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光源光通量与照度什么关系?光源光通量怎么测量?

发布日期:2023-04-21 浏览次数:426

什么是光源的光通量?光源在单位时间内向周围空间辐射出去的,并使人眼产生光感的能量,称光通量,符号为Φ,单位为lm(流明)。本文对光源光通量的概念及光源光通量的测量方法做了简要的介绍,对光源知识感兴趣的朋友可以了解一下!

光源光通量

光源的光通量指什么?

光源的外辐射光能是不断地向各个方面发出的,在单位时间内光源向外辐射的全部光能称为该光源的总光通量,在单位时间内,通过某一面积光能的多少,则称为通过这个面积的光通量。

光通量的单位是流明,简称流,符号为lm,1lm 恰好等于以发光强度为1cd的点光源为球心,半径为1m的球面上通过1m2面积的光通量,因为该球面面积为4πm2,所以1cd的点光源向四周发出的总光通量是4πlm,显然,发光强度I的点光源向外辐射的总光通量为:Φ总=4πI。

40W白炽灯的总光通量为350lm,而40W的日光灯的总光通量则可达到2400lm,可见日光灯光源的发光效率远高于白炽灯。


光源光通量与照度有什么关系?

照度表示被照面上接受的光的强弱,是单位面积上所得到的光通量。

如果要想求出距离一个光源rm处的光照度,可以设想一个以光源为中心、半径为rm的球面,球面内侧接受的光通量是均匀的,这个球面的面积A为A=4π·r2,照度 E等于光通量除以面积,即E=Фv/A=Фv/4π·r2(lx)。

例如,一个发光强度为1cd的点光源,均匀发出的光通量为4πlm,距离这个点光源1m位置的照度为1lx。距离这个点光源2m位置的照度则为(1/4)1x。

反之,如果已知照度E和被照面积A,也可以求出光通量Фv=EA,光通量等于照度乘以面积。如果被照面积上照度是不均匀的,可把被照面积划分为多个小面积△A1……△An,测出每个小面积上的照度E1……En,用近似公式计算,即每个小面积与其上的照度相乘,再全相加得到光通量。

如果划分的 n 个小面积其面积全相等,则:Фv=A [(E1+……+En)/n]。

这是常用的计算投影机光通量的方法,平均照度乘以投影面积。例如,如果平均照度为10001x,投影面积为3m2,简单相乘可知光通量为3000lm。


光源光通量的测量方法:

光源的发光强度是光度学中的基本量,而且由发光强度可以导出其他光度量。但要表征光源的特性,单以光源的发光强度来表示是不完全的,这是因为一般光源在各个方向上的的发光强度并不一致,故只有用总光通量来说明更为合适。

对各向同性的点光源,其光通量Φ=4πI,所以只要测得发光强度,乘以4π,即为光通量Φ。但是实际光源都有一定的尺寸,而且在各个方向上又不均匀,故不能用Ф=4πI计算得到。

光通量的测量方法:在积分球内用已知光通量的标准灯与被测灯作比较测量,从而定出被测灯的光通量。

用积分球测量光通量,通常采用比较法(代替法),为此需要光通量标准灯。先将标准灯(其光通量为Φs)放入积分球内,点燃后,在窗口测得的照度Es应符合下列式子:

照度Es计算公式

放入待测灯点然后,可测得的照度为Ec为:

照度为Ec计算公式

比较以上两个式子,可得待测灯的光通量为:

光通量计算公式

采用比较法测量光通量可以大为减少由球壁漫反射层的不均匀性、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与波长有关)等因素造成的影响,但是不能消除由于标准灯的尺寸和结构与待测灯的不相同而造成的对球内壁漫射光的吸收情况不同的影响,也不能消除标准灯与待测灯的相对光谱功率分布及空间分布不同产生的影响等等,在测量时应考虑采取修正的办法。

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