光学量词汇表

什么是波长、如何描述光谱，以及由此得出哪些特征值。

波长（λ），单位 nm

波长是波上两个相邻同相位点之间的距离，以纳米为单位。它通过 λ = c/ν 与频率相关联，并决定辐射的作用效果：254 nm 左右的 UV-C 波长可灭活微生物，365 nm 可激发荧光，395 nm 可固化涂层。UV-C、UV-B、UV-A、可见光和红外的划分依据 DIN/ISO 20473。

请勿混淆：单独的波长并不能描述一个光源。所谓「365 nm LED」的发射覆盖约 10 nm 宽的波段；只有峰值波长、质心波长和半高全宽共同才能对其进行描述。

适用标准：DIN/ISO 20473 · DIN 5031-7

光学辐射涵盖 UV-C、可见光和红外。280、315 和 400 nm 处的界限依据 DIN/ISO 20473。

频率（ν），单位 Hz

频率表示每秒通过某一点的波周期数。在真空中 ν = c/λ，其中 c = 299,792,458 m/s。可见光约为 400～790 THz，UV-C 约为 1200 THz。与波长不同，辐射进入另一种介质时频率不会改变。

请勿混淆：光学计量中几乎总是给出波长。只有在需要光子能量时才使用频率：E = h·ν。

适用标准：DIN 5031-1

波数（ṽ），单位 cm⁻¹

波数是每厘米内的波长个数：ṽ = 1/λ。250 nm 的波长对应 40,000 cm⁻¹。由于波数与光子能量成正比，振动光谱和分子光谱均以 cm⁻¹ 为横坐标绘制。

请勿混淆：波数在紫外和光度计量中并不常用；只有在接用红外和拉曼光谱的数据时才会出现。

适用标准：DIN 5031-1

光子能量（E_p），单位 eV

光子能量由 E = h·ν = h·c/λ 得出。实际应用中 E[eV] ≈ 1239.84 / λ[nm]。254 nm 的光子携带 4.88 eV，365 nm 的为 3.40 eV，而 550 nm 的仅为 2.25 eV。由于典型的 C–C 键能为 3.6 eV、C–H 键能为 4.3 eV，因此在可见光毫无作用之处，UV-C 仍能产生光化学作用。

请勿混淆：光子能量只说明反应是否可能发生，而不说明反应速度。后者取决于光子数量，即光子通量。

适用标准：DIN 5031-1

波长越短，光子携带的能量越大。只有在约 290 nm 以下，其能量才足以打断 C–H 键。

光谱分布（S(λ)），单位 W/(m²·nm)

光谱分布 S(λ) 表示光源的辐射如何随波长分布。它既可以以绝对值给出，此时即为以 W/(m²·nm) 表示的光谱辐照度，也可以相对于其最大值归一化。所有派生量都由 S(λ) 通过积分和加权得出：积分得到辐照度，用 V(λ) 加权得到照度，用配色函数加权得到色坐标，用作用光谱加权得到有效辐照度。

请勿混淆：宽带辐射计只给出一个数值，而光谱辐射计给出完整的分布。一旦要比较不同技术的光源，或光谱因老化而发生偏移，就离不开 S(λ)。

适用标准：DIN 5031-1 · CIE 015

光谱分布是出发点：积分后得到辐照度，用 V(λ) 加权得到照度，用配色函数加权得到色坐标，用 s(λ) 加权得到有效辐照度。

光谱辐照度（E_λ），单位 W/(m²·nm)

光谱辐照度是某一狭窄波长区间内的辐照度与该区间宽度之商。它是光谱分布的绝对形式。在某一波长范围内积分即得到该范围的辐照度：E = ∫ E_λ dλ。

请勿混淆：数值取决于区间所用的单位。1 W/(m²·nm) 等于 1000 W/(m²·µm)——这是接用外部数据表时最常见的 1000 倍误差。

适用标准：DIN 5031-1 · CIE 015

光谱辐亮度（L_λ），单位 W/(m²·sr·nm)

光谱辐亮度描述一个表面在每单位立体角、每单位波长区间内发射的功率。积分球作为辐亮度标准正是按此量校准的，它也是依据 IEC 62471 评估扩展光源的基础。

请勿混淆：与光谱辐照度不同，它与距离无关——它描述的是光源，而不是接收面。

适用标准：DIN 5031-1 · IEC 62471

峰值波长（λ_p），单位 nm

峰值波长是光谱辐照度最高处的波长。它易于读取，因此成为紫外 LED 常用的型号标识。它会随结温和驱动电流而偏移：紫外 LED 在允许温度范围内通常偏移 1～3 nm。

