本(běn)文從“光的本質"切(qiē)入
，係統梳(shū)理(lǐ)六大(dà)核心(xīn)內(nèi)容：輻射度(dù)量(liáng)與光度(dù)量的區(qū)別(bié)，人眼(yǎn)色彩視(shì)覺(jué)機(jī)製(zhì)，光度量/色彩測(cè)量方(fāng)法(fǎ)及(jí)誤差(chà)控製
，最後對比(bǐ)濾(lǜ)光(guāng)片式(shì)與分(fēn)光(guāng)光(guāng)譜式(shì)測(cè)量的差(chà)異
，構(gòu)建光(guāng)度(dù)色(sè)度學(xué)知識框(kuàng)架(jià)。

01光(guāng)

在(zài)自然界中
，電磁波(bō)是能量(liáng)存(cún)在(zài)和傳(chuán)播(bō)的(dí)一個(gè)重要形(xíng)式
，通常(cháng)定義光學(xué)譜段從 0.1nm 的(dí) X 射綫到(dào) 0.1cm 的極遠(yuǎn)紅(hóng)外(wài)；而我們(mén)人(rén)眼能夠(gòu)感(gǎn)知的(dí)範圍隻(zhī)是其(qí)中(zhōng)極小(xiǎo)的一(yī)部分(fēn)
，通(tōng)常是380nm~780nm
，這個範圍(wéi)內的(dí)電(diàn)磁(cí)波能夠讓人(rén)眼產生(shēng)視覺刺激
，從(cóng)而(ér)形成光(guāng)亮感和(hé)色(sè)彩感(gǎn) 。

可見光與電(diàn)磁(cí)波(bō)譜

02輻射(shè)度(dù)量(liáng)與光度量(liáng)

a) 輻射(shè)度量的(dí)定義

在自(zì)然界(jiè)中
，電磁波是(shì)能(néng)量存在和(hé)傳播(bō)的(dí)一個(gè)重(zhòng)要(yào)形式(shì)
，輻(fú)射度(dù)量是用能(néng)量單位(wèi)描述(shù)輻射(shè)能的客(kè)觀物理(lǐ)量
，是一(yī)個能量(liáng)的表(biǎo)征(zhēng)形式；在(zài)輻射度學中通常研(yán)究輻射(shè)能的空間(jiān)，時間，方向的(dí)分布
，通(tōng)常(cháng)定義(yì)為輻射(shè)通(tōng)量(liáng)，輻射強度(dù)，輻射亮度等；

b) 光度量(liáng)的定義(yì)

我(wǒ)們把定(dìng)量(liáng)地測(cè)定光的明(míng)亮程度(dù)的學(xué)科(kē)成(chéng)為光度學(xué)
，由(yóu)光度學得(dé)到的(dí)規格(gé)化的明(míng)亮度(dù)叫做(zuò)光度(dù)量。光(guāng)度量(liáng)都(dū)是(shì)用對(duì)應(yīng)的電磁波(bō)輻射(shè)度(dù)量乘(chéng)以光視(shì)效(xiào)能(néng)得(dé)到的
，是由(yóu)視覺心(xīn)理(lǐ)來評價(jià)物(wù)理量(liáng)時得(dé)到的(dí)量(liáng)
，稱為心(xīn)理物理(lǐ)量；

人眼(yǎn)視覺(jué)曲(qū)綫(xiàn)圖(tú)

c) 輻(fú)射度量(liáng)與光度量(liáng)的對應表(biǎo)格(gé)及單位(wèi)

03人(rén)眼的色彩視(shì)覺

前(qián)麵(miàn)提到(dào)的光(guāng)度量科學(xué)是人眼對光的能(néng)量(liáng)的(dí)感(gǎn)知
，如(rú)果(guǒ)隻有(yǒu)光度量的話
，人(rén)眼(yǎn)看到的(dí)是(shì)一(yī)個(gè)灰色(sè)的世(shì)界
，隻有(yǒu)亮暗的(dí)差異；然而(ér)我們(mén)可(kě)以看到(dào)這(zhè)個(gè)多(duō)姿多彩的世界
，是(shì)因為我們眼球(qiú)中(zhōng)視網(wǎng)膜中央有(yǒu)色(sè)彩感知的(dí)視(shì)錐細(xì)胞；人眼視錐細胞主要(yào)集中在(zài)視(shì)網(wǎng)膜(mó)中央
，所以(yǐ)人(rén)眼對顏(yán)色(sè)的(dí)感(gǎn)受會受視場(cháng)角度(dù)的影響(xiǎng) 。

