人眼光譜敏感度模擬器｜明視覺、暗視覺與波長亮度分析

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VITALED® · HUMAN VISION & PHOTOMETRY

人眼光譜敏感度曲線

明視覺 V(λ) ／ 暗視覺 V′(λ)：流明、照度、光效的生理基礎

01｜明視覺與暗視覺敏感度曲線

明視覺 V(λ)·555 nm（錐細胞） 暗視覺 V′(λ)·507 nm（桿細胞） 光源 SPD 人眼加權後（被算進亮度的部分）
在圖上點擊或滑動，可讀取各波長的敏感度。
核心觀察：明視覺峰值約 555 nm，暗視覺峰值約 507 nm。由明亮環境進入黑暗時，敏感度往短波長移動，稱為浦肯野位移（Purkinje shift）。

02｜選擇光源並疊加 SPD

03｜這個光源對人眼「有效」嗎？

明視覺相對效率–相對理想 555 nm＝100%
明視覺光效–lm／W 輻射功率（上限約 683）
暗視覺相對效率–相對理想 507 nm＝100%
暗／明視覺比 S/P–大於 1：暗處相對更亮
總光通量（依輸入功率）– 
請選擇光源。
此處為光譜輻射功率換算的理論光效，不是 LED 電源輸入功率的整燈效率。

04｜為什麼同瓦數的綠光比紅光、藍光更亮？

錐細胞對 555 nm 附近的黃綠光最敏感，對偏藍或深紅光敏感度很低。
流明 ＝ 輻射功率 (W) × V(λ) × 683：能量相同，「被眼睛算進亮度」的比例卻差很多。

假設每種單色光輻射功率皆為 1 W：

波長V(λ)明視覺 lm暗視覺 lm

05｜單色波長試算

555 nm
380 紫555 黃綠780 紅

06｜人眼光譜敏感度的生理意義

明視覺 Photopic錐細胞主導，亮度約 3 cd/m² 以上。流明、照度等日常光度量以 V(λ) 加權。
暗視覺 Scotopic桿細胞主導，亮度低於約 0.001 cd/m²。對短波長相對更敏感，無法辨色。
中間視覺 Mesopic兩者之間（如夜間道路照明）。兩種機制共同作用，敏感度隨適應亮度逐漸偏移。
光度學 Photometry把輻射能量依人眼敏感度加權，換算成光通量、照度、發光強度與亮度。
CRI 與 V(λ) 不同：CRI 評估顏色還原能力，不代表光譜敏感度或光效，兩者評價原理不同。

07｜從 V(λ) 理解常見光度單位

物理量單位概念
光通量流明 lm以 V(λ) 加權後的光量總和
照度勒克斯 lx每平方公尺接收的光通量（lm/m²）
發光強度坎德拉 cd每單位立體角的光通量（lm/sr）
亮度cd/m²表面朝特定方向的明亮程度
演色性CRI／Ra顏色還原評價，與亮度加權無關
免責聲明：本工具為概念教學用途，採用 CIE 明視覺（1924）與暗視覺（1951）曲線的 10 nm 近似數據並線性內插；光源 SPD 為示意模型，數值不可作為量測、設計或認證依據。正式計算請使用 CIE 標準數據。
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人眼光譜敏感度：明視覺與暗視覺如何改變我們對光的亮度感受？

汎得光電專注於特殊波長LED、特殊光譜和特殊照明的應用與技術整合。光源的輻射功率相同，為什麼綠光通常看起來比紅光或藍光更亮？原因不只在於光源本身，而是人眼對不同波長的敏感程度並不相同。透過本頁的人眼光譜敏感度模擬器，可以直接比較白天與暗處的視覺反應，理解光譜如何影響人眼感受到的亮度。

HUMAN EYE SPECTRAL RESPONSE｜人眼光譜響應
555 nm507 nm380480580680780 nm 明視覺 V(λ)暗視覺 V′(λ)

