在單位時間內(nèi),光源向周圍空間輻射的使人眼產(chǎn)生光的感覺的能量稱為光通量。這個量是對光源而言的,是描述光源發(fā)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?如何測量光通量呢?本文進行了簡單總結(jié)。
光源光通量的表示方法
光通量是電光源的一個重要參數(shù),是照明設計的必備數(shù)據(jù)。但評價電光源的特性優(yōu)劣則常以光視效能為依據(jù)。電光源的光視效能以消耗1瓦電功率產(chǎn)生多少流光通量表示,單位是流/瓦。光視效能越高越好。
1. 光通量的單位為流明lm(lumen):發(fā)光強度為1cd且各方向發(fā)光強度均相同的點光源,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. 由于人眼對不同波長之光的相對視見率不同,故此不同波長之光的輻射功率相等時,其光通量并不相等。
例如,波長555nm與650nm之光的輻射功率相等時,前者為后者光通量的10倍。
3. 不計相對視見率的輻射通量的單位為瓦(W)。
若某光源僅輻射555nm波長的光能,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相當于683cd·sr即683lm)。
顯然實際光源輻射的光譜絕非單一波長,而非555nm波長之光的視見函數(shù)又小于1,所以實際光源的光通量一般遠比683lm為小。
標準光源的光通量是多少?
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(nèi)。
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(nèi),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。
標準光源光通量的測量方法
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(nèi)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(nèi),點燃后,在窗口測得的照度Es應符合下列式子:
照度Es計算公式
放入待測燈點然后,可測得的照度為Ec為:
照度為Ec計算公式
比較以上兩個式子,可得待測燈的光通量為:
光通量計算公式
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(jié)構與待測燈的不相同而造成的對球內(nèi)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。