请勿混淆：对于不对称或多峰光谱，峰值波长几乎无法说明作用效果。此时质心波长是更可靠的数值——而对于颜色感受则应采用主波长。

适用标准：DIN 5031-1 · CIE 127

同一只绿光 LED 的峰值波长、质心波长和主波长：三个数值，三种结果。半高全宽表示光谱在半高处的宽度。

质心波长（λ_c），单位 nm

质心波长是以光谱辐照度加权的平均波长：λ_c = ∫λ·E_λdλ / ∫E_λdλ。对于紫外 LED，它通常比峰值波长高出几个纳米，因为长波侧的下降较为缓慢。

请勿混淆：若要比较两台仪器的读数，应先确认数据表给出的是两者中的哪一个数值——这种混淆解释了许多表面上的偏差。

适用标准：CIE 127

半高全宽（Δλ），单位 nm

半高全宽是光谱辐照度降至其最大值一半处的两个波长之间的距离。紫外 LED 通常在 9～15 nm 之间，激光远低于此值，中压灯和氙灯光源则远高于此值。

请勿混淆：光源的半高全宽不可与仪器的光谱分辨率混为一谈——仪器会以其自身带宽使窄谱线变宽。

适用标准：CIE 127

从能量角度评估辐射，无论人眼是否可见——这是所有紫外测量的基础。

辐射通量（Φ_e），单位为 W

辐射通量，也称辐射功率，是光源在单位时间内向所有方向辐射的总能量。它使用积分球测量。一盏60瓦的白炽灯发出的辐射通量约为57 W，分布在可见光和红外光谱中。

请勿混淆：辐射通量并非输入的电功率。两者之间存在光电转换效率，对于紫外LED而言，该效率根据波长不同，从百分之几到百分之几十不等。

相关标准：DIN 5031-1 · ISO 80000-7

同一辐射，四种参照方式：总量（Φ）、单位立体角（I）、单位接收面积（E）以及单位立体角与投影光源面积（L）。

辐射强度（I_e），单位为 W/sr

辐射强度是指定方向上发出的辐射通量与立体角元的商。一个辐射通量为1 W、发射到0.1 sr立体角内的LED，其辐射强度可达10 W/sr。因此，辐射强度描述了配光曲线图中所绘制的方向分布。

请勿混淆：辐照度只能通过平方反比定律 E = I/r² 由辐射强度推算得出——且该公式仅在超过光度极限距离时才成立。

相关标准：DIN 5031-1 · ISO 80000-7

辐照度（E_e），单位为 W/m²

辐照度是入射到某表面元上的辐射功率与该表面元面积的商。它是每个紫外应用的核心过程量，使用辐射计进行测量。晴天时，太阳在地表的辐照度约为1000 W/m²。

请勿混淆：辐照度是一个接收端量，随距离变化；辐射亮度是一个光源量，不随距离变化。数据表中经常给出辐照度而不注明距离——若无距离信息，该数值毫无意义。

相关标准：DIN 5031-1 · ISO 80000-7

辐射亮度（L_e），单位为 W/(m²·sr)

辐射亮度是发出的辐射通量与面积元和立体角乘积的商。它描述了光源在单位面积和单位立体角上发出的辐射，并且在远离光源时保持不变。对于IEC 62471标准下扩展光源的评估而言，这是决定性的量。

请勿混淆：要判定某工艺是否可以启动，关键在于作用点处的辐照度；而对扩展光源进行风险评估时，关键则是辐射亮度。这两个量回答的是不同的问题。

相关标准：DIN 5031-1 · IEC 62471

辐照量（剂量）（H_e），单位为 J/m²

辐照量是辐照度对时间的积分。在辐照度恒定的情况下，H = E · t。这是决定紫外工艺成败的关键量：固化、消毒和老化都属于剂量相关的过程。辐照度仅决定达到该剂量所需的时间。

请勿混淆：仅凭时间无法作为证明。辐照度和剂量这两个量都必须分别记录在文档中，因为老化的灯管在相同时间内提供的剂量会更低。

相关标准：DIN 5031-1 · ISO 80000-7

剂量是辐照度随时间变化曲线下的面积。老化的灯管需要更长时间才能达到相同的剂量。

辐射能（Q_e），单位为 J

辐射能是辐射通量对时间的积分：Q = ∫Φ dt。它是基础量，其他辐射度量都是通过引入时间、面积和立体角从中导出的。对于闪光灯和脉冲系统而言，这是每个脉冲的自然指标。

请勿混淆：辐射能描述的是光源整体，而辐照量描述的是到达特定表面的能量。

相关标准：DIN 5031-1 · ISO 80000-7

辐射通量密度与辐射通量密度率（H₀, E₀），单位为 J/m², W/m²

辐射通量密度率是指相对于一个小球体的横截面积而言的辐射功率；辐射通量密度则是其对时间的积分。与辐照量（针对平面且以余弦对斜入射辐射进行加权）不同，此处来自各个方向的辐射都被完全计入。在紫外消毒中，辐射通量密度是针对水中微生物在物理上正确的剂量量。

请勿混淆：在定向辐射场中，辐射通量密度与辐照量一致；而在漫射场中，辐射通量密度可能远大于在平面上测得的辐照量。

相关标准：DVGW W 294 · DIN 19294

平面以余弦对斜入射辐射进行加权，而小球体则从各个方向完全接收辐射。因此，在水处理反应器的漫射场中，辐射通量密度大于辐照量。

与人眼光谱光效函数V(λ)加权后的相同物理量：流明、勒克斯、坎德拉。

光通量（Φ_v），单位lm

光通量是经光谱光效函数V(λ)加权后的辐射功率，以流明为单位。它涵盖所有方向，因此是光源总体亮度的度量。一只60瓦的白炽灯可发出约900 lm；亮度相同的LED灯只需约10 W。

