光通量

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光通量(Luminous flux),符号是Φ标准单位流明(lumen,简记为lm),是一种表示光功率的物理量[1],是表示光源整体亮度的指标[2]。指每单位时间内由光源所发出或由被照体所吸收的光能,可以由发光强度(Iv)对立体角积分计算得到。[3]

光通量体现的是人眼感受到的功率。对大量具有正常视力的观察者所做的实验表明,在较明亮环境中人的视觉对波长为555.0nm左右的绿色光最敏感,这种人眼对各波长光谱敏感程度不同的性质可以由视见函数V(λ)表示。光通量就是用来表示辐射功率经过人眼的视见函数影响后的光谱辐射功率大小的物理量。

定义[编辑]

发光强度为1cd(堪德拉)的各向同性的光源在1sr(立体弧度)的立体角内放射的光通量为1lm。1烛光(cd)的球状光源所发出的总光通量为4π流明(Lm)。

物理表达式[编辑]

光通量的物理表达式为:

式中:

K:光敏度、感光度(类比:胶卷的感光度)、人眼对于彩色的感知能力K = 683.002 lm/W。K值使光通量的单位与辐射功率的单位得到统一。

λ:波长,事实上人眼只对波长位于380nm~780nm的光有反应,习惯上我们把低于380nm的光波称为紫外线,把高于780nm的光波称为红外线,这一点也反映在了视见函数V(λ)中。

V(λ):称为人眼相对光谱敏感度曲线,亦作视见函数曲线,是总结众多针对人眼的测试经验而得到的,它描述人眼对不同波长的光的反应强弱

相关单位及其换算[编辑]

与光通量不同,辐射通量(radiant flux)是所有电磁波发光总功率的量度,单位是瓦特(W)。光通量与辐射通量的比值称为辐射发光效率

光通量、光强、亮度和照度的关系简单归纳如下:光通量除以单位立体角等于光强(1 lm / sr =1 cd);光通量除以单位面积等于照度(1 lm/m2=1 lx),光强除以单位面积等于亮度(1 cd/m2)。

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国际单位制光度单位
物理量 英文 符号 计量单位 单位符号 注释
光通量 Luminous flux Φv 流明 lmlmcd·sr 单位时间内由光源所发出或由被照物所吸收的总光能。
发光强度(光度) Luminous intensity Iv 坎德拉 cd(烛光,cdlm/sr 光源在给定方向上,每单位立体角内所发出的的光通量。
亮度(辉度) Luminance Lv 坎德拉每平方米 cd/m2 单位面积光源在给定方向上,在每单位立体角内所发出的总光通量。其单位有时也称尼特(nit)。
光能(光视效能) Luminous energy Qv 流明· lm·s 单位有时被称作"talbot"。
照度 Illuminance Ev 勒克斯 lxlx= lm/m2 物体表面每单位面积所吸收可见光的光通量,用于入射表面的光。
光出射度 Luminous exitance Mv 勒克斯 lxlx= lm/m2 物体表面每单位面积所发出可见光的光通量,用于出射表面的光。
曝光量 luminous exposure Hv 勒克斯· lx·s 也称作photometric exposure。
发光效率/光效 Luminous efficacy η 流明瓦特 lm/W 通常指光源光通量与光源输入电功率的比值,有时也指光通量辐射通量的比值。
光源能量利用率 luminous efficiency V 纯数量 无单位 光源辐射通量与光源输入电功率的比值。


参考文献[编辑]

  1. ^ 王尊信; 洪连辉. 光通量(Luminous flux). 国立台湾大学. [2017-11-10]. 
  2. ^ LED的光通量与照度和光强的关系. 中国光学光电子行业网. 2012-03-29 [2017-11-10]. 
  3. ^ 发光强度和照度. 国立台湾师范大学物理系系友会. [2017-11-10].