標準光源有哪些光度學指標？它們之間有什么關(guān)系？

? DOHO標準光源箱 ????|???? ?2023-11-14

評價標準光源的性能指標有很多，這些性能指標可以分為：光度學指標和色度學指標兩類。其中光度學指標主要有光通量、發(fā)光強度、光照度、光亮度等，而色度學指標主要有色溫和顯色性。本文對標準光源光度學指標的含義及它們之間的關(guān)系作了詳細的介紹，對光源知識感興趣的朋友不妨了解一下！

標準光源

標準光源光度學指標介紹：

1.光通量

光通量表征光源在單位時間內(nèi)所發(fā)出光能量的大小。假設(shè)波長為A的光的輻射通量為Фe（λ），則光通量可表示為：

Φv（λ）= Km·V（λ）·Φe（λ）

其中，Km為比例常數(shù)，對于波長為555nm的單色光，其值為683lm/W；V（λ）是CIE平均人眼光譜光視效率函數(shù)，人眼的視覺過程可以分為明視覺和暗視覺，V（λ）和V'（λ）分別表示其光譜光視效率函數(shù)，如下圖所示。

（光譜光效率函數(shù)01）

2.發(fā)光強度

發(fā)光強度表征光源在給定方向上的單位立體角內(nèi)所發(fā)出的光通量大小，可表示為：Iv=dФv/dΩ。

3.光照度

照度表征被照表面在單位面積上所接收到的光通量大小，可表示為：Ev=dФv/dA。

4.光亮度

亮度表征光源在給定方向的單位投影面積上的發(fā)光強度大小，可表示為：Lv=dIv/dAcosθ。

光通量和光照度的關(guān)系：

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(shè)想一個以光源為中心、半徑為rm的球面，球面內(nèi)側(cè)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）1x。

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10001x，投影面積為3m2，簡單相乘可知光通量為30001m。

發(fā)光強度與光通量的關(guān)系：

光通量的單位為流明（lm），它是發(fā)光強度為1cd的均勻點光源在單位立體角（1sr）內(nèi)發(fā)出的光通量。

如果光源為點光源，并且是均勻發(fā)光體，那么光強（I）與光通量（Φ）符合距離反比平方定律。距離平方反比定律來自于點光源向空間發(fā)射球面波的特性，即點光源在傳播方向某點的輻照度與該點到點光源的距離平方成反比。

在任一錐立體角內(nèi)，假設(shè)在傳輸路徑上沒有光能損失或分束，那么點光源向空間發(fā)出的輻射通量是不變的。然而位于球心的均勻點光源所張開的立體角所截的表面積卻和球半徑的平方成正比，這樣在球面上的輻照度就和點光源到該面的距離平方成反比，即：Φ=4πI。

光強度和光照度的關(guān)系：

發(fā)光強度和照度之間存在一定的關(guān)系，發(fā)光強度是指光源發(fā)出的光強，而照度則是指光源發(fā)出的光在某一方向上的光強。發(fā)光強度是指光強度的大小，而照度則是指光強度的分布。發(fā)光強度越大，照度也越大，反之亦然。因此，發(fā)光強度和照度之間的關(guān)系是相互影響的，一個影響另一個。

此外，發(fā)光強度和照度也受到發(fā)光物體的形狀和大小的影響。發(fā)光物體的形狀越復雜，發(fā)光強度和照度的差異越大；發(fā)光物體的大小越大，發(fā)光強度和照度也越大。

發(fā)光強度和照度之間存在一定的關(guān)系，發(fā)光強度越大，照度也越大，發(fā)光物體的形狀和大小也會影響發(fā)光強度和照度。

光照度和光亮度的關(guān)系：

通俗地說，亮度是物體表面明亮的程度。對于發(fā)光體，亮度表明了它表面發(fā)光的本領(lǐng)，主要與它的發(fā)光特性有關(guān)；對于本身不發(fā)光的物體，它的亮度不僅與照亮它的光源的特性有關(guān)，還與物體自身的表面特性有關(guān)。例如在同樣的光線下，反射率小的黑絲絨亮度低，反射率高的白紙亮度高。照度表明物體表面被光源照明的程度，即單位時間內(nèi)投射到物體單位表面上光能量的多少。因此亮度與照度的第一個重要區(qū)別是：亮度與物體自身的表面特性有關(guān)。照度僅由光源的特性（強弱、遠近、投射角）確定，與被照明物體的表面特性無關(guān)。

亮度與照度的第二個區(qū)別是方向性。亮度是有方向的量，談論某點的亮度還必須同時指明測試或觀察的方向。例如點亮的手電筒從正面看比斜看亮得多，劣質(zhì)的黑板在教室的某些位置會產(chǎn)生強烈的反光。照度是無方向的量，物體上某處的照度是周圍環(huán)境投射到該處所有光線之和，無論光線從何方射來，只要投射到物體上的光能量相同，對照度的影響都相同。