04光(guāng)度量測試(shì)方法(fǎ)及(jí)誤差

兩(liǎng)個基(jī)本定理

1，平方反(fǎn)比(bǐ)定(dìng)理(lǐ) : 連續(xù)光強(qiáng)光源(yuán)在(zài)光(guāng)接(jiē)受表麵(miàn)的(dí)照(zhào)度（illumination）與光源到接受表(biǎo)麵(miàn)距離之(zhī)間的(dí)關係(xì)
，即(jí)
，照(zhào)度(dù)值與該光源到接(jiē)收(shōu)麵之(zhī)間(jiān)的距離的平方成反(fǎn)比。因(yīn)此(cǐ)
，理想(xiǎng)的(dí)照度(dù)測量必須要能(néng)精確控(kòng)製(zhì)距離的(dí)大(dà)小
，如(rú)果某光源(yuán)在某(mǒu)一(yī)距離的(dí)照(zhào)度(dù)值已知
，除(chú)非其(qí)他(tā)條(tiáo)件影響(xiǎng)
，任何距(jù)離(lí)的照度都可(kě)以經計算(suàn)獲(huò)得。

2，餘(yú)弦(xián)定(dìng)理：一定麵積上的光(guāng)強
，因入(rù)射角的不同而隨之(zhī)變(biàn)化
，這(zhè)是(shì)因為實際(jì)投(tóu)影(yǐng)麵積(jī)隨入(rù)射角(jiǎo)的增大成(chéng)比例(lì)的減(jiǎn)少。這(zhè)樣
，在環境照明測試(shì)時
，探(tàn)頭(tóu)需(xū)要進(jìn)行(háng)餘弦校(xiào)正(zhèng)來(lái)計算實際值。否則(zé)
，就(jiù)會產(chǎn)生(shēng)相當(dāng)大的(dí)誤(wù)差
，尤(yóu)其當入射(shè)角較(jiào)小時
，誤差(chà)更大。

光(guāng)通(tōng)量 luminous flux

光通量的單(dān)位(wèi)是流明（lumen）, 是光度(dù)量的基本單(dān)位(wèi)
，表(biǎo)示可見光源(yuán)單位(wèi)時(shí)間內輸出的所有光能(néng)量(liáng)。因此
，光通量的測(cè)量要(yào)求(qiú)能夠(gòu)將所有的(dí)光(guāng)能(néng)量(liáng)收(shōu)集到(dào)光探測器(qì)上(shàng)
，對於發散光源(yuán)
，如 LED，燈源(yuán)等
，光(guāng)通量(liáng)的(dí)測(cè)量(liáng)就比(bǐ)較(jiào)困(kùn)難
，這時(shí)就要(yào)用積分球(qiú)把所(suǒ)有的光收集(jí)起來(lái)測(cè)試。

在(zài)實(shí)際測試中
，特別(bié)是(shì)燈具(jù)測(cè)試
，因為(wéi)燈(dēng)具(jù)測試(shì)通常需要(yào)把燈具放入積分球(qiú)中做 4π 的測(cè)試
，而燈具(jù)本(běn)身會(huì)對不同波(bō)長的(dí)光有(yǒu)選擇性吸收
，從而帶(dài)來測試(shì)的誤差(chà)
，所以通常(cháng)需要為積分球(qiú)配(pèi)置輔助燈(dēng)
，以消除(chú)燈具(jù)本身自吸收(shōu)帶(dài)來的(dí)誤(wù)差。

