标准光源有哪些光度学指标？它们之间有什么关系？

DOHO标准光源箱 | 2023-11-14

评价标准光源的性能指标有很多，这些性能指标可以分为：光度学指标和色度学指标两类。其中光度学指标主要有光通量、发光强度、光照度、光亮度等，而色度学指标主要有色温和显色性。本文对标准光源光度学指标的含义及它们之间的关系作了详细的介绍，对光源知识感兴趣的朋友不妨了解一下！

标准光源

标准光源光度学指标介绍：

1.光通量

光通量表征光源在单位时间内所发出光能量的大小。假设波长为A的光的辐射通量为Фe（λ），则光通量可表示为：

Φv（λ）= Km·V（λ）·Φe（λ）

其中，Km为比例常数，对于波长为555nm的单色光，其值为683lm/W；V（λ）是CIE平均人眼光谱光视效率函数，人眼的视觉过程可以分为明视觉和暗视觉，V（λ）和V'（λ）分别表示其光谱光视效率函数，如下图所示。

（光谱光效率函数01）

2.发光强度

发光强度表征光源在给定方向上的单位立体角内所发出的光通量大小，可表示为：Iv=dФv/dΩ。

3.光照度

照度表征被照表面在单位面积上所接收到的光通量大小，可表示为：Ev=dФv/dA。

4.光亮度

亮度表征光源在给定方向的单位投影面积上的发光强度大小，可表示为：Lv=dIv/dAcosθ。

光通量和光照度的关系：

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30001m。

发光强度与光通量的关系：

光通量的单位为流明（lm），它是发光强度为1cd的均匀点光源在单位立体角（1sr）内发出的光通量。

如果光源为点光源，并且是均匀发光体，那么光强（I）与光通量（Φ）符合距离反比平方定律。距离平方反比定律来自于点光源向空间发射球面波的特性，即点光源在传播方向某点的辐照度与该点到点光源的距离平方成反比。

在任一锥立体角内，假设在传输路径上没有光能损失或分束，那么点光源向空间发出的辐射通量是不变的。然而位于球心的均匀点光源所张开的立体角所截的表面积却和球半径的平方成正比，这样在球面上的辐照度就和点光源到该面的距离平方成反比，即：Φ=4πI。

光强度和光照度的关系：

发光强度和照度之间存在一定的关系，发光强度是指光源发出的光强，而照度则是指光源发出的光在某一方向上的光强。发光强度是指光强度的大小，而照度则是指光强度的分布。发光强度越大，照度也越大，反之亦然。因此，发光强度和照度之间的关系是相互影响的，一个影响另一个。

此外，发光强度和照度也受到发光物体的形状和大小的影响。发光物体的形状越复杂，发光强度和照度的差异越大；发光物体的大小越大，发光强度和照度也越大。

发光强度和照度之间存在一定的关系，发光强度越大，照度也越大，发光物体的形状和大小也会影响发光强度和照度。

光照度和光亮度的关系：

通俗地说，亮度是物体表面明亮的程度。对于发光体，亮度表明了它表面发光的本领，主要与它的发光特性有关；对于本身不发光的物体，它的亮度不仅与照亮它的光源的特性有关，还与物体自身的表面特性有关。例如在同样的光线下，反射率小的黑丝绒亮度低，反射率高的白纸亮度高。照度表明物体表面被光源照明的程度，即单位时间内投射到物体单位表面上光能量的多少。因此亮度与照度的第一个重要区别是：亮度与物体自身的表面特性有关。照度仅由光源的特性（强弱、远近、投射角）确定，与被照明物体的表面特性无关。

亮度与照度的第二个区别是方向性。亮度是有方向的量，谈论某点的亮度还必须同时指明测试或观察的方向。例如点亮的手电筒从正面看比斜看亮得多，劣质的黑板在教室的某些位置会产生强烈的反光。照度是无方向的量，物体上某处的照度是周围环境投射到该处所有光线之和，无论光线从何方射来，只要投射到物体上的光能量相同，对照度的影响都相同。