【正文】 透射光入射到透明或半透明的材料表面時(shí)，一部分被反射，一部分被吸收，大部分的光可以透射過(guò)去。當(dāng)一定波長(zhǎng)的平行光束穿過(guò)均勻媒質(zhì)時(shí)，光強(qiáng)的損失隨距離（x）和波長(zhǎng)有關(guān)的線吸收率（α）呈指數(shù)式衰減[即i(x)=i0expαx ,其中i0為光束的初始光強(qiáng)]。 光的基本度量（1）光通量Φ光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光量稱為光源的光通量，以Φ表示，單位為流明(lm)。對(duì)于明視覺(jué)，若輻射體的光譜輻射通量為Φe（λ），其光通量Φ的表達(dá)式為： Φ = Km 0∞dΦe（λ）dλV（λ）dt （31）式中：dΦe（λ）/dλ為輻射通量的光譜分布；V（λ）為光譜光（視）效率；Km為輻射的光譜光（視）效能的最大值（lmW1（當(dāng)λm=555nm時(shí)）；Φ為光通量（lm，1lm=1cd（2）放光強(qiáng)度I光源在給定方向的單位立體角中發(fā)射的光通量定義為光源在該方向上的光強(qiáng)度（簡(jiǎn)稱光強(qiáng)），以I表示。1sr1。1979年10月，第16屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過(guò)的坎德拉重新定義為：一個(gè)光源發(fā)出頻率為5401012Hz的單色輻射（對(duì)應(yīng)于空氣中的波長(zhǎng)為555M的單色輻射），若在一定方向上的輻射強(qiáng)度為1/683W（3）光照度E在被照物體表面上，單位面積內(nèi)所接受的光通量稱為光照度（簡(jiǎn)稱照度）。m2。在工程上還曾經(jīng)用過(guò)輻透（ph）、豪輻透（mph）等。表11各種照度單位換算表單位名稱勒克斯1lx=1lmcm2英尺燭光1fc=1lmm21 1 9輻透1ph=1lmft2 0761lx的照度是比較小的，在此照度下只能大致地辨認(rèn)周圍物體。在照明質(zhì)量的量化標(biāo)準(zhǔn)中，一般推薦辦公室的平均水平照度為500~1000lx；在商業(yè)照明中，推薦的垂直照度平均值為300~500lx。光出射度是指單位面積發(fā)出的光通量，以M表示，單位為lm若在發(fā)光體表面上任取的微小單元面積是dA，發(fā)出的光通量為dΦ，M則為： M=dΦdA （34）光出射度主要針對(duì)面光源而言。照度和光出射度有類似的定義和相同的量綱，其區(qū)別在于照度表示受照面所接收到的光通量密度，而光出射度表示發(fā)光面所發(fā)出的光通量的表面密度。如在微小的面積dA和微小的立體角d ω內(nèi)的光通量 dΦ（φ，θ），則亮度為： Lφθ=d2Φ（φ，θ）d ω cosθ （35） 式中，d2Φ（φ，θ）為通過(guò)給定點(diǎn)的輻射束元傳輸?shù)牟o定方向立體角d ω內(nèi)傳播的光通量；dA為包括給定點(diǎn)的輻射束截面積；θ為輻射束截面積與輻射束方向的夾角。m2=lmsr1）。由于光源的電功率并不全部變成可見(jiàn)光，其中有相當(dāng)一部分變成其他形式的能量。W1，即每瓦電力所發(fā)出的光的量，其數(shù)值越高表示光源的效率越高。目前商用白光LED的光效尚未達(dá)到熒光燈的水平，但早已超過(guò)白熾燈和鹵鎢燈。 顏色（1）顏色的特性①無(wú)彩色和彩色顏色可以分為無(wú)彩色和彩色。純白是反射比ρ等于1的理想的完全反射體，而純黑e等于0的無(wú)反射的物體，它們?cè)谧匀唤缰胁⒉淮嬖?。黑白系列代表物體反射比的變化，在視覺(jué)上的表現(xiàn)為明度的變化。