光通量(luminous flux)指人眼所能感覺(jué)到的輻射功率,它等于單位時(shí)間內(nèi)某一波段的輻射能量和該波段的相對(duì)視見(jiàn)率的乘積。由于人眼對(duì)不同波長(zhǎng)光的相對(duì)視見(jiàn)率不同,所以不同波長(zhǎng)光的輻射功率相等時(shí),其光通量并不相等。
基本釋義
光通量是指按照國(guó)際規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)人眼視覺(jué)特性評(píng)價(jià)的輻射通量的導(dǎo)出量,以符號(hào)Φ(或Φr)表示。光通量與輻射通量的關(guān)系為,式中Km為光譜光視效能的最大值,等于683lm/W;V (λ)為國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)光譜光視效率函數(shù);Φeλ為輻射通量的光譜密集度。光通量的單位是lm(流明);λ為光譜光視效率。1lm等于由一個(gè)具有1cd (坎德拉)均勻的發(fā)光強(qiáng)度的點(diǎn)光源在1sr(球面度)單位立體角內(nèi)發(fā)射的光通量,即1 lm=1 cd·sr。一只40W的普通白熾燈的標(biāo)稱(chēng)光通量為360lm,40 W日光色熒光燈的標(biāo)稱(chēng)光通量為2100 lm,而400 W標(biāo)準(zhǔn)型高壓鈉燈的光通量可達(dá)48000 lm。
光視效能是光通量與相應(yīng)的輻射通量之商,單位是lm/W。對(duì)于復(fù)合輻射,其符號(hào)為K,K=Φ/Φe。波長(zhǎng)為λ的單色輻射的光視效能符號(hào)為K(λ),稱(chēng)為光譜光視效能,即,式中Km為K(λ)的最大值,稱(chēng)為最大光譜光視效能。根據(jù)各國(guó)國(guó)家計(jì)量實(shí)驗(yàn)室測(cè)量的平均結(jié)果,在明視覺(jué)條件下,Km位于頻率為540×101Hz處(λ=555 nm處)。1977年國(guó)際計(jì)量委員會(huì)采用頻率為540×10Hz的單色輻射的最大光譜光視效能Km=683 lm/W。在暗視覺(jué)條件下,K′m=1754 lm/W。
光譜光視效率函數(shù)亦稱(chēng)視見(jiàn)函數(shù)。它是在特定光度條件下,視亮度感覺(jué)相等的波長(zhǎng)為λm和λ的兩個(gè)輻射通量之比,以符號(hào)V(λ)表示。λm選在最大比值等于1處。在明視覺(jué)條件下(適應(yīng)亮度大于幾個(gè)坎德拉每平方米),λm=555 nm,此時(shí)V(λ)=1。1971年國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)公布的明視覺(jué)V(λ)的標(biāo)準(zhǔn)值于1972年獲國(guó)際計(jì)量委員會(huì)批準(zhǔn)(見(jiàn)圖)。在暗視覺(jué)條件下(適應(yīng)亮度小于0.01 cd/m)的光譜光視效率函數(shù)以符號(hào)V′(λ)表示,其最大值位置向短波方向移動(dòng),在λ′m=507 nm時(shí),V′(λ)=1。圖中的V′(λ)曲線是CIE1951年推薦的。
物理單位
光通量的單位為“流明”。光通量通常用Φ來(lái)表示,在理論上其單位相當(dāng)于電學(xué)單位瓦特,因視覺(jué)對(duì)此尚與光色有關(guān)。所以依標(biāo)準(zhǔn)光源及正常視力度量單位采用“流明”,符號(hào):lm 。
1.光通量是每單位時(shí)間到達(dá)、離開(kāi)或通過(guò)曲面的光強(qiáng)度。
2.光通量是燈泡發(fā)出亮光的比率。
流明 (lm) 是國(guó)際單位體系 (SI) 和美國(guó)單位體系 (AS) 的光通量單位。如果將光作為穿越空間的粒子(即光子),那么到達(dá)曲面的光束的光通量與 1 秒鐘時(shí)間間隔內(nèi)撞擊曲面的粒子數(shù)成一定比例。
光通量的物理表達(dá)式為:
式中:K:光敏度、感光度(類(lèi)比:膠卷的感光度)、人眼對(duì)于彩色的感知能力 K = 683.002 lm/W。 K值使光通量的單位與輻射功率的單位得到統(tǒng)一。
λ:波長(zhǎng),事實(shí)上人眼只對(duì)波長(zhǎng)位于380nm~780nm的可見(jiàn)光有反應(yīng),習(xí)慣上我們把低于380nm的光波稱(chēng)為紫外線(Ultraviolet,簡(jiǎn)稱(chēng)UV), 把高于780nm的光波稱(chēng)為紅外線(Infrared,簡(jiǎn)稱(chēng)IR),這一點(diǎn)也反映在了視見(jiàn)函數(shù)V(λ)中。
V(λ):稱(chēng)為人眼相對(duì)光譜敏感度曲線,亦作視見(jiàn)函數(shù)曲線,是總結(jié)了眾多針對(duì)人眼的測(cè)試經(jīng)驗(yàn)而得到的,它描述了人眼對(duì)不同波長(zhǎng)的光的反應(yīng)強(qiáng)弱。