描述光源的參數(shù)有很多，其中就包括光通量、光亮度和光照度。對于光通量、光亮度和光照度的概念及光通量、光亮度和光照度的測量方法，許多的朋友不是很了解。本文為大家做了歸納總結(jié)，對光度學(xué)知識(shí)感興趣的朋友可以了解一下！

什么是光通量、光亮度和光照度？

1.光通量（luminous flux）Φv

光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光量稱為光通量，在光度學(xué)中，光通量是從輻射通量導(dǎo)出的量，它明確地定義為能夠被人眼視覺系統(tǒng)所感受到的那部分輻射功率的大小的量度。單位是流明（lumen），符號為1m，表達(dá)式為：Φv=dQv/dt。

2.光亮度（luminance）Lv

一個(gè)面光源，除了可以用發(fā)光強(qiáng)度來描述它在某一方向上的發(fā)光能力之外，還要知道它每一單位面積在這個(gè)方向上的發(fā)光能力，以便比較兩種不同類型光源的明亮程度，這就要用到亮度這個(gè)概念。它表示每單位面積上的發(fā)光強(qiáng)度，即Lv=dIv/dS。

亮度的單位為坎德拉每平方米（cd/m2）。上式中的面積，應(yīng)理解為一個(gè)面在觀察方向上的正投影面積。因此，若觀察方向與該面的法線夾角為θ時(shí)，上式將變?yōu)椋篖v=dIv/dScosθ。

所以，光源的光亮度可定義為：在表面一點(diǎn)處的面元在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度，除以該面元在垂至于給定方向的平面上的正投影面積。

由于Iv=dΦv/dΩ，故有Lv=d2Φv/dΩdScosθ，這個(gè)公式是光亮度的較通用的定義式。由該式可知，亮度不僅可用來描述一個(gè)發(fā)光面，而且還可以用來描述光路中的任意一個(gè)截面，如一個(gè)透鏡的有效面積、一個(gè)光闌所截的面積或一個(gè)象的面積等。此外，還可以用亮度來描述一束光，光束的亮度等于這個(gè)光束所包含的光通量除以這束光的橫截面和這束光的立體角。

3.光照度（illuminance）Ev

在光接收面上一點(diǎn)處的光照度等于照射在包括該點(diǎn)在內(nèi)的一個(gè)面元上的光通量dФv，除以該面元的面積 dS。即Ev=dФv/dS。

單位為勒克斯（lux），符號為lx，當(dāng)1lm的光通量均勻地照射在1m2的面積上時(shí)，這個(gè)面上的光照度就等于1lx。即1lx=1llm/m2。

光通量、光亮度和光照度怎么測量？

1.光通量的測量

光源的發(fā)光強(qiáng)度是光度學(xué)中的基本量，而且由發(fā)光強(qiáng)度可以導(dǎo)出其他光度量。但要表征光源的特性，單以光源的發(fā)光強(qiáng)度來表示是不完全的，這是因?yàn)橐话愎庠丛诟鱾€(gè)方向上的的發(fā)光強(qiáng)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(diǎn)光源，其光通量Φ=4πI，所以只要測得發(fā)光強(qiáng)度，乘以4π，即為光通量Φ。但是實(shí)際光源都有一定的尺寸，而且在各個(gè)方向上又不均勻，故不能用Ф=4πI計(jì)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)燈。先將標(biāo)準(zhǔn)燈（其光通量為Φs）放入積分球內(nèi)，點(diǎn)燃后，在窗口測得的照度Es應(yīng)符合下列式子：

放入待測燈點(diǎn)然后，可測得的照度為Ec為：

比較以上兩個(gè)式子，可得待測燈的光通量為：

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(guān)）等因素造成的影響，但是不能消除由于標(biāo)準(zhǔn)燈的尺寸和結(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)應(yīng)考慮采取修正的辦法。

2.照度測量方法

照度測量是最流行的光度測量形式。一般都用物理照度計(jì)，即用光電探測器代替人眼的光電式照度計(jì)。

照度計(jì)的測量原理較簡單，整個(gè)探測器所接收的光通量除以探測器的面積，即為所測的照度，即E=Φ/A。

由于光電探測器的光譜靈敏度分布不同于人眼的光譜光視效率V（λ），故一般的照度計(jì)在探測器前都裝有V（λ）濾光器。一個(gè)照度計(jì)是由帶V（λ）濾光器的光電探測器及電子放大和讀數(shù)系統(tǒng)所組成。過去廣泛采用硒光電池為探測器，這是因?yàn)樗墓庾V靈敏度比其他探測器更接近人眼的光譜光視效率V（λ）的緣故。但由于硅光電元件的靈敏度、穩(wěn)定性和壽命均較硒光電池為高，故近年來多采用硅光電池或硅光電二極管代替硒光電池作照度計(jì)的探測器件。

由于光電探測器所產(chǎn)生的光電流正比于所接收的光通量，測量時(shí)須將照度計(jì)的光敏表面與被測照度的表面重合，并盡量垂直于光的照射方向。所以讀數(shù)系統(tǒng)可直接指示出所測的照度值。

一般照度計(jì)的測量精度為10%左右，高精度的照度計(jì)可達(dá)3%～4%。

3.亮度測量方法

一般光源的光亮度不僅與測量方法有關(guān)，而且與表面的位置有關(guān)。為了測量方便，常在發(fā)光面前加一光闌，以測定光闌所限制部分的發(fā)光面在水平方向的光亮度。如需要測定發(fā)光面其他部分的光亮度，可以改變光闌和探測器的位置。

1.直接測量光照度來確定光源的亮度

如上圖所示，光源面積為B，光闌離光源ab很近時(shí)，則光源ab向探測器S發(fā)出的光通量大約等于在光闌處面積為B的光源向S發(fā)出的光通量。如光闌孔的尺寸比距離r小很多，則s上的照度為：E=LB/r2。

測出光照度E和距離r，光亮度L即可確定為：L=Er2/B。

當(dāng)光源為帶狀或線狀時(shí)（如鎢帶燈或直線鎢絲燈），光闌的主要作用是限制發(fā)光體的高度，這時(shí)光源的亮度由上圖可得：

式中，r1、r2分別為探測器S與光闌D以及探測器S與光源ab間的距離；h為光闌的高度；W為發(fā)光面的寬度。

2.由光源成像的光照度來確定光源亮度

這種方法可以用于測量不可接近的發(fā)光體（如高溫發(fā)光體）和光照度很低的情況。

如上圖所示，若發(fā)光面積A1經(jīng)過透鏡D成像為面積A2。發(fā)光面及其像與透鏡D的距離分別為r1和r2，S為透鏡D的面積，τ為透鏡的透射比。如果r1和r2比A1和A2的尺寸大很多，則發(fā)光面向透鏡D發(fā)射并透過D的光通量為：

像的照度為：

由透鏡的成像關(guān)系得：

所以亮度為：