圖35 黑白系列彩色在知覺(jué)意義上是指有色調(diào)的知覺(jué)色，也就是黑白系列以外的各種顏色。色調(diào)：亦稱色相，表示不同波長(zhǎng)的可見(jiàn)光在視覺(jué)上的屬性，如紅、黃、藍(lán)等。明度：在同樣的照度條件下、依據(jù)表現(xiàn)為白色或高透射比的表面的視亮度來(lái)判斷某一表面的的視亮度。彩度也稱為飽和度，表示彩色光在整個(gè)色覺(jué)（包括無(wú)彩色）中的純潔度。無(wú)彩色的黑白系列只有明度的區(qū)別，而沒(méi)有色調(diào)和彩度的特性。因此，對(duì)于黑白系列，只有根據(jù)明度的差別來(lái)辨認(rèn)物體；而對(duì)于彩色，可以從明度、色調(diào)和彩度上來(lái)辨認(rèn)物體，從而大大提高人們識(shí)別物體的能力。人們的視覺(jué)器官降不同波長(zhǎng)的光線綜合成一種顏色的感覺(jué)。該顏色定律的主要內(nèi)容如下：，即明度、彩度和色調(diào)的變化。由此導(dǎo)出下述兩條定理。如果某一顏色與其補(bǔ)色以適當(dāng)?shù)谋壤旌?，則可產(chǎn)生白色和灰色；如果兩種按其他的比例混合，則產(chǎn)生近似比重大的顏色成分的非飽和色。，不管它們的光譜組成是否相同，在顏色混合中具有相同的效果。由此導(dǎo)出顏色的替代律：相近顏色混合后仍相似。，這一定律稱為亮度相加定律。因?yàn)楦鞣N顏色光的混合（或稱加色法混合）是由于不同顏色的光引起眼睛的同時(shí)興奮；而染料或涂料的混合稱為減色法混合，這種混合所得到的顏色是由于不同波長(zhǎng)的光在所混合的染料或涂料微粒中被逐漸吸收而產(chǎn)生的。例如，把顏色飽和度最高的光譜色加上紫紅色，然后依照波長(zhǎng)順序就可圍成一個(gè)圓環(huán)，稱之為顏色環(huán)，如圖36所示。當(dāng)兩種顏色混合時(shí)，混合色在圓環(huán)中的位置取決于兩種顏色成分的比例，并且靠近比重大的那種顏色。關(guān)于顏色環(huán)中心對(duì)稱的顏色都是互補(bǔ)色。因此，當(dāng)一對(duì)互補(bǔ)色按各種比例混合后，所產(chǎn)生的顏色就位于連續(xù)互補(bǔ)色的直線上，呈白色或各種非飽和色。（2）表色系統(tǒng)人們用兩種系統(tǒng)來(lái)表示光源和物體的不同顏色。它用一個(gè)類似球體的模型，把各種表面色的3種基本特性：色調(diào)H、明度V、彩度（飽和度）C全部表示出來(lái)。 ②CIE表色系統(tǒng)與用分光儀器將白色光散成許多單色光相反，人們也試圖用幾種單色光相混合以得到所要求的顏色光，并獲得成功。這3種單色光中的任何一種都不能由其余兩種混合產(chǎn)生。1931年CIE規(guī)定的RGB系統(tǒng)的三原色光波長(zhǎng)分別為λR=，λG==（R）、綠光（G）和藍(lán)光（B）。所以，1931年CIE又規(guī)定了一個(gè)新的系統(tǒng)，既是CIE XYZ系統(tǒng)。當(dāng)光源所發(fā)出的光的顏色與黑體在某一溫度下的顏色相同時(shí)，這一黑體的溫度稱為光源的顏色溫度Tc，簡(jiǎn)稱色溫（CT），用熱力學(xué)溫度表色，單位為K（開(kāi)爾文）。熱輻射光源（如白熾燈、鹵鎢燈等）的顏色變化基本上與黑體軌跡相符。在此情況下，只能用相關(guān)色溫來(lái)表示。通常，色溫高的光源的顏色偏藍(lán)，色溫低的光源的顏色偏紅。（2）顯色性照明光源除了用色溫表示其自身的顏色（即色表）外，還用顯色性作為另一個(gè)常用的評(píng)價(jià)指標(biāo)。顯色性高的光源對(duì)顏色的表現(xiàn)較好，所看到的顏色就接近自然原色；顯色性低的光源對(duì)顏色的表現(xiàn)較差，所看到的顏色偏差也較大。