買攝影燈(持續光源)有一個很重要的參考依據是「亮度」,但是「亮度」沒那麼容易量化,像長度、重量和時間就很直觀,我們可以很清楚量出長度,很容易比較哪個物體比較重,也很容易感受時間的流逝。但溫度、電流、物質量和發光強度的測量和量化相對較難。一般攝影燈會用流明來標示,例如 FIT最新款的攝影燈就有 6500 / 2600 / 1200 / 650 四種不同最大「流明」的款式。究竟「流明」是什麼單位?
流明不是單純指電磁輻射功率,那為什麼不直接測量某一發光物體在單位時間內通過某一面積的所有電磁輻射(包括紅外、紫外和可見光)的總功率來量化「亮度」呢?也就是為什麼不用輻射功率(瓦特)來標攝影燈?其實這樣想是有一定的道理的,像 FIT LED 2600有多種光源模式,包括UV模式,UV LED就是用輻射功率來標的。因為人眼無法看到UV,所以不需用人眼感受來校正,直接用輻射功率來標就行。而可見光的LED顆粒,包括白光和紅光,則是用流明(lm)來標。流明是光通量,也就是光的功率,是光照強度對立體角的積分得到的,而光照強度的單位是燭光,燭光的定義是:
給定一個頻率為 540.0154×1012 Hz的單色輻射光源(黃綠色可見光)與一個方向,且該輻射源在該方向的輻射強度為1/683W/sr,則該輻射源在該方向的發光強度為1燭光
在燭光的定義裡,包含了光的頻率和方向,頻率換算成波長可能比較直觀,因為光速是 3×108 m/s,所以頻率為 540.0154×1012 Hz 的單色輻射光源,換算成波長就是 555nm (利用 光速等於頻率乘以波長,而 555nm = 5.55 x 10-8 m,而 3 x 108 / 540.0154 x 1012 就是 5.55 x 10-8),也就是黃綠色光,而人類對 555nm 的光最敏感,定義眼睛對它的敏感度為1。
一般市面上能買到的光測量儀器是「照度計」,為什麼不是測量輻射功率、或光通量或是發光強度呢?先看看照度的單位 Lux,即 lm/m2,也就是單位面積的流明,而流明是光的功率,所以照度是能量/單位時間/單位面積,只要能算出面積、計時和計算能量,就能換算出照度。面積和時間就不用說了,光的能量可以透過光電效應去算,所以照度計就是整合了上述的原理而生。能測量到照度,就能回推流明了。也可以這麼說,因為照度是根據面積而定,流明不用,因此攝影燈的可見光標流明,不可見光標瓦特。
測量到照度後,該怎麼換算燭光和流明?如果照度計在距離光源1m處測得200Lux,在該區的光通量就是200lm(200lux = 200lm/1m2),如果是點光源,擇期總光通量就是2520流明(球面積是4*pi*r2,所以200 * 4*pi*r2 = 200 x 12.6 = 2520),如果發光源不是向四面八方發光,就得用「積分球」來測量。如果是在距離光源x公尺處測得y照度,在該區的光通量就是x2y流明。
結語:
只要搞清楚「輻射通量」「光通量」、「發光強度」和「照度」,其對應的單位名稱是「瓦特」、「流明」、「燭光」和「LUX」,知道怎麼換算,並知道光通量是根據人眼感受校正,照度是可以用照度計測量的,就能看懂為什麼攝影燈要用流明來標示。