零、光度学相关物理量的基本概念

在日常语言里，我们常说“这个灯很亮”，“桌面很亮”，“屏幕很亮”。但在物理和照明工程中，“亮”不能只用一个词来表示，因为它可能指不同的事情：

光源往某个方向发得强不强；
光源一共发出多少光；
某个表面被照得有多亮；
某个表面自己向外发出多少光；
人眼从某个方向看过去时感觉它有多亮。

概念	符号	单位	关注点
发光强度	$I_V$	$\mathrm{cd}$	某个方向上发光强不强
光通量	$\Phi_V$	$\mathrm{lm}$	总共发出多少可见光
照度	$E_V$	$\mathrm{lx}$	某表面被照到多少光
发光出射度	$M_V$	$\mathrm{lm}/\mathrm{m}^{2}$	某表面向外发出多少光
亮度	$L_V$	$\mathrm{cd}/\mathrm{m}^{2}$	从某方向看，表面有多亮

其中，下标 $V$ 表示 visual，即按人眼视觉感受加权后的量。

0. 光度学先解决一个问题：不是所有光都“同样亮”

光度学研究的不是单纯的能量，而是“人眼感觉到的光”。

例如，同样是 $1\ \mathrm{W}$ 的辐射功率，绿色光在人眼看来通常比红光或紫光更亮。原因是人眼对不同波长的敏感程度不同。在明视觉条件下，人眼大约对 $555\ \mathrm{nm}$ 附近的黄绿色光最敏感。

所以光度学中的量，比如光通量、发光强度、照度、亮度，都不是单纯的能量量，而是经过人眼视觉函数加权后的量。

粗略地说：

辐射度学问：光实际携带了多少能量？光度学问：这些光在人眼看来有多强？

1. 发光强度：某个方向上发光有多强

1.1 为什么先讲“方向”？

一个灯并不一定向所有方向均匀发光。

手电筒的光主要集中在前方；蜡烛近似向四周发光；台灯会把光更多地打向桌面。

所以我们先看一个方向：在某个方向上，光源到底发得强不强？

这个量叫做发光强度。

1.2 立体角：三维空间中的“张角”

在平面几何里，我们用角度描述一个方向范围；在三维空间里，我们用立体角描述一个空间范围。

立体角的单位是球面度，记作 $\mathrm{sr}$ 。

可以这样想象：

把光源放在球心，半径为 $r$ 。某一束光照到球面上一小块面积 $A$ 。这块面积对球心张开的空间范围就是立体角：

\Omega = \frac{A}{r^2}

如果半径是 $1\ \mathrm{m}$ ，球面上一块 $1\ \mathrm{m^2}$ 的面积，对球心张开的立体角就是 $1\ \mathrm{sr}$ 。

整个球面的面积是 $4\pi r^2$ ，所以整个空间的立体角是：

4\pi\ \mathrm{sr}

1.3 发光强度的定义

发光强度描述的是：

光源在某一给定方向上，单位立体角内发出的光通量。

公式为：

I_V = \frac{\mathrm{d}\Phi_V}{\mathrm{d}\Omega}

其中：

$I_V$ ：发光强度；
$\Phi_V$ ：光通量；
$\Omega$ ：立体角。

单位是：

\mathrm{cd} = \frac{\mathrm{lm}}{\mathrm{sr}}

即：

1\ \mathrm{cd} = 1\ \mathrm{lm/sr}

形象地说：

发光强度看的是“朝某个方向射出去的光有多集中、有多强”。

所以，手电筒的总光通量可能不算特别大，但如果它把光集中到很小的方向范围内，它在前方的发光强度就可以很大。

2. 光通量：光源总共发出多少“可见光”

