本帖最后由 ramboo7 于 2013-9-10 23:05 编辑
前言：FUNDER的说法是对的，可惜他不是一个善于表达的人。下面我尽量用语言，而不是数理化来解释口径定律。
口径定律是推导出来的，不是实验出来的，但这个定律可以预测现实中的照明装置（乃至电磁波发射装置）的远射能力。
首先弄清楚什么是手电远射能力
即：远处（远大于口径）的中心斑的照度（与光通量、光斑大小不成正比）。
例如采用提升核心面积来提高光通量，会使光斑变大，但亮度不会提升。
那么这个中心斑亮度如何提升？
1.新手思维推导：
控制光线角度，中心光柱越平行远射越好，最好完全平行，这样远射就无敌了。
误区：他们忽略了LED实际上是有面积的，也就是说，现使用任意结构的投影装置（光杯？透镜？蛙眼？天文望远镜？），在LED发光体上取A、B两个点，A、B两点发出的光线在进入投影装置（上的某一点）前，已经是不同角度的，射出后也会形成不同角度的光线。所以面积越大的核心，中心斑发散得越利害。
这里有人会问：有没有这么一种复杂的装置，使（无数）不同角度的进入光线，射出后变成相同角度的光线？
答案：根据光路可逆的原理，不存在这样的装置。
关于中心光柱：中心光柱实质不是平行光，举例光杯来说，对于正前方的目标，光杯都把自身各处虚拟成发光体的象（黄水），这些虚拟的发光体发出光线交集，成了中心光柱。 多头手电实际上是用更多的真实LED和更多的光杯虚拟出更多的黄水面积，虽然光斑会更模糊，但照度却是1+1=2般。 2.口径定律的推导： 假如我们把一只手电的中心光柱射过一块空地，打中一个照度计，那么从照度计的角度看来，它所看到的手电是什么样子？ 它会看到这个样子：有一个发光的LED在发射光线，由于有光杯的关系，它看到的发光面积（虚像）相比只有单独一颗LED的时候大得多，它显示出的读数也会比没有光杯的时候更大。 那么，提升照度计读数最显然易见的办法是提升手电的正面面积，也就是提升光杯面积，几乎等于提升光杯口径。 也有人会这样说：不提升照度计眼中看到的发光体虚像大小，但提升虚像的亮度也行啊。 答案：这涉及到制造工艺问题，由于反射光杯的发射率超过了90%，虚像亮度实质非常接近原LED亮度，不更换发光体的情况下，提升空间极其有限。 有人问：那加深呢？ 答：当出现正面充满黄水的现象后，虚像的大小已经到了极限，提升反射强度也极其有限，加深又不能提升虚像大小。 有人问：改变投影装置的结构（光杯？透镜？蛙眼？天文望远镜？）？ 答：无源投影装置是无法提升像的亮度，要有源的才能（例如夜视仪）。这里人们很容易从生活中推出误解。例如白天，放大镜下的一只蚂蚊，它被烧死前，透过放大镜看到了一个更亮的太阳吗？非也，它看到了一个巨大的太阳。 3.实践&变量 现实中 A.防空探照灯的深径比很浅，但口径却非常惊人 B.眼睛欺骗了谁？ 很多时候有一些手电，例如早期常出没的深筒“战斧”，它与C8同口径，超深，照出一个又小又亮的中心斑；小口径调焦手电也是如此，好像应验了加深定律。对吗？ 由于人眼的适应能力非常强大，对于有限度的亮度提升往往会根据环境调节，对于中心斑的亮度往往会以泛光和光斑大小作对比。通常用照度计测量，这些手电的中心斑没有明显强于同口径的光杯。 C.有人说，用同口径不同深径比的光杯，再用照度计测，有提升哦。 看了这些实验的数据，提升读数非常小，远不及深径比变化大，我通常把这些差别归于制造工艺上的差别。而提升口径的效果是非常明显的。 D.加深后光线到哪里去了？ 假设有一空心球体，内部由镜面组成，在里面打开一支手电，再把球体开打穿一个小孔，那么所有光线会从这个小孔里像激光一样射出来吗？想想也不是，那是全范光 E.同口径不同结构效果预测 a.单核光杯，作为标准。 b.透镜，无特殊情况下，等于a丧失泛光，中心照度一样，可变焦。 c.蛙眼透镜，虚像大小无变化，但看到像的角度变大了，中心照度不变，中心斑变大。 d.多核心，假如正面合计黄水面积不变，中心斑照度不变，中心斑变大。
最后，应用方面。
当一个光杯可以充满黄水后，那它就不必再加深了，一般来说，0.5的深径比则足已
在改进便携性方面，我们可以据此为依据，用最大的口径所符合的最小深度来造灯头，在提升远射能力的同时减小体积。必要时可以牺牲光杯底部的照射面（如上图），在减少体积的同时尽可能保持投影面积
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发表于 2013-9-10 22:47
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