao)括顯色(se)指(zhi)(zhi)(zhi)數（Color Rendering Index，CRI）和(he)色(se)質指(zhi)(zhi)(zhi)數（Color Quality Scale，CQS）。這些指(zhi)(zhi)(zhi)標描(miao)述了光(guang)源對(dui)不(bu)同顏(yan)(yan)色(se)的(de)物體(ti)的(de)呈現效果，即它們是否(fou)能夠準確還(huan)原物體(ti)的(de)真實顏(yan)(yan)色(se)。

5.相關色溫（Correlated Color Temperature，CCT）

相(xiang)關(guan)(guan)色(se)(se)溫(wen)是用來描述物(wu)體自發(fa)光(guang)(guang)（非光(guang)(guang)源輻射(she)）的(de)(de)顏色(se)(se)特(te)征的(de)(de)參數。它與(yu)光(guang)(guang)源的(de)(de)色(se)(se)溫(wen)有(you)關(guan)(guan)，但并不相(xiang)同。相(xiang)關(guan)(guan)色(se)(se)溫(wen)用于描述物(wu)體在(zai)特(te)定光(guang)(guang)源照射(she)下所呈(cheng)現的(de)(de)顏色(se)(se)感覺。

6.前照燈色溫差異