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              深圳市天友利標準光源有限公司
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              光源的光通量什么意思?光源光通量和光強度什么關系?

              光源的光通量什么意思?光通量亦稱“光流”,它是光源在單位時間內發出的光量,是計量光源被人眼所觀察時呈現的光功率,光通量的單位為lm(流明)。那么,光源光通量和光強度什么關系?光源光通量怎么測量?下文對光源光通量的定義及測量方法做了介紹。

              光源光通量

              什么是光源的光通量?

              光通量Ф:度量光源在單位時間內向某立體角內輻射的相對視見率的光能量,即人眼所能感覺到的光的輻射功率(輻射能量流速率)的物理量。

              Φ=I·Ω

              即單位時間某立體角內的光輻射能量與相對視見率的乘積,亦即單位時間某立體角內各波段的輻射能量與該波段相對視見率的乘積之和。


              光源光通量的單位是什么?

              (1)光通量的單位為流明lm(lumen):發光強度為1cd且各方向發光強度均相同的點光源,在1球面度的單位立體角內所發射出的光通量為1流明=1坎德拉·球面度,即1lm = 1cd·sr。

              1cd點光源的總光通量為4π流明(因空間立體角共有4π球面度)。

              若光源為均勻發光體,則該光源總光通量中Φ總為:

              Φ=Ι·Ω=4π·Ι

              (2)由于人眼對不同波長之光的相對視見率不同,故此不同波長之光的輻射功率相等時,其光通量并不相等。

              例如,波長555nm與650nm之光的輻射功率相等時,前者為后者光通量的10倍。

              (3)不計相對視見率的輻射通量的單位為瓦(W)。

              若某光源僅輻射555nm波長的光能,且輻射能量為1瓦,則該光源所發出的光通量為683流明。(因1cd為1/683W/st,所以1W相當于683cd·sr即683lm)。

              顯然實際光源輻射的光譜絕非單一波長,而非555nm波長之光的視見函數又小于1,所以實際光源的光通量一般遠比683lm為小。


              光源光通量和光強度什么關系?

              由于人眼對等能量的不同波長的可見光輻射能所產生的光感覺是不同的,因此按人眼函數V(λ)來評價的輻射通量Φ(λ)即為光通量Φ,即:

              (光通量評價公式)

              式中:Km為明視覺的最大光譜光視效率函數,亦稱為光功當量,它表示人眼對波長為555nm處光輻射產生光感覺的效能,按國家實用溫標IPTS-168的理論計算,其值為680lm/w。

              光度學中最基本的單位是發光強度,單位為坎德拉(cd),它是國際單位制中7個基本單位之一。其定義為555nm的單色輻射在給定方向上的輻射強度為1/683W·sr時,在該方向上的發光強度為1cd。

              光通量的單位為流明(lm),它是發光強度為1cd的均勻點光源在單位立體角(1sr)內發出的光通量。

              如果光源為點光源,并且是均勻發光體,那么光強(I)與光通量(Φ)符合距離反比平方定律。距離平方反比定律來自于點光源向空間發射球面波的特性,即點光源在傳播方向某點的輻照度與該點到點光源的距離平方成反比。

              在任一錐立體角內,假設在傳輸路徑上沒有光能損失或分束,那么點光源向空間發出的輻射通量是不變的。然而位于球心的均勻點光源所張開的立體角所截的表面積卻和球半徑的平方成正比,這樣在球面上的輻照度就和點光源到該面的距離平方成反比,即:Φ=4πI。


              光源光通量怎么測量?

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

              測量光源總光通量的方法有絕對法和相對法兩種。絕對法是測量光源發光強度的空間分布,再出此計算得出光源的總光通。這種方法原則上對任何種類的光源均適用且能達到高準確度,但是測量和計算都較為費時費力。相對法是將被測光源與總光通量己知的標準光源進行比較而求得總光通量的方法,常用的測量儀器是積分球。這種方法的測量和計算都簡單易行,因而被廣泛采用,在測量光源的光通量時,采用相對法,利用積分球進行測量。下面將為大家進行介紹。

              對各向同性的點光源,其光通量Φ=4πI,所以只要測得發光強度,乘以4π,即為光通量Φ。但是實際光源都有一定的尺寸,而且在各個方向上又不均勻,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有關)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生的影響等等,在測量時應考慮采取修正的辦法。


              標準光源的光通量是多少?

              對于標準光源的光通量,目前還沒明確的相關規定。當然如果標準光源的光通量過低,那么光線暗淡,人們的對色效果也不好,反之,標準光源的光通量過高,就會讓被測物體表面產生強烈的反射光線,也不利于顏色的觀察。所以標準光源的光通量應該保持在合適的范圍內。

              根據ISO3664:2000對標準光源的相關要求規定,標準光源光照強度必須符合以下條件:

              光源通過反射照射在被觀察物體表面上的亮度應達到2000Lux(+/-500Lux)。被照表面在1m×1m的范圍內,任一點的照度不得低于被照表面中心照度的75%。

              光源通過透射照射在被觀察物體表面上的亮度應達到1270cd/m2(+/-320cd/m2)

              顯示器的亮度應達到>75cd/m2。

              雖然沒有明確指出標準光源的光通量,但是用戶可以根據照度要求,反推出標準光源的光通量要求。

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