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標準光源的光通量是多少?怎么測光源光通量?

評價標準光源的光學性能指標有很多,其中常見就有光通量。光通量是光源在單位時間內發射出來的并被人敢知的所有輻射能稱為發光通量,簡稱光通量,單位是流明是lm。這個量是對光源而言的,是描述光源發光總量的大小,與光功率等價。那么,標準光源的光通量是多少?怎么測光源光通量?下文為大家做了介紹。

標準光源箱

光源光通量的含義:

按照(zhao)(zhao)國際(ji)照(zhao)(zhao)明委員(yuan)會(hui)(CIE)規(gui)定(ding),把(ba)在標準人眼視覺下(xia),光(guang)(guang)源表(biao)面輻(fu)射通(tong)(tong)(tong)量(liang)(liang)(liang)的導出量(liang)(liang)(liang)定(ding)義(yi)為光(guang)(guang)通(tong)(tong)(tong)量(liang)(liang)(liang)。在光(guang)(guang)學中(zhong)光(guang)(guang)通(tong)(tong)(tong)量(liang)(liang)(liang)符號(hao)用Φ來(lai)表(biao)示,單位是流明(lm)。光(guang)(guang)通(tong)(tong)(tong)量(liang)(liang)(liang)和輻(fu)射通(tong)(tong)(tong)量(liang)(liang)(liang)之(zhi)間的關系為:

光通量和輻射通量之間的關系

式(shi)中(zhong),Km為(wei)(wei)最大(da)光(guang)(guang)譜(pu)光(guang)(guang)視效能值,大(da)小為(wei)(wei)683lm/W;V(λ)為(wei)(wei)國際(ji)照明委員會(CIE)規定(ding)的(de)標(biao)準光(guang)(guang)譜(pu)光(guang)(guang)視效率函數;Φeλ為(wei)(wei)輻射通(tong)量的(de)光(guang)(guang)譜(pu)密集度;λ為(wei)(wei)光(guang)(guang)譜(pu)光(guang)(guang)視效率。

通(tong)(tong)俗來(lai)講,光(guang)通(tong)(tong)量(liang)(liang)為(wei)光(guang)源(yuan)導(dao)通(tong)(tong)后發出的光(guang)的數量(liang)(liang)。以(yi)人眼感(gan)應亮(liang)(liang)度的能力為(wei)衡量(liang)(liang)指(zhi)標,光(guang)源(yuan)光(guang)通(tong)(tong)量(liang)(liang)越(yue)大,那么在光(guang)源(yuan)輻射下(xia),人眼感(gan)應亮(liang)(liang)度的能力就越(yue)明顯。一(yi)般來(lai)說,不同波長(chang)光(guang)源(yuan)的光(guang)通(tong)(tong)量(liang)(liang)是不相等的。


標準光源的光通量是多少?

對于標準(zhun)光(guang)(guang)源的(de)(de)光(guang)(guang)通(tong)(tong)量(liang)(liang),目前還沒明確的(de)(de)相關規定。當然如果(guo)(guo)標準(zhun)光(guang)(guang)源的(de)(de)光(guang)(guang)通(tong)(tong)量(liang)(liang)過低,那(nei)么光(guang)(guang)線(xian)(xian)暗淡,人們的(de)(de)對色效(xiao)果(guo)(guo)也不好(hao),反之,標準(zhun)光(guang)(guang)源的(de)(de)光(guang)(guang)通(tong)(tong)量(liang)(liang)過高,就(jiu)會讓被測物體表面產生強烈(lie)的(de)(de)反射光(guang)(guang)線(xian)(xian),也不利于顏色的(de)(de)觀察。所以標準(zhun)光(guang)(guang)源的(de)(de)光(guang)(guang)通(tong)(tong)量(liang)(liang)應該保持在合適的(de)(de)范(fan)圍內。

根據ISO3664:2000對(dui)標準光源(yuan)的(de)相關要求(qiu)規(gui)定,標準光源(yuan)光照(zhao)強度必須符合以下條(tiao)件:

光源通過(guo)反射照(zhao)(zhao)射在被觀(guan)察物體表(biao)面上的亮度應達到2000Lux(+/-500Lux)。被照(zhao)(zhao)表(biao)面在1m×1m的范圍內,任一點(dian)的照(zhao)(zhao)度不得低于被照(zhao)(zhao)表(biao)面中心(xin)照(zhao)(zhao)度的75%。

光源(yuan)通(tong)過透射(she)照射(she)在被觀察物(wu)體表面上的亮度(du)應達到1270cd/m2(+/-320cd/m2)

