坎德拉转流明计算器(cd 转 lm)

坎德拉转流明计算器(cd 转 lm)

坎德拉转流明计算器是什么?

这个工具可以把以坎德拉(cd)计量的发光强度,换算成以流明(lm)计量的光通量。坎德拉衡量的是光源在某一个方向上看起来有多亮,而流明衡量的则是射入一个锥形范围内的可见光总量。连接两者的关键就是光束角:同样的发光强度,窄光束的聚光灯把光集中在很小的锥形内,因此在坎德拉相同的情况下,它发出的流明会比宽光束的泛光灯更少。

坎德拉衡量单一方向上的亮度,流明则统计光束锥内的全部光量。

公式解析

光通量等于发光强度乘以光束所张开的立体角:

$$\Phi_v = I_v \times \Omega$$

其中 \(\Phi_v\) 为光通量(单位:流明),\(I_v\) 为发光强度(单位:坎德拉),\(\Omega\) 为立体角(单位:球面度)。对于顶角为 \(\theta\) 的对称锥形光束,立体角为:

$$\Omega = 2\pi\left(1 - \cos\tfrac{\theta}{2}\right)$$

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光束角 θ 决定一个圆锥,其球冠就是把坎德拉换算为流明所用的立体角 ω。

如何使用

输入以坎德拉为单位的发光强度,以及以度为单位的完整光束顶角 \(\theta\)。计算器会先把光束角换算成以球面度表示的立体角,再乘以坎德拉数值,得出总光通量(单位:流明)。

实例演算

假设有一盏标称 \(100\,\text{cd}\) 的聚光灯,其光束角为 \(60^\circ\)。则半角为 \(30^\circ\),且 \(\cos 30^\circ \approx 0.8660254\)。立体角为:

$$\Omega = 2\pi\left(1 - 0.8660254\right) \approx 0.8417872\,\text{sr}$$

于是光通量为:

$$\Phi_v = 100 \times 0.8417872 \approx 84.18\,\text{lm}$$

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坎德拉相同时,光束角越大,光就散布在更大的锥体内,流明也高得多。

常见问题解答

为什么需要知道光束角?坎德拉是针对单一方向的量度,如果不知道光束扩散得有多宽,就无法得出光的总输出量。光束角决定了这个锥形范围的大小。

这个换算精确吗?对于理想化的均匀光束而言,它是精确的。但真实的反射器在锥形范围内各处的强度并不一致,因此结果应视为一个较为接近的估算值。

球面度是什么?球面度是立体角的国际单位(SI)。一个完整的球面对应 \(4\pi \approx 12.566\) 球面度。

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