请勿与以下概念混淆：对于紫外辐射而言，光通量没有意义：在380 nm以下V(λ)为零。无论功率多大，紫外光源的流明值都为零。

依据标准：DIN 5031-3 · ISO 80000-7

发光强度（I_v），单位cd

发光强度是某一方向上发出的光通量与立体角元的商，以坎德拉为单位，坎德拉是光度学的SI基本单位。一支强力手电筒沿光束方向可达1000 cd。

请勿与以下概念混淆：坎德拉描述的是单一方向，流明描述的是整个光源。发光强度（坎德拉）数值高的灯，如果光束高度集中，其光通量（流明）可能很低。

依据标准：DIN 5031-3 · ISO 80000-7

照度（E_v），单位lx

照度是入射光通量与面积的商，以勒克斯为单位，是辐照度在光度学中的对应量。办公室推荐照度约为500 lx；晴天户外可达100,000 lx。

请勿与以下概念混淆：勒克斯一般无法换算为W/m²。换算系数取决于光谱——只有在已知光源且已测得其光谱分布的情况下，才可进行此换算。

依据标准：DIN 5031-3 · DIN EN 12464-1

亮度（L_v），单位cd/m²

亮度是发出的光通量与面积元及立体角乘积的商。它是唯一直接对应亮度感知的光度学量，且与距离无关。一台电脑显示器的典型亮度约为300 cd/m²。

请勿与以下概念混淆：亮度测量取决于测量视场角：测量光斑过大会将背景纳入平均，导致读数偏低。

依据标准：DIN 5031-3 · ISO 80000-7

曝光量（H_v），单位lx·s

曝光量是照度对时间的积分，因此是辐照量在光度学中的对应量。凡是光致变化具有累积性的场合都会用到它：药品光稳定性测试、博物馆照明以及颜色褪色等。

请勿与以下概念混淆：ICH Q1B还要求近紫外区的紫外剂量至少达到200 W·h/m²——仅有lx·h是不够的。

依据标准：DIN 5031-3 · ICH Q1B

光视效能（η），单位lm/W

光视效能是光通量与输入电功率的商。白炽灯约为15 lm/W，荧光灯为60～100 lm/W，如今的白光LED已超过150 lm/W。理论上限为555 nm单色辐射时的683 lm/W。

请勿与以下概念混淆：灯具的光视效能是相对于电功率而言的，而辐射的光视效能是相对于辐射通量而言的——两者单位相同，但数值不同。

依据标准：DIN 5031-3

光谱光效函数（V(λ)）

V(λ)描述人眼在明视觉条件下的光谱灵敏度。其峰值位于555 nm，在380 nm和780 nm处几乎降为零，自1924年起由CIE定义。暗视觉条件下则适用V′(λ)，其峰值位于507 nm。每一个光度学量都是其对应辐射度学量经V(λ)加权后的结果。

请勿与以下概念混淆：光谱失配f₁′描述的是勒克斯计对V(λ)的还原精度。对于LED光源，匹配不佳所造成的影响比白炽光源更为显著。

依据标准：CIE 018 · DIN 5031-3

光度学量是以人眼光效对辐射进行加权后得到的。380 nm以下V(λ)为零——因此紫外光源实际上几乎没有光通量，勒克斯计也无法测量紫外线。

最大光视效能常数（K_m），单位lm/W

K_m = 683 lm/W是在光谱光效函数峰值555 nm处，辐射功率与光通量之间的换算系数。光通量由Φ_v = K_m · ∫Φ_e,λ·V(λ)dλ求得。自2019年SI单位制修订以来，坎德拉即通过该数值来定义。

请勿与以下概念混淆：683 lm/W仅适用于555 nm处。对于任何实际光源，其换算系数都更低，且取决于光谱分布。

依据标准：SI-Einheitensystem · CIE 018

光度测量极限距离（r_min），单位m

光度测量极限距离是指超过该距离后，平方反比定律的误差才能保持在规定限值以下的最小距离。经验法则是发光体最大尺寸的5～10倍；若误差限值为1%，则为10倍。在该距离以内，光源不能再视为点光源。

请勿与以下概念混淆：在极限距离以内——例如紧邻紫外LED阵列或面光源之下——辐照度的衰减速度远慢于1/r²。此处套用平方反比定律会产生相当大的误差。

依据标准：DIN 5032-1

色度、色温、显色性——光谱辐射计能告诉我们光源颜色的哪些信息。

三刺激值（X, Y, Z）

三刺激值由光谱分布与三条配色函数 x̄(λ)、ȳ(λ) 和 z̄(λ) 加权并积分得到：X = k·∫S(λ)·x̄(λ)dλ，Y 和 Z 同理。Y 的定义使其对应于亮度——对光源而言 Y 与照度成正比。其他所有色度量都是由 X、Y、Z 换算而来。

请勿混淆：两个三刺激值相同的光谱看起来一样，尽管它们在物理上并不相同——这就是同色异谱。因此仅凭色度不足以评判一个光源，还必须一并考虑显色性。

依据标准：CIE 015 · DIN 5033-2

标准观察者（2° 和 10°）（CIE 1931 / CIE 1964）

2° 标准观察者（CIE 1931）描述二度视场内的颜色视觉，相当于在正常距离下观看一小块面积。10° 标准观察者（CIE 1964）适用于更大的视场，对大面积的描述更好。对同一光谱，两者给出的色度略有不同；对窄带 LED 光谱差异最大。

请勿混淆：来自不同观察者的色度、色温和色差不得相互比较。每份测量记录中都应注明所采用的观察者。

依据标准：CIE 015 · DIN 5033-2 · ISO/CIE 11664-1

2° 观察者（CIE 1931）适用于小视场，10° 观察者（CIE 1964）适用于大视场。只有注明观察者，颜色值才具有可比性。

色坐标（x, y）

色坐标由三刺激值对其和进行归一化得到：x = X/(X+Y+Z)，y = Y/(X+Y+Z)。这一对数值与亮度无关地描述色度，并绘制在马蹄形的色度图中。白点位于 x = 0.33、y = 0.33 附近。

请勿混淆：色度图并非视觉均匀的：在绿色区域，相同的几何距离所对应的感知差异远小于蓝色区域。评估距离时应改用 u′v′ 或 CIELAB。

依据标准：CIE 015 · DIN 5033-3

x, y 色度图与 u′, v′ UCS 色度图表示的是同样的颜色。在 u′, v′ 图中，相等的距离更接近于相等的感知色差。

CIE 1960 UCS 色度（u, v）

CIE 1960 UCS 色度图由变换 u = 4X/(X+15Y+3Z) 和 v = 6Y/(X+15Y+3Z) 得到。它于 1976 年被 u′v′ 取代，但至今仍有必要：相关色温以及与普朗克轨迹的距离 Δuv 迄今都在该图中定义。

