一、光通量计算公式探秘
（一）光通量的基本概念
光通量（luminous flux）指人眼所能感觉到的辐射功率，它等于单位时间内某一波段的辐射能量和该波段的相对视见率的乘积。由于人眼对不同波长光的相对视见率不同，所以不同波长光的辐射功率相等时，其光通量并不相等。
光通量是按照国际规定的标准人眼视觉特性评价的辐射通量的导出量，通常用符号 Φ（或 Φr）来表示。它与辐射通量存在一定关系，其关系式中，Km 为光谱光视效能的最大值，等于 683lm/W；V (λ) 为国际照明委员会 (CIE) 规定的标准光谱光视效率函数；Φeλ 为辐射通量的光谱密集度。光通量的单位是 “流明”（符号：lm），在理论上其单位相当于电学单位瓦特，不过因视觉与光色有关，所以依标准光源及正常视力度量采用 “流明” 作为单位。例如，一只 40W 的普通白炽灯的标称光通量为 360lm，40W 日光色荧光灯的标称光通量为 2100lm，而 400W 标准型高压钠灯的光通量可达 48000lm。
另外，还有光视效能这一概念，它是光通量与相应的辐射通量之商，单位是 lm/W。对于复合辐射，其符号为 K，K=Φ/Φe。波长为 λ 的单色辐射的光视效能符号为 K (λ)，称为光谱光视效能，Km 为 K (λ) 的最大值，即最大光谱光视效能。在明视觉条件下，Km 位于频率为 540×10¹Hz 处（λ=555nm 处），1977 年国际计量委员会采用频率为 540×10Hz 的单色辐射的最大光谱光视效能 Km=683lm/W；在暗视觉条件下，K′m=1754lm/W。
光谱光视效率函数也叫视见函数，它是在特定光度条件下，视亮度感觉相等的波长为 λm 和 λ 的两个辐射通量之比，以符号 V (λ) 表示，λm 选在最大比值等于 1 处。在明视觉条件下（适应亮度大于几个坎德拉每平方米），λm=555nm，此时 V (λ)=1；在暗视觉条件下（适应亮度小于 0.01cd/m²）的光谱光视效率函数以符号 V′(λ) 表示，其最大值位置向短波方向移动，在 λ′m=507nm 时，V′(λ)=1。
从物理单位角度来看，光通量可以理解为每单位时间到达、离开或通过曲面的光强度，也可以说是灯泡发出亮光的比率。如果将光作为穿越空间的粒子（即光子），那么到达曲面的光束的光通量与 1 秒钟时间间隔内撞击曲面的粒子数成一定比例。人眼只对波长位于 380nm - 780nm 的可见光有反应，习惯上把低于 380nm 的光波称为紫外线（Ultraviolet，简称 UV），把高于 780nm 的光波称为红外线（Infrared，简称 IR），这一点也反映在了视见函数 V (λ) 中，V (λ) 描述了人眼对不同波长的光的反应强弱。总之，光通量就是用于说明光源的辐射能通量对人眼所引起视觉的物理量。
（二）光通量具体计算公式
光通量的计算公式为：Φ=Km∫Φ（λ）V（λ）dλ 。式中，Φ 表示光通量，单位为流明（lm）；Km 为辐射的光谱光视效能的最大值，单位是 Lm/W，1977 年由国际计量委员会确定 Km 值为 683Lm/W（λm＝555nm）；Φ（λ）为光谱辐射通量；V（λ）是相对光谱光视效率（也就是视见函数）。
简单来说，这个公式体现的就是单位时间内某一波段的辐射能量和该波段的相对视见率的乘积关系来计算光通量。例如对于某一波长 X 的单色光，其辐射功率为 P (X)，相对视敏函数为 Vs (X)，则可以定义光通量为 Y (X)=P (X)*Vs (X)。当 P (X) 以瓦为单位时，Y (X) 的单位为光瓦，并且只有当 X=555nm 时，1 瓦光辐射功率产生 683lm（流明）的光通量。由于人眼对不同波长的光的视见函数不同，所以不同的波长的光的辐射功率即使相等，其光通量并不相等，比如波长为 5500Å 的绿光与波长为 6500Å 的红光辐射功率相同时，前者的光通量为后者的 10 倍。
二、光照度计算公式解读
（一）光照度的概念阐释
光照度（Illuminance）指的是被摄主体表面单位面积上受到的光通量，单位为勒克斯（Lux，简称 lx），1 勒克斯相当于 1 流明 / 平方米，也就是被摄主体每平方米的面积上，受距离一米、发光强度为 1 烛光的光源垂直照射的光通量。它从另一个角度来反映光源亮不亮，不过是对被照地点而言的，与被照射物体本身无关。
光照度在很多方面都有着重要意义，比如它是衡量拍摄环境的一个关键指标。在不同的环境下，光照度有着常见的数值范围，像阳光直射（正午）下，光照度能达到 110,000 lx 左右；阴天室外大约是 1000 lx；商场内通常为 500 lx；阴天有窗室内一般是 100 lx；普通房间灯光下大概也是 100 lx；而满月照射下仅为 0.2 lx 等。同时，为了保护眼睛便于生活和工作，在不同场所下对于光照度的大小是有相应规定的，例如机房不得低于 200 lx。我们可以使用照度表（也叫勒克斯表、lux 表）来测量光照度，相对其他一些光度学相关的量来说，照度是比较容易测量的，而且照度表价格也较为便宜，几百元就能买到。