曲線為原理概念示意，非精密量測圖；實際模擬器使用近似敏感度資料呈現。

明視覺峰值｜白天較明亮環境555 nm黃綠光附近，人眼明視覺最敏感
暗視覺峰值｜極暗環境507 nm藍綠光附近，暗視覺敏感度最高
關鍵觀念同樣瓦數，不代表一樣亮人眼會依波長不同，對光的亮度感受進行加權。

為什麼人眼對不同顏色的光，會有不同亮度感受？

人眼並不是對所有可見光波長都一樣敏感。白天或一般明亮環境下，主要由錐細胞參與視覺，稱為明視覺（Photopic Vision）；在極暗環境下，桿細胞逐漸主導視覺，稱為暗視覺（Scotopic Vision）。兩種視覺狀態的光譜敏感度曲線不同，因此同一個光源在不同明暗環境下，可能呈現不同的相對亮度感受。

01

明視覺 V(λ)

主要對應明亮環境。敏感度峰值約在 555 nm，位於黃綠光附近，也是一般光度學中流明與照度計算的重要基礎。

02

暗視覺 V′(λ)

主要對應極暗環境。敏感度峰值約在 507 nm，往藍綠光方向移動；此時人眼辨色能力也會明顯下降。

03

浦肯頁偏移

從明亮環境逐漸變暗時，人眼相對敏感的波段會由約 555 nm 往約 507 nm 移動，這種現象稱為浦肯頁偏移。

白話理解：白天看光時，黃綠光通常比較容易被感覺成明亮；環境變暗後，眼睛對藍綠光的相對敏感度提高。因此，不能只看光源的瓦數或顏色，就判斷它在人眼看來有多亮。

同樣 1 W，為什麼綠光通常比紅光、藍光看起來亮？

在明視覺條件下，光度學會依照人眼的 V(λ) 敏感度曲線，對不同波長的輻射功率給予不同權重。接近 555 nm 的光，權重較高；偏藍或深紅波段的權重通常較低。因此，若比較的是相同輻射功率（W）的單色光，黃綠光通常會換算出較高的流明值。

比較項目代表意義應如何理解
輻射功率（W）光所攜帶的輻射能量輸出速率比較時先確認各光源的輻射功率是否相同
明視覺敏感度 V(λ)人眼白天對該波長的相對敏感程度數值越高，該波長對明視覺亮度的貢獻通常越大
光通量（lm）依明視覺加權後的光輸出不是單純把所有波長的瓦數直接相加

明視覺光通量可用光譜輻射功率與 V(λ) 加權後積分，再乘上光度學常數換算。對單一波長而言，常用的簡化關係為：光通量（lm）≈ 輻射功率（W）× 683 × V(λ)。因此，V(λ) 越低，相同輻射功率所換算出的流明通常也越低。

人眼光譜敏感度模擬器可以分析什麼？

本工具將明視覺與暗視覺曲線放在同一個互動圖表中，並可疊加不同光源的光譜功率分布（SPD），讓使用者不只看曲線，也能理解光譜與人眼亮度感受之間的關係。

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明視覺／暗視覺模式切換可同時比較兩條曲線，也能分別檢視白天或極暗環境的敏感度。
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多種光源 SPD 預設包含太陽光、白熾燈、冷白 LED、暖白 LED、紅綠藍 LED、植物燈與低壓鈉燈等示意光譜。
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自訂光譜資料輸入可貼上波長與相對強度資料，觀察自有光譜與人眼敏感度曲線的重疊關係。
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光譜加權結果解讀提供明視覺相對效率、明視覺 lm/W、暗視覺相對效率與 S/P 比值。
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單色波長互動試算可從 380–780 nm 調整波長，查看明暗視覺敏感度與每 1 W 的理論流明換算。
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即時圖表與數值更新移動滑鼠或點選圖表，即可讀取指定波長的敏感度與光源相對強度。