顯示器的亮度應達到>75cd/m2。

雖(sui)然沒(mei)有明確指出標(biao)準光(guang)源(yuan)的光(guang)通(tong)量,但是用(yong)戶可(ke)以根據照度要(yao)求,反推(tui)出標(biao)準光(guang)源(yuan)的光(guang)通(tong)量要(yao)求。


光源光通量的測量方法:

光(guang)(guang)通量的測(ce)試(shi)主要有兩種方法,即分(fen)布光(guang)(guang)度法與積分(fen)球法。

分布(bu)光(guang)(guang)度(du)(du)法(fa)采用(yong)分布(bu)光(guang)(guang)度(du)(du)計測(ce)(ce)量(liang)光(guang)(guang)源發光(guang)(guang)強度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)空(kong)間(jian)(jian)分布(bu),再由(you)此(ci)計算得出光(guang)(guang)源的(de)(de)(de)(de)總光(guang)(guang)通量(liang)。這種方法(fa)原則上對(dui)各(ge)種光(guang)(guang)源均適用(yong),且(qie)在儀(yi)器(qi)的(de)(de)(de)(de)角度(du)(du)精度(du)(du)、探測(ce)(ce)器(qi)的(de)(de)(de)(de)精度(du)(du)足夠高時(shi),能達到很高的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)通量(liang)測(ce)(ce)試精度(du)(du)。但這意昧(mei)著昂貴且(qie)體(ti)積很大(da)的(de)(de)(de)(de)設(she)備,同時(shi)長達數小時(shi)的(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)時(shi)間(jian)(jian)。這些特點,使(shi)得分布(bu)光(guang)(guang)度(du)(du)計法(fa)測(ce)(ce)試光(guang)(guang)源的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)通量(liang)主(zhu)要在國家(jia)級的(de)(de)(de)(de)計量(liang)機構使(shi)用(yong),同時(shi)主(zhu)要針對(dui)較大(da)功率的(de)(de)(de)(de)傳統(tong)光(guang)(guang)源與燈具(ju)。

積分球(qiu)(qiu)(qiu)法(fa)(fa)采(cai)用(yong)積分球(qiu)(qiu)(qiu)加光(guang)(guang)(guang)(guang)度計來(lai)實現(xian),即將被(bei)(bei)測光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)與總光(guang)(guang)(guang)(guang)通量(liang)(liang)(liang)已知的(de)(de)標(biao)準燈進行(xing)比較而求得總光(guang)(guang)(guang)(guang)通量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)方法(fa)(fa)。這種方法(fa)(fa)簡單易行(xing),在傳統(tong)光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)的(de)(de)測量(liang)(liang)(liang)中被(bei)(bei)廣泛采(cai)用(yong)。但積分球(qiu)(qiu)(qiu)法(fa)(fa)測試(shi)光(guang)(guang)(guang)(guang)通量(liang)(liang)(liang)是建立在多個理論近似的(de)(de)基礎上的(de)(de),即忽略球(qiu)(qiu)(qiu)內任何物體(ti)(包括光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)本身、支撐(cheng)桿等)對光(guang)(guang)(guang)(guang)線(xian)的(de)(de)吸收、球(qiu)(qiu)(qiu)壁(bi)開口無(wu)限小、球(qiu)(qiu)(qiu)壁(bi)處的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)度探測器的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)靈敏度與V(I)完全匹配(pei)等。對

于傳統光(guang)源,由于光(guang)通(tong)量(liang)較(jiao)大(da)(da)而可(ke)以采(cai)用較(jiao)大(da)(da)直徑的(de)積分球、發出(chu)光(guang)的(de)空間分布(bu)接近朗(lang)伯體、光(guang)譜(pu)為連(lian)續光(guang)譜(pu)或連(lian)續光(guang)譜(pu)與脈(mo)沖(chong)光(guang)譜(pu)的(de)混合光(guang)譜(pu),使得(de)光(guang)通(tong)量(liang)測試誤差足夠小而可(ke)以被接受(shou)。

標準光源箱

光源光通量和光照度的關系:

照(zhao)度表示被(bei)照(zhao)面上(shang)接受(shou)的光(guang)的強弱,是單位面積上(shang)所得到的光(guang)通量。

如(ru)果要想求出距離一個(ge)(ge)光(guang)源rm處的(de)光(guang)照(zhao)度,可以設想一個(ge)(ge)以光(guang)源為中心、半徑為rm的(de)球面,球面內側(ce)接受(shou)的(de)光(guang)通量(liang)是均勻的(de),這(zhe)個(ge)(ge)球面的(de)面積(ji)A為A=4π·r2,照(zhao)度 E等于光(guang)通量(liang)除以面積(ji),即E=Фv/A=Фv/4π·r2(lx)。