如果光源發(fā)出的光中所含的各色光的比例和自然光相近，則人眼所看到的顏色也就較為逼真。再好的裝潢、擺設(shè)、藝術(shù)品和衣物等，有時(shí)也會(huì)因所選擇的光源不當(dāng)而失色。Ra值的范圍為0~100Ra值越高，光源的顯色性就越好。對(duì)于顏色辨別要求高的場(chǎng)合，如攝影棚、體育館和印刷行業(yè)，需要使用高顯色指數(shù)的光源，如白熾燈、鹵鎢燈等、它們的顯色指數(shù)Ra都達(dá)到85以上。20世紀(jì)60年代鹵鎢燈的發(fā)明給光源的光效和壽命帶來(lái)了一場(chǎng)革命，這種燈光效在20~25lm/W,壽命在200~300h。之后再20世紀(jì)90年代，氙燈逐漸走入了人們的視野，其光效達(dá)到90lm/W，啟動(dòng)速度更短，壽命也比鹵鎢燈長(zhǎng)許多，達(dá)3000h，其近似電光源的特性也使燈具設(shè)計(jì)更容易，光利用效率更高。鑒于LED壽命長(zhǎng)、啟動(dòng)時(shí)間短、環(huán)保及工作電壓低的特點(diǎn)，現(xiàn)在LED用于汽車上最普遍的要數(shù)車內(nèi)儀表板、操作開(kāi)關(guān)、閱讀燈、示寬燈、牌照燈、等低照度燈飾。1986年Nissan 300ZX型車上的高位剎車燈（CHMSL）運(yùn)用了72個(gè)5mm的LED，這標(biāo)志著LED逐步進(jìn)入了汽車照明工業(yè)的核心。多年內(nèi)，以LED為前照燈的概念層出不窮，知道2008年第一款以LED作為近/遠(yuǎn)光燈的凱迪拉克Escalade Platinum 量產(chǎn)車的出現(xiàn)才宣布LED作為主流前照燈光源的開(kāi)始。但是只限于這些高檔豪華車型，LED前照燈走向中低端車型需要很長(zhǎng)一段時(shí)間。在200年之前，LED最大的應(yīng)用亮點(diǎn)是手機(jī)，其在全球所占的份額達(dá)52%。汽車產(chǎn)業(yè)在全球經(jīng)濟(jì)中仍然是一支產(chǎn)業(yè)。規(guī)模如此之大的汽車產(chǎn)業(yè)，拉動(dòng)了汽車燈具的發(fā)展，同時(shí)為L(zhǎng)ED在汽車上的應(yīng)用提供了廣闊的市場(chǎng)空間。未來(lái)幾年我國(guó)車燈將會(huì)有較大的發(fā)展，形成超過(guò)10億元的年產(chǎn)值。照明燈猶如汽車的“眼睛”，在黑暗中照明汽車行駛方向上的道路，延伸和拓寬?cǎi){駛員的視野。照明燈又分為車外照明燈和車內(nèi)照明燈。信號(hào)燈也分車外信號(hào)和車內(nèi)信號(hào)燈。車內(nèi)信號(hào)燈泛指儀表板指示燈，主要有轉(zhuǎn)向、機(jī)油壓力。關(guān)門(mén)提示及音響、空調(diào)等指示燈。（3）LED在汽車照明的優(yōu)勢(shì)所在①增進(jìn)安全：LED信號(hào)燈啟動(dòng)比白熾燈光源更迅速。另外LED燈工作在比較安全的低電壓，相對(duì)其他競(jìng)爭(zhēng)光源是個(gè)優(yōu)點(diǎn)。③耐久：LED器件的光生產(chǎn)機(jī)構(gòu)使它抗振動(dòng)和沖擊，使其成為汽車和卡車尾燈、橋燈和航行器燈的理想光源；而熱燈絲白熾燈遭受振動(dòng)和沖擊時(shí)發(fā)光易失效。⑤無(wú)污染和低能耗：LED不包含水銀，而且能耗低。⑥日光色：對(duì)于VW車型該優(yōu)點(diǎn)立刻能體現(xiàn)，與鹵鎢燈或氙燈相比，白光LED的光束更接近日光，這對(duì)駕駛員是非常舒服的，尤其對(duì)遠(yuǎn)光燈更是如此。⑦提高能見(jiàn)度:用LED燈作光源可以是汽車在彎路和十字路口獲得理想照明。