光(guāng)強（luminous intensity）

光(guāng)強(qiáng)也(yě)是(shì)表(biǎo)征光源性能的物(wù)理(lǐ)量(liáng)。光(guāng)源(yuán)在指定方(fāng)向上單(dān)位立體(tǐ)角內發射的光通量定義(yì)為(wéi)光源(yuán)在此方向上(shàng)的光(guāng)強。光(guāng)強(qiáng)的基本單(dān)位是(shì)坎德(dé)拉（candela）, 相當於(yú) 1 流明 / 球麵度（lm/sr）。對於光強(qiáng)度(dù)的(dí)測(cè)量(liáng)
，CIE127-2007 做了相關(guān)測試規定(dìng)
，分為 A，B 兩種(zhǒng)測(cè)試條件(jiàn)
，在(zài)實(shí)際 LED 測(cè)試中(zhōng)
，通(tōng)常采用 B 條件

A 條(tiáo)件：從點(diǎn)光(guāng)源(yuán)到(dào)探頭的距離為 316mm
，探測器麵積為 100mm2 ；

B 條件：從(cóng)點光源到(dào)探頭(tóu)的距離為 100mm
，探(tàn)測(cè)器麵(miàn)積為(wéi) 100mm2 ；

在 LED 光強測試(shì)中
，由於 LED 的光(guāng)強(qiáng)隨角度的(dí)變化比較大
，如果(guǒ) LED光(guāng)軸跟係統光(guāng)軸不(bù)一致(zhì)將(jiāng)會(huì)導致(zhì)很(hěn)大的(dí)誤差
，所以(yǐ)需要采用(yòng)專用的 LED夾具來(lái)確保 LED 機械軸與測(cè)試係統光(guāng)軸(zhóu)一致
，降低誤(wù)差；

光(guāng)亮度(dù)（luminance）

光亮度是(shì)指光(guāng)源(yuán)在給(gěi)定(dìng)方向(xiàng)上單位立(lì)體(tǐ)角，單位(wèi)投影(yǐng)麵(miàn)積內發 射(shè)的光(guāng)通量
，是(shì)表征(zhēng)人眼感知的光源或者發光表麵(miàn)的亮暗(àn)程度。

光照(zhào)度 illuminance

光照度是指(zhǐ)單(dān)位(wèi)麵積所接(jiē)受(shòu)的入射(shè)光的量。在(zài)英製單(dān)位(wèi)裏
，1 平方英尺(chǐ)的(dí)麵積(jī)上(shàng)接(jiē)受(shòu)到(dào) 1 個流(liú)明的(dí)光通量
，定(dìng)義(yì)為 1footcandel。 公製單(dān)位(wèi)中
，當(dāng) 1lm 的(dí)光通量(liáng)均匀地(dì)照射(shè)在(zài) 1 平方米的(dí)麵積上時
， 光(guāng)照度為 1 勒(lè)克斯（lux）,10.76lux=1footcandle.

在(zài)照度(dù)測(cè)量時(shí)
，經(jīng)常由於(yú)光(guāng)綫(xiàn)偏離垂(chuí)直(zhí)光(guāng)軸而(ér)造成測(cè)試(shì)錯誤。這(zhè)時
，探(tàn)頭就要配(pèi)一(yī)個(gè)餘弦(xián)校正(zhèng)器(qì)。由於餘弦接受器(qì)仍(réng)然(rán)要(yào)投影到(dào)探(tàn)頭上
，因(yīn)此
，餘弦接(jiē)受(shòu)器的麵(miàn)積並(bìng)不是(shì)探頭(tóu)的(dí)麵(miàn)積(jī)
，隻(zhī)是(shì)代(dài)表測(cè)試麵積。

在實際(jì)應用中(zhōng)
，什麼時(shí)候(hòu)用照(zhào)度(dù)來表(biǎo)征(zhēng)
，什麼(mó)時候用(yòng)亮(liàng)度來表(biǎo)征
，需要看(kàn)具(jù)體的(dí)應用(yòng)
，一(yī)般出發(fā)點(diǎn)以人類(lèi)眼睛的觀(guān)察角(jiǎo)度為準
，比如對(duì)於(yú)汽車(chē)前(qián)車燈(dēng)
，目(mù)的是為(wéi)了照明
，所以通常測試照(zhào)度(dù)
，而對於(yú)汽(qì)車(chē)尾燈
，目的(dí)是為了(liǎo)讓後麵(miàn)的(dí)人看(kàn)到汽車
，所以(yǐ)通常(cháng)測試(shì)的是亮(liàng)度；在(zài)道(dào)路照明中
，目的是(shì)為了讓(ràng)駕(jià)駛(shǐ)員能夠看(kàn)清(qīng)路(lù)麵(miàn)
，所以目(mù)前(qián)測試亮(liàng)度的規範正(zhèng)慢慢(màn)取(qǔ)代原來照(zhào)度的(dí)測試規範 ；

