光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光量稱(chēng)為光源的光通量，以中表示，單位為lm（流明）；光源發(fā)出的，并在包含給定方向的立體角元內(nèi)傳播的光通量dΦ中，與該立體角dω之比，稱(chēng)為光源在給定方向的光強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱(chēng)“光強(qiáng)”。那么，光通量和光強(qiáng)度什么關(guān)系？本文為大家做了介紹。

什么是光通量？

1.光通量的定義

光通量Ф：度量光源在單位時(shí)間內(nèi)向某立體角內(nèi)輻射的相對(duì)視見(jiàn)率的光能量，即人眼所能感覺(jué)到的光的輻射功率（輻射能量流速率）的物理量。

Φ=I·Ω

即單位時(shí)間某立體角內(nèi)的光輻射能量與相對(duì)視見(jiàn)率的乘積，亦即單位時(shí)間某立體角內(nèi)各波段的輻射能量與該波段相對(duì)視見(jiàn)率的乘積之和。

2.光通量的單位

（1）光通量的單位為流明lm（lumen）：發(fā)光強(qiáng)度為1cd且各方向發(fā)光強(qiáng)度均相同的點(diǎn)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(diǎn)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(duì)不同波長(zhǎng)之光的相對(duì)視見(jiàn)率不同，故此不同波長(zhǎng)之光的輻射功率相等時(shí)，其光通量并不相等。

例如，波長(zhǎng)555nm與650nm之光的輻射功率相等時(shí)，前者為后者光通量的10倍。

（3）不計(jì)相對(duì)視見(jiàn)率的輻射通量的單位為瓦（W）。

若某光源僅輻射555nm波長(zhǎng)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(dāng)于683cd·sr即683lm）。

顯然實(shí)際光源輻射的光譜絕非單一波長(zhǎng)，而非555nm波長(zhǎng)之光的視見(jiàn)函數(shù)又小于1，所以實(shí)際光源的光通量一般遠(yuǎn)比683lm為小。

什么是光強(qiáng)度？

1.光強(qiáng)度的定義

（1）光強(qiáng)度：光源在一定方向范圍內(nèi)輻射出的可見(jiàn)電磁輻射能——光能的強(qiáng)度，即發(fā)出之可見(jiàn)光輻射的強(qiáng)弱程度，為表示光源發(fā)光特性的物理量。

（2）過(guò)去以光通量為基準(zhǔn)定義發(fā)光強(qiáng)度I=dΦ/dΩ。

光源在某方向上的發(fā)光強(qiáng)度：光源或光源的一部分發(fā)光面在某一方向上“立體角元”內(nèi)所發(fā)射的光通量除以該“立體角元”，為該光源在這一方向上的發(fā)光強(qiáng)度（“立體角元“指垂直于光線方向的”面積元“對(duì)光源所張的立體角）。

一光源在某方向上微小立體角dΩ內(nèi)所通過(guò)的光通量dΦ與該立體角之比，稱(chēng)為該光源在該方向上的發(fā)光強(qiáng)度。

若為均勻發(fā)光光源，則I=Φ/Ω。

（3）平均發(fā)光強(qiáng)度：光源發(fā)出的總光通量Φ總除以空間的總立體角4π，稱(chēng)為該光源的平均發(fā)光強(qiáng)度。

1=Φ總/4π

（4）單位立體角中全部輻射通量：不計(jì)相對(duì)視見(jiàn)率（即不考慮人眼對(duì)色光的敏感差異）的光源輻射強(qiáng)度，稱(chēng)為單位立體角中全部輻射通量。單位：瓦特每球面度W/sr。

2.發(fā)光強(qiáng)度的單位

光強(qiáng)度的單位為坎德拉cd（candela）：一個(gè)光源發(fā)出頻率為540×1012赫茲的單色輻射時(shí)（折合波長(zhǎng)為λ=c/v=555.5nm），若在一定方向上的輻射強(qiáng)度為1/683瓦特每球面度（W/sr），則此光源在該方向上的發(fā)光強(qiáng)度為1cd（坎德拉為1979年10月16屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)制訂）。

1881年國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì)定義：1/6英磅鯨腦油制成之蠟燭（07/8"），以120格令/小時(shí)（gr/h中g(shù)r為1粒麥粒重、1磅=7000gr）的速度燃燒時(shí)，沿水平方向的發(fā)光強(qiáng)度為1燭光。

光通量和光強(qiáng)度的關(guān)系：

光強(qiáng)、亮度和照度都是表示光能光通量的光學(xué)參數(shù)。

光強(qiáng)表示光通量的空間密度，即單位立體角內(nèi)的光通量；照度表示的是光通量的表面密度，即單位受光面上的光通量，而亮度則是單位投影面上的光強(qiáng)。它們之間的關(guān)系如下：

亮度L=I/S（cd/m2）

照度E=F/S（lm/m2）

光強(qiáng)I=F/ω（cd）

所以L=E/ω表示單位立體角內(nèi)的照度

E=Iω/S=IS/Sr2=I/r2表示單位球面積上的光強(qiáng)。

光通量與光照度的關(guān)系：

照度表示被照面上接受的光的強(qiáng)弱，是單位面積上所得到的光通量。

如果要想求出距離一個(gè)光源rm處的光照度，可以設(shè)想一個(gè)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(gè)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(gè)發(fā)光強(qiáng)度為1cd的點(diǎn)光源，均勻發(fā)出的光通量為4πl(wèi)m，距離這個(gè)點(diǎn)光源1m位置的照度為1lx。距離這個(gè)點(diǎn)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(gè)小面積△A1……△An，測(cè)出每個(gè)小面積上的照度E1……En，用近似公式計(jì)算，即每個(gè)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(gè)小面積其面積全相等，則：Фv=A[（E1+……+En）/n]。

這是常用的計(jì)算投影機(jī)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(jiǎn)單相乘可知光通量為30001m。