2.1 从发光强度到光通量

如果发光强度表示“某个方向上的强弱”，那么把所有方向上的光都加起来，就得到光源发出的总光量。

这个总量叫做光通量。

光通量的符号是：

\Phi_V

单位是流明：

\mathrm{lm}

它表示：

单位时间内，光源发出的、经过人眼视觉加权后的光的总量。

更形象地说：

光通量是“这盏灯一共发出了多少对人眼有用的光”。

2.2 光通量与发光强度的关系

如果光源在不同方向上的发光强度是 $I_V$ ，那么光通量就是对所有方向的积分：

\Phi_V = \int I_V\,\mathrm{d}\Omega

如果光源向各个方向均匀发光，即每个方向的发光强度都相同，那么：

\Phi_V = I_V \cdot 4\pi

因为整个空间的立体角是 $4\pi\ \mathrm{sr}$ 。

例如，一个各向同性光源的发光强度为 $1\ \mathrm{cd}$ ，那么它向整个空间发出的总光通量为：

\Phi_V = 1 \times 4\pi = 4\pi\ \mathrm{lm}

2.3 光通量和功率不同

灯泡包装上常见“ $800\mathrm{lm}$ ”，“ $1000\mathrm{lm}$ ”，这里的 $\mathrm{lm}$ 就是流明。

它不是电功率，也不是普通意义上的 $\mathrm{W}$ 。

例如：

$10\ \mathrm{W}$ 的 LED 灯可能很亮；
$10\ \mathrm{W}$ 的白炽灯可能暗很多。

因为 $\mathrm{W}$ 表示耗电功率，而 $\mathrm{lm}$ 表示发出的可见光多少。

所以比较灯泡“照明能力”时， $\mathrm{lm}$ 比 $\mathrm{W}$ 更直接。

3. 照度：落到某个表面上的光有多少

3.1 为什么有了光通量还不够？

假设有一盏灯，总光通量是固定的。

如果光集中照在一本书上，书会很亮；如果同样的光摊开照在整个房间里，每平方米得到的光就少，房间表面就显得没那么亮。

所以只知道“总共有多少光”还不够，还要知道这些光分摊到多大的面积上。

这就引出照度。

3.2 照度的定义

照度描述的是：

入射到某个表面上的光通量，除以被照表面的面积。

公式为：

E_V = \frac{\mathrm{d}\Phi_V}{\mathrm{d}A}

其中：

$E_V$ ：照度；
$\Phi_V$ ：入射到表面上的光通量；
$A$ ：被照面积。

单位是勒克斯，记作 $\mathrm{lx}$ ：

1\ \mathrm{lx} = 1\ \mathrm{lm/m^2}

也就是说：

如果 $1\ \mathrm{m^2}$ 的桌面上均匀接收到 $1\ \mathrm{lm}$ 的光通量，那么桌面的照度就是 $1\ \mathrm{lx}$ 。

3.3 照度描述的是“被照面”

照度关心的不是光源本身，而是被照的表面。

例如：

书桌面上的照度；
黑板面上的照度；
地面上的照度；
墙面上的照度。

所以说“这个桌面有 $500\ \mathrm{lx}$ ”，是合理的；但说“这个灯有 $500\ \mathrm{lx}$ ”，通常是不严谨的。

灯发出的是光通量或发光强度；桌面接收到的是照度。

3.4 点光源照度公式

如果一个点光源在某方向上的发光强度为 $I_V$ ，距离被照面为 $r$ ，光线与表面法线夹角为 $\theta$ ，则照度近似为：

E_V = \frac{I_V \cos\theta}{r^2}

这个公式包含两个重要因素。

第一，距离越远，照度越小：

E_V \propto \frac{1}{r^2}

因为光传播时会向空间扩散。

第二，斜着照时照度变小：

E_V \propto \cos\theta

因为同样一束光斜着照到表面上，会摊开到更大的面积上。

形象地说：

光越远，摊得越开；
光越斜，摊得也越开。
摊得越开，单位面积分到的光越少，照度越低。

4. 发光出射度：从某个表面发出来的光有多少

4.1 照度和发光出射度是一对相反视角

照度看的是：

光照到表面上。

发光出射度看的是：

光从表面发出来。

它们都涉及“光通量除以面积”，但方向不同。

量	关注方向	典型问题
照度 $E_V$	入射到表面	桌面被照得多亮？
发光出射度 $M_V$	从表面出射	发光面每平方米发出多少光？

4.2 发光出射度的定义

发光出射度定义为：

单位面积的表面向外发出的光通量。

公式为：

M_V = \frac{\mathrm{d}\Phi_V}{\mathrm{d}A}

其中：

$M_V$ ：发光出射度；
$\Phi_V$ ：从表面发出的光通量；
$A$ ：发光表面的面积。

单位是：

\mathrm{lm/m^2}

注意：虽然它和照度有相同的量纲，都是 $\mathrm{lm/m^2}$ ，但在实际使用中， $\mathrm{lx}$ 通常专门用于照度，而发光出射度一般写作 $\mathrm{lm/m^2}$ 。

