光通量

定义与物理含义

光通量（luminous flux）是指人眼所能感觉到的光信号辐射功率。它并不是纯粹的辐射功率，而是辐射功率经过人眼视觉响应（光谱光视效率）加权后的结果。因此，光通量描述的是“对人眼有效”的光量，而不是物理上的总辐射能量。

符号通常记为 ${\mathrm{\Phi }}_v$（下标 v 表示视觉 visual），单位是流明，符号为 lm。

与辐射功率的区别

同一辐射功率在不同波长下对应的光通量不同。人眼对波长约 555 nm 的黄绿光最敏感，对红外和紫外区域几乎不响应。因此，一个辐射功率很大的红外光源，其光通量可能很小甚至接近于零；而一个辐射功率不大的绿光光源，却可能有较大的光通量。

这说明光通量不能直接等同于瓦特（W）。瓦特是辐射功率的单位，流明是视觉加权后的光通量单位，二者量纲和物理意义不同，不能把流明直接当作固定瓦数来换算。

与发光强度、照度的关系

发光强度描述光源在某一方向上单位立体角内发出的光通量，单位为坎德拉（cd）。光通量与发光强度的关系为：

其中 ${\mathrm{\Phi }}_v$ 为光通量（lm），$I_v$ 为发光强度（cd），$\mathrm{\Omega }$ 为立体角（sr）。该式仅在 $I_v$ 于所取立体角 $\mathrm{\Omega }$ 内恒定（或 $I_v$ 取该立体角内的平均值）时成立；若发光强度随方向变化，则一般应写为 ${\mathrm{\Phi }}_v=\int I_{v}d\mathrm{\Omega }$，不能无条件用某一方向的强度乘以总立体角。

照度描述单位面积上接收到的光通量，单位为勒克斯（lx）：

其中 $E_v$ 为照度（lx），${\mathrm{\Phi }}_v$ 为光通量（lm），$A$ 为受照面积（m²）。1 lx 等于 1 lm 的光通量均匀分布在 1 m² 表面上所产生的照度。

在光电检测中的作用

在光电式传感器中，光通量是光路与被测对象相互作用的基本量。透射式光电传感器利用恒定光通量穿过被测对象，部分光被吸收，到达光敏器件的光通量是被测对象吸收特性的函数；反射式光电传感器接收被测对象反射的光通量，其变化反映表面特性或运动状态；辐射式光电传感器直接接收被测辐射源发出的光通量，其强弱与被测参量（如温度）有关；开关式光电传感器则通过光路通断使光通量有无变化，形成“0”或“1”状态。

光电器件（如光电管）的光照特性描述的就是光通量与光电流之间的关系。在一定阳极电压下，光电流随入射光通量变化。若光照特性为过原点的线性关系，其斜率（光电流与入射光通量之比）等于光电管的灵敏度；若为非线性，则局部灵敏度应取导数 $dI\mathrm{/}d\mathrm{\Phi }$，一般不等于 $I\mathrm{/}\mathrm{\Phi }$。不同阴极材料的光照特性可能为线性或非线性，因此在实际使用中需要根据光源和测量范围选择合适的光电器件。

适用条件与注意点

光通量只对可见光区域有明确意义，其数值依赖于人眼视觉响应函数。在涉及红外或紫外光电检测时，通常使用辐射功率或辐射通量等概念，而不直接使用光通量。流明与瓦特之间不存在固定换算系数，必须结合光源光谱和人眼视觉特性才能建立联系。