例如,一(yi)個(ge)(ge)發光強度為(wei)(wei)1cd的(de)點光源,均勻發出的(de)光通(tong)量為(wei)(wei)4πlm,距離這(zhe)個(ge)(ge)點光源1m位置的(de)照度為(wei)(wei)1lx。距離這(zhe)個(ge)(ge)點光源2m位置的(de)照度則為(wei)(wei)(1/4)1x。

反之(zhi),如(ru)果已知照(zhao)(zhao)(zhao)(zhao)度E和(he)被(bei)照(zhao)(zhao)(zhao)(zhao)面(mian)(mian)(mian)積(ji)A,也可以求出光通(tong)量Фv=EA,光通(tong)量等于照(zhao)(zhao)(zhao)(zhao)度乘以面(mian)(mian)(mian)積(ji)。如(ru)果被(bei)照(zhao)(zhao)(zhao)(zhao)面(mian)(mian)(mian)積(ji)上(shang)(shang)照(zhao)(zhao)(zhao)(zhao)度是不均勻的,可把被(bei)照(zhao)(zhao)(zhao)(zhao)面(mian)(mian)(mian)積(ji)劃(hua)分(fen)為多個(ge)小(xiao)面(mian)(mian)(mian)積(ji)△A1……△An,測出每(mei)個(ge)小(xiao)面(mian)(mian)(mian)積(ji)上(shang)(shang)的照(zhao)(zhao)(zhao)(zhao)度E1……En,用近(jin)似(si)公式計算,即每(mei)個(ge)小(xiao)面(mian)(mian)(mian)積(ji)與其上(shang)(shang)的照(zhao)(zhao)(zhao)(zhao)度相(xiang)乘,再全相(xiang)加得(de)到光通(tong)量。

如果劃(hua)分的 n 個小面(mian)積(ji)其(qi)面(mian)積(ji)全相等,則:Фv=A [(E1+……+En)/n]。

這是常用的計算投(tou)(tou)影(ying)機光通量(liang)的方法,平(ping)均(jun)照度乘以投(tou)(tou)影(ying)面積。例如,如果平(ping)均(jun)照度為10001x,投(tou)(tou)影(ying)面積為3m2,簡(jian)單相(xiang)乘可(ke)知光通量(liang)為30001m。


光源光通量和光強度的關系:

光度(du)學中最基(ji)本的(de)(de)單位(wei)是發(fa)(fa)光強度(du),單位(wei)為(wei)坎德(de)拉(cd),它是國際單位(wei)制中7個基(ji)本單位(wei)之(zhi)一。其定義為(wei)555nm的(de)(de)單色(se)輻(fu)射在給定方向上(shang)的(de)(de)輻(fu)射強度(du)為(wei)1/683W·sr時,在該方向上(shang)的(de)(de)發(fa)(fa)光強度(du)為(wei)1cd。

光通(tong)量的單位為流明(lm),它(ta)是發(fa)光強度(du)為1cd的均勻點光源在單位立體角(1sr)內(nei)發(fa)出的光通(tong)量。

如果光源(yuan)為點(dian)光源(yuan),并且是均(jun)勻發光體,那么(me)光強(I)與(yu)(yu)光通(tong)量(Φ)符合(he)距離(li)反比平方定律。距離(li)平方反比定律來自(zi)于點(dian)光源(yuan)向空間發射球面波的特性(xing),即點(dian)光源(yuan)在傳播方向某點(dian)的輻照度與(yu)(yu)該點(dian)到點(dian)光源(yuan)的距離(li)平方成反比。

在(zai)(zai)任一錐立體角內,假(jia)設在(zai)(zai)傳輸路徑上沒(mei)有(you)光(guang)能(neng)損失或分(fen)束,那么點(dian)(dian)光(guang)源(yuan)向空間發(fa)出的(de)(de)(de)(de)(de)輻射(she)通量是不變(bian)的(de)(de)(de)(de)(de)。然而(er)位于(yu)球心的(de)(de)(de)(de)(de)均勻點(dian)(dian)光(guang)源(yuan)所(suo)張開的(de)(de)(de)(de)(de)立體角所(suo)截的(de)(de)(de)(de)(de)表面(mian)積卻和球半(ban)徑的(de)(de)(de)(de)(de)平方成正比(bi),這樣在(zai)(zai)球面(mian)上的(de)(de)(de)(de)(de)輻照度就和點(dian)(dian)光(guang)源(yuan)到(dao)該面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)距離平方成反比(bi),即:Φ=4πI。

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