4.3 例子

一块发光面板，面积为 $2\ \mathrm{m^2}$ ，总共向外发出 $1000\ \mathrm{lm}$ 的光通量。

如果出光均匀，则它的发光出射度为：

M_V = \frac{1000}{2} = 500\ \mathrm{lm/m^2}

这表示：

每平方米发光面向外发出 $500\ \mathrm{lm}$ 的光。

5. 亮度：从某个方向看过去，表面有多亮

5.1 为什么还需要亮度？

照度能告诉我们桌面接收到多少光，但它不能完全告诉我们“人眼看桌面有多亮”。

例如：

同样照度下，白纸看起来很亮，黑布看起来很暗。因为白纸反射到眼睛里的光多，黑布反射到眼睛里的光少。

再比如：

同样发光通量的灯，如果发光面积很小，会很刺眼；如果发光面积很大，看起来就柔和很多。

所以我们需要一个量描述：

从某个方向看过去，单位表观面积向眼睛发出的光有多强。

这个量叫亮度。

5.2 亮度的定义

亮度描述的是：

某个表面在给定方向上的发光强度，除以该方向看到的投影面积。

公式可以写成：

L_V = \frac{\mathrm{d}I_V}{\mathrm{d}A_\perp}

其中：

$L_V$ ：亮度；
$I_V$ ：给定方向上的发光强度；
$A_\perp$ ：从该方向看到的投影面积。

如果表面实际面积为 $\mathrm{d}A$ ，表面法线与观察方向夹角为 $\theta$ ，那么投影面积为：

\mathrm{d}A_\perp = \mathrm{d}A \cos\theta

因此亮度也可写成：

L_V = \frac{\mathrm{d}^2\Phi_V}{\mathrm{d}A \cos\theta \,\mathrm{d}\Omega}

单位是：

\mathrm{cd/m^2}

也常称为 $\mathrm{nit}$ ：

1\ \mathrm{nit} = 1\ \mathrm{cd/m^2}

5.3 亮度最接近“看起来亮不亮”

亮度常用于描述：

屏幕亮度；
灯具表面亮度；
发光广告牌亮度；
道路表面亮度；
天空亮度。

例如手机屏幕常说“最大亮度 1000 nit”，本质上就是：

1000\ \mathrm{cd/m^2}

亮度越高，说明从单位投影面积、单位立体角中进入人眼的光越多，人眼通常会感觉越亮。

5.4 照度和亮度的区别

照度和亮度最容易混淆。

可以这样区分：

照度：有多少光落到物体上。亮度：有多少光从物体朝眼睛来。

举例：

一张桌子被台灯照射。

台灯给桌面提供照度：

E_V

桌面反射光进入眼睛，使我们看到桌面有一定亮度：

L_V

如果桌面是白色的，反射多，亮度高；如果桌面是黑色的，反射少，亮度低。

即使照度相同，不同材料表面的亮度也可以不同。

6. 五个量之间的逻辑关系

$光度学量和辐射度学量$

可以用一条线索串起来：

第一步：先看某个方向

光源在某个方向上发得强不强？

I_V = \frac{\mathrm{d}\Phi_V}{\mathrm{d}\Omega}

这就是发光强度，单位 $\mathrm{cd}$ 。

第二步：把所有方向加起来

光源一共发出多少光？

\Phi_V = \int I_V \,\mathrm{d}\Omega

这就是光通量，单位 $\mathrm{lm}$ 。

第三步：看光落到面积上

某个表面单位面积接收到多少光？

E_V = \frac{\mathrm{d}\Phi_V}{\mathrm{d}A}

这就是照度，单位 $\mathrm{lx}$ 。

第四步：看表面自己向外发光

某个表面单位面积向外发出多少光？

M_V = \frac{\mathrm{d}\Phi_V}{\mathrm{d}A}

这就是发光出射度，单位 $\mathrm{lm/m^{2}}$ 。

第五步：看眼睛从某方向看到多亮

某个表面在某方向上的单位投影面积发光强度是多少？

L_V = \frac{\mathrm{d}I_V}{\mathrm{d}A_\perp}

或：

L_V = \frac{\mathrm{d}^2\Phi_V}{\mathrm{d}A\cos\theta\,\mathrm{d}\Omega}

这就是亮度，单位 $\mathrm{cd/m^{2}}$ 。

7. 一个形象总结

可以把光想象成水。

光通量像“总水量”

一盏灯总共发出多少光，就像水龙头总共流出多少水。

\Phi_V

单位是 $\mathrm{lm}$ 。

发光强度像“某个方向的水流集中程度”

如果水朝四周散开，每个方向不强；如果水被喷嘴集中到一个方向，这个方向就很强。

I_V

单位是 $\mathrm{cd}$ 。

照度像“地面每平方米接到多少水”

同样多的水，洒在小面积上，地面湿得厉害；洒在大面积上，每平方米分到的水少。

E_V

单位是 $\mathrm{lx}$ 。

发光出射度像“地面每平方米向外冒出多少水”

如果不是水落到地面，而是地面自己往外喷水，那么每平方米喷水多少，就类似发光出射度。

M_V

单位是 $\mathrm{lm/m^{2}}$ 。

亮度像“你从某个方向看到的喷水强度”

同样总水量，如果出口很小，会显得很猛烈；如果出口很大，会显得柔和。

同理，同样光通量下，小面积高亮度光源容易刺眼，大面积低亮度光源更柔和。

L_V

单位是 $\mathrm{cd/m^{2}}$ 。

8. 最后用一句话区分

发光强度：

光源朝某个方向发得多强。

光通量：

光源总共发出多少可见光。

照度：

某个表面被照到多少光。

发光出射度：

某个发光表面每平方米向外发出多少光。

亮度：

从某个方向看过去，表面显得有多亮。

最核心的区别是：

光通量看“总量”；
发光强度看“方向”；
照度看“入射面积”；
发光出射度看“出射面积”；
亮度看“方向 + 投影面积”，最接近人眼看到的明暗。

一、照度计选择

照度计基本要求
性能等级	一级或以上
量程	0/1/5-19.99万/20万 lx
分辨力	⩾0.1 lx
读数换挡	最好自动
购买建议	主业为光仪研发制造的企业品牌
大致价格	100元左右