⑧光控：LED汽車前大燈能集中所有光直接朝向車前的路面而不使迎面駛來(lái)的司機(jī)感到晃眼。⑨智能光功能：可實(shí)現(xiàn)像動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)角燈那樣的智能光功能。一般LED燈是用30~35個(gè)芯片的多芯片陣列，沒(méi)個(gè)芯片可以尋址，由開(kāi)或關(guān)的不同組合可以產(chǎn)生不同光分配，在2010~2012年內(nèi)將可以實(shí)現(xiàn)這方面的應(yīng)用。只有當(dāng)人們有在夜晚出行的需求，才出現(xiàn)了道路照明。由于道路照明的特征情況，即需長(zhǎng)時(shí)間工作、懸掛高度高、不宜頻繁更換等，一般目前所使用的光源都具有光效較高、壽命較長(zhǎng)的特點(diǎn)，例如高壓鈉燈、金鹵燈、無(wú)極燈等。而無(wú)極燈，由于其依靠電磁感應(yīng)而發(fā)光，對(duì)于懸掛高度較高、不宜頻繁更換的道路照明燈具而言，其壽命毫無(wú)疑問(wèn)是其最大的優(yōu)勢(shì)。高壓鈉燈在所有的光源中，較差的顯色性使其作為道路照明的一大硬傷。而無(wú)極燈的技術(shù)尚不成熟，其光效以及配光仍然是制約其作為道路照明主流光源的一大阻礙。但這類光源應(yīng)用在道路燈具中時(shí)，只有40%左右的光是直接透過(guò)玻璃罩到達(dá)路面的，其他的光是通過(guò)燈具反射器再投射出燈具的。二是此類燈具的反射器的效率一般僅為50%~60%，所以有60%左右的光輸出在燈具內(nèi)，是在損失了30%~40%后再投射到路面上的。綜合分析上述的傳統(tǒng)的道路燈具，其綜合的有效照明效率（扣除過(guò)度照明部分）僅為50%。而隨著LED技術(shù)的日趨成熟，目前市場(chǎng)上已經(jīng)量產(chǎn)的1W大功率白光LED光源的光效已經(jīng)達(dá)到了100lm/W。而且LED的定向發(fā)光特性使其容易實(shí)現(xiàn)較為理想的的配光，并提高燈具效率和燈具利用系數(shù)。據(jù)2006年國(guó)家路燈行業(yè)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)城市道路照明共有1500萬(wàn)只以上的路燈，近幾年的增長(zhǎng)率在20%以上。目前中國(guó)整個(gè)道路照明市場(chǎng)高壓鈉燈占據(jù)了60%以上的份額，而在一些社區(qū)道路及鄉(xiāng)村道路等場(chǎng)所的照明光源主要為節(jié)能燈（CFL），約占20%，而汞燈和白熾燈燈光源正逐漸被淘汰。中國(guó)內(nèi)地在“十城萬(wàn)盞”等政策帶動(dòng)下，將深圳、重慶、成都、天津、綿陽(yáng)、鄭州等21個(gè)大中型城市列為核準(zhǔn)城市。此外，各國(guó)和地區(qū)政府也積極推動(dòng)LED路燈，例如美國(guó)洛杉磯也計(jì)劃5年內(nèi)設(shè)置14萬(wàn)盞LED路燈，中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)表示三年內(nèi)更換128萬(wàn)盞LED路燈，在政策支持下，今年全球LED路燈需求增至250萬(wàn)盞，年增長(zhǎng)率高達(dá)178%。LED照明產(chǎn)品崛起的重要原因之一，就是LED的光效已經(jīng)超過(guò)大部分傳統(tǒng)光源，并且絕對(duì)有可能在不久的將來(lái)明顯高于所有的傳統(tǒng)光源。2007年2月，美國(guó)Lumileds宣布，研制出色溫為4685K的白光LED光效可達(dá)115lm/W。