什麼是「光照度（Illuminance）」？

光照度是光度學的概念，瞭解光照度，要從人眼的特性提及。

人眼的光譜響應

傳統的輻射度學的概念（如「功率」，單位爲「瓦」）能夠客觀描述「能量」，但當其用來描述「光照」時倒是不合適的，緣由在於：人眼對不一樣波長的光的感覺不一樣。好比，人眼僅對波長約380~780nm的光有感受，而對其餘波長的光是幾乎沒有感受的；一樣輻射功率的綠光LED和藍光LED，給人眼帶來的視覺亮暗程度也徹底不一樣。爲了充分描述人對光的亮暗感覺，才引入了光度學的概念。

可是，「亮」和「暗」畢竟是種主觀的感覺，又與眼睛所處的環境、人的個性有關。人眼的亮度感來源於視網膜上無數的光敏細胞，分爲兩種：桿狀細胞和錐狀細胞。桿狀細胞能夠感覺較強的光，但靈敏度較低；錐狀細胞能夠感覺微弱的光，但靈敏度極高。若是把光敏細胞比做一把測量亮度的尺子的話，前者（桿狀細胞）量程大，但分辨力低一點，後者（錐狀細胞）量程小，但但是測出很小的變化——兩種尺子搭配使用，讓人感嘆造物主的精妙。

在光照較強的環境中，主要是桿狀細胞起做用，引發「明視覺（photopic vision）」；而在光線昏暗的環境中，主要是錐狀細胞起做用，引發「暗視覺（scotopic vision）」。人們經過大量的實驗，分別測量了兩種細胞對不一樣波長光照的相對靈敏度：

對於桿狀細胞（對應明視覺），人眼最敏感的波長是555nm，顏色爲綠中偏黃；對於錐狀細胞（對應暗視覺），人眼最敏感的波長是507nm，顏色爲藍綠（青）色。

光通量（Luminous flux）

如前所述，當描述「可見光光源在單位時間所發出的光能」時，僅僅用「功率」來衡量是不合適的，必須引入人眼對不一樣波長光的光譜響應。「光通量」的引入就剛好的解決了這個問題。國際照明委員會（CIE）選擇了明視覺下人眼最敏感的555nm做爲「功率」向「光通量」轉換的參考波長，並規定，功率爲1W的555nm波長單色光，對應的光通量爲683流明。流明爲光通量的單位，英文縮寫爲lumen或lm。至於爲何是「683」，這與早期以蠟燭燭光來描述光照的歷史有關，此處不表。

對於其餘的波長光的光通量，則用555nm時對應的光通量乘以明視覺光譜效率獲得。寬光譜光源的光通量，還須要考慮光源自己的光譜分佈。CIE還定義了暗視覺下的光通量，但並不經常使用。

光照度（Illuminance）

理解了光通量，光照度就很簡單了。光照度是單位面積上的光通量，度量單位爲流明每立方米（lm/m²），也叫勒克斯（lux, lx）。參考維基百科，一些平常的表明性光照度有：

環境	光照度（單位：lux）
烈日	100,000
陰天	8,000
繪圖	600
閱讀	500
夜間棒球場	400
辦公室/教室	300
路燈	5
滿月	0.2
星光	0.0003

 

光照度有時也簡稱爲「照度」。

發光強度（Luminous itensity）、光亮度（Luminance）

這兩個概念很容易與光照度混淆。

發光強度是單位立體角內的光通量，度量單位爲流明每立體弧度（lm/sr），也叫坎德拉（candela, cd）。發光強度有時簡稱「光強」。

光亮度是單位面積上、單位立體角內的光通量，度量單位爲流明每平方米每立體弧度（lm/m²/sr），或者是坎德拉每平方米（cd/m²）。光亮度有時簡稱爲「亮度」。

在口語上，人們每每喜歡用「光強」或「亮度」描述光照的狀況，而不深究其中的區別，所以常常出現一些「約定俗成」的錯誤。好比BH1750FVI這顆環境光傳感IC，輸出量應該是光通量，而很多資料上籠統的說成光強或亮度，這是不許確的。

其餘

光照度、發光強度、光亮度這三個光度學的概念，在輻射度學中分別有輻射照度（Irradiance）、輻射強度（Radiant intensity）、輻射亮度（Radiance）相對應。「光照度」與「輻射照度」、「發光強度」與「輻射強度」、「光亮度」與「輻射亮度」之間的關係，與「功率」和「光通量」的關係相似。只要理清了功率和光通量概念的區別和聯繫，理解其餘幾個概念應該不難。下表羅列出了光度學和輻射度學的幾個經常使用物理量。

 

 

參考資料

Illumination Fundamentals - Lighting Research Center

流明 - 維基百科

照度 - 維基百科