光通量

光通量（luminous flux）指人眼所能感覺到的輻射功率，它等於單位時間內某一波段的輻射能量和該波段的相對視見率的乘積。由於人眼對不同波長光的相對視見率不同，所以不同波長光的輻射功率相等時，其光通量並不相等。

基本介紹

• 中文名：光通量
• 外文名：luminous flux
• 類別：物理名詞
• 解釋：指人眼所能感覺到的輻射功率

基本釋義

光通量是指按照國際規定的標準人眼視覺特性評價的輻射通量的導出量，以符號Φ(或Φr)表示。光通量與輻射通量的關係為，式中K_m為光譜光視效能的最大值，等於683lm/W;V (λ)為國際照明委員會(CIE)規定的標準光譜光視效率函式;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等於由一個具有1cd (坎德拉)均勻的發光強度的點光源在1sr(球面度)單位立體角內發射的光通量，即1 lm=1 cd·sr。一隻40W的普通白熾燈的標稱光通量為360lm，40 W日光色螢光燈的標稱光通量為2100 lm，而400 W標準型高壓鈉燈的光通量可達48000 lm。

光視效能是光通量與相應的輻射通量之商，單位是lm/W。對於複合輻射，其符號為K，K=Φ/Φe。波長為λ的單色輻射的光視效能符號為K(λ)，稱為光譜光視效能，即 ,式中Km為K(λ)的最大值，稱為最大光譜光視效能。根據各國國家計量實驗室測量的平均結果，在明視覺條件下，K_m位於頻率為540×101Hz處(λ=555 nm處)。1977年國際計量委員會採用頻率為540×10Hz的單色輻射的最大光譜光視效能K_m=683 lm/W。在暗視覺條件下，K′_m=1754 lm/W。

光譜光視效率函式亦稱視見函式。它是在特定光度條件下，視亮度感覺相等的波長為λm和λ的兩個輻射通量之比，以符號V(λ)表示。λm選在最大比值等於1處。在明視覺條件下(適應亮度大於幾個坎德拉每平方米)，λm=555 nm，此時V(λ)=1。1971年國際照明委員會(CIE)公布的明視覺V(λ)的標準值於1972年獲國際計量委員會批准(見圖)。在暗視覺條件下(適應亮度小於0.01 cd/m)的光譜光視效率函式以符號V′(λ)表示，其最大值位置向短波方向移動，在λ_′m=507 nm時，V′(λ)=1。圖中的V′(λ)曲線是CIE1951年推薦的。

V(λ)曲線實線一明視覺;虛線一暗視覺

物理單位

光通量的單位為“流明”。光通量通常用Φ來表示，在理論上其單位相當於電學單位瓦特，因視覺對此尚與光色有關。所以依標準光源及正常視力度量單位採用“流明”，符號：lm 。

1.光通量是每單位時間到達、離開或通過曲面的光強度。

2.光通量是燈泡發出亮光的比率。

流明 (lm) 是國際單位體系 (SI) 和美國單位體系 (AS) 的光通量單位。如果將光作為穿越空間的粒子（即光子），那么到達曲面的光束的光通量與 1 秒鐘時間間隔內撞擊曲面的粒子數成一定比例。

光通量的物理表達式為：

式中：K：光敏度、感光度（類比：膠捲的感光度）、人眼對於彩色的感知能力 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一。

λ：波長，事實上人眼只對波長位於380nm~780nm的可見光有反應，習慣上我們把低於380nm的光波稱為紫外線(Ultraviolet，簡稱UV)， 把高於780nm的光波稱為紅外線(Infrared，簡稱IR)，這一點也反映在了視見函式V(λ)中。

V(λ)：稱為人眼相對光譜敏感度曲線，亦作視見函式曲線，是總結了眾多針對人眼的測試經驗而得到的，它描述了人眼對不同波長的光的反應強弱。

說明

光源的輻射能通量；對人眼所引起視覺的物理量。即單位時間內某一波段內的輻射能量與該波段的相對視見率的乘積。人眼對不同波段的光，視見率不同；故不同波段的光輻射功率相等，而光通量不等。

人眼對亮度的敏感程度與顏色有關，在整個可見光範圍內並不是均勻的.可以用相對敏感函式曲線進行描述.

在環境明亮時，人眼對於波長X=555nm（環境黑暗時為507nm）的光線最為敏感,我們定義這時的相對視敏度Vs(555)=1.當X為其它值時，Vs(X)均小於1.如果對於某一波長X的單色光,其輻射功率為P(X),相對視敏函式為Vs(X),則可以定義光通量為Y(X)=P(X)*Vs(X)。

當P(X)以瓦為單位時，Y(X)的單位為光瓦.只有當X=555nm時,1瓦光輻射功率產生683lm(流明）的光通量。

由於人眼對不同波長的光的視見函式不同，所以不同的波長的光的輻射功率即使相等，其光通量並不相等。例如當波長為5 500的綠光與波長為6 500Å的紅光輻射功率相同時，前者的光通量為後者的10倍。光通量的單位是流明(lm)。在光度學中，它是據發光強度的單位cd以及根據發光強度與光通量的關係而導出的。1lm數值上等於在某一方向的發光強度為1cd的點光源在該方向上的單位立體角內傳送出的光通量。

光強

光強是發光強度的簡稱。表示光源在單位立體角內光通量的多少。

發光強度是指光源在指定方向上的單位立體角內發出的光通量，也就是說光源向空間某一方向輻射的光通密度。符號用I表示，國際單位是candela（坎德拉）簡寫cd。光強代表了光源在不同方向上的輻射能力。通俗的說發光強度就是光源所發出的光的強弱程度。

亮度

亮度是指發光體（反光體）表面發光（反光）強弱的物理量。人眼從一個方向觀察光源，在這個方向上的光強與人眼所“見到”的光源面積之比，定義為該光源單位的亮度，即單位投影面積上的發光強度。亮度用符號L表示，亮度的單位是坎德拉/平方米（cd/m²） 。

光源的明亮程度與發光體表面積有關係，同樣的光強的情況下，發光面積大，則暗，反之則亮。

亮度與發光面的方向也有關係，同一發光面在不同的方向上其亮度值也是不同的，通常是按垂直於視線的方向進行計量的。

如在常用照明中，如果要降低被攝物的亮度，尤其是人物臉部，正常的做法是把燈的距離拉遠一些，或者在燈前加上柔光紙，以減輕光線的強度。