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光源光通量怎么理解?光源的光通量指人眼所能感覺到的輻射功率,它等于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,其單位為流明lm。那么,光源光通量與光照度什么關系?光源光通量怎么測量?本文對光源參數光通量進行了介紹,對此感興趣的朋友可以了解一下!
1.光源光通(tong)量(liang)的(de)定(ding)義
光通量(liang)(liang)Ф:度量(liang)(liang)光源在單位時間內(nei)向某立(li)體(ti)角內(nei)輻射的(de)(de)(de)相(xiang)對視見(jian)率(lv)的(de)(de)(de)光能量(liang)(liang),即人眼所(suo)能感覺(jue)到的(de)(de)(de)光的(de)(de)(de)輻射功率(lv)(輻射能量(liang)(liang)流速(su)率(lv))的(de)(de)(de)物理量(liang)(liang)。
Φ=I·Ω
即(ji)單位時間(jian)某(mou)立體角(jiao)內(nei)的光輻射能(neng)量與(yu)(yu)相(xiang)對視見(jian)率(lv)的乘(cheng)(cheng)積,亦即(ji)單位時間(jian)某(mou)立體角(jiao)內(nei)各波段的輻射能(neng)量與(yu)(yu)該波段相(xiang)對視見(jian)率(lv)的乘(cheng)(cheng)積之(zhi)和。
2.光源光通(tong)量的單位
(1)光(guang)(guang)(guang)通量(liang)(liang)的單位為(wei)流明(ming)lm(lumen):發(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)強度(du)為(wei)1cd且各方(fang)向發(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)強度(du)均(jun)相同的點(dian)光(guang)(guang)(guang)源,在(zai)1球面度(du)的單位立體角內所發(fa)(fa)射出的光(guang)(guang)(guang)通量(liang)(liang)為(wei)1流明(ming)=1坎德拉·球面度(du),即1lm = 1cd·sr。
1cd點光(guang)源(yuan)的總光(guang)通(tong)量為4π流明(因空間立(li)體角(jiao)共有(you)4π球(qiu)面度)。
若光(guang)源(yuan)為均勻發(fa)光(guang)體(ti),則該光(guang)源(yuan)總(zong)光(guang)通量中(zhong)Φ總(zong)為:
Φ=Ι·Ω=4π·Ι
(2)由于人眼對不同波(bo)長之光(guang)的(de)相對視(shi)見率不同,故此不同波(bo)長之光(guang)的(de)輻射功率相等時,其光(guang)通量并不相等。
例如,波長555nm與650nm之光(guang)的(de)輻射功(gong)率相(xiang)等時,前者為后(hou)者光(guang)通量的(de)10倍(bei)。
(3)不計相對視見(jian)率的輻射通量的單位為瓦(W)。
若某光(guang)源僅輻射555nm波長的(de)光(guang)能,且輻射能量為(wei)1瓦(wa),則該光(guang)源所發(fa)出的(de)光(guang)通量為(wei)683流明。(因1cd為(wei)1/683W/st,所以1W相當于(yu)683cd·sr即683lm)。
顯然實(shi)際光源輻(fu)射(she)的(de)光譜絕(jue)非單(dan)一(yi)(yi)波長(chang),而(er)非555nm波長(chang)之光的(de)視見函數又小于1,所以(yi)實(shi)際光源的(de)光通量一(yi)(yi)般遠比(bi)683lm為小。
照度表示被照面(mian)上接受的(de)(de)光的(de)(de)強弱,是單(dan)位面(mian)積上所得到的(de)(de)光通量。
如果要想求出距(ju)離一個(ge)(ge)(ge)光源rm處的光照(zhao)度,可以設(she)想一個(ge)(ge)(ge)以光源為中心(xin)、半徑為rm的球面,球面內(nei)側接(jie)受的光通量是(shi)均勻的,這(zhe)個(ge)(ge)(ge)球面的面積A為A=4π·r2,照(zhao)度E等(deng)于光通量除以面積,即E=Фv/A=Фv/4π·r2(lx)。
例如,一個發光(guang)強度(du)為(wei)(wei)(wei)1cd的點(dian)(dian)光(guang)源(yuan),均勻發出(chu)的光(guang)通(tong)量為(wei)(wei)(wei)4πlm,距離這(zhe)個點(dian)(dian)光(guang)源(yuan)1m位(wei)(wei)置的照度(du)為(wei)(wei)(wei)1lx。距離這(zhe)個點(dian)(dian)光(guang)源(yuan)2m位(wei)(wei)置的照度(du)則為(wei)(wei)(wei)(1/4)1x。