（二）不同场景下光照度计算公式
1. 室内照明利用系数法计算平均照度
利用系数法求平均照度（也叫流明系数法）常用的公式为：平均照度（Eav）= 单个灯具光通量（Φ）× 灯具数量（N）× 空间利用系数（CU）× 维护系数（K）÷ 地板面积（长 × 宽）。
在这个公式里，单个灯具光通量（Φ）指的是这个灯具内所含光源的裸光源总光通量值。空间利用系数（CU）体现的是从照明灯具放射出来的光束有百分之多少能够到达地板和作业台面，它与照明灯具的设计、安装高度、房间的大小以及反射率的不同情况相关，所以照明率也会随之变化。例如常用灯盘在 3 米左右高的空间使用时，其利用系数 CU 可取 0.6 - 0.75 之间；悬挂灯铝罩，空间高度 6 - 10 米时，利用系数 CU 取值范围在 0.7 - 0.45；筒灯类灯具在 3 米左右空间使用，其利用系数 CU 可取 0.4 - 0.55；像光带支架类的灯具在 4 米左右的空间使用时，其利用系数 CU 可取 0.3 - 0.5，不过这些都只是经验数值，仅供粗略估算使用，若要精确计算具体数值需由相关公司书面提供对应参数。维护系数（K）则是考虑到伴随着照明灯具的老化，灯具光的输出能力降低，并且随着光源使用时间的增加，光源会发生光衰，以及房间灰尘积累致使空间反射效率降低等因素，最终导致照度下降而乘上的系数。一般较清洁的场所，如客厅、卧室、办公室、教室、阅读室、医院、高级品牌专卖店、艺术馆、博物馆等维护系数 K 取 0.8；一般性的商店、超市、营业厅、影剧院、机械加工车间、车站等场所维护系数 K 取 0.7；而污染指数较大的场所维护系数 K 则可取到 0.6 左右。
2. 点光源、平行光源光照度计算
对于点光源，其光照度计算公式为：光照度（lx）= 光通量（lm）/ 4πd²。这里面，d 表示的是测量点到光源的距离，4π 是单位球面积的面积。这个公式表明了点光源产生的光照度和光通量成正比，与测量点到光源距离的平方成反比关系，也就是距离点光源越远，光照度会越弱。
而平行光源的光照度计算公式是：光照度（lx）= 光通量（lm）/ 测量面积（m²）× cosθ。在这个公式中，θ 是光线与法线的夹角，该公式体现出光照度不仅和光通量、测量面积有关，还受到光线与法线夹角的影响，夹角不同，光照度也会相应变化。
三、光通量与光照度计算公式的实际应用
（一）生活场景中的应用示例
在日常生活中，光通量与光照度计算公式有着诸多实用之处。比如我们在选择房间照明瓦数时，就可以利用光照度计算公式来确定合适的灯具。以普通房间为例，通常希望整体照度能达到 100 勒克斯左右，我们可以先预估房间的面积，然后根据灯具的光通量以及空间利用系数、维护系数等，通过平均照度（Eav）= 单个灯具光通量（Φ）× 灯具数量（N）× 空间利用系数（CU）× 维护系数（K）÷ 地板面积（长 × 宽）这个公式，来计算需要安装多少瓦数、具备多少光通量的灯具。
又比如布置室内灯具时，为了让光线分布更加均匀舒适，我们可以运用点光源的光照度计算公式光照度（lx）= 光通量（lm）/ 4πd²，合理安排灯具之间的距离以及与各个需要照明区域的距离。如果灯具距离书桌过远，根据公式可知光照度会变弱，那么看书学习时可能就会觉得光线不足、容易视疲劳；而距离过近又可能导致局部光线过强，产生眩光等不舒适的情况。通过科学运用这些公式，我们既能满足生活中的照明需求，营造舒适的光照环境，又能实现节能环保，避免不必要的电力浪费。
（二）专业领域的应用举例
在摄影领域，光照度的准确控制至关重要。对于摄影师来说，不同的拍摄场景、拍摄对象都需要特定的光照度来呈现出理想的效果。比如在室内拍摄人像时，要依据模特所处位置、背景以及想要营造的氛围等，利用光照度计算公式准确配置灯光设备的光通量、调整灯光到模特的距离等。像拍摄商业人像，可能需要较高且均匀的光照度来展现人物皮肤质感、服装细节等，这时就可以通过点光源、平行光源光照度计算公式精确计算出每个补光灯的摆放位置和光通量大小，以达到专业的拍摄照明要求。
在体育场馆照明方面，更是离不开这些计算公式。无论是大型足球场、篮球场还是游泳馆等，都需要保障运动员、观众以及电视转播等不同需求下的合适光照条件。以足球场为例，为了让球员在球场上能清晰地看到球的位置、周围队友和对手的动作，同时满足电视转播画面的高质量呈现，照明设计师会根据场地面积、灯具性能等，运用相应公式计算出所需灯具数量以及如何合理布置灯具，使得整个场地的光照度既能达到国际规定的标准，水平照度和垂直照度均匀度也符合要求，确保比赛能在良好的照明环境下顺利进行。总之，在这些专业领域，光通量与光照度计算公式是进行精准照明设计、灯具配置
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