==== 发光效能（Luminous efficacy） ====

**一、定义**\\ 
发光效能是衡量光源将能量转化为可见光效率的指标，定义为光通量（$\Phi_V$）与输入功率的比值，国际单位为流明每瓦（${lm·W}^{-1}$）。它是连接辐射度学与光度学的关键桥梁，它通过视见函数 $K(\lambda)$将物理层面的辐射通量换算为人眼可感知的光通量：
$$K = \frac{\Phi_V}{\Phi_e} = \frac{\int_0^\infty K(\lambda)\Phi_{e,\lambda}\mathrm{d}\lambda}{\int_0^\infty \Phi_{e,\lambda}\mathrm{d}\lambda}$$
  * **辐射度学**：以辐射通量（$\Phi_e$，单位：瓦 W）衡量物理总能量；\\
  * **光度学**：以光通量（$\Phi_V$，单位：流明 lm）衡量人眼可感知的光能量。\\

这里的 “输入功率” 可以指两种情况：\\
1.光源输出的辐射通量（radiant flux）\\
其发光效能被称为辐射发光效能（luminous efficacy of radiation）。其结果仅取决于光源的光谱形状，以及衡量标准人眼对不同波长光线敏感度的视见函数。\\

2.光源消耗的总功率\\
其发光效能则被称为光源发光效能（luminous efficacy of a light source）或整体发光效能（overall luminous efficacy），是工程中更常用的指标。\\
例：LED灯的发光效能远高于白炽灯，仅需更低功率即可产生相同光通量。\\

**二、最大发光效能**\\
最大发光效能\(K_\text{m}\) 代表在人眼最敏感的波长处，单位辐射功率（瓦特）所能产生的最大光通量（流明）。
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这张图展示的是明视觉的视见函数，反映了人眼对不同波长可见光的相对敏感度，其峰值直接决定了最大发光效能的数值。横轴是光的波长（单位：纳米 nm），纵轴是相对敏感度，最大值为 1.0。\\
曲线的峰值出现在 555 nm（黄绿色光）处，这里人眼的视觉敏感度最高（$V(\lambda)=1$），通过CIE标准数据表可查其最大发光效能。波长偏离 555 nm 越远（如靠近 400 nm 的紫光或 700 nm 的红光），敏感度就越低，曲线也随之下降。因此对于白光源，包含红、蓝等波长的光，而这些波长的视见函数值都小于 1.0，导致整体发光效能被拉低。\\




根据国际照明委员会（CIE）标准，不同条件下的最大发光效能对应不同符号与数值：\\
^ 视觉条件 ^ 符号 ^ 基准值 ^
| 明视觉（默认） | $K_m$ | $683\ \text{lm·W}^{-1}$ |
| 暗视觉 | $K'_m$ | $1700\ \text{lm·W}^{-1}$ |
| 中间视觉 | $K_{m,\text{mes}}$ | 随环境亮度动态变化 |
| 明视觉10°视场 | $K_{m,10}$ | — |
| 明视觉2°视场 | $K_{m,M}$ | — |

注：若未指定光度条件，默认指明视觉的 \(K_\text{m}\)。\\

明视觉的 $K_\text{m} \approx 683\ \text{lm·W}^{-1}$ 并非实验测量值，而是国际单位制（SI）的定义值，其公式为：\\
$$K_\text{m} = \frac{683}{V(\lambda_{\text{cd}})}\ \text{cd·sr·W}^{-1}$$
其中：\\
\(683\) 是坎德拉定义中直接规定的常数；\(V(\lambda_{\text{cd}})\) 是明视觉光谱光视效率函数在参考波长 \(\lambda_{\text{cd}}\) 处的值，该波长对应频率 \(540 \times 10^{12}\ \text{Hz}\)，恰好是人眼最敏感的555 nm波长（CIE 1924明视觉函数的峰值波长），因此\(V(\lambda_{\text{cd}}) = 1\)，最终 \(K_\text{m} = 683\ \text{lm·W}^{-1}\)。

**发光效能 与 发光效率的区别？**\\
发光效能（Luminous efficacy）是一个绝对性能指标，单位为流明每瓦（${lm·W}^{-1}$），直接反映光源将输入功率转化为可见光的实际效率。它的数值越高，代表光源在单位功率下产生的可见光越多。\\
发光效率（Luminous efficiency）是一个相对无量纲值（通常用百分比表示），是实际发光效能与理论最大发光效能（ $K_\text{m} \approx 683\ \text{lm·W}^{-1}$ ）的比值。它反映了实际光源的效能与理论极限的接近程度。\\

**调光对不同光源发光效能的影响**\\
调暗白炽灯会大幅降低其发光效能，因为灯丝会冷却。相比之下，发光二极管（LED）和荧光灯通常可以在保持高效能的同时调暗。\\



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