反之,如(ru)果已知照(zhao)度(du)E和(he)被照(zhao)面(mian)積(ji)A,也可(ke)(ke)以求出光(guang)通量(liang)Фv=EA,光(guang)通量(liang)等(deng)于照(zhao)度(du)乘以面(mian)積(ji)。如(ru)果被照(zhao)面(mian)積(ji)上(shang)照(zhao)度(du)是不均(jun)勻的(de)(de),可(ke)(ke)把被照(zhao)面(mian)積(ji)劃(hua)分(fen)為多個(ge)小面(mian)積(ji)△A1……△An,測出每個(ge)小面(mian)積(ji)上(shang)的(de)(de)照(zhao)度(du)E1……En,用近(jin)似公(gong)式計算,即每個(ge)小面(mian)積(ji)與其上(shang)的(de)(de)照(zhao)度(du)相乘,再全(quan)相加得(de)到光(guang)通量(liang)。
如果劃分的n個小面(mian)(mian)積其面(mian)(mian)積全相(xiang)等,則:Фv=A[(E1+……+En)/n]。
這是常用的計算(suan)投影機光通(tong)量的方法,平(ping)均照度乘以投影面(mian)積(ji)。例如,如果(guo)平(ping)均照度為(wei)10001x,投影面(mian)積(ji)為(wei)3m2,簡單相乘可知光通(tong)量為(wei)30001m。
光(guang)源(yuan)的(de)(de)發(fa)光(guang)強(qiang)度(du)是光(guang)度(du)學中的(de)(de)基(ji)本量,而且(qie)由發(fa)光(guang)強(qiang)度(du)可以導出(chu)其他(ta)光(guang)度(du)量。但要表征光(guang)源(yuan)的(de)(de)特性,單以光(guang)源(yuan)的(de)(de)發(fa)光(guang)強(qiang)度(du)來(lai)表示是不(bu)完全的(de)(de),這(zhe)是因(yin)為一般光(guang)源(yuan)在各個方向(xiang)上的(de)(de)的(de)(de)發(fa)光(guang)強(qiang)度(du)并不(bu)一致,故只有用(yong)總光(guang)通量來(lai)說(shuo)明(ming)更為合適。
對各(ge)向同(tong)性的點光源,其光通量(liang)Φ=4πI,所以只要測得發(fa)光強度,乘以4π,即為光通量(liang)Φ。但是(shi)實(shi)際(ji)光源都有(you)一定的尺寸,而且(qie)在(zai)各(ge)個(ge)方(fang)向上(shang)又不均(jun)勻,故不能(neng)用Ф=4πI計(ji)算得到。
光(guang)通(tong)量(liang)的(de)測(ce)量(liang)方法(fa):在積分(fen)球內用已知光(guang)通(tong)量(liang)的(de)標準(zhun)燈(deng)與(yu)被測(ce)燈(deng)作比較測(ce)量(liang),從而定(ding)出被測(ce)燈(deng)的(de)光(guang)通(tong)量(liang)。
用積分球測量(liang)光(guang)通(tong)(tong)量(liang),通(tong)(tong)常采用比較(jiao)法(代替法),為此(ci)需(xu)要光(guang)通(tong)(tong)量(liang)標準(zhun)燈(deng)。先將(jiang)標準(zhun)燈(deng)(其光(guang)通(tong)(tong)量(liang)為Φs)放入積分球內(nei),點燃后,在窗口(kou)測得(de)的照度Es應(ying)符(fu)合下(xia)列式子:
放入待測(ce)燈點(dian)然后,可測(ce)得的照度為(wei)Ec為(wei):
比較以上兩個(ge)式(shi)子(zi),可得待測(ce)燈的(de)光通量(liang)為:
采用(yong)比(bi)較法測(ce)量光通(tong)量可以(yi)大為減(jian)少由(you)球(qiu)壁(bi)漫(man)反射(she)層的(de)(de)不(bu)均勻性、球(qiu)壁(bi)涂(tu)料(liao)和窗口(kou)材料(liao)的(de)(de)非中(zhong)性(即涂(tu)料(liao)的(de)(de)漫(man)反射(she)比(bi)和窗口(kou)的(de)(de)透射(she)比(bi)與波長有關(guan))等因素造成的(de)(de)影響(xiang),但是不(bu)能消除由(you)于(yu)標準(zhun)(zhun)燈(deng)(deng)的(de)(de)尺寸和結構與待(dai)測(ce)燈(deng)(deng)的(de)(de)不(bu)相同而造成的(de)(de)對球(qiu)內壁(bi)漫(man)射(she)光的(de)(de)吸收情況不(bu)同的(de)(de)影響(xiang),也不(bu)能消除標準(zhun)(zhun)燈(deng)(deng)與待(dai)測(ce)燈(deng)(deng)的(de)(de)相對光譜功率(lv)分(fen)布(bu)及空間分(fen)布(bu)不(bu)同產生(sheng)的(de)(de)影響(xiang)等等,在測(ce)量時(shi)應考慮采取修正的(de)(de)辦法。
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