光通量、光照度和光亮度是評(píng)價(jià)光源性能的重要指標(biāo)，光通量是光源在單位時(shí)間發(fā)出來(lái)能被眼睛感知到的光量，而光亮度和光照度都是表示光能光通量的光學(xué)參數(shù)。本文對(duì)光源光通量、光照度和光亮度的含義及測(cè)試方法做了介紹。

光源光通量、光照度和光亮度含義：

1.光通量

光通量的定義是計(jì)量光源被人眼所觀察時(shí)呈現(xiàn)的光功率。國(guó)際單位制中規(guī)定，光通量的符號(hào)是Φ，單位為流明（lm）。但與輻射功能不同，光通量體現(xiàn)的是人眼感受到的功率。對(duì)大量具有正常視力的觀察者所做的實(shí)驗(yàn)表明，在較明亮環(huán)境中人的視覺(jué)對(duì)波長(zhǎng)為555.0mm左右的綠色光最敏憾，這種人眼對(duì)各波長(zhǎng)光譜敏感程度不同的性質(zhì)可以由明視覺(jué)相對(duì)視敏函數(shù)V（λ）表示。光通量就是用來(lái)表示輻射功率經(jīng)過(guò)人眼的視見(jiàn)函數(shù)影響后的光譜輻射功率大小的物理量。

2.光照度

照度的單位是lx，指的是物體被照亮的程度，可以使用單位被照面上所接受到的光通量來(lái)表示。當(dāng)一個(gè)表面受到光的照射時(shí)，每個(gè)單位面積上所接收到的光通量就是照度。1勒克斯就是每1平方米上有著1流明的光通量。照度通常是以垂直接收面的光通量為標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)楫?dāng)照射方向傾斜是光照度會(huì)下降。

3.光亮度

光源亮度是指發(fā)光體（不只是電源，其他受照物體對(duì)人眼來(lái)說(shuō)也可看作間接發(fā)光體）在人眼視線(xiàn)方向單位投影面積上的發(fā)光強(qiáng)度（是發(fā)光體在某方向發(fā)出的光通量密度，它表明了光通量在空間的分布狀況），稱(chēng)為該發(fā)光體的表面亮度，以符號(hào)L表示，單位為坎德拉每平方米（cd/m2）。過(guò)去常用單位為nt（尼特），1nt=1cd/m2），即在1平方米表面上在其法線(xiàn)方向的光強(qiáng)度為1cd的面光源，它在該方向的光亮度為1cd/m2。

光源光通量測(cè)試方法：

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(lái)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(lái)說(shuō)明更為合適。

測(cè)量光源總光通量的方法有絕對(duì)法和相對(duì)法兩種：絕對(duì)法是測(cè)量光源發(fā)光強(qiáng)度的空間分布，再出此計(jì)算得出光源的總光通。這種方法原則上對(duì)任何種類(lèi)的光源均適用且能達(dá)到高準(zhǔn)確度，但是測(cè)量和計(jì)算都較為費(fèi)時(shí)費(fèi)力。相對(duì)法是將被測(cè)光源與總光通量己知的標(biāo)準(zhǔn)光源進(jìn)行比較而求得總光通量的方法，常用的測(cè)量?jī)x器是積分球。這種方法的測(cè)量和計(jì)算都簡(jiǎn)單易行，因而被廣泛采用，在測(cè)量光源的光通量時(shí)，采用相對(duì)法，利用積分球進(jìn)行測(cè)量。在積分球內(nèi)用已知光通量的標(biāo)準(zhǔn)燈與被測(cè)燈作比較測(cè)量，從而定出被測(cè)燈的光通量。用積分球測(cè)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)燈放入積分球內(nèi)，點(diǎn)燃后，在窗口測(cè)得標(biāo)準(zhǔn)等的照度。接著放入待測(cè)燈點(diǎn)然后，測(cè)量其照度，通過(guò)比較標(biāo)準(zhǔn)等與待測(cè)燈的照度，可得到待測(cè)燈的光通量。

采用比較法測(cè)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(zhǎng)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(cè)燈的不相同而造成的對(duì)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(cè)燈的相對(duì)光譜功率分布及空間分布不同產(chǎn)生的影響等等，在測(cè)量時(shí)應(yīng)考慮采取修正的辦法。

光源光照度測(cè)試方法：

照度測(cè)量是最流行的光度測(cè)量形式。一般都用物理照度計(jì)，即用光電探測(cè)器代替人眼的光電式照度計(jì)。照度計(jì)的測(cè)量原理較簡(jiǎn)單，整個(gè)探測(cè)器所接收的光通量除以探測(cè)器的面積，即為所測(cè)的照度，即E=Φ/A。

由于光電探測(cè)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(cè)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(cè)器及電子放大和讀數(shù)系統(tǒng)所組成。過(guò)去廣泛采用硒光電池為探測(cè)器，這是因?yàn)樗墓庾V靈敏度比其他探測(cè)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(lái)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(cè)器件。

由于光電探測(cè)器所產(chǎn)生的光電流正比于所接收的光通量，測(cè)量時(shí)須將照度計(jì)的光敏表面與被測(cè)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(cè)的照度值。一般照度計(jì)的測(cè)量精度為10%左右，高精度的照度計(jì)可達(dá)3%～4%。

光源光亮度測(cè)試方法：

一般光源的光亮度不僅與測(cè)量方法有關(guān)，而且與表面的位置有關(guān)。為了測(cè)量方便，常在發(fā)光面前加一光闌，以測(cè)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(cè)定發(fā)光面其他部分的光亮度，可以改變光闌和探測(cè)器的位置。下面介紹一種由光源成像的光照度來(lái)確定光源亮度的方法，這種方法可以用于測(cè)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(guò)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(guò)D的光通量為：Φ=LA1·S／r₁²·τ。

像的照度為：E＝Φ／A₂＝LA₁·S／r₂²·τ（1／A₂），由透鏡的成像關(guān)系得：A1／A2＝r₁²／r₂²或Ｅ＝ASτ／r₂²。所以亮度為：L＝Er₂²／τS。