光束

光束
光束
一般的な記号	Φ v
SI単位	ルーメン
SI基本単位では	cd ⋅ sr
寸法	J{\displaystyle {\mathsf {J}}}

測光法において、光束^{[ 1 ]}または光出力^{[ 2 ]}は、知覚される光の強さの尺度です。これは、電磁放射（赤外線、紫外線、可視光線を含む）の総強度の尺度である放射束とは異なり、光束は光の波長の違いに対する人間の目の感度の違いを反映するように調整されます。

明所視（黒線）と暗所視^{[ 3 ]}（緑線）の視感度関数。明所視にはCIE 1931標準（実線）、^{[ 4 ]} Judd-Vos 1978修正データ（破線）、^{[ 5 ]} Sharpe, Stockman, Jagla & Jägle 2005データ（点線）が含まれる。^{[ 6 ]}横軸は波長（nm）である。

ユニット

光束のSI単位はルーメン（lm）です。1ルーメンは、 1 カンデラの光度を1 ステラジアンの立体角にわたって放射する光源から発せられる光束として定義されます。

$1\ {\text{lm}}=1\ {\text{cd}}\times 1\ {\text{sr}}$

他の単位系では、光束は電力の単位を持つ場合があります。

重み付け

光束は、各波長における光の強度を、異なる波長に対する目の反応を表す視感度関数を用いて重み付けすることで、目の感度を考慮に入れています。光束は、可視帯域内のすべての波長における光の強度の重み付け和です。可視帯域外の光は寄与しません。全光束と放射束の比は、光効率と呼ばれます。この人間の視覚的な明るさの知覚モデルは、CIEとISOによって標準化されています。^[⁷^]

コンテクスト

光束は、光源から放射される有用な光の客観的な指標としてよく用いられ、電球のパッケージにも記載されていますが、必ずしも目立つとは限りません。消費者は、異なる電球の光束を比較することがよくあります。これは、光束が電球が発する見かけの光量の概算値を示し、消費電力に対する光束の比率が高い電球の方が効率が高いためです。

光束は明るさの比較には使用されません。これは、光源からの距離と光源からの光の角度の広がりに応じて変化する主観的な知覚であるためです。

測定

人工光源の光束は、通常、積分球、または光度計や分光放射計を装備したゴニオフォトメータを使用して測定されます。^[⁸^]

SI測光量
v
t
e
量		ユニット		次元^{[ nb 1 ]}	注記
名前	シンボル^{[ nb 2 ]}	名前	シンボル	次元^{[ nb 1 ]}	注記
光エネルギー	$Q v$ ^{[注 3 ]}	ルーメン秒	lm ⋅s	T ⋅ J	ルーメンセカンドはタルボットと呼ばれることもあります。
光束、光力	$Φ v$ ^{[注 3 ]}	ルーメン（＝カンデラ・ステラジアン）	lm (= cd⋅sr)	J	単位時間あたりの光エネルギー
光度	$私は v$	カンデラ(= ルーメン/ステラジアン)	cd (= lm/sr)	J	単位立体角あたりの光束
輝度	$Lv $	カンデラ/平方メートル	cd/m ² (= lm/(sr⋅m ² ))	L ⁻² ⋅ J	単位立体角当たり、単位投影光源面積当たりの光束。1平方メートル当たりのカンデラは、ニットと呼ばれることもあります。
照度	$E v$	ルクス（＝平方メートルあたりのルーメン）	lx (= lm/m ² )	L ⁻² ⋅ J	表面に入射する光束
光束発散度、光束発散度	$M v$	平方メートルあたりのルーメン	ルーメン/平方^メートル	L ⁻² ⋅ J	表面から放射される光束
光露出	$H v$	ルクス秒	lx⋅s	L ⁻² ⋅ T ⋅ J	時間積分照度
光エネルギー密度	$ω v$	ルーメン秒/立方メートル	lm⋅s/m ³	L ⁻³ ⋅ T ⋅ J
発光効率（放射線の）	$K$	ルーメン/ワット	lm/ W	M ⁻¹ ⋅ L ⁻² ⋅ T ³ ⋅ J	光束と放射束の比
発光効率（光源の）	$η$ ^{[注 3 ]}	ルーメン/ワット	lm/ W	M ⁻¹ ⋅ L ⁻² ⋅ T ³ ⋅ J	光束と消費電力の比
発光効率、発光係数	$V$			1	最大可能効率で正規化された発光効率
参照: SI 測光放射測定

^この列の記号は寸法を表します。「 L」、「 T」、「 J 」はそれぞれ長さ、時間、光度を表し、リットル、テスラ、ジュールの単位を表す記号ではありません
^標準化団体は、放射量や光子量との混同を避けるため、測光量には下付き文字「v」（「visual」の意）を付けることを推奨しています。例：米国照明工学標準文字記号USAS Z7.1-1967、Y10.18-1967
^ ^a ^b ^c時々使用される代替記号:光エネルギーは $W$ 、光束は $P$ または $F$ 、光源の発光効率は $ρ です。$