模擬器中的四個重要結果，應該怎麼看？

A

明視覺相對效率

可理解為這份光譜與白天人眼敏感度的吻合程度。數值越高，代表相同輻射功率下，明視覺加權結果通常越高。

B

明視覺光效（lm/W）

表示每 1 W 光輻射功率，依明視覺曲線換算出的流明。這不是 LED 電源耗電效率，也不是整盞燈具的實際 lm/W。

C

暗視覺相對效率

表示光譜依暗視覺曲線加權後的相對結果，可用來理解光源在暗視覺條件下的光譜優勢。

D

S/P 比值

比較同一光譜的暗視覺與明視覺加權光度結果。數值較高表示相對偏向暗視覺響應，不應直接當成夜間實際亮度倍數。

重要提醒：模擬器的光效數值是以輸入的光輻射功率為基礎進行光度學換算。它不會自動包含 LED 電能轉換效率、驅動器損耗、燈具光學損失、配光、觀察距離或環境反射等因素，因此不能直接當作整體照明系統的實測效率。

從光譜到人眼亮度：模擬分析流程

理解光源對人眼的影響，可以依照以下步驟進行：

輸入光譜 SPD選擇預設或貼上資料
選擇視覺曲線明視覺／暗視覺
進行光譜加權依波長計算相對響應
閱讀分析結果效率、光效與 S/P

常見問題 FAQ

1. 人眼對哪個波長最敏感？
在明視覺，也就是一般明亮環境下，人眼光譜敏感度峰值約在 555 nm，位於黃綠光附近。在暗視覺條件下，峰值則約在 507 nm，移向藍綠光區域。兩個數值對應不同的視覺適應狀態。
2. 為什麼同樣 1 W 的綠光看起來通常比藍光亮？
因為白天人眼對約 555 nm 的黃綠光最敏感，對 450 nm 附近的藍光敏感度較低。當兩者的輻射功率相同時，綠光經過明視覺曲線加權後，通常會得到較高的流明值。這裡比較的是光輻射功率相同，不是 LED 電源耗電相同。
3. 明視覺與暗視覺有什麼不同？
明視覺主要在明亮環境下運作，由錐細胞主導，能辨識顏色，敏感度峰值約 555 nm。暗視覺主要在極暗環境下運作，由桿細胞主導，辨色能力很弱，敏感度峰值約 507 nm。
4. 什麼是浦肯頁偏移（Purkinje Shift）？
當環境從明亮逐漸變暗，人眼相對敏感的波長會由明視覺約 555 nm 往暗視覺約 507 nm 移動。簡單來說，光線越暗，藍綠色光相對於紅光會顯得更容易被看見，這種視覺敏感度的變化稱為浦肯頁偏移。
5. S/P Ratio 越高，代表燈具晚上一定越亮嗎？
不一定。S/P 比值反映的是同一光譜經暗視覺與明視覺函數加權後的相對關係，不能單獨代表燈具在真實夜間環境中的照明效果。實際視覺感受還會受到照度、視野、適應狀態、眩光、背景與觀察條件影響。
6. 明視覺光效 lm/W 是 LED 的耗電效率嗎？
不是。此處的 lm/W 是每 1 W 光輻射功率經明視覺加權後換算出的流明，描述的是光譜的光度學效能。若要評估 LED 整體電光效率，還需要知道電功率、光輸出功率、驅動器效率與燈具損失等資料。
7. 這個模擬器可以計算 CRI 演色性嗎？
不可以。V(λ) 與 V′(λ) 描述人眼在不同明暗狀態下對波長的亮度敏感度；CRI 則評估光源對物體顏色呈現的影響，兩者用途不同。不能用明視覺敏感度曲線直接推算 CRI。
8. 自訂 SPD 的結果可以作為正式量測報告嗎？
不建議。本工具採用近似敏感度資料與示意光源模型，適合教學、概念理解與初步比較。正式照明設計、產品規格或認證用途，應使用經校正的光譜量測設備及適用的標準計算方法。

從波長理解光，不只看見顏色，更看懂光的作用

人眼光譜敏感度是理解流明、照度與光源視覺亮度的重要起點。透過明視覺與暗視覺的互動比較，可以更清楚地看出：光譜分布如何改變人眼對光的感受，以及為什麼不同波長不能只用相同瓦數直接比較。

技術說明：本介紹與互動模擬器使用近似明視覺、暗視覺敏感度資料及示意 SPD。數值用於解釋光譜加權概念，並非正式量測或法規認證結果。