一、定义与科学基础

光通量（luminous flux）指人眼可感知的可见光辐射功率，其核心定义为：单位时间内某一波段辐射能量与该波段相对视见率（人眼敏感度）的乘积。由于人眼对波长敏感度差异（如555nm绿光最敏感，红光敏感度较低），相同辐射功率的不同色光产生的光通量显著不同。例如，550nm绿光的光通量是650nm红光的10倍。

光通量的计算依赖国际照明委员会（CIE）定义的光谱光视效率函数V(λ)，其数学表达式为：

Φv = ∫₃₈₀⁷⁸⁰ V(λ) · Φeλ dλ

其中：

Φv：光通量（单位：流明，lm）；

Φeλ：辐射通量的光谱密集度（单位：W/nm）；

V(λ)：标准视见函数（明视觉峰值555nm，暗视觉507nm）。

最大光谱光视效能Km=683 lm/W，即555nm波长1瓦辐射功率产生683流明。

二、测量单位与标准

光通量的国际单位为流明（lm），其物理意义为：

1流明 = 1坎德拉（cd）的点光源在1球面度（sr）立体角内发出的光通量。

光视效能（K） 是评价光源能量转化效率的核心指标，定义为光通量与辐射通量之比（K=Φv/Φe），单位lm/W。例如：

白炽灯：40W功率仅输出360lm，光效约9 lm/W；

荧光灯：40W输出2100lm，光效约52.5 lm/W；

高压钠灯：400W输出48000lm，光效达120 lm/W。

三、与其他光学量的关系

1.与辐射通量的区别

辐射通量：描述光源所有电磁波的总功率（单位：瓦特）；

光通量：仅限人眼可见波段（380–780nm），且加权人眼敏感度。

2.与亮度的关联

亮度（L）表征单位投影面积上的发光强度，公式为：

L = I / A（单位：cd/m²），

其中I为发光强度（cd），A为发光面积（m²）。光通量越大，光源整体发光能力越强；亮度则取决于观察方向与光源面积。

3.与照度的转换

照度（E）指单位面积接收的光通量，公式为：

E = Φv / A（单位：勒克斯，lx）。

例如，20m²办公室需500lx照度时，总光通量需求为：

Φv = 500 lx × 20 m² = 10,000 lm。

四、实际应用价值

1.照明设计核心参数

光通量是计算空间所需光源数量的直接依据。例如，若单盏LED灯输出1000lm，满足上述办公室需至少10盏灯。

2.光源性能对比

高光效光源（如LED）在相同光通量下功耗更低。例如：

1000lm LED灯功耗≈10W；

同等亮度的白炽灯需耗电60W。

3.跨行业标准化

摄影与显示：校准相机白平衡需标准光源光通量数据；

工业检测：通过光通量一致性控制产品颜色品质（如纺织品色牢度测试）；

天文学：星系光度函数依赖光通量模型分析天体亮度分布。