不建议使用手机APP或工程模式（*#0*#）进行测量，因为结构不同，缺少余弦修正器，设备基本结构对比如下：

设备	基本结构
照度计	余弦修正器、 $V(\lambda)$ 修正滤光器、光电接收器
Android手机	玻璃、滤波片、环境光传感器
iOS手机	玻璃、镜头、滤波片、图像传感器

一个别人做得光照计与手机测量对比：Luxmeter App vs. Measuring Device

二、照度测量方法

设置测量范围
布置测量点
测量点照度记录
计算评价参数

三、测量前两个问题

1. 测量目的？（原因：目的不同 $\Rightarrow$ 评价标准不同 $\Rightarrow$ 测量方案有区别）

目的分为两种：评价一款灯具、评价一个房间的照明。

住宅书房照明测量方案汇总

测量目的	评价标准	测量标准	测量范围	布点方案	评价参数
评价台灯	GB/T9473-2022 读写作业台灯性能要求	GB/T 5700-2023 照明测量方法	书桌中心区、总区域【大致直径台灯符合性】	国标矩形区域四角布点法：100mm正方形网格划分国标扇形区域四角布点法：参见台灯国标附录D（适用于圆标台灯）四角布点法：利用现成网格板（如工装板、洞洞板、书法毛毡等）制作布点参考面，100mm正方形网格划分书桌主阅读区【省事/大致衡量台灯】四角布点法：3K4纸制作布点参考面，99mm×105mm网格划分	各测量范围内最小水平照度照度均匀度（最大值 : 最小值）
评价吸顶灯	GB/T50034-2024 建筑照明设计标准推荐值见表5	GB/T 5700-2023 照明测量方法	整个书房 H=0.75米水平面	中心布点法：房间边长小于2.5米时，中心点间距不超过0.5m×0.5m；边长大于2.5米小于6米时，不超过1m×1m。	平均照度照度均匀度（最小值 : 平均值）
评价大路灯	需综合参考多个标准推荐值见表6	GB/T 5700-2023 照明测量方法	整书桌面	四角布点法： 6张以上A4纸制作布点参考面， 200mm×200mm网格划分	各测量范围内平均照度照度均匀度（最小值 : 平均值）
			整个书房 H=0.75米水平面与吸顶灯同标高无花	中心布点法：房间边长小于2.5米时，中心点间距不超过0.5m×0.5m；边长大于2.5米小于6米时，不超过1m×1m。
			与吸顶灯同标高天花板	中心布点法：房间边长小于2.5米时，中心点间距不超过0.5m×0.5m；边长大于2.5米小于6米时，不超过1m×1m。
			墙面（大衣柜、窗帘）	中心布点法：房间边长小于2.5米时，中心点间距不超过0.5m×0.5m；边长大于2.5米小于6米时，不超过1m×1m。
评价书房照明	需综合参考多个标准推荐值见表7、8	GB/T 5700-2023 照明测量方法	整书桌面	四角布点法： 6张以上A4纸制作布点参考面， 200mm×200mm网格划分	各测量范围内平均照度照度均匀度（最小值 : 平均值）
			环绕区 H=0.75米水平面	中心布点法：250mm左右网格划分
			背景区 H=0.75米平面与吸顶灯同标高无花	中心布点法：房间边长小于2.5米时，中心点间距不超过0.5m×0.5m；边长大于2.5米小于6米时，不超过1m×1m。
			与吸顶灯同标高天花板	中心布点法：房间边长小于2.5米时，中心点间距不超过0.5m×0.5m；边长大于2.5米小于6米时，不超过1m×1m。
			墙面（大衣柜、窗帘）	中心布点法：房间边长小于2.5米时，中心点间距不超过0.5m×0.5m；边长大于2.5米小于6米时，不超过1m×1m。
			H=1.2米（或使用人坐姿眼部）	—	垂直点照度

具体国标文件：

GB/T9473-2022（读写作业台灯性能要求）

GB/T50034-2024（建筑照明设计标准）

GB/T5700-2023（照明测量方法）

2. 评价参数细节？

照度性能评价参数主要通过

(1) 计算测量范围内的表面平均照度

$平均照度测量$

(2) 照度均匀度

参考标准	照度均匀度
读写作业台灯性能国标	$\dfrac{\text{最大值}}{\text{最小值}}\geqslant 1$
建筑照明国标	$\dfrac{\text{最小值}}{\text{平均值}}\leqslant 1$
教室照明国标	$\dfrac{\text{最小值}}{\text{平均值}}\leqslant 1$