到了2009年初，Cree，OSRAM相繼宣布了在實(shí)驗(yàn)室水平大功率白光LED的光效達(dá)到160lm/W。傳統(tǒng)的高壓鈉燈等傳統(tǒng)路燈使用的光源一般向整個(gè)空間發(fā)光，但道路照明需要照亮的只有行車?yán)锩婧托腥寺访?，因此燈具光學(xué)設(shè)計(jì)要盡可能的時(shí)光均勻并集中地投射到路面上。采用LED光源，由于具有良好的方向性，基本為單面發(fā)光，所以在采用二次光學(xué)透鏡時(shí)，燈具出光效率可達(dá)85%左右，如果采用一次光學(xué)透鏡，其燈具出光效率更可高達(dá)90%以上。作為占總照明用電量約為15%~20%的道路照明而言，如果能夠大規(guī)模推行LED路燈，毫無(wú)疑問(wèn)可以很大程度降低道路照明的用電，從而緩解目前全球的能源危機(jī)。而白熾燈是熱輻射光源，給人的感覺(jué)就是一點(diǎn)就亮，但實(shí)際上白熾燈啟動(dòng)后也有約零點(diǎn)幾秒的上升時(shí)間。而LED具有瞬時(shí)啟動(dòng)的特點(diǎn)，通電即可正常穩(wěn)定工作，同時(shí)也不存在再次啟動(dòng)的等待時(shí)間。一般高壓鈉燈的壽命在20000h左右，即便OSRAM生產(chǎn)的VIOLOX NAV高壓鈉燈其最高壽命也只能達(dá)到32000h。相比直線，LED在保證一定工作電流和散熱條件下，一般壽命可以達(dá)到50000~70000h，其壽命上的優(yōu)勢(shì)是任何傳統(tǒng)光源無(wú)法相比的。④顯色性好使用鈉燈作為照明主要光源的主要原因是因?yàn)槠涔庑л^高，但是高壓鈉燈的致命缺點(diǎn)就是顯色性，一般其顯色指數(shù)僅為20左右，在光源中屬于最低的。而LED對(duì)顏色的呈現(xiàn)更真實(shí)更能夠反映物體本身的顏色。采用傳統(tǒng)鈉燈及金鹵燈的路燈，一般只能實(shí)現(xiàn)小范圍的調(diào)光控制，應(yīng)用中不可避免地受到其最低工作電壓的局限性。⑦總成本目前LED燈具的成本相比傳統(tǒng)光源較高，但是其高光效、長(zhǎng)壽命等特點(diǎn)顯著減少了其燈具的維護(hù)成本，而隨著LED初成本的進(jìn)一步降低，其在總成本上的優(yōu)勢(shì)也將進(jìn)一步明顯。交通信號(hào)燈主要用超高亮度紅、綠、黃色LED， 因?yàn)椴捎肔ED 信號(hào)燈既節(jié)能，可靠性又高，所以在全國(guó)范圍內(nèi), 交通信號(hào)燈正在逐步更新?lián)Q代，而且推廣速度快，市場(chǎng)需求量很大， 是個(gè)很好的市場(chǎng)機(jī)會(huì)； （2）LED 背光源以高效側(cè)發(fā)光的背光源最為引人注目,LED 作為L(zhǎng)CD 背光源應(yīng)用, 具有壽命長(zhǎng)、發(fā)光效率高、無(wú)干擾和性價(jià)比高等特點(diǎn)， 已廣泛應(yīng)用于電子手表、手機(jī)、BP 機(jī)、電子計(jì)算器和刷卡機(jī)上，隨著便攜電子產(chǎn)品日趨小型化，LED 背光源更具優(yōu)勢(shì)，因此背光源制作技術(shù)將向更薄型、低功耗和均勻一致方面發(fā)展?，F(xiàn)階段手機(jī)背光源用量非常大，一年要用35 億只LED 芯片。 （3）LED 照明光源早期的產(chǎn)品發(fā)光效率低，光強(qiáng)一般只能達(dá)到幾個(gè)到幾十個(gè)mcd（豪坎德拉），適用在室內(nèi)場(chǎng)合，在家電、儀器儀表、通訊設(shè)備、微機(jī)及玩具等方面應(yīng)用。日本為節(jié)約能源, 正在計(jì)劃替代白熾燈的發(fā)光二極管項(xiàng)目( 稱為 照亮日本)，頭五年的預(yù)算為50 億日元，如果LED