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已校正的照度量測 — 從工作場所照明至 500,000 lx。

用於精確光量測的照度計與勒克斯計

照度描述入射於表面的光通量,是基本的光度量之一,單位為勒克斯(lx)。為獲得可重現的量測結果,光線必須依據人眼的光譜視效函數加以加權。

Opsytec 提供用於測定照度的已校正量測系統。搭配 LUX 感測器後,RMD 與 RM-12 輻射計即成為勒克斯計 — 以勒克斯顯示照度的已校正光量測儀器。該感測器涵蓋 380 至 780 nm 的可見光譜範圍,並依據 V(λ) 函數對入射光進行加權。

照度計量測什麼?

照度計量測照度 Ev。它描述落在特定表面上的光通量。單位為勒克斯(lux):

1 lx = 1 lm/m²

照度是一種光度量。它依照人眼在明視覺下的光譜敏感度對光輻射進行加權。

因此,勒克斯量測與以 W/m² 為單位的輻射度量測有根本上的不同。兩個輻射功率相同的光源,可能因光譜不同而產生不同的勒克斯數值。

V(λ) 加權與 V-lambda 感測器

在光度量測中,人眼的光譜光視效率以 V(λ) 函數描述。其峰值位於 555 nm,並在可見光範圍的兩端急遽下降。

因此照度計需要一個 V-lambda 感測器:其光譜靈敏度應盡可能貼近此加權函數。感測器響應與 V(λ) 之間的偏差可能導致量測誤差,尤其是在窄頻帶 LED 或特殊光譜的情況下。

Opsytec LUX 感測器的工作範圍為 380 至 780 nm,採用 V(λ) 加權,並可搭配 RMD 與 RM-12 輻射計使用。

明視覺的光視效率曲線 V(λ) 與暗視覺的光視效率曲線 V′(λ)。

餘弦修正

照度是與面積相關的物理量。以傾斜角度入射至量測面的輻射,其對照度的貢獻依入射角的餘弦值而定。適當的量測頭必須重現此角度特性。

Opsytec 感測器採用擴散片進行餘弦修正。對於並非完全垂直入射至感測器的光線,此設計可提升量測準確度。

餘弦校正:感測器靈敏度隨入射角的變化與理想餘弦曲線之比較。

勒克斯刻度:那究竟有多亮

在滿天星斗的新月夜與正午當空的太陽之間,相差超過 1 億倍——而人眼在兩種情況下都能看見。瞳孔對入射光量的調節僅約 16 倍,遠更大部分的適應是由視網膜完成。此刻度以對數座標呈現典型的照度水準與標準值。請拖曳座標軸上的滑桿、將滑鼠移至符號上,或輸入您自己的量測值。

此勒克斯標尺在您的瀏覽器中執行,不會傳輸任何資料。

情境照度
晴空、太陽位於天頂130,000 lx
中歐夏季正午、晴空90,000 lx
冬季正午、晴空20,000 lx
夏季正午、陰天19,000 lx
夏季陰影處10,000 lx
陰天的冬日3,500 lx
陰天(典型值)1,000 lx
曙暮光(太陽剛沒入地平線下)750 lx
非常昏暗的陰天100 lx
曙暮光(太陽位於地平線下 6°)3 lx
滿月之夜0.05–0.36 lx
半月,晴朗夜空0.01 lx
新月時的星光之夜0.001 lx
無月的陰天夜晚0.0001 lx

情境照度
現代手術照明160,000 lx
符合 ICH Q1B 的光穩定性試驗箱(計算範例)75,000 lx
牙科手術燈(最低值)15,000 lx
辦公室或室內照明500 lx
走廊100 lx
客廳50 lx
符合 ISO 3059 的螢光檢測(環境光,最高值)20 lx
街道照明10 lx
約 1 m 處的燭光1 lx
符合 EN 1838 的逃生路線緊急照明(最低值)1 lx

標準:ISO 3059、EN 1838、ICH Q1B。

作業/空間維持照度
技術製圖750 lx
辦公室、螢幕作業、會議室500 lx
CAD 工作站500 lx
銷售區、接待區300 lx
走廊、樓梯間100 lx
停車場75 lx

標準值為維持值:即使在燈具老化與污染之後,照度仍不得低於該值。若維護係數為 0.8,則 500 lx 的新設置必須提供約 625 lx。針對螢幕作業,該標準另要求眩光限制達 UGR ≤ 19,且演色性指數為 Ra ≥ 80。

標準:EN 12464-1:2021。

照度量測的應用領域

典型應用包括:

  • LED 燈具測試
  • 照明系統開發
  • 品質管制與生產檢測
  • 燈具比較量測
  • 研究與開發
  • 光學系統特性分析

在多項應用中,標準會直接規定照度:

  • 依據 ISO 3059 的螢光裂紋檢測:檢測期間,可見環境光不得超過 20 lx,且 UV-A 輻照度至少須達 10 W/m²。針對此情況,RMD 備有 365 nm 與 LUX 的複合式感測器。
  • 依據 ICH Q1B 的光穩定性:藥物樣品必須接受至少 120 萬 lux 小時的可見光以及 200 Wh/m² 的近紫外線。為此須在樣品位置量測照度與紫外線輻照度。
  • 依據 EN 12464-1 的工作場所照明:該標準規定了工作場所的維持照度值,從停車場的 75 lx 到技術製圖的 750 lx。
  • LED 與顯示技術:照度可描述環境光以及 LED 模組在表面上的光輸出。