例外：台灯性能评价国标：最小水平点照度

四、测量前的准备工作

照度测量条件
环境光	测量房间无杂散光（关闭不参与测量的灯具、拉上窗帘、关闭房门）
环境温度	最佳范围：15-25°C
参与测量灯具	预先工作15分钟（保证光输出稳定）
监测电压	家中可不监测

1. 第一次使用或长时间未用，需确认照度计是否正常：

(1) 完全人工照明条件下，随便取一个点实测

(2) 灯具点亮15分钟后，打开照度计电源，与光度头盖子

(3) 光度头表面不能有灰尘污渍，光度头和照度计平稳摆放，身体或手不要遮挡光度头

(4) 判定是否正常：

1分钟内，如果数值没有变化，说明正常。

1分钟内，如果数值在不断跳动，在1分钟内按“HOLD”键6次，记录6次数值，取最大值与最小值，如果 $\dfrac{\text{最大值}}{\text{最小值}}\leqslant 1.005$ ，说明照度计正常。

(5) 专业测量仪器需要至少每年校准一次，实际上家用照度计可以每年自己进行检查照度计是否有偏移，使用相同位置的台灯（保证距离和高度一致）并打开15分钟后，选取书桌中心三个固定点位进行测量，打开照度计5秒后，测量每个点的照度3次，计算平均值并记录，与上一年数据进行对比。对于一级照度计，每次测量值和初始值相差不超过1%就说明不需要回厂校准。

2. 测量时的注意事项：

(1) 测量期间，注意关注照度计工作时长和光度头暴露时间。

(2) 测完一组，做下一组准备工作时，最好关闭照度计，盖上光度头盖子。

(3) 测量全部完毕后，电池最好拿出来，并且最好定期通次电。

五、台灯照度测量

1. 照度测量目的：

了解“主阅读区”的照度情况，评判灯具核心光学性能

2. 测量限定范围：

书桌面上 $700\mathrm{mm}\times 500\mathrm{mm}$ 范围内

3. 测量序号点的照度：

对限定范围等分，边长为 $100\mathrm{mm}$ 的正方形网格，在每个网格四角点标序号

测量点的定位：

(1) 台灯品牌有布点网格纸。

(2) 无布点网格纸，按照国标GB/T9473-2022摆放：

a）台灯出光面高度：

1）若说明书标明了台灯正常工作时的出光面高度，则按照说明书规定；

2）若说明书未标明工作高度，台灯出光面高度不可调节，则在该高度下测试；

3）若说明书未标明工作高度，台灯出光面高度可调节且最大高度小于 400 mm ，则在台灯的最大高度下测试；

4）若说明书末标明工作高度，台灯出光面高度可调节且最大高度大于或等于 400 mm ，则在台灯的 400 mm 的高度下测试。

b）台灯出光面与读写作业照明的有效工作区域相对位置关系：

1）说明书标明了台灯的正常工作位置：

若标明的台灯出光面几何中心垂直投影点位于中心区域矩形以外时，按照说明书规定的台灯正常工作位置进行测试；
若标明的台灯出光面几何中心垂直投影点位于中心区域矩形内时，则测试时将出光面几何中心垂直投影点与中心区域矩形上边沿中间位置重合。

2）说明书未标明台灯的正常工作位置：

未标明台灯出光面与有效工作区域的关系，测试时将出光面几何中心垂直投影点与中心区域矩形上边沿中间位置重合。

在光源燃点稳定后进行测量。

4. 判断：

(1) 如果序号点的照度计数值稳定不动，记录照度计数值

(2) 如果数值跳动，则每个点测 $2\sim 3$ 次（按“HOLD”键 $2\sim 3$ 次），平均值为该序号点的照度值。

5. 计算照度均匀度：

测量所有序号点的照度值之后，找出中心区和总区域的最小水平照度，再找出中心区和总区域的最大照度，并计算

\begin{aligned} \text{中心区照度均匀度}=\dfrac{中心区最大照度}{中心区最小照度}\\ \text{总区域照度均匀度}=\dfrac{总区域最大照度}{总区域最小照度} \end{aligned}

6. 与国标对比：

最大水平照度不应超过 $2500$ lx且满足国标GB/T9473-2022推荐值：

光度等级	遮光性和防眩光	最小水平照度(lx)：中心区域	最小水平照度(lx)：总区域	照度均匀度：中心区域	照度均匀度：总区域
AA级	符合 5.3.1	$\geqslant 500$	$\geqslant 250$	$\leqslant 3$	$\leqslant 7$
A级	符合 5.3.1	$\geqslant 300$	$\geqslant 150$	$\leqslant 3$	$\leqslant 7$

