光学小知识 | 什么是光通量？

首先，我们都知道，要买灯泡/灯管的时候，功率是个重要的参数：

毫无疑问，14W的灯比8W的要亮，18W又比14W亮。但是，同样14W的LED灯管，跟14W的白炽灯相比，是不是一样亮呢？那不能。由于发光原理的不同，LED将电能转换为光能的效率比白炽灯高，所以同样的功率条件下，LED灯会亮不少。那么14W的LED灯和14W的荧光灯比，谁又比较亮呢？不一定。继续追问，都是14W的LED灯，是不是一样亮呢？也不一定。为了定量的讨论这个问题，我们需要知道一个14W的灯，到底能发出多少光。这个对应的概念就是“光通量”。

光通量（luminous flux）是指光源在单位时间内发出的、各个方向上的、可见光的总能量。

TIPS：

可见光：光通量只考虑可见光谱范围内的光，即大约在380到780纳米的波长范围内。

感知加权：由于人眼对不同颜色的光感知不同，光通量的计算会根据人眼的视觉灵敏度对不同波长的光进行加权（视见函数，luminosity function，V(λ)）。

总量：光通量是一个总量，即不考虑光源发出的光在空间中的分布情况。

单位时间：与光通量相关的是辐射功率，它表示光源发出的所有电磁辐射（包括可见光和不可见光）的功率（单位时间消耗的能量）。光通量是可见光波段、经过感知加权的辐射功率。

由于光通量不考虑光的方向性，测量的时候就需要把各个方向上的光都收集起来，所以一般要用积分球来测量：

直观的说，积分球像一个完全封闭的兜子一样，把所有的光都兜进去，这样测出来的就是光源发出来的所有的光。原理就是这样。不过实际测起来，往往因为技术条件的限制，需要多拐几个弯，才能实现这个简单设想：光源放在积分球的中心位置（见右上图）。积分球内壁涂有高反射材料。光源点亮后，光线会在球内多次反射后呈均匀分布。这时，积分球的球壳上会留出一个开口，然后放上光度头，用来测量积分球上某一个点的光能大小。这样，就可以通过积分的方式计算出光通量啦。光通量的单位是流明（lumen），符号为 “lm”。

左图为LED灯管，中图为荧光灯管，右图为白炽灯。可以看到，消耗同样14W电能的情况下，（这一款）LED灯和（这一款）荧光灯产生的光能几乎持平。对6500K白光而言，LED灯又略亮一些。白炽灯则没有找到14W的资料，按上图资料的630lm/55W来换算，14W大概有160lm，光通量会低很多，所以同样的功耗下，led或者荧光灯会比白炽灯亮很多。

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