深圳市天友利标准光源有限公司
DOHO标准光源对色灯箱厂家
全国客服热线:

400-888-5135

新闻资讯

什么是光通量?光通量与光照度、光强度什么关系?

光通量、光照度和光强度都是描述光源的光度学的重要参数,其中光通量是计量光源被人眼所观察时呈现的光功率,单位为lm(流明),光照度是单位面元上光源照射的光通量,单位为lx(勒克斯),发光强度是在给定方向上的单位立体角内光源所发出的光通量,单位为cd(坎德拉)。那么,光通量与光照度、光强度什么关系?本文为大家做了介绍。

光源

什么是光通量?

在辐射度学上,光源辐射通量用来衡量发光二极管在单位时间内发射的总电磁功率。它通常表示光源在4π空间范围内单位时间所发出的功率。光源发射的辐射通量中能引起人眼视觉的那部分,称为光通量,它是单位时间内光源向整个空间发射的能引起人眼视觉的辐射通量。但人眼对不同波长的可见光的感觉是不同的,为此国际照明委员会(C1E)为人眼对不同波长单色光的灵敏度作了总结,在亮度为3cd/m2以上的明视觉条件下,归结出标准光度观测者光谱光效率函数v(λ),它在555nm上有最大值。其中v(λ)为亮度为0.001cd/m2以下的暗视觉条件下的光谱光视效率。

明视觉条件下,辐射量向光通量的转化表达式为:

辐射量向光通量的转化表达式

暗视觉条件下,辐射量向光通量的转化表达式为:

辐射量向光通量的转化表达式01

光通量的测量通常有两种方法,并且通常在明视觉条件下测试。一种是用积分球收集总的辐射量,然后用已知光通量的标准灯与被测灯作比较,从而得到被测灯的光通量;另一种方法是用分布式光度计测量被测光源发光强度的空间分布,计算后得到光通量。


光通量与光照度的关系:

照度表示被照面上接受的光的强弱,是单位面积上所得到的光通量。

如果要想求出距离一个光源rm处的光照度,可以设想一个以光源为中心、半径为rm的球面,球面内侧接受的光通量是均匀的,这个球面的面积A为A=4π·r2,照度 E等于光通量除以面积,即E=Фv/A=Фv/4π·r2(lx)。

例如,一个发光强度为1cd的点光源,均匀发出的光通量为4πlm,距离这个点光源1m位置的照度为1lx。距离这个点光源2m位置的照度则为(1/4)1x。

反之,如果已知照度E和被照面积A,也可以求出光通量Фv=EA,光通量等于照度乘以面积。如果被照面积上照度是不均匀的,可把被照面积划分为多个小面积△A1……△An,测出每个小面积上的照度E1……En,用近似公式计算,即每个小面积与其上的照度相乘,再全相加得到光通量。

如果划分的 n 个小面积其面积全相等,则:Фv=A [(E1+……+En)/n]。

这是常用的计算投影机光通量的方法,平均照度乘以投影面积。例如,如果平均照度为10001x,投影面积为3m2,简单相乘可知光通量为30001m。


光通量与光强度的关系:

由于人眼对等能量的不同波长的可见光辐射能所产生的光感觉是不同的,因此按人眼函数V(λ)来评价的辐射通量Φ(λ)即为光通量Φ,即:

(光通量评价公式)

式中:Km为明视觉的最大光谱光视效率函数,亦称为光功当量,它表示人眼对波长为555nm处光辐射产生光感觉的效能,按国家实用温标IPTS-168的理论计算,其值为680lm/w。

光度学中最基本的单位是发光强度,单位为坎德拉(cd),它是国际单位制中7个基本单位之一。其定义为555nm的单色辐射在给定方向上的辐射强度为1/683W·sr时,在该方向上的发光强度为1cd。

光通量的单位为流明(lm),它是发光强度为1cd的均匀点光源在单位立体角(1sr)内发出的光通量。

如果光源为点光源,并且是均匀发光体,那么光强(I)与光通量(Φ)符合距离反比平方定律。距离平方反比定律来自于点光源向空间发射球面波的特性,即点光源在传播方向某点的辐照度与该点到点光源的距离平方成反比。

在任一锥立体角内,假设在传输路径上没有光能损失或分束,那么点光源向空间发出的辐射通量是不变的。然而位于球心的均匀点光源所张开的立体角所截的表面积却和球半径的平方成正比,这样在球面上的辐照度就和点光源到该面的距离平方成反比,即:Φ=4πI。


光通量的单位是什么?

1.光通量的单位为流明lm(lumen):发光强度为1cd且各方向发光强度均相同的点光源,在1球面度的单位立体角内所发射出的光通量为1流明=1坎德拉·球面度,即1lm = 1cd·sr。

1cd点光源的总光通量为4π流明(因空间立体角共有4π球面度)。

若光源为均匀发光体,则该光源总光通量中Φ总为:

Φ=Ι·Ω=4π·Ι

2.由于人眼对不同波长之光的相对视见率不同,故此不同波长之光的辐射功率相等时,其光通量并不相等。

例如,波长555nm与650nm之光的辐射功率相等时,前者为后者光通量的10倍。

3.不计相对视见率的辐射通量的单位为瓦(W)。

若某光源仅辐射555nm波长的光能,且辐射能量为1瓦,则该光源所发出的光通量为683流明。(因1cd为1/683W/st,所以1W相当于683cd·sr即683lm)。

显然实际光源辐射的光谱绝非单一波长,而非555nm波长之光的视见函数又小于1,所以实际光源的光通量一般远比683lm为小。

QQ咨询

在线咨询真诚为您提供专业解答服务

咨询热线

400-888-5135
7*24小时服务热线

返回顶部