其中，

5.3.1 遮光性和防眩光：台灯应具有遮光性，没有过度的眩光。对于正常工作位置的出光面相对桌面高度低于 $750\mathrm{mm}$ 的台灯，当人处于坐姿的位置时，人眼观察到的所有部件的表面亮度不应大于 $2000\mathrm{cd}/\mathrm{m}^{2}$ 。

例外： 如果台灯卖家提供的是2017版老国标扇形范围（一般是圆形台灯）的照度数据，则需要按照国标GB/T9473-2022附录A绘制扇形布点参照面进行测量。

六、吸顶灯照度的测量

1. 测量目的：

吸顶灯提供的是整个房间的基础照明（“一般照明”）。

2. 测量范围：

整个房间

3. 测量序号点的照度：

硬装软装完毕，摆放家具、拉上窗帘后，去除衣柜的宽度后，对整个书房用矩形网格布点（最好为正方形），取网格中心点为序号点：

$书房照度测量正方形网格布点$

其测点间距应满足：

测量区域最大测点间距表

测量区域的场地尺寸	最大测点间距 $a/m$ 或 $b/n$
场地长度 $a$ 或宽度 $b$ 不大于 2.5 m	0.5 m
场地长度 $a$ 或宽度 $b$ 大于 2.5 m，且不大于 6 m	1.0 m
场地长度 $a$ 或宽度 $b$ 大于 6 m，且不大于 15 m	2.0 m
场地长度 $a$ 或宽度 $b$ 大于 15 m，且不大于 50 m	5.0 m
场地长度 $a$ 或宽度 $b$ 大于 50 m	10.0 m

注： $m$ 为场地长度方向的测点数量， $n$ 为场地宽度方向的测点数量。

(1) 用两把卷尺与美纹纸（粘性不强的胶带）进行标记。

(2) 测量点高度均为 $0.75\mathrm{m}$ ，因此需要准备支架，把光度头与照度计固定在支架上，光度头水平向上。

现阶段没有没有专门针对住宅书房照明的国标，建议参考国标GB/T50034-2024（建筑照明设计标准）

4. 判断：（同台灯）

(1) 如果序号点的照度计数值稳定不动，记录照度计数值

(2) 如果数值跳动，则每个点测 $2\sim 3$ 次（按“HOLD”键 $2\sim 3$ 次），平均值为该序号点的照度值。

5. 计算照度均匀度：

测量所有序号点的照度值之后，找出中心区和总区域的最小水平照度，再找出中心区和总区域的最大照度，并计算

\begin{aligned} \text{中心区照度均匀度}=\dfrac{中心区最大照度}{中心区最小照度}\\ \text{总区域照度均匀度}=\dfrac{总区域最大照度}{总区域最小照度} \end{aligned}

6. 与推荐值比较：

注意：

(1) 由于住宅、书房是使用人熟悉的环境，不是人流大的教室这种公共空间，所以对照度均匀度要求可以不高。

(2) 仅通过一盏普通漫射配光的灯，来实现常规面积的高均匀度是比较困难的。

所以用一盏吸顶灯提供书房一般照明的照度均匀度，尤其是书房摆放实际家具之后，能 $\geqslant 0.6$ 就已经非常好了。

如果照度均匀度能达到教室级别 $\geqslant 0.7$ 当然更好，但前提是这个照度均匀度不是用高功率实现的高光通量带来的。存在一些品牌给出书桌主阅读区的照度均匀度数据，这个数据没有意义，因为此时的照度均匀度是 $最小值：平均值$ 。

由于吸顶灯没有国标，只给出实测照度推荐，如下：

吸顶灯“照度”评价参数与指标推荐

主要使用时段	场景	房间内一般照明平均水平照度（lx）在H=0.75米	房间内一般照明照度均匀度（最小值:平均值）在H=0.75米
傍晚、夜晚	用于书房长时间近距离用眼（读写、画画、手工等）	75（书桌300） 100（书桌500） 150（书桌750） 200（最高）	⩾0.6
白天且采光差需要开灯补光	用于书房长时间近距离用眼（读写、画画、手工等）	100（书桌500） 150（书桌750） 200（书桌1000） 300（最高）	⩾0.6

