82825431 发表于 2013-7-30 10:02:35

自行車燈亮度的正確量測單位

瓦(Watt).流明(Lumen).燭光(Candela).勒克司(Lux)

瓦數 ( W.Watt )
代表的是一項電氣產品的耗電功率,瓦數愈高耗電量愈大,它和電器的性能表現並不一定有正相關。

對 LED 而言,瓦數愈高並不代表該 LED 的亮度一定愈高。以目前(2011年)LED的產業市場現況,同樣1W 耗電功率的白光 LED,所發出的光量,最高有 140 流明(lm。Lumen),最低則只有 30 流明,當然更低的也有,這和 LED 廠商及價格有絕對的關係。也就是說,市場上最高等級是最低的 4.6 倍以上,而它們的耗電
相同。

換個角度來看,市場上最好的 0.22 瓦 LED(如果有這種規格的話),就可以和最差的 1 瓦 LED 發出相同數量的光;但耗電只要 1 瓦的 22%,若用相同的電池,使用時間是 4.6 倍長。所以,瓦數只能告訴我們這個車燈耗電多少,並不能告訴我們它的亮度好不好。


流明( Lumen )
代表的是一個“光源”所發出的所有光線的數量,流明值愈高所發出的光線就愈多,但是它並不代表一個配備了那個光源的燈具,就一定能發出那麼多的光線。

一個光源(例如:LED 燈泡)所發出的光,經由燈具的光學結構進行光線的控制與投射,其中必須經過,例如像反射、折射、和透射等等過程,在這些過程中,會產生光線的損失,還會產生像散射和繞射等等,部分光線無法控制的情況。此外,若是會發熱的光源,例如高功率(1W 及以上功率的)LED,還會有因為高溫而產生光衰的現象。

光源所發出的光,真正投射到燈具外面的,稱為燈具的“光線取出效率”。這牽扯到燈具的光學及散熱結構的設計,以及製造生產這些零件的技術與品質。目前市場中,最高等級製造商的光線取出效率可達 80%,最差的則不到 40%。也就是說,即使是配備相同廠牌相同等級的 LED,不同的車燈廠做出來的車燈,所發出的實際流明值,可能有 2 倍以上的差距。

而且,一個燈具所投射出來的光線,到底是投射到哪裡去?對各種不同使用目的的燈具而言,會有截然不同的性能表現。

以自行車前燈來說,我們需要的是,例如在 10 公尺的正前方,有 1 到 2 公尺左右的寬度(約是自行車道的標準寬度),然後是在把手水平高度以下(角度過高的光線會造成對向來車刺眼,甚至是照天空,是光線的浪費,對自行車騎士的安全也沒有幫助)。這樣的投射範圍或角度,才是自行車前燈所需要的,太大的範圍沒有用,太小的範圍也不能用。

勒克司(lx。Lux).燭光(cd。Candle Power或Candela)
量測光線在某一特定範圍或特定角度的單位,有兩種,一是勒克司(lx。Lux,量測特定範圍),二是燭光(cd。Candle Power或Candela,量測特定角度);這兩種才是可以正確表示車燈亮度的量測單位。
目前已有建立自行車燈標準的國家之中,德國標準(StVZO)前燈是以lx為量測單位,後燈以 cd 為量測單位,而日本標準(JIS)則前後燈皆以cd為量測單位。

燈具廠商所標示的 lx 和 cd 值,都是正前方最亮點的數值,並沒有標示這個亮度的範圍有多大,甚至有的沒有標示量測的距離。相同的光線數量(或流明值)投射出來,所產生的亮度,和距離平方成反比,也和照射寬度平方成反比。所以,不同的距離和照射寬度,算起來會有數倍以上的差距。

例如,一個在 5 公尺距離量測值為 10 lx 的前燈,若在 10 公尺量測時,其lx值會變成只有 2.5 lx。〔( 10m / 5m ) ^2 = 4;10 lx / 4 = 2.5 lx〕。或是一個在 10 公尺處有 10 lx且照射範圍為 0.5 公尺寬的前燈,若將照射範圍增加為 1 公尺(在光學設計上將照射範圍擴大),其lx值也會變成只有 2.5 lx。〔( 1m / 0.5m ) ^2 = 4;10 lx / 4 = 2.5 lx〕

所以,用 lx 值來看車燈的亮度時,量測距離和照射寬度是決定性的因素,必須換算成相同距離才能比較,而cd 值雖然和距離無關,但 cd 值和 lx 值一樣,都還必須同時比較照射廣度才有意義。一個辨別的方式就是除了看cd 和 lx 值之外,還要看是否有遵照德國或日本的量測規範。像德規的 lx 值標準量測距離是 10 公尺,而德規和日規都有相當的照射廣度規定。

照射廣度對自行車騎士的安全而言,和亮度一樣重要,甚至可以說,若沒有充足的照射廣度,再亮的燈也會產生安全性上的疑慮。而且,要達到德規或日規的廣度,遠比達到他們的亮度標準,還要困難數倍。以上述的亮度與廣度平方成反比的說明可知,相同一顆燈,一旦照射廣度需增加 1 倍時,亮度值就會只剩 1/4 。也就是說,若要維持相同的亮度值,這顆燈必須要能發出原本的 4 倍的光線出來。

所以,判斷車燈光學性能的好壞,lx 值必須確認量測距離,而 lx 值與 cd 值,都必須確認照射廣度是否符合德規或日規的標準,否則那些 lx 值與 cd 值就都只是一種“假”數值,沒有參考比較的意義。


附帶一提,德規和日規其實各有千秋,並不能說那個比較好或那個比較差。例如,它們對照射廣度的要求相當,而德規對亮度和分佈則有比較嚴苛的規定。德規最早是規定 10 公尺外必須有 4 lx 的亮度,幾年之後提高到10 lx;又過了幾年,在 2010 年時,除了 10 lx 之外,再增加了 20 lx 等級。它規定亮燈模式若有分段,則最弱的那段也不可小於標準值;然後不可以有閃爍模式。但是德規量測時間只要求 1 個小時。

而日規則是將亮度分成數個等級,分別為 400,800,1200,和 1600 cd;以 lx 值來看,相當於 10 公尺處分別為 4,8,12,和16 lx 的程度。燈具必須標示所符合的等級,而消費者則可依其日常使用狀況選擇適當的等級。日規的測試時間則長達 10 個小時,也就是說,在 10 小時之內(使用所配備的電池)都必須維持在規定的亮度以上。另外,日規還必須經過嚴苛的震動測試。

捌零後 发表于 2013-7-30 10:03:21

沙發還有嗎。

坂田-六月 发表于 2013-7-30 10:04:08

自己也没有办法测试呀。

红豆 发表于 2013-7-30 10:09:35

这个要专业设备测试的吧

雁田-老唐 发表于 2013-7-30 10:13:26

學習了         

李阳 发表于 2013-7-30 10:30:48

太专业

陳釗鋒 发表于 2013-7-30 10:44:12

这个...帮顶下吧。我就是做光显示的

大懒虫丶 发表于 2013-7-30 11:22:12

表示自己无设备无法测试!

zerox 发表于 2013-7-30 12:11:21

回复,保存,慢慢看

忠哥 发表于 2013-7-30 12:14:38

比较专业,多谢分享。
页: [1] 2 3
查看完整版本: 自行車燈亮度的正確量測單位