坎德拉作为国际单位制中七个基本单位之一，是唯一基于人类视觉生理特性的物理量单位，将主观的光亮感知转化为客观的、可重复测量的科学标准。本文简单介绍了发光强度的单位——坎德拉。

坎德拉的定义演变与科学基础

历史定义的发展历程

坎德拉的定义经历了三个重要发展阶段。最早可追溯到19世纪末，各国采用不同规格的蜡烛作为发光强度标准，如英国烛光、德国烛光等，存在明显差异。1948年第9届国际计量大会确立了第一个国际通用的坎德拉定义：在101325帕斯卡压力下，处于铂凝固点温度（2042K）的黑体，在1/60平方厘米表面积垂直方向上的发光强度。

2019年国际单位制修订后，坎德拉采用了基于基本物理常数的定义方式。新定义将坎德拉与千克、秒、米等基本单位直接关联，使发光强度的测量不再依赖具体实物基准。这一变革标志着坎德拉测量进入了量子时代，实现了更高精度和稳定性。

视觉生理学基础

坎德拉的定义紧密依赖于人眼的视觉特性。人眼对不同波长光的敏感度不同，国际照明委员会（CIE）制定的标准光度观察者函数精确描述了这一特性。在明视觉条件下（亮度大于3cd/m²），人眼对555纳米波长的绿光最敏感，将其灵敏度定义为1。随着波长向蓝端或红端移动，灵敏度逐渐降低，如对450纳米蓝光的灵敏度降至0.038，对650纳米红光的灵敏度为0.107。

这种视觉特性通过光度函数V(λ)量化，将物理辐射功率转换为光通量。最大光视效能K_m=683流明/瓦特对应于555纳米光，其他波长的光视效能K(λ)=K_m·V(λ)。这种转换关系使坎德拉成为连接物理辐射与视觉感知的桥梁。

坎德拉与其他光度量单位的关系

坎德拉的实际应用与测量方法

国家基准的建立与量值传递

各国计量院通过绝对辐射计实现坎德拉基准。低温辐射计测量激光辐射功率的不确定度可达10⁻⁵量级，结合V(λ)滤光片模拟人眼响应，将辐射度转换为光度。中国计量科学研究院建立的坎德拉国家基准相对不确定度为2.1×10⁻⁴，达到国际先进水平。

量值传递通过标准灯实现。一组特制钨丝灯在特定电流下产生稳定的发光强度，通过精密电测和温度控制，不确定度可达0.3%。近年来LED标准灯发展迅速，具有寿命长、稳定性高的优势，正逐步替代传统白炽灯。

工业测量与质量控制

照明行业使用分布光度计测量光源的发光强度分布。根据IESNA LM-79标准，测试距离需满足点光源条件（距离>5倍光源尺寸），测量不同方向的光强值并绘制配光曲线。汽车前照灯测试是典型应用，ECE法规要求近光截止线区域亮度不超过0.7坎德拉，确保行车安全。

显示行业使用亮度计测量屏幕亮度，以cd/m²为单位。手机屏幕亮度通常为500-1000cd/m²，HDR电视峰值亮度可达4000cd/m²。测量时需控制环境光影响，使用小孔径探头保证测量准确性。

各领域对坎德拉测量的具体要求

照明工程标准

道路照明根据坎德拉值确定灯具配置。CIE 115:2010标准规定，快速路需要维持1.5cd/m²的平均亮度，均匀度不低于0.4。体育馆照明要求垂直照度充足，电视转播场地需达到1400勒克斯的照度水平。

建筑照明中，不同功能区域有相应亮度要求。办公室工作面亮度标准为100-300cd/m²，美术馆展墙亮度限制在150cd/m²以内以保护艺术品。这些标准都建立在坎德拉测量的基础上。

安全与显示应用

激光产品安全等级根据可达发射极限划分，1类产品限值为0.39坎德拉。汽车显示屏反射亮度需控制在1-10cd/m²范围内，防止夜间驾驶眩光。飞机仪表盘亮度可调范围1-1000cd/m²，适应不同光照条件。

影视行业使用坎德拉测量拍摄环境亮度。电影拍摄时，主体面部亮度通常维持在100-500cd/m²，背景亮度根据需要调整。这些应用都依赖精确的坎德拉测量保证效果和质量。

测量不确定度分析与质量控制

主要不确定度来源

坎德拉测量不确定度主要来源于多个方面：标准灯定标不确定度包括标准器本身和传递过程误差，典型值0.3-0.5%；距离测量误差影响显著，距离误差1%导致光强测量误差2%；对准偏差导致方向偏离，需使用激光对准系统控制。

环境因素也会引入不确定度：杂散光影响需通过挡屏抑制，高质量暗室杂散光低于0.1lx；温度波动影响光源输出，实验室需控制温度变化在±1℃内；电源稳定性要求优于0.01%，使用稳压稳流电源保证稳定性。

质量控制措施

建立完善的质量控制体系至关重要：定期进行仪器校准，分布光度计每年校准一次；期间核查使用稳定性好的核查标准，每月验证系统性能；实验室比对参与国际计量局组织的比对活动；测量系统分析评估重复性和再现性。

人员培训与考核保证操作规范，所有测量人员需持证上岗。测量环境严格控制，温度23±2℃，湿度50±10%，避免振动和电磁干扰。这些措施确保测量结果的可靠性和可比性。