请勿混淆：u 在两个图中相同，v 则不同：v′ = 1.5·v。混用这些数值会得到错误的色温。

依据标准：CIE 015 · DIN 5033-3

CIE 1976 UCS 色度（u′, v′）

CIE 1976 UCS 色度图中的色度由 u′ = 4X/(X+15Y+3Z) 和 v′ = 9Y/(X+15Y+3Z) 得出。该图比 xy 图均匀得多：Δu′v′ 为 0.0054 的距离在各处大致都对应于辨别阈值。它是表示 LED 批次分散性和灯具公差规格的常用尺度。

请勿混淆：均匀并不意味着精确：u′v′ 同样只是近似视觉感知。对于物体色，CIELAB 是更准确的选择。

依据标准：CIE 015 · ISO/CIE 11664-5

CIELAB 色空间（L*, a*, b*）

CIELAB 色空间通过立方根函数将三刺激值映射到三个坐标轴上：L* 表示明度，范围 0～100；a* 表示红与绿；b* 表示黄与蓝。该换算需要一个参考白，通常为标准照明体 D65 或 D50。两点之间的欧氏距离即色差 ΔE*ab。

请勿混淆：CIELAB 描述的是某种照明下的物体色，而不是光源本身。对光源而言，色度、色温和显色性才是适用的量。

依据标准：ISO/CIE 11664-4 · DIN EN ISO 11664-4

在 a*b* 平面中，彩度 C* 是与原点的距离，色调角 h 是方向。色差 ΔE*ab 是 L*a*b* 空间中两点之间的距离。

DIN99 色空间（Lab99）（L99, a99, b99）

DIN 6176 的 DIN99 色空间对 CIELAB 进行变形，从而无需 ΔE00 那些复杂的加权函数即可实现视觉均匀性。此时色差就是简单的欧氏距离 ΔE99。它主要应用于涂料、纺织和汽车行业。

请勿混淆：存在多个变体（DIN99、DIN99b、DIN99c、DIN99d）。必须注明所采用的变体，否则数值不具可比性。

依据标准：DIN 6176

色差（ΔE）

色差是均匀色空间中两个色度之间的距离。ΔE*ab 是 CIELAB 中的欧氏距离，ΔE00 是经过改进的 CIEDE2000 公式，含有针对明度、彩度和色调的加权函数。ΔE 为 1 被视为刚可察觉的差异；在工业实践中，ΔE 低于 3 通常即被认为足够。

请勿混淆：必须注明所采用的公式：对同样两种颜色，ΔE*ab、ΔE94、ΔE00 和 ΔE99 会给出不同的数值。

依据标准：ISO/CIE 11664-4 · ISO/CIE 11664-6 · DIN 6176

色温与相关色温（T, T_n），单位 K

色温 T 是指其色度与被测光源一致的普朗克辐射体的温度。由于实际灯具几乎从不完全符合这一条件，因此采用相关色温 T_n（CCT）：即在 CIE 1960 UCS 色度图中距离最小的普朗克辐射体的温度。暖白约为 2700～3000 K，中性白为 4000 K，日光白高于 5300 K。

请勿混淆：只有当色度位于普朗克轨迹附近时，相关色温才有意义——通常的判据为 |Δuv| ≤ 0.005。距离更远时，两个 CCT 相同的光源所描述的颜色会有明显差别。

依据标准：DIN 5031-8 · CIE 015 · ANSI C78.377

相关色温可从等温线上读取，Δuv 给出与普朗克轨迹的距离。两个 CCT 相同的光源可能偏绿或偏粉。

与普朗克轨迹的距离（Δuv）

Δuv 是在 CIE 1960 UCS 色度图中色度到普朗克轨迹的垂直距离，带符号：正值位于轨迹上方，显得偏绿；负值位于下方，显得偏粉。ANSI C78.377 将白光 LED 产品的允许偏差限定为 ±0.006。

请勿混淆：两个色温相同的灯在 Δuv 上可能有明显差别，从而看起来明显不同。只给出 CCT 而不给出 Δuv 是不完整的。

依据标准：ANSI C78.377 · DIN 5031-8

一般显色指数（R_a）

CIE 13.3:1995 的一般显色指数将八种标准化试验色在被测光源下的色度与在同色温参考光源下的色度进行比较——低于 5000 K 时参考光源为普朗克辐射体，高于该值时为日光照明体。由平均色差得出 R_a = 100 − 4.6·ΔE̅。数值高于 90 被视为很好，低于 80 则对室内照明不足。

请勿混淆：R_a 是八种弱饱和颜色的平均值。一只 LED 可以达到 R_a 85，却仍把饱和红色呈现得暗淡——这正是 R9 的作用。对窄带光源而言，TM-30 是更具信息量的方法。

依据标准：CIE 13.3:1995 · DIN 6169

Ra 是特殊指数 R1 至 R8 的平均值：八种中等饱和度的试验色，各自在参考光和被测光下进行比较。

特殊显色指数（R1 至 R15）

R1 至 R8 是用于求取 R_a 平均值的八种弱饱和试验色。R9 至 R15 为补充项：R9 饱和红、R10 饱和黄、R11 饱和绿、R12 饱和蓝、R13 浅肤色、R14 叶绿、R15 亚洲肤色。R9 是关键值：对红色成分较弱的白光 LED，它常常降至 20 以下，而 R_a 并未明显下降。

请勿混淆：特殊指数可以为负值。凡需评判肉类、纺织品或肤色者，应索取 R9、R13 和 R15，而不应只依赖 R_a。

依据标准：CIE 13.3:1995 · DIN 6169

较高的 Ra 可能掩盖较弱的 R9。饱和红根本不参与平均值的计算。

IES TM-30 保真度指数（R_f）

IES TM-30-15 的 R_f 评估光源相对于参考光源呈现颜色的准确程度。与 R_a 不同，该指数基于 99 个颜色样本，这些样本涵盖真实表面并均匀覆盖整个色空间，且在均匀的 CAM02-UCS 中计算。刻度范围为 0～100。

