2023-09-20
什么是光源的光通量?光源在單位時間內(nèi)發(fā)出的光量稱為光源的光通量,在光度學(xué)中,光通量是從輻射通量導(dǎo)出的量,它明確地定義為能夠被人眼視覺系統(tǒng)所感受到的那部分輻射功率的大小的量度,單位為lm(流明)。那么,標(biāo)準(zhǔn)光源的光通量是多少?下文為大家進(jìn)行了介紹,對光源光度參數(shù)感興趣的朋友可以了解一下!
光通量是用來衡量一個光源所發(fā)出的光的多少的物理量。簡單說來,人眼對于視覺明暗程度的感受就是所謂的光通量。光源向著空間中所有的方向輻射光能,單位時間內(nèi)通過空間中的某一截面的輻射能就叫通過這一截面積的輻射能通量。由于各色光的頻率不一樣,導(dǎo)致人眼對于各色光的敏感程度也就不同,在人眼所能看到的各色光中,黃綠色光的波長最能夠引起人們的最大明亮感覺。
通常的情況下,對于相同類型的光源,它的功率越大那么其光通量就越大;但是對于不同類型的光源來說,即便是它們的功率相等,也不一定具有相同的光通量,有時它們的差距可能還不小。例如,對于相同功率的白熾燈和熒光燈來說,熒光燈的光通量甚至可以達(dá)到白熾燈的6倍以上。
光通量的單位是“流明”,英文寫作lm,是光源在單位時間內(nèi)所發(fā)出的光能量的總和,符號用Φ表示,流明lm是國際單位體系的光通量單位。光通量的物理表達(dá)式為:
其中,K稱為光敏度或感光度,一般人眼對于彩色的感知能力K=683.002lm/W;λ是光波的波長;V(λ)稱為人眼對于光譜敏感度曲線,也稱作明視覺函數(shù)曲線,如下圖所示,描述了人眼對于不同波長的光的反應(yīng)強(qiáng)弱。
對于標(biāo)準(zhǔn)光源的光通量,目前還沒明確的相關(guān)規(guī)定。當(dāng)然如果標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)光源的光通量過高,就會讓被測物體表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的反射光線,也不利于顏色的觀察。所以標(biāo)準(zhǔn)光源的光通量應(yīng)該保持在合適的范圍內(nèi)。
根據(jù)ISO3664:2000對標(biāo)準(zhǔn)光源的相關(guān)要求規(guī)定,標(biāo)準(zhǔn)光源光照強(qiáng)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(yīng)達(dá)到2000Lux(+/-500Lux)。被照表面在1m×1m的范圍內(nèi),任一點(diǎn)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(yīng)達(dá)到1270cd/m2(+/-320cd/m2)
顯示器的亮度應(yīng)達(dá)到>75cd/m2。
雖然沒有明確指出標(biāo)準(zhǔn)光源的光通量,但是用戶可以根據(jù)照度要求,反推出標(biāo)準(zhǔn)光源的光通量要求。
照度表示被照面上接受的光的強(qiáng)弱,是單位面積上所得到的光通量。
如果要想求出距離一個光源rm處的光照度,可以設(shè)想一個以光源為中心、半徑為rm的球面,球面內(nèi)側(cè)接受的光通量是均勻的,這個球面的面積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,一個發(fā)光強(qiáng)度為1cd的點(diǎn)光源,均勻發(fā)出的光通量為4πl(wèi)m,距離這個點(diǎn)光源1m位置的照度為1lx。距離這個點(diǎn)光源2m位置的照度則為(1/4)lx。
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小面積△A1……△An,測出每個小面積上的照度E1……En,用近似公式計算,即每個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(jī)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1000lx,投影面積為3m2,簡單相乘可知光通量為3000lm。
光源的發(fā)光強(qiáng)度是光度學(xué)中的基本量,而且由發(fā)光強(qiáng)度可以導(dǎo)出其他光度量。但要表征光源的特性,單以光源的發(fā)光強(qiáng)度來表示是不完全的,這是因?yàn)橐话愎庠丛诟鱾€方向上的的發(fā)光強(qiáng)度并不一致,故只有用總光通量來說明更為合適。
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(qiáng)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(nèi)用已知光通量的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)燈。先將標(biāo)準(zhǔn)燈(其光通量為Φs)放入積分球內(nèi),點(diǎn)燃后,在窗口測得的照度Es應(yīng)符合下列式子:
放入待測燈點(diǎn)然后,可測得的照度為Ec為:
比較以上兩個式子,可得待測燈的光通量為:
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(guān))等因素造成的影響,但是不能消除由于標(biāo)準(zhǔn)燈的尺寸和結(jié)構(gòu)與待測燈的不相同而造成的對球內(nèi)壁漫射光的吸收情況不同的影響,也不能消除標(biāo)準(zhǔn)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,在測量時應(yīng)考慮采取修正的辦法。
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