1. 光度学计算入门
照明工程中的所有计算，几乎都建立在四个光度学基本量之上：光通量、发光强度、照度、亮度。它们描述的是同一束光在不同环节、不同观察方式下的不同侧面。很多初学者觉得公式零散、单位易混，根本原因是没有把四者的“位置关系”建立起来——光源发出多少光、往某个方向发得多不多、落到被照面上有多密、人眼从某个方向看过去有多亮，这是四个不同的问题，对应四个不同的量。
先明确一个贯穿全课程的前提：光度学量都是按人眼视觉特性（CIE 标准光度观察者）对辐射量加权后的结果，因此它们描述的是“可见光效果”，而不是纯物理能量。这一点决定了后面所有换算都离不开光谱与方向两个因素。
四个量的定义、单位与物理含义
光通量 Φ：光源在单位时间内向整个空间发出的可见光总量，单位流明（lm）。它是对光源“总产出”的度量，与方向无关，只关心总量。一只标称 1000 lm 的灯具，意味着它向所有方向发出的光加起来是 1000 lm，至于这些光去了哪里，光通量本身不回答。
发光强度 I：光源在某一特定方向上、单位立体角内发出的光通量，单位坎德拉（cd），定义为 I = dΦ/dΩ。它回答“往这个方向发得多不多”。同一只灯具，正下方往往最强，越偏离轴线越弱，这就是配光曲线的来源。若某方向 1 sr 立体角内有 500 lm，则该方向发光强度为 500 cd。
照度 E：被照面上单位面积接收到的光通量，单位勒克斯（lx），E = dΦ/dA。它回答“落在这个面上有多密”，是工作面照明设计的核心指标。1 lx 即 1 m² 上接收 1 lm。
亮度 L：发光体或反射面在某一方向上、单位投影面积、单位立体角内的发光强度，单位坎德拉每平方米（cd/m²），L = dI/(dA·cosθ)。它回答“人眼从这个方向看过去有多亮”，是唯一直接对应视觉明暗感受的量，也是眩光评价的基础。
四个量之间的换算关系
图中给出了三条最常用的换算路径，理解它们比背公式更重要。
第一条是光通量到发光强度：I = Φ/Ω。若光通量在立体角内均匀分布，直接用除法；实际灯具各方向强弱不同，因此工程上用配光曲线（或 IES/LDT 光度文件）逐方向给出 I 值，而不是用一个平均值。这也是为什么“1000 lm 的灯照到桌面有多亮”不能只凭光通量回答。
第二条是发光强度到照度，即平方反比定律与余弦修正：E = I·cosθ / d²。它成立的前提是点光源近似、且该方向发光强度已知。距离加倍，照度降为四分之一；光线斜射时还要乘 cosθ。这条公式是点照度计算的基础，也是照明工程师日常用得最多的一条。
第三条是照度到亮度：对漫反射表面，L = ρ·E/π，其中 ρ 为反射比。注意分母是 π 而不是 2π，这是朗伯体余弦辐射特性带来的结果。它把“面上有多少光”转换成“看起来多亮”，是评价反射眩光、背景亮度和对比度的入口。
工程中的典型应用场景
用光通量做灯具数量估算。在方案阶段，常用流明法粗算房间所需灯具数：N = (E·A·MF) / (Φ·CU)，其中 E 为目标维持照度，A 为房间面积，MF 为维护系数，CU 为利用系数。举例（假设）：办公室 6 m × 8 m = 48 m²，目标 500 lx，选用 Φ = 3600 lm 的灯具，取 CU = 0.7、MF = 0.8，则 N = 500×48×0.8 / (3600×0.7) ≈ 7.6，取 8 盏。这个结果只是初算，后续仍需用逐点法或软件校核均匀度。
用发光强度与配光曲线做点照度校核。确定灯具安装位置后，对工作面上关键点读取该方向的 I 值，代入 E = I·cosθ/d²，检查最不利点是否达标。例如灯具距桌面 2.5 m、偏离轴线 1.5 m 的点，d = √(2.5²+1.5²) ≈ 2.92 m，cosθ = 2.5/2.92 ≈ 0.857，若该方向 I = 900 cd，则 E ≈ 900×0.857/2.92² ≈ 90 lx。多点计算即可画出照度分布，判断均匀度 U = E_min/E_avg。
用亮度做眩光与视觉舒适评价。统一眩光值 UGR、灯具亮度限值、显示屏与环境亮度比，都建立在 L 之上。同样的照度，深色墙面与浅色墙面反射出的亮度差别很大，视觉感受完全不同，这正是亮度不可被照度替代的原因。
易混淆点与使用注意
- 光通量与发光强度不是“总量与分量”的简单关系，必须指明立体角或方向，否则无法换算。
- 照度与亮度不能互相直接换算，中间必须经过表面反射特性；镜面反射、半漫反射表面不适用 L = ρE/π。
- 平方反比定律仅适用于点光源近似（距离远大于光源尺寸）；长条形灯具、大面积发光顶棚需用线光源或面光源公式。
- 单位书写要规范：lm、cd、lx、cd/m²，避免把 lx 与 lm 混用，这是审图与计算书中最常见的错误。
把这四个量的“位置”和“折扣因子”理清之后，后续的照度计算、亮度评价、能效核算（如 lm/W）才有稳固的落脚点。日常计算中建议养成习惯：先问“我要回答的是总量、方向、落面还是视觉感受”，再选对应的量与公式，而不是拿到数字就套公式。