请勿混淆：R_f 与 R_a 并非同一数值，二者不可相互换算。对窄带光源，R_f 通常略低，并且更符合视觉感知。

依据标准：IES TM-30-15 · ANSI/IES TM-30-20 · CIE 224:2017

Rf 在 99 种试验色上评价颜色保真度，Rg 评价饱和度。颜色矢量图显示光源在哪些色调区间偏移了颜色。

IES TM-30 色域指数（R_g）

R_g 比较 99 种试验色在被测光源与参考光源下于色空间中所张开的面积。数值高于 100 表示颜色显得更饱和，低于 100 表示显得更淡。R_g 通常在 60～140 之间。

请勿混淆：R_g 本身并不代表质量：较高的数值可能来自过饱和的红色，虽然吸引眼球，却并不忠实。只有 R_f 和 R_g 与颜色矢量图结合起来，才能呈现完整的情况。

依据标准：IES TM-30-15 · ANSI/IES TM-30-20

饱和度与彩度（S, C*）

彩度 C* 是颜色与中性轴的距离：在 CIELAB 中 C*ab = √(a*² + b*²)。饱和度 S 将该彩度与明度相关联，S = C*/L*，因而与颜色的明亮程度无关地描述色感。它与色调角 h 一起构成 CIELAB 空间的极坐标表示。

请勿混淆：彩度与饱和度在日常使用中被当作同一概念，但实际并非如此：两块饱和度相同而明度不同的面积，其彩度不同。

依据标准：ISO/CIE 11664-4 · DIN 5033-1

色调角（h），单位 °

色调角是颜色在 CIELAB 的 a*b* 平面中的极角：h_ab = arctan(b*/a*)，取值 0～360 度。它将色调与明度和彩度分离，因此正是人们谈论颜色时所指的量：「再黄一点」意味着更大的色调角。

请勿混淆：在中性轴附近，色调角变得不确定：彩度极低时，它会剧烈波动而色感并无变化。

依据标准：ISO/CIE 11664-4 · DIN 5033-1

主波长（λ_d），单位 nm

主波长通过几何方法求得：自白点经光源色度作一条直线，并延长至色度图的光谱轨迹。交点处的波长即 λ_d。它描述所感知的色调，因此是彩色 LED 分档的决定性量。

请勿混淆：峰值波长与主波长并不相同，对一只 LED 可相差数纳米：λ_p 来自光谱的物理特性，λ_d 来自视觉感知。对紫色系颜色不存在交点，此时给出补色波长。

依据标准：CIE 015 · DIN 5033-3

自白点经色度的连线在主波长处与光谱轨迹相交。色度在该连线上向外延伸的程度即为色度纯度。

色纯度（p_e），单位 %

色纯度是沿着得出主波长的同一条直线上，白点至色度的距离与白点至光谱轨迹的距离之比。白色为 0 %，纯光谱色为 100 %。它与 λ_d 一起，除亮度之外完整地描述了色感。

请勿混淆：存在两种定义：通过色度图确定的激发纯度，以及通过三刺激值确定的色度纯度。两者数值不同。

依据标准：CIE 015 · DIN 5033-3

MacAdam 椭圆（SDCM），单位 级

MacAdam 椭圆描述色度图中两个色度无法区分的区域。一级（1 SDCM，配色标准偏差）即为该辨别阈值所对应的椭圆。灯具通常按 3 级或 5 级公差供货；要求较高的应用则需 3 级或更低。

请勿混淆：级数适用于色度，而不适用于显色性。同一 3 级分档内的两只 LED，其 R9 可能相差很大。

依据标准：ANSI C78.377 · IEC 60081

在 1 级椭圆内，色差几乎不可察觉。LED 数据手册常将分档公差标注为 3 级或 5 级。

关注的不是能量，而是粒子数量——这正是光化学和植物照明领域所采用的视角。

光子通量（Φ_p），单位为 µmol/s

光子通量统计的是光量子的数量，而非其能量。它由辐射通量通过 Φ_p = Φ_e·λ/(h·c·N_A) 推导而来。在光化学、光聚合和光合作用等每吸收一个光子即发生反应的场合，正确的参考量是光子数，而不是瓦特。

请勿混淆：瓦特与 µmol 之间的换算取决于波长：660 nm 处的光子所含能量仅为 330 nm 处光子的一半。若不知道光谱分布，换算结果并不唯一。

依据标准：DIN 5031-1

光合光子通量密度（PPFD），单位为 µmol/(m²·s)

光合光子通量密度表示每秒钟落在一平方米面积上、波长在 400～700 nm 范围内的光子数量。它是辐照度在光子计数方式下的对应量，使用量子传感器测量。正午时分阳光可达 2000 µmol/(m²·s)；温室补光通常为 200～800。

请勿混淆：将 PPFD 换算为勒克斯是不允许的：勒克斯是按人眼敏感度加权的，而人眼在红光和蓝光区域几乎不敏感——而这恰恰是植物起作用的波段。

依据标准：ASABE S640

一瓦特红光所含的光子数多于一瓦特蓝光。对植物而言，重要的是光子数量，因此 PPFD 以 µmol/(m²·s) 而非 W/m² 计量。

光合有效辐射（PAR）

PAR 指的是叶绿素利用光子进行光合作用的 400～700 nm 光谱范围。因此，PAR 本身并非测量值，而是 PPFD、PPF 和 DLI 所参照的波段范围。扩展定义中使用 ePAR，将范围延伸至 750 nm，以涵盖远红光区域的爱默生效应。

请勿混淆："PAR 瓦特"是一个含糊的数值：它通常指 PAR 波段内的辐照度，而非光子通量密度。比较灯具时，值得核实所指的究竟是哪一种。

依据标准：ASABE S640

产量光子通量（YPF），单位为 µmol/s

YPF 根据 McCree 相对量子产率曲线对每个光子进行加权，该曲线在约 620 nm 的红光区域达到峰值，在绿光区域出现低谷。相比未加权的 PPF，YPF 能更准确地描述光合性能，但由于该曲线是根据个别物种叶片的短期测量得出的，因此使用频率较低。

