自行車燈亮度的正確量測單位

82825431 · 发表于 2013-7-30 10:02:35

瓦（Watt）.流明（Lumen）.燭光（Candela）.勒克司（Lux）

瓦數 ( W.Watt )
代表的是一項電氣產品的耗電功率，瓦數愈高耗電量愈大，它和電器的性能表現並不一定有正相關。

對 LED 而言，瓦數愈高並不代表該 LED 的亮度一定愈高。以目前（2011年）LED的產業市場現況，同樣1W 耗電功率的白光 LED，所發出的光量，最高有 140 流明（lm。Lumen），最低則只有 30 流明，當然更低的也有，這和 LED 廠商及價格有絕對的關係。也就是說，市場上最高等級是最低的 4.6 倍以上，而它們的耗電
相同。

換個角度來看，市場上最好的 0.22 瓦 LED（如果有這種規格的話），就可以和最差的 1 瓦 LED 發出相同數量的光；但耗電只要 1 瓦的 22%，若用相同的電池，使用時間是 4.6 倍長。所以，瓦數只能告訴我們這個車燈耗電多少，並不能告訴我們它的亮度好不好。

流明( Lumen )
代表的是一個“光源”所發出的所有光線的數量，流明值愈高所發出的光線就愈多，但是它並不代表一個配備了那個光源的燈具，就一定能發出那麼多的光線。

一個光源（例如：LED 燈泡）所發出的光，經由燈具的光學結構進行光線的控制與投射，其中必須經過，例如像反射、折射、和透射等等過程，在這些過程中，會產生光線的損失，還會產生像散射和繞射等等，部分光線無法控制的情況。此外，若是會發熱的光源，例如高功率（1W 及以上功率的）LED，還會有因為高溫而產生光衰的現象。

光源所發出的光，真正投射到燈具外面的，稱為燈具的“光線取出效率”。這牽扯到燈具的光學及散熱結構的設計，以及製造生產這些零件的技術與品質。目前市場中，最高等級製造商的光線取出效率可達 80%，最差的則不到 40%。也就是說，即使是配備相同廠牌相同等級的 LED，不同的車燈廠做出來的車燈，所發出的實際流明值，可能有 2 倍以上的差距。

而且，一個燈具所投射出來的光線，到底是投射到哪裡去？對各種不同使用目的的燈具而言，會有截然不同的性能表現。

以自行車前燈來說，我們需要的是，例如在 10 公尺的正前方，有 1 到 2 公尺左右的寬度（約是自行車道的標準寬度），然後是在把手水平高度以下（角度過高的光線會造成對向來車刺眼，甚至是照天空，是光線的浪費，對自行車騎士的安全也沒有幫助）。這樣的投射範圍或角度，才是自行車前燈所需要的，太大的範圍沒有用，太小的範圍也不能用。

勒克司（lx。Lux）.燭光（cd。Candle Power或Candela）
量測光線在某一特定範圍或特定角度的單位，有兩種，一是勒克司（lx。Lux，量測特定範圍），二是燭光（cd。Candle Power或Candela，量測特定角度）；這兩種才是可以正確表示車燈亮度的量測單位。
目前已有建立自行車燈標準的國家之中，德國標準（StVZO）前燈是以lx為量測單位，後燈以 cd 為量測單位，而日本標準（JIS）則前後燈皆以cd為量測單位。

燈具廠商所標示的 lx 和 cd 值，都是正前方最亮點的數值，並沒有標示這個亮度的範圍有多大，甚至有的沒有標示量測的距離。相同的光線數量（或流明值）投射出來，所產生的亮度，和距離平方成反比，也和照射寬度平方成反比。所以，不同的距離和照射寬度，算起來會有數倍以上的差距。

例如，一個在 5 公尺距離量測值為 10 lx 的前燈，若在 10 公尺量測時，其lx值會變成只有 2.5 lx。〔( 10m / 5m ) ^2 = 4；10 lx / 4 = 2.5 lx〕。或是一個在 10 公尺處有 10 lx且照射範圍為 0.5 公尺寬的前燈，若將照射範圍增加為 1 公尺（在光學設計上將照射範圍擴大），其lx值也會變成只有 2.5 lx。〔( 1m / 0.5m ) ^2 = 4；10 lx / 4 = 2.5 lx〕

所以，用 lx 值來看車燈的亮度時，量測距離和照射寬度是決定性的因素，必須換算成相同距離才能比較，而cd 值雖然和距離無關，但 cd 值和 lx 值一樣，都還必須同時比較照射廣度才有意義。一個辨別的方式就是除了看cd 和 lx 值之外，還要看是否有遵照德國或日本的量測規範。像德規的 lx 值標準量測距離是 10 公尺，而德規和日規都有相當的照射廣度規定。

照射廣度對自行車騎士的安全而言，和亮度一樣重要，甚至可以說，若沒有充足的照射廣度，再亮的燈也會產生安全性上的疑慮。而且，要達到德規或日規的廣度，遠比達到他們的亮度標準，還要困難數倍。以上述的亮度與廣度平方成反比的說明可知，相同一顆燈，一旦照射廣度需增加 1 倍時，亮度值就會只剩 1/4 。也就是說，若要維持相同的亮度值，這顆燈必須要能發出原本的 4 倍的光線出來。

所以，判斷車燈光學性能的好壞，lx 值必須確認量測距離，而 lx 值與 cd 值，都必須確認照射廣度是否符合德規或日規的標準，否則那些 lx 值與 cd 值就都只是一種“假”數值，沒有參考比較的意義。

附帶一提，德規和日規其實各有千秋，並不能說那個比較好或那個比較差。例如，它們對照射廣度的要求相當，而德規對亮度和分佈則有比較嚴苛的規定。德規最早是規定 10 公尺外必須有 4 lx 的亮度，幾年之後提高到10 lx；又過了幾年，在 2010 年時，除了 10 lx 之外，再增加了 20 lx 等級。它規定亮燈模式若有分段，則最弱的那段也不可小於標準值；然後不可以有閃爍模式。但是德規量測時間只要求 1 個小時。

而日規則是將亮度分成數個等級，分別為 400，800，1200，和 1600 cd；以 lx 值來看，相當於 10 公尺處分別為 4，8，12，和16 lx 的程度。燈具必須標示所符合的等級，而消費者則可依其日常使用狀況選擇適當的等級。日規的測試時間則長達 10 個小時，也就是說，在 10 小時之內（使用所配備的電池）都必須維持在規定的亮度以上。另外，日規還必須經過嚴苛的震動測試。