Opsytec 照度計:RM-12 與 RMD

量測系統的選擇取決於光譜、強度、量測幾何條件,以及除了可見光之外是否還需評估紫外線輻射。搭配 LUX 感測器的 RMD 或 RM-12 適合進行快速且可重現的照度量測。若需在設備中進行固定安裝的監測,LUX 感測器亦提供具類比輸出的 PLC 感測器 版本,以及具乙太網路連接的 PLC.net。

RM-12 作為輕巧型照度計

RM-12 是一款輕巧、以電池供電的手持式輻射計,可搭配不同的量測探頭使用。與 LUX 感測器組合後,即成為便利的照度量測儀器。

模組化設計讓同一部主機既可用於光度量測,也可用於輻射量測。除照度外,搭配合適的感測器還可量測例如 UVA、UVB 或 UVC 輻照度。

在必須同時評估可見光與紫外線輻射的應用中,此點尤其具有優勢。

RMD:最高可達 500,000 lx 的數位照度計

RMD 是一款全數位手持式輻射計,具備兩個感測器輸入端。它適用於搭配不同感測器進行高動態範圍的精確量測。其量測範圍最高可達 500,000 lx,因此既能檢測一般人工照明情境,也能量測極高的照度——例如在照射腔室內,或於手術燈與治療燈下。

  • 兩個數位感測器輸入端,例如可同時量測照度與 UVA 輻照度
  • 24 位元轉換,動態範圍達 1 : 10,000,000
  • 照度最高可達 500,000 lx
  • 顯示輻照度、照度與劑量
  • 感測器的校正不確定度通常為 4.5 至 6.0 %(k = 2)

本系統適用於實驗室、研發、品質保證與工業檢測,並且憑藉兩個感測器輸入端提供更充裕的擴充餘裕。

RM-12

手持式輻照度與照度量測儀,配備可更換感測器。

輻射計 RMD Pro

全數位手持式輻射計,具備兩個感測器輸入埠與 8 GB 記憶體,可量測輻照度與劑量。

具備類比輸出訊號的PLC感測器

紫外線與光感測器提供 4–20 mA、0–10 V 或 0–2 V 輸出訊號,可直接連接至 PLC 控制器。

PLC.net – 乙太網路紫外線感測器

具乙太網路與 PoE 功能的紫外線感測器,可直接透過 Modbus TCP 與 HTTP/JSON 於網路上取得量測值。

量測 LED 照度

LED 可能具有非常窄的光譜,或由數個峰值組成的光譜。因此,照度計與 V(λ) 的光譜匹配度對 LED 量測格外重要:若感測器在發射波長處的靈敏度略高於或略低於 V(λ) 曲線,對於窄頻光源而言,此偏差會完整反映在讀值上。關於此影響可能有多大,請參閱光譜失配一文的說明。

配備 V(λ) 匹配感測器的已校正照度計適用於例行檢測。

UVBB、VISB 與 LUX 感測器的光譜靈敏度。

照度量測:如何正確進行

  • 界定量測平面:感測器應置於數值所適用的平面上(工作場所通常為工作檯面),並與該平面平行對齊。
  • 保持距離固定:對於點光源,照度會隨距離的平方而衰減。即使只差幾毫米,讀值也會有明顯差異。
  • 避免遮蔽:人體、手部與線纜不得遮擋射向感測器的光線。
  • 多個量測點:表面的照度鮮少均勻分布。以網格方式量測多個點,可呈現平均值與均勻度。
  • 注意溫度:感測器與光源皆應達到其操作溫度;許多燈具與 LED 在暖機過程中光輸出會發生變化。

已校正且可重現

量測系統具備計量溯源性的校正,是實現可重現量測結果的關鍵。

Opsytec 感測器出廠時即已校正,並可重新校正。因此,本系統適用於週期性檢測、品質保證以及需要文件記錄的量測作業。

常見問題:照度計

以 lux 量測與以 W/m² 量測有何不同?
以 W/m² 進行的輻射度量測是記錄實際存在的輻射功率,不加任何加權。以 lux 進行的光度量測則是以人眼的視效函數 V(λ) 對同一輻射加權,在約 380 至 780 nm 範圍之外其值為零。因此兩個輻射功率相同的光源,其 lux 值可能差異極大。

為何依 ISO 3059 進行螢光檢測時要量測照度?
可見環境光會降低螢光顯示與背景之間的對比。因此該標準規定檢測期間的照度最高為 20 lx,並要求 UV-A 輻照度至少為 10 W/m²。兩者皆於檢測表面量測。

V(λ) 加權是什麼意思?
V(λ) 是國際定義的人眼明視覺視效曲線,其最大值位於 555 nm。照度計的感測器在光譜上必須符合此曲線,其讀值才能對應到人所感知的亮度。對於 LED 等窄頻光源,偏差所造成的影響會比寬頻光源更大。

餘弦修正有什麼作用?
斜向入射到表面的光,僅以入射角的餘弦值對照度產生貢獻。位於感測器光學面前方的擴散片即重現此一特性。若無餘弦修正,以角度入射的光(例如來自多個燈具或大面積光源的光)將被錯誤加權。