请勿混淆：YPF 与 PPFD 不可直接比较。比较灯具时必须使用同一种量。

依据标准：ASABE S640

每日光积分（DLI），单位为 mol/(m²·d)

每日光积分是 PPFD 在 24 小时内的时间积分，以每平方米每天的摩尔光子数表示。在恒定光照条件下，DLI = PPFD · t / 10⁶，其中 t 以秒为单位。生菜以 12～17 mol/(m²·d) 即可满足需求，番茄则需要超过 20。

请勿混淆：DLI 与 PPFD 的关系，就如同剂量与辐照度的关系：同样的每日总量既可以在短时间内以强光获得，也可以在长时间内以弱光获得——但从生物学角度看，两者并不总是等效的。

依据标准：ASABE S640

每日光积分是 PPFD 在 24 小时内曲线下方的面积，单位为 mol/(m²·d)。

量子产率（Φ）

量子产率是转化的分子数与吸收的光子数之比。小于1的数值是常态；而在自由基光聚合等链式反应中，该值可以远高于1。它将所测得的剂量与化学转化联系起来，并解释了为何在相同剂量下，两种配方的固化程度会有所不同。

请勿混淆：量子产率是光引发剂、基材和波长这一体系的固有属性——无法从仪器上直接读出，也无法从一种应用套用到另一种应用。

依据标准：IUPAC Gold Book

用作用光谱加权后的辐射：红斑有效辐射、杀菌辐射、光化性辐射。

作用光谱（s(λ)）

作用光谱按各波长的生物或化学有效性进行加权，并归一化至其最大值。常见的例子有红斑作用光谱、杀菌作用光谱、IEC 62471的光化性危害函数，以及光视效率函数V(λ)——它同样是一种作用光谱，即视觉的作用光谱。

请勿混淆：符号S(λ)有两种含义：在IEC 62471中它是光化性危害函数，而在辐射度量学中它表示光源的光谱分布。具体含义须由上下文确定。

相关标准：IEC 62471 · ISO/CIE 17166 · CIE 015

有效辐照度是通过将光源光谱与作用光谱逐波长相乘得到的。只有两者重叠的部分会保留下来。

有效辐照度（E_eff），单位为W/m²

有效辐照度是通过用作用光谱对光谱辐照度加权并积分得到的：E_eff = ∫E_λ·s(λ)dλ。只有这样，才能就某种效应比较光谱不同的光源。几乎所有职业暴露限值以及紫外线消毒的剂量要求都涉及这种加权量；唯一的例外是未加权的UV-A限值。

请勿混淆：未说明作用光谱的有效辐照度是没有意义的。同一灯管在红斑、杀菌和光化性三种加权下会得到三个不同的数值。

相关标准：IEC 62471 · DIN EN 14255-1 · OStrV

红斑有效辐照度和UV指数（E_er, UVI），单位为W/m²

红斑有效辐照度采用ISO/CIE 17166的红斑作用光谱对辐射进行加权，该光谱在UV-B达到峰值，在UV-A中则下降数个数量级。UV指数是以25 mW/m²为基准的数值：UVI = E_er[W/m²] · 40。UV指数为8对应0.2 W/m²的红斑有效辐照度。

请勿混淆：UV指数适用于室外太阳辐射，不适用于工作场所的人工紫外光源——在这种情况下适用的是德国OStrV规定的暴露限值。

相关标准：ISO/CIE 17166 · DIN EN 14255-1

红斑作用光谱从UV-B到UV-A下降三到四个数量级。UV指数由红斑加权辐照度得出。

杀菌有效辐照量（H_germ），单位为J/m²

杀菌有效辐照量是用杀菌作用光谱加权后的剂量，该光谱的最大值接近DNA吸收峰（约260 nm）。DVGW规范W 294和DIN 19294要求饮用水消毒的通量至少为400 J/m²（40 mJ/cm²），并需通过生物剂量法验证。

请勿混淆：对于265 nm或275 nm的UV-C LED，加权方式至关重要：若不考虑光谱失配，按254 nm校准的测量仪表在测量275 nm LED时读数会偏低。

相关标准：DVGW W 294 · DIN 19294 · ÖNORM M 5873

杀菌效应与DNA吸收一致，最大值位于265 nm。254 nm处的Hg谱线和275 nm处的UV-C LED均接近该最大值。

蓝光加权辐亮度（L_B），单位为W/(m²·sr)

L_B用峰值位于400至500 nm之间的函数B(λ)对光谱辐亮度进行加权，从而评估光化学视网膜危害。由L_B及允许暴露时长即可将某灯具划分为豁免组或1至3级风险组。

请勿混淆：对于小光源和短时观察，应使用蓝光加权辐照度E_B而非辐亮度。适用哪个量取决于光源的视角大小。

相关标准：IEC 62471 · DIN EN 62471

光化性紫外危害（E_S），单位为W/m²

光化性紫外危害采用IEC 62471和ICNIRP的函数S(λ)对辐照度加权，该函数综合了光性角膜炎和皮肤红斑效应。该量正是用来对照每个工作日30 J/m²暴露限值进行检验的量，也是所有紫外设备风险评估通常的出发点。

请勿混淆：光化性评估仅部分涵盖UV-A。此外还适用一个独立的、未加权的UV-A限值。

相关标准：IEC 62471 · ICNIRP · TROS IOS

UV-A辐照度（E_UVA），单位为W/m²

E_UVA是在315至400 nm范围内未加权积分得到的辐照度。眼部每个工作日的暴露限值为10,000 J/m²；在10 W/m²下，允许的持续时间约为17分钟。在荧光检测和渗透检测中，起限制作用的正是该值，而非光化性评估。