05色彩(cǎi)測量(liáng)方(fāng)法(fǎ)及(jí)誤差(chà)

色度學是(shì)涉及觀察者的(dí)視覺生(shēng)理，照明(míng)條件(jiàn)，觀(guān)察條件等(děng)因素
，是一(yī)門(mén)由大量統計得到的測量(liáng)科(kē)學；為(wéi)了(liǎo)得(dé)到(dào)統一的度量效果
，國(guó)際照明(míng)委員會 ( 簡稱 CIE) 基於每一種顏(yán)色(sè)都能(néng)用(yòng)三個選定的(dí)原色(sè)按照(zhào)比(bǐ)例(lì)混合而成的(dí)原理(lǐ)
，建(jiàn)立了一(yī)套標(biāo)準(zhǔn)色(sè)度係統(tǒng) , 就是我們常用的 CIE 標(biāo)準色度係統。

其(qí)中 S(λ) 為(wéi)光源(yuán)的光譜分(fēn)布；X，Y，Z 為標(biāo)準觀(guān)察者的(dí)光譜三刺激值(zhí)；x
，y 為 CIE1931 下的(dí)色坐(zuò)標。

格(gé)拉斯曼定(dìng)律：對(duì)於顏(yán)色(sè)相(xiāng)同的光
，不(bù)管他們光譜(pǔ)組(zǔ)成是(shì)否(fǒu)一樣
，在(zài)顏(yán)色(sè)混(hùn)合中具(jù)有相同(tóng)的效果(guǒ)
，即(jí)凡在視覺(jué)上相(xiāng)同的(dí)顏色(sè)在顏(yán)色(sè)合成中都是等效的
，而且混(hùn)合色的(dí)總亮(liàng)度(dù)等於(yú)組成(chéng)混合(hé)色的各(gè)顏(yán)色光的(dí)亮度(dù)總(zǒng)和；但是(shì)該(gāi)定(dìng)律隻適合於相加混合(hé)過程；這(zhè)個概念在 LCD 背光模組中應用很(hěn)重(zhòng)要；因(yīn)為 LCD 是把(bǎ)白(bái)色背光模組分(fēn)解(jiě)為(wéi) RGB 三(sān)基色
，然(rán)後再做(zuò)混合得到各(gè)種(zhǒng)顏色(sè)的光。

國際(jì)照明委員會（CIE）在 1931 年推(tuī)薦(jiàn)的標準色度(dù)觀(guān)察者光(guāng)譜(pǔ)三刺(cì)激值函數及相(xiāng)應的(dí)色(sè)品圖(tú)
，至今(jīn)在許(xǔ)多色度(dù)計(jì)量(liáng)方(fāng)麵(miàn)得到(dào)廣泛(fàn)的應(yīng)用
，使人們(mén)可以(yǐ)在(zài)統(tǒng)一的基準下(xià)進行顏(yán)色(sè)的計量測(cè)試(shì)和比(bǐ)較分(fēn)析。但是在(zài) CIE1931 標準(zhǔn)色度係統的實(shí)際應用(yòng)中(zhōng)發現了一些(xiē)不足之處(chǔ)
，尤其(qí)是色品圖的(dí)不(bù)均匀性(xìng)即在各色(sè)區中顏(yán)色(sè)感(gǎn)知差(chà)異的(dí)容(róng)限大(dà)小不等
，於(yú)是(shì) CIE 在 1976 年定義(yì)並推薦了(liǎo)改良(liáng)的色品(pǐn)計算(suàn)公式
，得到(dào)色品(pǐn)均匀性比較(jiào)好的色品圖
，稱為 CIE1976 體係(xì)。

