光源光通量什么意思？光通量是計(jì)量光源在單位時(shí)間發(fā)出來(lái)能被眼睛感知到的光量，符號(hào)為Φ，單位為lm（流明）。這個(gè)量是對(duì)光源而言，是用來(lái)描述光源發(fā)光總量的大小。那么，怎么測(cè)量光源的光通量？本文對(duì)光源光通量的含義及測(cè)量方法做了介紹，對(duì)光源光度學(xué)性能知識(shí)感興趣的朋友可以了解一下！

光源光通量什么意思？

1.光通量的定義

光通量Ф：度量光源在單位時(shí)間內(nèi)向某立體角內(nèi)輻射的相對(duì)視見(jiàn)率的光能量，即人眼所能感覺(jué)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(shí)間某立體角內(nèi)的光輻射能量與相對(duì)視見(jiàn)率的乘積，亦即單位時(shí)間某立體角內(nèi)各波段的輻射能量與該波段相對(duì)視見(jiàn)率的乘積之和。

2.光通量的單位

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

1cd點(diǎn)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(fā)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(duì)不同波長(zhǎng)之光的相對(duì)視見(jiàn)率不同，故此不同波長(zhǎng)之光的輻射功率相等時(shí)，其光通量并不相等。

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

③不計(jì)相對(duì)視見(jiàn)率的輻射通量的單位為瓦（W）。

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

顯然實(shí)際光源輻射的光譜絕非單一波長(zhǎng)，而非555nm波長(zhǎng)之光的視見(jiàn)函數(shù)又小于1，所以實(shí)際光源的光通量一般遠(yuǎn)比683lm為小。

光源光通量測(cè)量方法：

光源光通量的測(cè)量方法有兩種：球形光度計(jì)法和分布式光度計(jì)法。球形光度計(jì)法為相對(duì)測(cè)量方法，測(cè)量設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量速度快，在國(guó)內(nèi)檢測(cè)行業(yè)得到了大量應(yīng)用，但受標(biāo)準(zhǔn)燈尺寸和光強(qiáng)的限制，測(cè)量不確定度大，越來(lái)越難以滿足各級(jí)計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)對(duì)光源總光通量的測(cè)量示值穩(wěn)定性和精度要求；分布式光度計(jì)法為絕對(duì)測(cè)量方法，絕對(duì)測(cè)量方法較之相對(duì)測(cè)量方法擁有更高的計(jì)量學(xué)價(jià)值，更適合作為光源總光通量的基準(zhǔn)測(cè)量方法。

1.球形光度計(jì)法測(cè)量原理

球形光度計(jì)法，測(cè)量器具為積分球。積分球是一個(gè)內(nèi)表面涂有硫酸鋇等漫反射材料的球體，原理示意圖如下圖所示。

假設(shè)S為一固定光源，此固定光源的總光通量大小為Φ，球內(nèi)壁材料的反射率為ρ，此固定光源照射到球內(nèi)壁任意微小面元△S的照度值為Ei，i=1，2，3，……n（n→∞），則球面任意面元△S反射的照度值為ρEi，積分球內(nèi)壁為理想的余弦發(fā)光面（發(fā)光強(qiáng)度的變化依據(jù)余弦規(guī)律，即其亮度具有方向無(wú)關(guān)性），任意面元△S的照度值ρEi，均勻分布于積分球內(nèi)壁，積分球內(nèi)壁面積為4πr2，則此微小面元△S作為一個(gè)光源經(jīng)過(guò)第一次漫反射所得到的照度值為：

球面任意一個(gè)面元△S經(jīng)過(guò)一次漫反射均會(huì)發(fā)出一次照度Ei1，整個(gè)光源經(jīng)過(guò)第一次漫反射后的照度總和為：

式中：2θ為探測(cè)器的光纖管孔徑角；S為光纖管孔徑角對(duì)應(yīng)曲面域的面積；E0為固定光源照射在積分球內(nèi)壁任一位置所得到的平均照度值，其大小為：

任意面元△S的照度為ρEi，△S作為一個(gè)光源經(jīng)過(guò)第二次漫反射產(chǎn)生的照度大小為：

所有微小面元△S經(jīng)過(guò)第2次積分球內(nèi)壁漫反射后所產(chǎn)生的照度值之和為：

同理，可得整個(gè)內(nèi)壁第3次到第n次每次積分球內(nèi)壁漫反射后產(chǎn)生的照度總和分別為：

因此，整個(gè)積分球內(nèi)壁經(jīng)過(guò)n次漫反射后所產(chǎn)生的照度值總和為：

由上式可知標(biāo)準(zhǔn)固定光源和被測(cè)固定光源照度值分別為：

將上面標(biāo)準(zhǔn)固定光源的照度值除以被測(cè)固定光源照度值，可得被測(cè)固定光源的總光通量為：

球形光度計(jì)法為相對(duì)測(cè)量方法，必須采用光通量標(biāo)準(zhǔn)燈進(jìn)行系統(tǒng)定標(biāo)。光通量標(biāo)準(zhǔn)燈的尺寸、光譜分布，以及量值的大小往往與被測(cè) 固定光源存在較大差異，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確度難以保證。

2.分布式光度計(jì)法測(cè)量原理

光源總光通量的常用計(jì)算方法有三種：球帶法、盧素圖法、等立體角法。一般采用球帶算法計(jì)算光源的總光通量。

由式I=dΦ/dΩ可得光強(qiáng)與光通量之間存在如下關(guān)系：

如上圖所示，立體角可表示為：

將立體角公式代入光強(qiáng)與光通量之間的關(guān)系式后，就可得計(jì)算總光通量的公式如下：

對(duì)于軸對(duì)稱光源：

如果將球面劃分為n個(gè)大小相等的球帶，各球帶的發(fā)光強(qiáng)度值可分別表示為I1，I2，……In，由上面總光通量計(jì)算式可推導(dǎo)得各球帶的光通量如下：

總光通量為：

由測(cè)量原理可知，分布式光度計(jì)法是一種絕對(duì)測(cè)量方法，不受燈具尺寸等限制，測(cè)量精度高，適合作為基準(zhǔn)測(cè)量方法。

光源光通量和光強(qiáng)度什么關(guān)系？

光通量的單位為流明（lm），它是發(fā)光強(qiáng)度為1cd的均勻點(diǎn)光源在單位立體角（1sr）內(nèi)發(fā)出的光通量。如果光源為點(diǎn)光源，并且是均勻發(fā)光體，那么光強(qiáng)（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(lái)自于點(diǎn)光源向空間發(fā)射球面波的特性，即點(diǎn)光源在傳播方向某點(diǎn)的輻照度與該點(diǎn)到點(diǎn)光源的距離平方成反比。

在任一錐立體角內(nèi)，假設(shè)在傳輸路徑上沒(méi)有光能損失或分束，那么點(diǎn)光源向空間發(fā)出的輻射通量是不變的。然而位于球心的均勻點(diǎn)光源所張開(kāi)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(diǎn)光源到該面的距離平方成反比，即：Φ=4πI。