请勿混淆：不同标准对该范围的界限有所不同：DIN 5031-7和CIE将UV-A定为315至400 nm，DIN/ISO 20473定为315至380 nm，美国的资料则从320 nm起算。比较读数时，应同时说明所采用的界限。

相关标准：TROS IOS · ICNIRP · DIN/ISO 20473

暴露限值（H_eff），单位为J/m²

暴露限值对员工在八小时工作日内的暴露量设定上限。对于非相干紫外辐射，适用光化性加权的H_eff = 30 J/m²，此外UV-A另设10,000 J/m²的限值。由测得的E_eff可得出允许停留时间t = H_eff/E_eff——在1 W/m²光化性辐照度下为30秒。

请勿混淆：该限值并非目标值，而是上限。它适用于每日所有暴露量的总和，而非单次事件。

相关标准：OStrV · TROS IOS · RL 2006/25/EG · ICNIRP

将30 J/m²（光化性加权）的限值除以有效辐照度，即得每个工作日允许的暴露时间。

固化剂量（H_UV），单位为mJ/cm²

固化剂量是实现完全交联所需的辐照量，与所用光引发剂的吸收范围相关。典型数值在200至2000 mJ/cm²之间。由于光引发剂在窄波段内吸收，测量的波长范围应始终与剂量数值一并给出。

请勿混淆：不注明波段的剂量数值毫无价值：500 mJ/cm² UV-A与500 mJ/cm² UV-C所描述的是完全不同的工艺过程。因此传送带式辐射计采用独立通道分别测量。

相关标准：DIN EN 13523-25

从光源到目标之间损失的部分：透射、反射、吸收。

透射率（τ）

透射率是透射辐射功率与入射辐射功率之比，τ = Φ_t/Φ₀。它与波长有关：石英玻璃可透过UV-C，硼硅玻璃几乎不能，普通窗玻璃则完全不能。对于紫外工艺而言，保护套管或窗口的透射率直接决定了作用点处的辐照度。

请勿混淆：所测得的透射率包含两个表面的反射损耗。纯材料本身的比例——即内部透射率——会更高。

相关标准：DIN 5036-3 · DIN EN 410

根据朗伯-比尔定律，透射率随光程长度呈指数下降。光密度每增加一个单位，透射率就降为原来的十分之一。

反射率（ρ）

反射率是反射辐射功率与入射辐射功率之比。在紫外波段，不同材料差异很大：聚四氟乙烯（PTFE）和硫酸钡在250 nm以下的漫反射率可达95%以上，阳极氧化铝的反射率则明显较低，普通白色涂料在紫外波段的反射率大幅下降。在辐照箱中，反射对辐照度的贡献相当可观。

请勿混淆：必须区分镜面反射和漫反射：镜子会将辐射定向反射回去，而PTFE表面则将辐射均匀地反射到整个半球空间。只有漫反射才可用于积分球。

相关标准：DIN 5036-3 · CIE 130

吸收率（α）

吸收率是被吸收辐射功率与入射辐射功率之比。结合透射和反射，能量守恒关系为τ + ρ + α = 1。被吸收的辐射是唯一能产生光化学效应的辐射——透射或反射的辐射不起任何作用。

请勿混淆：吸收率是无量纲的，相对于入射功率而言；而吸收系数则描述辐射在材料中衰减的速度，其单位为1/m。

相关标准：DIN 5036-3

光密度（OD）

光密度是透射率的负十进制对数：OD = −log₁₀τ。OD 1表示透过10%，OD 2表示透过百分之一，OD 3表示透过千分之一。由于串联滤光片的光密度可以相加，因此它是滤光片组合和防护眼镜的实用物理量。

请勿混淆：在分析化学中，同一物理量称为消光度或吸光度A。对于防护眼镜，防护等级是按波长范围给出的——单一的OD数值在此并不够用。

相关标准：DIN EN 170 · DIN 5036-3

吸收系数（a），单位为1/m

根据朗伯-比尔定律，辐照度在均匀介质中呈指数衰减：E(d) = E₀·e^−a·d。吸收系数a是材料特有的单位光程衰减常数。在水处理中，可由此得出穿透深度：当a = 10 1/m时，经过10 cm后仅剩三分之一的辐射。

请勿混淆：吸收系数分为自然（以e为底）和十进制（以10为底）两种形式，二者相差ln 10 = 2.303倍。引用数值时必须核实所用的底数。

相关标准：DIN 38404-3

254 nm处的光谱吸收系数（SAK₂₅₄），单位为1/m

SAK₂₅₄是按照DIN 38404-3标准测得的水在254 nm处的十进制吸收系数。饮用水通常在1～5 1/m之间，废水则明显更高。它常以1 cm光程下的UV透射率表示：SAK为5 1/m相当于约89%的UVT。

请勿混淆：SAK₂₅₄描述的是吸收，而非浊度。悬浮颗粒会额外产生散射，可能在不明显改变SAK的情况下遮蔽微生物。

相关标准：DIN 38404-3 · DVGW W 294

立体角、平方反比定律、余弦误差、不确定度——两台仪器为何显示不同的数值。

立体角（Ω），单位 sr

立体角是圆锥在球面上截取的面积与球半径平方之商：Ω = A/r²。整个球面为 4π ≈ 12.57 sr，半球为 2π sr。10 度的光束角约相当于 0.024 sr。