好的(dí)色品(pǐn)圖(tú)
，稱為(wéi)CIE1976體(tǐ)係(xì)

顯(xiǎn)色(sè)指數(shù)：

CIE 光源(yuán)顯色(sè)性(xìng)評(píng)價方法(fǎ)把(bǎ)在待測光(guāng)源下物(wù)體(tǐ)色(sè)和在(zài)參(cān)照(zhào)照明體(tǐ)下物體色(sè)的(dí)一致性進(jìn)行量(liáng)化(huà)
，稱為顯色(sè)指數(shù)。即(jí)對(duì)象(xiàng)在某光(guāng)源照(zhào)射下(xià)顯示(shì)之顏(yán)色與其(qí)在(zài)參(cān)照(zhào)光源照(zhào)射下(xià)之顏(yán)色兩者(zhě)之相對(duì)差(chà)異。CIE 采(cǎi)用了(liǎo)一套共 14 種試(shì)驗色
，其(qí)中 1 ～ 8 號共(gòng) 8 種(zhǒng)試(shì)驗色(sè)用於(yú)光(guāng)源(yuán)一般(bān)顯(xiǎn)色(sè)指數（Ra）和特(tè)殊(shū)顯色(sè)指數的(dí)計算(suàn)
，這(zhè) 8 種(zhǒng)試驗色代表了各種(zhǒng)不同的常(cháng)見顏色
，而(ér) 9 ～ 14 是一些(xiē)飽和色和(hé)皮膚色
，專(zhuān)用於特殊顯(xiǎn)色指(zhǐ)數(shù)的計算(suàn)。

標(biāo)準(zhǔn)色樣

主(zhǔ)波長(cháng)：任(rèn)何一個(gè)顏(yán)色都(dū)可以看作為用(yòng)某(mǒu)一個(gè)光(guāng)譜色按一定(dìng)比例(lì)與一個(gè)參照光源（如 CIE 標準光(guāng)源 A，B，C 等(děng)
，等(děng)能(néng)光(guāng)源 E
，標準照明體 D65 等）相(xiāng)混(hùn)合(hé)而匹配出(chū)來(lái)的顏色(sè)
，這(zhè)個(gè)光譜色(sè)就是顏色(sè)的主波長(cháng)。

色溫(wēn)及(jí)相(xiāng)關色溫：當光(guāng)源所發(fā)出的(dí)光(guāng)的顏色(sè)與(yǔ)黑體在某(mǒu)一溫度(dù)下輻(fú)射(shè)的顏色(sè)相同時(shí)
，黑(hēi)體對(duì)應的(dí)溫(wēn)度就稱為(wéi)該(gāi)光源的(dí)色溫
，用絕(jué)對溫度 K 表示(shì)。對於(yú)一(yī)般(bān)光(guāng)源
，它(tā)的(dí)顏色與任何溫度(dù)下(xià)的黑(hēi)體輻射的顏色都不相同(tóng)
，這(zhè)時(shí)用(yòng)相關(guān)色(sè)溫(wēn)來表示(shì)。在均(jūn)匀色品(pǐn)圖中
，如果光源的色坐標點與(yǔ)某(mǒu)一個(gè)溫(wēn)度下的黑體輻射(shè)的色坐標(biāo)點*接近
，則該(gāi)黑體的(dí)溫度(dù)稱(chēng)為該(gāi)光(guāng)源(yuán)的相關色溫。

Ra 為平(píng)均一般顯(xiǎn)色指(zhǐ)數(shù)
，由(yóu) 1 ～ 8 號試驗色求得的 8 個特(tè)殊顯色指數取平均(jūn)值(zhí)而(ér)得到(dào)。

CRI 在(zài) LED 行(háng)業(yè)中通常(cháng)是 R1~R14 的平(píng)均值(zhí)針對(duì)適用場地的不同
，國際(jì)照(zhào)明委員會 CIE
，一(yī)般(bān)把顯色(sè)指數分為五類。