光度との関係

光束（ルーメン）は、ランプが発する光の総量を表す単位です。光度（カンデラ）は、特定の方向におけるビームの明るさを表す単位です。ランプの電球が1ルーメンで、光学系が光を1ステラジアンのビームに均一に集光するように設定されている場合、ビームの光度は1カンデラになります。光学系を変更してビームを1/2ステラジアンに集光すると、光源の光度は2カンデラになります。結果としてビームは狭くなり、明るくなりますが、光束は同じままです。

例

**各種光源の光束比較表**^{[ 9 ]}^{[ 10 ]}^{[ 11 ]}
ソース	光束（ルーメン）
37 mW「超高輝度」白色LED	0.20
15 mW 緑色レーザー（波長 532 nm）	8.4
1W高出力白色LED	25～120
灯油ランタン	100
230ボルトの40W白熱電球	325
7W高出力白色LED	450
6W COBフィラメントLEDランプ	600
18W蛍光灯	1250
100W白熱電球	1750
40W蛍光灯	2800
35Wキセノン電球	2200～3200年
100W蛍光灯	8000
127W低圧ナトリウム蒸気ランプ	2万5000
400Wメタルハライドランプ	4万
値は新規製造された光源について示されています。多くの光源の出力は、その寿命を通じて大幅に減少します。

参考文献

^ボイス、ピーター・ロバート (2014). 『照明におけるヒューマンファクター』（第3版）CRCプレス. pp. 6– 7. ISBN 978-1-4398-7488-2。
^ Weik, Martin (1996). Communications Standard Dictionary (第3版). Chapman & Hall. p. 542. ISBN 978-1-4613-8048-1。
^ 「暗所視光度関数」。
^ 「CIE 2度CMFS」。
^ 「Judd-Vos修正明所視光度関数」。
^ 「Sharpe, Stockman, Jagla & Jägle (2005) 2度V*(l)発光効率関数」。2007年9月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年5月10日閲覧。
^ ISO/CIE 23539:2023 CIE TC 2-93 測光法 — CIE物理測光システム. ISO/CIE. 2023. doi : 10.25039/IS0.CIE.23539.2023 .
^ Schneider, T.; Young, R.; Bergen, T.; Dam-Hansen, C.; Goodman, T.; Jordan, W.; Lee, D.-H; Okura, T.; Sperfeld, P.; Thorseth, A; Zong, Y. (2022). CIE 250:2022 Spectroradiometric Measurement of Optical Radiation Sources . Vienna: CIE - International Commission on Illumination. ISBN 978-3-902842-23-7。
^ Szokolay, SV (2008). 『建築科学入門：持続可能なデザインの基礎』（第2版）. Routledge. p. 143. ISBN 9780750687041。
^ BeLight . 第3巻. Trendforce. 2010年. pp. 10– 12.
^ Jahne, Bernd (2004). 『科学技術応用のための画像処理実用ハンドブック（第2版）』CRC. p. 111. ISBN 9780849390302。

[note-dimension-symbol-9] この列の記号は寸法を表します。「 L」、「 T」、「 J 」はそれぞれ長さ、時間、光度を表し、リットル、テスラ、ジュールの単位を表す記号ではありません

[note-suffix-v-10] 標準化団体は、放射量や光子量との混同を避けるため、測光量には下付き文字「v」（「visual」の意）を付けることを推奨しています。例：米国照明工学標準文字記号USAS Z7.1-1967、Y10.18-1967

[note-alternative-symbol-photometric-11] 時々使用される代替記号:光エネルギーは $W$ 、光束は $P$ または $F$ 、光源の発光効率は $ρ です。$

[1] ボイス、ピーター・ロバート (2014). 『照明におけるヒューマンファクター』（第3版）CRCプレス. pp. 6– 7. ISBN 978-1-4398-7488-2。

[2] Weik, Martin (1996). Communications Standard Dictionary (第3版). Chapman & Hall. p. 542. ISBN 978-1-4613-8048-1。

[3] 「暗所視光度関数」。

[4] 「CIE 2度CMFS」。

[5] 「Judd-Vos修正明所視光度関数」。

[6] 「Sharpe, Stockman, Jagla & Jägle (2005) 2度V*(l)発光効率関数」。2007年9月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年5月10日閲覧。

[7] ISO/CIE 23539:2023 CIE TC 2-93 測光法 — CIE物理測光システム. ISO/CIE. 2023. doi : 10.25039/IS0.CIE.23539.2023 .

[8] Schneider, T.; Young, R.; Bergen, T.; Dam-Hansen, C.; Goodman, T.; Jordan, W.; Lee, D.-H; Okura, T.; Sperfeld, P.; Thorseth, A; Zong, Y. (2022). CIE 250:2022 Spectroradiometric Measurement of Optical Radiation Sources . Vienna: CIE - International Commission on Illumination. ISBN 978-3-902842-23-7。

[12] Szokolay, SV (2008). 『建築科学入門：持続可能なデザインの基礎』（第2版）. Routledge. p. 143. ISBN 9780750687041。

[13] BeLight . 第3巻. Trendforce. 2010年. pp. 10– 12.

[14] Jahne, Bernd (2004). 『科学技術応用のための画像処理実用ハンドブック（第2版）』CRC. p. 111. ISBN 9780849390302。

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一般的な記号	$Φ v$
SI単位	ルーメン
SI基本単位では	cd ⋅ sr
寸法	${\mathsf {J}}$