注：根据使用人书桌面平均读写照度需求，结合价格，在下列照度等级内选择吸顶灯提供的照度水平等级；如对价格不敏感，可直接按最高值选购。

七、“大路灯”照度测量方案

“大路灯”（也常被称为立式护眼灯或落地护眼灯）是一种功率较大、发光面积广、外形酷似街边路灯的落地式照明设备。

1. 测量目的：

整个房间的一般照明和书桌面的照度。天花板与墙面的平均照度，以及照度均匀度。

(1) 可以同时提供一般照明和局部照明。所以需要测量整个房间的一般照明和书桌面的照度数据。

(2) 核心优势是通过打量天花板来实现高舒适度的间接照明。因此需要测量天花板与墙面的平均照度，以及照度均匀度。

2. 测量范围：

整个房间、整个书桌面、天花板与墙面。如果有大面积立柜与床帘遮挡墙面，则把它们等价于墙面。

3. 测量序号点的照度：

(1) 书房的一般照明照度测量： 照搬吸顶灯。

$在网格中心布点示意图$

在网格中心布点示意图

标引序号说明：

$a$ ——场地长度。

$b$ ——场地宽度。

$m$ ——长轴方向网格数量。

$n$ ——短轴方向网格数量。

(2) 墙面与天花板测量： 原则和“一般照明”测量一样，尽量用正方形网格标定测量点。墙面如果比较干净，布点与测量还算方便。如果有家具物品遮挡，测量会麻烦些：把墙面划分成几块区域，每个区域根据照明测量国标的建议用相应间距的网格布置测量点。

（3）天花板布点： 与一般照明布点一样。

4. 判断：（同台灯）

(1) 如果序号点的照度计数值稳定不动，记录照度计数值

(2) 如果数值跳动，则每个点测 $2\sim 3$ 次（按“HOLD”键 $2\sim 3$ 次），平均值为该序号点的照度值。

5. 计算照度均匀度：

测量所有序号点的照度值之后，找出中心区和总区域的最小水平照度，再找出中心区和总区域的最大照度，并计算

\begin{aligned} \text{中心区照度均匀度}=\dfrac{中心区最大照度}{中心区最小照度}\\ \text{总区域照度均匀度}=\dfrac{总区域最大照度}{总区域最小照度} \end{aligned}

6. 与推荐值比较：

由于大路灯没有国标，只给出实测照度推荐，硬装软装完毕，摆放家具、拉上窗帘后实测照度推荐如下：

大路灯“照度”评价参数与指标推荐

测量范围	平均照度（等级）lx 【日落后-夜晚】			平均照度（等级）lx 【白天采光差需要补光时】			照度均匀度（最小值:平均值）
测量范围	根据使用人书桌面平均读写照度需求，结合价格，在各照度等级内选择大路灯提供的照度水平；或者，如对价格不敏感，可直接按照最高值选购带无极调光的大路灯。						照度均匀度（最小值:平均值）
整书桌面	300	500	750	500	750	1000	⩾0.7
书房一般照明 H=0.75m	100	150	200	200	300	500	⩾0.6
四个墙面（高大立柜、窗帘、房门视作墙面）	100	150	200	150	200	300	⩾0.1
天花板	75	100	150	100	150	200	⩾0.1

八、书房读写照明

与“大路灯”方案类似，区别在于需要将书房“一般照明”的测量范围划分为背景区、环绕区、书桌面。

(1) 背景区的网格划分与布点和吸顶灯、大路灯的“一般照明”一样。

(2) 环绕区则尽量划分成 $250\mathrm{mm}\times 250\mathrm{mm}$ 的网格。

(3) 书桌面布点方案与“大路灯”一样。

所有这些测量范围的平均照度和均匀度计算办法与“大路灯”一样。

评价标准参考下面的表格：

修订：依据GB50034-2024版调整

	书桌水平平均照度 lx@H=0.75m	书桌面照度均匀度最小值：平均值 H=0.75m	环绕区水平平均照度 lx@H=0.75m	背景区水平平均照度 lx@H=0.75m	眼部垂直照度 lx H=1.2米/使用人坐姿眼部	墙面垂直平均照度 lx	天花板水平平均照度 lx
日落夜晚	750	U⩾0.7	500	⩾150	坐姿300-500	⩾200	⩾150
	500推荐画画手工		300	⩾100	坐姿200-500	⩾150	⩾100
	300推荐读写		200	⩾75	坐姿120-300推荐	⩾100	⩾75
白天人工补光（如：采光差、清晨、阴雨天）	<2000	清晨—— 人工光U⩾0.7	500-1000	⩽300	⩾250底限（累计>4小时/日）	<500	<500
	750-1000推荐		500	⩾200		200-300	⩾150
	500		300	⩾100		⩾150	⩾100

修订：依据GB50034-2024版调整

照度均匀度	书房一般照明最小值：平均值 H=0.75m	书桌面最小值：平均值 H=0.75m	背景区：环绕区平均值：平均值 H=0.75m	墙面最小值：平均值	天花板最小值：平均值
日落、夜晚	0.6	U⩾0.7	U⩾1/3	U⩾0.1	U⩾0.1

备注：这两个表格推荐值针对学龄期正常生理状况的未成年人，55岁以下的成年人可以参考。

如果想从人体非视觉效应角度，评价书房不同天气条件下的白天、夜晚照度上是否达标，则需要增加坐姿眼部垂直点照度的测量，国标建议高度是 $1.2\mathrm{m}$ ，但可以根据主要使用人的眼部高度 进行测量。

参考文献

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Illuminance

[2] CIE S 026:2018. CIE System for Metrology of Optical Radiation for ipRGC-Influenced Responses to Light.

