2023-09-20
什么是光源的光通量?光源在單位時間內發(fā)出的光量稱為光源的光通量,在光度學中,光通量是從輻射通量導出的量,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,標準光源的光通量是多少?下文為大家進行了介紹,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強弱。
對于標準光源的光通量,目前還沒明確的相關規(guī)定。當然如果標準光源的光通量過低,那么光線暗淡,人們的對色效果也不好,反之,標準光源的光通量過高,就會讓被測物體表面產(chǎn)生強烈的反射光線,也不利于顏色的觀察。所以標準光源的光通量應該保持在合適的范圍內。
根據(jù)ISO3664:2000對標準光源的相關要求規(guī)定,標準光源光照強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達到2000Lux(+/-500Lux)。被照表面在1m×1m的范圍內,任一點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達到1270cd/m2(+/-320cd/m2)
顯示器的亮度應達到>75cd/m2。
雖然沒有明確指出標準光源的光通量,但是用戶可以根據(jù)照度要求,反推出標準光源的光通量要求。
照度表示被照面上接受的光的強弱,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,可以設想一個以光源為中心、半徑為rm的球面,球面內側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)光強度為1cd的點光源,均勻發(fā)出的光通量為4πl(wèi)m,距離這個點光源1m位置的照度為1lx。距離這個點光源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)光強度是光度學中的基本量,而且由發(fā)光強度可以導出其他光度量。但要表征光源的特性,單以光源的發(fā)光強度來表示是不完全的,這是因為一般光源在各個方向上的的發(fā)光強度并不一致,故只有用總光通量來說明更為合適。
對各向同性的點光源,其光通量Φ=4πI,所以只要測得發(fā)光強度,乘以4π,即為光通量Φ。但是實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:在積分球內用已知光通量的標準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),為此需要光通量標準燈。先將標準燈(其光通量為Φs)放入積分球內,點燃后,在窗口測得的照度Es應符合下列式子:
放入待測燈點然后,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)等因素造成的影響,但是不能消除由于標準燈的尺寸和結構與待測燈的不相同而造成的對球內壁漫射光的吸收情況不同的影響,也不能消除標準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,在測量時應考慮采取修正的辦法。
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