06濾光片式(shì)及(jí)分(fēn)光(guāng)光(guāng)譜式的差異

在光度，色(sè)度(dù)學量測中
，CIE127 規定(dìng)了有(yǒu)兩種測(cè)試方法(fǎ)
，一種是(shì)采(cǎi)用(yòng)光電二極管加上濾(lǜ)光片
，把光電二極管的響應曲綫(xiàn)修正為與人眼(yǎn)的(dí)響應(yīng)曲綫 ( 人眼三刺激值(zhí)響應曲綫 ) 接近(jìn)
，也就是用探(tàn)測器來模擬(nǐ)人眼；另外(wài)一(yī)種是(shì)分光(guāng)光譜法(fǎ)
，先測試光(guāng)源(yuán)的(dí)絕對(duì)能量光(guāng)譜(pǔ)分布曲綫(xiàn)
，然後(hòu)用(yòng) CIE127 規(guī)定的人眼響應曲(qū)綫函數把(bǎ)能(néng)量轉(zhuǎn)換為光度(dù)和色(sè)度(dù)值；分光光譜法最初通常用於標準(zhǔn)計量單(dān)位所(suǒ)采用的計量方(fāng)法(fǎ)；濾(lǜ)光片(piàn)法的(dí)優(yōu)點(diǎn)在於測(cè)試速度很(hěn)快
，但(dàn)是(shì)由於(yú)濾(lǜ)光(guāng)片光譜透過(guò)率(shuài)不(bù)可(kě)能完*與 CIE 標準(zhǔn)曲(qū)綫一(yī)致
，因此一(yī)定會(huì)存(cún)誤(wù)差。這種(zhǒng)誤(wù)差(chà)會(huì)隨著(zhuó)待(dài)測樣品和(hé)環境(jìng)而變化(huà)。

光(guāng)度(dù)測試(shì)濾光(guāng)片光譜失配曲綫(xiàn)圖

關於先鋒科(kē)技(jì)

先鋒代理(lǐ)的(dí)光學測(cè)量與(yǔ)分(fēn)析產品矩陣
，為您帶來覆(fù)蓋光性能(néng)檢測全場景(jǐng)的專(zhuān)業(yè)解(jiě)決方(fāng)案(àn)——從積分球，積(jī)分球測試係統，漫反射板等基(jī)礎(chǔ)光(guāng)學元(yuán)件
，到亮度計(jì)，色(sè)度計，光(guāng)譜亮度計，分光輻射(shè)亮(liàng)度計(jì)等(děng)精準(zhǔn)測量設備(bèi)
，再(zài)到(dào)手(shǒu)持(chí)亮度(dù)計，手持(chí)式(shì)光譜亮(liàng)度計(jì)，頻閃儀(yí)（含測試儀，手持(chí)式(shì)），照(zhào)度計(jì)（含手(shǒu)持(chí)式）等便攜工具(jù)
，全*位(wèi)滿(mǎn)足不同(tóng)場景下的光(guāng)參(cān)數檢(jiǎn)測需(xū)求(qiú)。

無(wú)論是成像色度計(jì)，成像亮度計(jì)，分布(bù)式光(guāng)度(dù)計(jì)，眩(xuàn)光測(cè)試係(xì)統等專(zhuān)業設(shè)備(bèi)
，還是激光粒(lì)度(dù)儀，激光(guāng)粒徑(jìng)儀(yí)，激光(guāng)粒度(dù)分(fēn)析儀等(děng)顆粒分(fēn)析(xī)工具(jù)
，以及薄(báo)膜厚度(dù)測(cè)量儀(yí)，光學(xué)膜(mó)厚測(cè)量(liáng)儀，光學膜厚儀等薄膜檢(jiǎn)測儀器
，都能(néng)為科研實驗(yàn)，工業質檢(jiǎn)，產品研(yán)發(fā)等(děng)領域提(tí)供可靠的(dí)數(shù)據(jù)支(zhī)撐。持續關注先鋒
，獲(huò)取這(zhè)些(xiē)光學(xué)測量產品的最新動態(tài)，應(yīng)用(yòng)案(àn)例(lì)與技(jì)術(shù)支(zhī)持(chí)
，讓(ràng)專業(yè)設(shè)備助力(lì)您的(dí)光(guāng)性(xìng)能檢(jiǎn)測工(gōng)作更高(gāo)效(xiào)，更精準！