什麼是流明轉燭光計算器?
這款計算器可將光通量(流明,lm)換算為發光強度(燭光,cd),適用於在特定頂角圓錐範圍內發光的光源。流明衡量的是光源輸出的總光量,而燭光衡量的則是這些光在某個方向上的集中程度。當光束越窄,相同的流明被壓縮進更小的立體角內,燭光值自然就越高。
使用方法
請輸入光源的總光通量(單位為流明),以及光束圓錐的完整頂角(單位為度,也就是橫跨整個圓錐、從一側邊緣量到另一側邊緣的角度)。計算器會回傳以燭光為單位的發光強度,並一併顯示以立體弧度(steradian)表示的光束立體角。
公式解析
發光強度等於光通量除以光線所填滿的立體角:燭光 = 流明 / Ω。對於對稱圓錐而言,立體角為 \(\Omega = 2\pi\left(1 - \cos\!\left(\dfrac{\theta}{2}\right)\right)\),其中 \(\theta\) 為完整頂角。在取餘弦值之前,需先將半角 \(\theta/2\) 換算成弧度。當 \(\theta\) 趨近 360° 時,光線會擴散至整個球面(\(\Omega \to 4\pi\)),燭光值隨之下降;反之,當 \(\theta\) 越小,光束越集中,燭光值便越高。完整公式為:
$$I_v = \frac{\text{Luminous Flux (lm)}}{2\pi\left(1 - \cos\!\left(\dfrac{\text{Apex Angle}}{2}\cdot\dfrac{\pi}{180}\right)\right)}$$
實例演算
假設一盞聚光燈在 30° 頂角範圍內發出 1000 lm 的光。半角為 15°,即 \(0.261799\) 弧度。\(\cos(15°) = 0.965926\),因此
$$\Omega = 2\pi(1 - 0.965926) = 0.214132 \text{ sr}$$接著計算
$$\text{燭光} = \frac{1000}{0.214132} \approx 4670.84 \text{ cd}$$常見問題
頂角是指完整圓錐還是一半?請輸入完整頂角,計算器會在內部自動取一半。
為什麼光束越窄,燭光值反而越大?因為相同的總光量被擠進更小的立體角,使光束方向上的發光強度提高。
如果我輸入 360 度會怎樣?光線會擴散至整個球面(\(4\pi \text{ sr} \approx 12.566\)),此時該光通量所對應的燭光值最小。