第二节 光度量

在照明设计和评价时离不开定量分析、测量和计算，因此在光度学中涉及一系列的物理光度量，用以描述光源和光环境的特征。常用的有光通量、照度、发光强度、亮度等。

一、光通量

光通量（luminous flux）是光源在单位时间内发出的光的总量。它表示光源的辐射能量引发人眼产生的视觉强度。

光通量的物理量符号为Φ，单位为流明（lm），1lm=1cd·sr。

在国际单位制和我国规定的计量单位中，流明是一个导出单位。1lm是发光强度为1cd的均匀点光源在1sr立体角内发出的光通量。

在照明工程中，光通量是说明光源发光能力的基本量。例如，一只40W（W为电能功率的单位符号）白炽灯发出的光通量为350lm，一只40W荧光灯发出的光通量为2100lm，一只220V（V为电压的单位符号）、2000W溴钨灯的光通量为45000lm。

发光效率是照明工程中常用的概念。不同的电光源消耗相同的电能，其辐射出的光通量也并不相同，即不同的电光源具有不同光电转换效率。电光源所发出的光通量Φ与其消耗的电功率P的比值称为该电光源的发光效率。由定义可得发光效率公式为：

式中，发光效率η的单位是流明/瓦（lm/W）。

二、照度

照度是表示受照物体表面每单位面积上接收到的光通量。如果受照表面均匀受光，即受照表面上照度处处相等，则受照表面所接受的光通量为E=Φ/A，如图1-2-1所示。照度是客观存在的物理量，与被照物和人的感受无关。

照度是照明工程各项标准和规范中最常用的物理量。照度的物理量符号是E，单位是勒克斯，其符号为lx。1lx等于1lm的光通量均匀分布在1m²表面上所产生的照度。照度的数值可用照度计直接测量读出，如图1-2-2所示。照度可以直接相加。照度的另一个单位是烛光，即每平方英尺的光通量。

各种环境条件下被照表面的照度参见表1-2-1。

三、发光强度

发光强度简称光强，其符号为I，其单位名称是坎德拉（candela），单位符号为cd，计算公式为I=dΦ/dω。

发光强度是表征光源发光能力大小的物理量，亦即是表示光源向空间某一方向辐射的光通密度。在数量上1坎德拉等于1流明每球面度，即1cd=1lm/sr，如图1-2-3所示。

坎德拉是我国法定单位制与国际单位制的基本单位之一，其他光度量单位都是由坎德拉导出的。

在不同的方向，发光强度是不一样的。光强是光源本身所特有的属性，仅与方向有关，与到光源的距离无关，常用于说明光源和照明灯具发出的光通量在空间各方向或在选定方向上的分布密度，如图1-2-4所示。例如，一只40W的白炽灯发出350lm光通量，它的平均光强为350/4π=28cd。

四、亮度

光源或受照物体反射的光线进入眼睛，在视网膜上成像，使人们能够识别物体的形状和明暗。视觉上的明暗知觉取决于进入眼睛的光通量在视网膜物像上的密度——物像的照度。

这说明，确定物体的明暗要考虑两个因素：物体（光源或受照体）在指定方向上的投影面积——这决定物像的大小；物体在该方向上的发光强度——这决定物像上的光通量密度。根据这两个条件，可以建立一个新的光度量——亮度（luminance），如图1-2-5所示。

亮度的物理量符号为L，单位名称为坎德拉每平方米，符号为cd/m²。

也可以说，光源的亮度是指光源表面沿法线方向上每单位面积的光强。通常，亮度在各方向上不相同，所以在谈到一点或一个有限表面的亮度时需要指明方向，如图1-2-6所示为表面亮度在室内环境中的分布示意图。

几种发光体的亮度值参见表1-2-2。

上述4个光度量有不同的应用领域，可以互相换算，并且可用专门的光度仪器进行测量。光通量表征光源辐射能量的大小；光强用来描述光通量在空间的分布密度；照度说明受照物体的照明条件（受光表面光通密度），它的计算和测量都比较简单，在光环境设计中广泛应用这一概念；亮度则表示光源或受照物体表面的明暗差异。光通量、光强、照度和亮度的关系如图1-2-7所示。