2. 光度学基础：光通量、发光强度、照度、亮度、色温、显色指数（CRI）、光谱分布

做照明仿真，说白了就是跟光打交道。但光到底怎么量？怎么描述？

我刚入行那会儿，觉得能亮就行。直到有一次，一个商业项目甲方投诉「灯太刺眼」。我拿着照度计去测，数据完全达标。后来才发现，问题出在亮度上——灯具表面太亮了。从那以后，我老老实实把光度学基础啃了一遍。

这一章，咱们就把这几个核心概念捋清楚。

2.1 光通量（Luminous Flux）—— 光的总量

光通量，符号 Φ，单位流明（lm）。

它描述的是光源在单位时间内发出的可见光总量。你可以把它想象成「水龙头流出的总水量」。

实际项目中，我们更关心的是灯具标称的流明值。比如一个 10W 的 LED 球泡，标称 800lm，那它的光效就是 80 lm/W。

2.2 发光强度（Luminous Intensity）—— 光的方向性

发光强度，符号 I，单位坎德拉（cd）。

它描述的是光源在某个方向上的发光能力。说白了，就是「光有多集中」。

公式很简单：

I = dΦ / dΩ

Ω 是立体角，单位球面度（sr）。

我记得有一次做射灯仿真，客户说「我要一个窄光束角」。我给了 15° 的配光曲线，结果照到墙上光斑太小。后来换成 24°，效果刚好。这就是发光强度在方向上的体现——角度越小，中心光强越大。

2.3 照度（Illuminance）—— 光落在表面上的量

照度，符号 E，单位勒克斯（lx）。

它描述的是单位面积上接收到的光通量。公式：

E = dΦ / dA

照度是照明设计中最常用的指标。国标 GB 50034 规定了各种场所的照度标准：

• 办公室：300-500 lx
• 教室：300 lx
• 商场：500 lx
• 走廊：100 lx

2.4 亮度（Luminance）—— 人眼感受到的明暗

亮度，符号 L，单位坎德拉每平方米（cd/m²）。

它描述的是人眼从某个方向观察到的发光面的明亮程度。公式：

L = dI / (dA · cosθ)

θ 是观察方向与表面法线的夹角。

亮度才是人眼真正感受到的「亮不亮」。同样照度下，白色墙面比灰色墙面亮得多，因为反射率不同。

我做过一个博物馆项目，展柜里的画作照度只有 150 lx，但看起来非常亮。为什么？因为画作表面是哑光高反射材质，亮度高。而旁边的深色木框，照度一样，但看起来暗得多。

2.5 色温（Color Temperature）—— 光的冷暖

色温，单位开尔文（K）。

它描述的是光源发出的光的颜色倾向。低色温偏暖（黄/红），高色温偏冷（蓝/白）。

色温不是越高越好。我记得有个办公项目，甲方非要 6500K，说「亮堂」。结果员工投诉「像在手术室」。后来换成 4000K，大家都舒服了。

2.6 显色指数（CRI）—— 光还原颜色的能力

显色指数，简称 CRI，范围 0-100。

它描述的是光源照射下，物体颜色与标准光源（太阳光）相比的还原程度。CRI 越高，颜色越真实。

• CRI > 90：优秀，适合博物馆、服装店
• CRI 80-90：良好，适合办公室、住宅
• CRI < 80：一般，适合仓库、走廊

2.7 光谱分布（Spectral Distribution）—— 光的成分

光谱分布描述的是光源在不同波长上的能量分布。它决定了色温、显色性、光效等所有指标。

太阳光是连续光谱，LED 是窄带光谱。不同 LED 芯片加荧光粉，组合出不同的光谱。

做仿真时，光谱数据直接影响色温、CRI 的计算。我一般从灯具供应商拿 IES 文件，里面通常附带光谱信息。如果没有，就用标准光谱库近似。

2.8 知识结构图：光度学核心概念关系

2.9 小结：仿真中怎么用这些概念？

做照明仿真时，这些参数不是孤立的。我一般这样用：

1. 输入阶段： 从灯具 IES 文件读光通量、配光曲线（发光强度分布）、色温、CRI、光谱
2. 计算阶段： 仿真引擎算照度分布、亮度分布
3. 评估阶段： 对照标准看照度是否达标，用伪色图看亮度均匀性，用色温图看色温一致性
4. 优化阶段： 如果 CRI 不够，换高显指灯珠；如果色温偏差大，调光谱配比