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光通量和光照度什么關(guān)系?光通量和光照度怎么測量?

光源在單位時(shí)間內發(fā)出的光量稱(chēng)為光源的光通量,而光照度表示被照射主體表面單位面積上所受到的光通量。那么,光通量和光照度什么關(guān)系?光通量和光照度怎么測量?本文為大家做了簡(jiǎn)要的介紹,對光源知識感興趣的朋友可以了解一下!

光通量和光照度

光通量和光照度的定義:

1.光通量

在單位時(shí)間內,光源向周?chē)臻g輻射的能量稱(chēng)為輻射能通量,簡(jiǎn)稱(chēng)輻通量,一般光源的輻通量中包含各種波長(cháng)的輻通量,其中波長(cháng)為400~700納米的輻通量可以引起視覺(jué)。

在單位時(shí)間內,光源向周?chē)臻g輻射的使人眼產(chǎn)生光的感覺(jué)的能量稱(chēng)為光通量,符號為Ф,單位為流明,簡(jiǎn)稱(chēng)流。需要說(shuō)明,400~700 納米范圍內的輻通量也只有一部分轉化為光通量。1流的光通量,相當于波長(cháng)為555納米的單色輻射功率為1/683瓦時(shí)的光通量。

光通量是電光源的一個(gè)重要參數,是照明設計的必備數據。但評價(jià)電光源的特性?xún)?yōu)劣則常以光視效能為依據。電光源的光視效能以消耗1瓦電功率產(chǎn)生多少流光通量表示,單位是流/瓦。光視效能越高越好。

2.光照度

照度是指受照物體表面單位面積上所投射的光通量,符號為E,單位為lx(勒克斯)。

如果光通量重均勻地投射在面積為A的表面上,則該表面的平均照度值為:E=Ф/A。

式中:

E——被照面的平均照度(lx);

Ф——被照面所接受的光通量(lm);

A——被照面的面積(m2)。

照度的單位為1x(勒克斯),1lx表示1lm的光通量均勻分布在1m2的被照面上,即1lx=1lm/1m2。陰天中午時(shí)室外的照度約為8000~200001x;晴天中午時(shí)室外的照度可達80000~1200001x。


光通量和光照度的關(guān)系:

照度表示被照面上接受的光的強弱,是單位面積上所得到的光通量。

如果要想求出距離一個(gè)光源rm處的光照度,可以設想一個(gè)以光源為中心、半徑為rm的球面,球面內側接受的光通量是均勻的,這個(gè)球面的面積A為A=4π·r2,照度 E等于光通量除以面積,即E=Фv/A=Фv/4π·r2(lx)。

例如,一個(gè)發(fā)光強度為1cd的點(diǎn)光源,均勻發(fā)出的光通量為4πlm,距離這個(gè)點(diǎn)光源1m位置的照度為1lx。距離這個(gè)點(diǎn)光源2m位置的照度則為(1/4)1x。

反之,如果已知照度E和被照面積A,也可以求出光通量Фv=EA,光通量等于照度乘以面積。如果被照面積上照度是不均勻的,可把被照面積劃分為多個(gè)小面積△A1……△An,測出每個(gè)小面積上的照度E1……En,用近似公式計算,即每個(gè)小面積與其上的照度相乘,再全相加得到光通量。

如果劃分的 n 個(gè)小面積其面積全相等,則:Фv=A [(E1+……+En)/n]。

這是常用的計算投影機光通量的方法,平均照度乘以投影面積。例如,如果平均照度為10001x,投影面積為3m2,簡(jiǎn)單相乘可知光通量為30001m。


光通量和光照度的測量方法:

1.光通量的測量方法

光源的發(fā)光強度是光度學(xué)中的基本量,而且由發(fā)光強度可以導出其他光度量。但要表征光源的特性,單以光源的發(fā)光強度來(lái)表示是不完全的,這是因為一般光源在各個(gè)方向上的的發(fā)光強度并不一致,故只有用總光通量來(lái)說(shuō)明更為合適。

對各向同性的點(diǎn)光源,其光通量Φ=4πI,所以只要測得發(fā)光強度,乘以4π,即為光通量Φ。但是實(shí)際光源都有一定的尺寸,而且在各個(gè)方向上又不均勻,故不能用Ф=4πI計算得到。

光通量的測量方法:在積分球內用已知光通量的標準燈與被測燈作比較測量,從而定出被測燈的光通量。

用積分球測量光通量,通常采用比較法(代替法),為此需要光通量標準燈。先將標準燈(其光通量為Φs)放入積分球內,點(diǎn)燃后,在窗口測得的照度Es應符合下列式子:

照度Es計算公式

放入待測燈點(diǎn)然后,可測得的照度為Ec為:

照度為Ec計算公式

比較以上兩個(gè)式子,可得待測燈的光通量為:

光通量計算公式

采用比較法測量光通量可以大為減少由球壁漫反射層的不均勻性、球壁涂料和窗口材料的非中性(即涂料的漫反射比和窗口的透射比與波長(cháng)有關(guān))等因素造成的影響,但是不能消除由于標準燈的尺寸和結構與待測燈的不相同而造成的對球內壁漫射光的吸收情況不同的影響,也不能消除標準燈與待測燈的相對光譜功率分布及空間分布不同產(chǎn)生的影響等等,在測量時(shí)應考慮采取修正的辦法。

2.光照度的測量方法

照度測量是最流行的光度測量形式。一般都用物理照度計,即用光電探測器代替人眼的光電式照度計。

照度計的測量原理較簡(jiǎn)單,整個(gè)探測器所接收的光通量除以探測器的面積,即為所測的照度,即E=Φ/A。

由于光電探測器的光譜靈敏度分布不同于人眼的光譜光視效率V(λ),故一般的照度計在探測器前都裝有V(λ)濾光器。一個(gè)照度計是由帶V(λ)濾光器的光電探測器及電子放大和讀數系統所組成。過(guò)去廣泛采用硒光電池為探測器,這是因為它的光譜靈敏度比其他探測器更接近人眼的光譜光視效率V(λ)的緣故。但由于硅光電元件的靈敏度、穩定性和壽命均較硒光電池為高,故近年來(lái)多采用硅光電池或硅光電二極管代替硒光電池作照度計的探測器件。

由于光電探測器所產(chǎn)生的光電流正比于所接收的光通量,測量時(shí)須將照度計的光敏表面與被測照度的表面重合,并盡量垂直于光的照射方向。所以讀數系統可直接指示出所測的照度值。

一般照度計的測量精度為10%左右,高精度的照度計可達3%~4%。

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