[3] CIE S 008/E:2001. 室内工作场所照明标准。

[4] GB 50034—2024. 建筑照明设计标准。

[5] EN 12464-1:2021. Light and Lighting — Lighting of Work Places — Part 1: Indoor Work Places.

[6] ANSI/IES RP-3-20. Recommended Practice: Lighting Educational Facilities.

[7] GB 7793—2010. 中小学校教室采光和照明卫生标准。

[8] GB/T 9473—2022. 读写作业台灯性能要求。

[9] T/CIE 030—2020. 中小学校教室健康照明设计规范。

[10] DB31/T 539—2020. 中小学校及幼儿园教室照明设计规范。

[11] T/SIEATA 000001—2020. 中小学校教室照明质量分级评价。

[12] The WELL, 2019.

[13] GB/T 5700—2023. 照明测量方法。

[14] JJG 245—2005. 光照度计。

[15] Cerqueira, D., Carvalho, F., and Bettencourt Melo, R. “Is It Smart to Use Smartphones to Measure Illuminance for Occupational Health and Safety Purposes?” Advances in Intelligent Systems and Computing, Issue 604, 2018, pp. 258–268.

[16] Jiang, J., Liu, D., Gu, J., and Süsstrunk, S. “What is the Space of Spectral Sensitivity Functions for Digital Color Cameras?” 2013 IEEE Workshop on Applications of Computer Vision (WACV), Tampa, FL, 2013, pp. 168–179.

[17] Vujica Herzog, Natasa, Buchmeister, Borut, and Spindler, Lea. “Comparison between Lux Meter Apps and Illumination Measuring Devices.” Chapter, January 2022. DOI: 10.2507/daaam.scibook.2022.03.

目录

零、光度学相关物理量的基本概念

0. 光度学先解决一个问题：不是所有光都“同样亮”

1. 发光强度：某个方向上发光有多强

1.1 为什么先讲“方向”？

1.2 立体角：三维空间中的“张角”

1.3 发光强度的定义

2. 光通量：光源总共发出多少“可见光”

2.1 从发光强度到光通量

2.2 光通量与发光强度的关系

2.3 光通量和功率不同

3. 照度：落到某个表面上的光有多少

3.1 为什么有了光通量还不够？

3.2 照度的定义

3.3 照度描述的是“被照面”

3.4 点光源照度公式

4. 发光出射度：从某个表面发出来的光有多少

4.1 照度和发光出射度是一对相反视角

4.2 发光出射度的定义

4.3 例子

5. 亮度：从某个方向看过去，表面有多亮

5.1 为什么还需要亮度？

5.2 亮度的定义

5.3 亮度最接近“看起来亮不亮”

5.4 照度和亮度的区别

6. 五个量之间的逻辑关系

第一步：先看某个方向

第二步：把所有方向加起来

第三步：看光落到面积上

第四步：看表面自己向外发光

第五步：看眼睛从某方向看到多亮

7. 一个形象总结

光通量像“总水量”

发光强度像“某个方向的水流集中程度”

照度像“地面每平方米接到多少水”

发光出射度像“地面每平方米向外冒出多少水”

亮度像“你从某个方向看到的喷水强度”

8. 最后用一句话区分

一、照度计选择

二、照度测量方法

三、测量前两个问题

1. 测量目的？（原因：目的不同⇒\Rightarrow⇒评价标准不同⇒\Rightarrow⇒测量方案有区别）

住宅书房照明测量方案汇总

2. 评价参数细节？

四、测量前的准备工作

1. 第一次使用或长时间未用，需确认照度计是否正常：

2. 测量时的注意事项：

五、台灯照度测量

1. 照度测量目的：

2. 测量限定范围：

3. 测量序号点的照度：

4. 判断：

5. 计算照度均匀度：

6. 与国标对比：

六、吸顶灯照度的测量

1. 测量目的：

2. 测量范围：

3. 测量序号点的照度：

测量区域最大测点间距表

4. 判断：（同台灯）

5. 计算照度均匀度：

6. 与推荐值比较：

吸顶灯“照度”评价参数与指标推荐

七、“大路灯”照度测量方案

1. 测量目的：

2. 测量范围：

3. 测量序号点的照度：

在网格中心布点示意图

4. 判断：（同台灯）

5. 计算照度均匀度：

6. 与推荐值比较：

大路灯“照度”评价参数与指标推荐

八、书房读写照明

修订：依据GB50034-2024版调整

修订：依据GB50034-2024版调整

参考文献

1. 测量目的？（原因：目的不同 $\Rightarrow$ 评价标准不同 $\Rightarrow$ 测量方案有区别）