请勿混淆：半光束角与全光束角经常被混用。换算为球面度时，这会导致四倍的差异。

依据标准：ISO 80000-3

立体角为截取的球面面积除以半径的平方。整个球面为 4π sr。

平方反比定律（E ~ 1/r²）

对于点光源，E = I/r²：辐照度随距离的平方而减小，因为相同的功率分布在按平方增长的面积上。该定律是系统设计中一切距离换算的基础。

请勿混淆：该定律仅在光度极限距离之外适用。在 LED 阵列下、管状灯下或辐照箱内部，它会导致严重误差——此时只能借助仿真或实测。

依据标准：DIN 5032-1

平方反比定律仅在极限距离之外适用，此时光源可视为点光源。

余弦误差（f₂），单位 %

理想的辐照度接收器对以角度 ε 入射的辐射按 cos ε 加权。指标 f₂ 描述与此的偏差。按 DIN 5032-7，f₂ 在 L 级最大为 1.5%，在 A 级最大为 3%。在漫射辐照或大面积光源的情况下，较差的余弦响应会直接反映到读数中。

请勿混淆：在远距离垂直入射时，余弦误差几乎不显现。这正是实验室测量与现场设备测量常常不一致的原因。

依据标准：DIN 5032-7 · DIN EN 13032-1

理想接收器对斜入射辐射按 cos θ 加权。与此的偏差即为余弦误差。

光谱失配（f₁′），单位 %

f₁′ 衡量仪器的相对光谱响应度与目标曲线的偏差，例如照度计的 V(λ) 或紫外辐射计的作用光谱。f₁′ 较小的传感器即使面对陌生光谱也能正确读数；f₁′ 较大时，校准因子仅对其所校准的光源有效。

请勿混淆：因此，对于任何宽带辐射计，"它是针对哪种灯进行校准的？"才是决定性的问题。若更换光源技术——例如从中压汞灯改为紫外 LED——则需要重新校准或使用光谱辐射计。

依据标准：DIN 5032-7 · CIE 220

若被测灯的光谱与校准光谱不同，辐射计的读数就会出现偏差——其响应度越不贴合目标曲线，偏差越大。

线性度（f₃），单位 %

指标 f₃ 描述辐照度与读数之间线性关系的偏差。它在测量范围的多个点上进行检验。在高辐照度下——例如紫外 LED 阵列下或固化设备中——它是限制性的特性，传感器在那里会饱和。

请勿混淆：在 10 mW/cm² 下读数正确的仪器，在 2 W/cm² 下可能出现百分数级的偏差。因此，测量范围也属于传感器选型和校准证书的内容。

依据标准：DIN 5032-7

测量视场角（α），单位 °

测量视场角决定辐亮度或亮度计所采集的光源区域。常见数值为 1 度或 0.2 度。在按 IEC 62471 进行评估时，该角度是规定的，因为危险组别取决于取平均的角度。

请勿混淆：若测量视场大于光源，深色背景也会被计入平均值，辐亮度读数会偏低；若小于光源，则测得的是局部峰值。

依据标准：IEC 62471 · DIN 5032-7

光谱分辨率（Δλ_FWHM），单位 nm

光谱分辨率是仪器函数的半高全宽，即仪器将一条无限窄的谱线展宽到的宽度。它由狭缝宽度、光栅和探测器像元决定。为评估汞灯等线状发射体，它必须显著小于谱线间距。

请勿混淆：数据点的步长不是分辨率。仪器可以以 0.5 nm 的步长输出数据，而实际仅能分辨 5 nm。

依据标准：CIE 214 · DIN 5032-1

狭缝宽度、光栅和探测器决定光谱辐射计的光谱分辨率。

测量不确定度（U），单位 %

扩展测量不确定度 U 按 GUM 由各项分量计算得出，并以包含因子 k = 2 给出，相当于约 95% 的包含概率。在紫外辐射测量中，经认可的校准通常视波长和被测量而介于百分之二至百分之六之间；设备现场测量的不确定度通常更大。

请勿混淆：校准证书上的不确定度适用于实验室条件。在生产过程中，还要叠加余弦误差、光谱失配、污染和温度的影响。

依据标准：GUM / JCGM 100 · DIN EN ISO/IEC 17025

计量溯源性

溯源性是指测量结果通过一条有文件记录、不间断的比较链，且每一环节均给出不确定度，与国家或国际标准相关联——在德国即溯源至 PTB。按 DIN EN ISO/IEC 17025 认可的校准实验室以 ISO 17025 校准证书证明该链条。

请勿混淆：厂家出厂证书不等于可溯源的校准。对于工艺放行、审核和风险评估，通常要求经认可的证书。

依据标准：DIN EN ISO/IEC 17025 · VIM / JCGM 200

当一条不间断、且给出不确定度的校准链通向国家标准时，测量即具有溯源性。

辐射度量从能量角度评估辐射，涵盖整个光谱范围，与人眼无关。光度量则是使用光视效率函数V(λ)对同一量进行加权后得到的量，因此仅在380～780 nm的可见光范围内定义。因此，无论紫外光源发出多大功率，其光通量均为零流明。只有在已知光谱的情况下，才能将勒克斯换算为W/m²。

Ra是CIE 13.3:1995标准中八种弱饱和度测试色的平均值。一款LED产品的Ra可达到85，却仍可能使饱和红色显得暗淡——只有特殊显色指数R9才能揭示这一点。IES TM-30-15则基于99种颜色样本，将保真度（Rf）与色域（Rg）分开评估；对于窄带LED光谱而言，这是一种信息量更大的评估方法。

只要光源已知且光谱稳定，并且传感器已针对该光源进行了校准，宽带辐射计便已足够。但一旦需要比较不同光源技术、光谱因老化而发生偏移、需要应用作用光谱或需要确定色度，就必须借助光谱分布 S(λ)，别无他法。这种潜在误差被称为光谱失配。

通常由剂量决定，即在该效应所对应波长范围内测得的辐照量H，单位为J/m²或mJ/cm²。辐照度E只决定达到该剂量所需的时间。这两个数值应分别记录在文档中，因为灯管老化后，在相同时间内所提供的剂量会降低。