幾種光強(qiáng)分布測(cè)量方法的比較
文章來源:恒光電器
發(fā)布時(shí)間:2015-11-02
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市場(chǎng)的力量使得光源的光強(qiáng)分布測(cè)量方法取得了快速的發(fā)展，尤其是LED和LED燈具。但是研究機(jī)構(gòu)、公司研發(fā)和生產(chǎn)要求的光強(qiáng)分布精確度不一樣。
本文列舉了目前常用的幾種光強(qiáng)分布測(cè)量方法，介紹了兩種新的測(cè)量方法，辦公照明，并對(duì)他們的優(yōu)劣勢(shì)進(jìn)行了比較。
在這之前，咱們先了解一下成像亮度計(jì)。
成像亮度計(jì)主要結(jié)構(gòu)如上圖所示。它由成像鏡頭、CIE色彩濾鏡、ND濾光片、面陣CCD探測(cè)器和數(shù)據(jù)傳輸與處理軟件/硬件等構(gòu)成。測(cè)量時(shí)，讓待測(cè)物分別通過X、Y、Z三個(gè)濾鏡成像，這三張圖片疊加起來就得到了待測(cè)物的真實(shí)值。ND濾光片可以防止CCD過度曝光。
對(duì)應(yīng)的軟件提供必要的標(biāo)定，使得成像亮度計(jì)可以得到多種數(shù)據(jù)。其亮度準(zhǔn)確度在±3%，色度準(zhǔn)確度為±0.003。軟件如下圖所示。
一、燈具光強(qiáng)分布測(cè)量方法
1、 分布式光度計(jì)(Spot Goniophotometer)
待測(cè)物放在兩軸轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)架上，國內(nèi)資訊，點(diǎn)式亮度計(jì)或者光譜輻射度計(jì)放在光源的遠(yuǎn)場(chǎng)采集遠(yuǎn)場(chǎng)光強(qiáng)數(shù)據(jù)。由于光源在兩軸方向上轉(zhuǎn)動(dòng)，它周圍整個(gè)空間內(nèi)的數(shù)據(jù)都能收集到，并生成光強(qiáng)分布配光曲線數(shù)據(jù)。
2、 成像亮度計(jì)(Imaging Colorimeter)
將待測(cè)燈打在遠(yuǎn)場(chǎng)的屏幕上，用成像亮度計(jì)抓取待測(cè)燈打在屏幕的光照度分布，并通過軟件計(jì)算得到在此距離下待測(cè)燈的光強(qiáng)分布配光曲線。
3、 兩軸近場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)(Two Axis Near Field Goniometer)
這種方法與第一種方法較為接近， LED置換工程，都是將待測(cè)燈裝在兩軸旋轉(zhuǎn)架上，辦公照明，區(qū)別在于這里是用成像亮度計(jì)在光源近場(chǎng)采集它的亮度數(shù)據(jù)。
它可以建立待測(cè)燈近場(chǎng)的亮度和色彩數(shù)據(jù)模型，建筑照明，并通過射線追蹤的方法，得到遠(yuǎn)場(chǎng)的光強(qiáng)分布配光曲線。
幾種測(cè)量方法比較
采用以上列舉三種設(shè)備測(cè)量同一顆汽車頭大燈，LED射燈，工程照明，下圖是實(shí)測(cè)圖。
設(shè)備
測(cè)試距離
測(cè)試時(shí)間
成像亮度計(jì)
3.4 m
10 s
近場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)
0.68 m
2 h
分布式光度計(jì)
3.4 m
1.25 h
其強(qiáng)度分布結(jié)果如下：
單點(diǎn)式分布式光度計(jì)
成像亮度計(jì)
近場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)
三種方法得到的3.4米處燈具橫切面光強(qiáng)曲線圖。其中近場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)值為推算值，其他均為實(shí)測(cè)值。
綜上所述，商業(yè)照明，三種方法雖然實(shí)現(xiàn)方式不同，但是測(cè)量結(jié)果能很好的吻合。
二、小光源光強(qiáng)分布測(cè)量方法
1、SIG近場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)(SourceImaging Goniometer)
類似于上面燈具的近場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)，技術(shù)資訊，它是用相機(jī)收集小光源的近場(chǎng)亮度和色彩數(shù)據(jù)， led質(zhì)量，并保存為光源的近場(chǎng)亮度、色彩模型。此外，它還能得到燈具光學(xué)設(shè)計(jì)所需的.ray文件，超市照明，可以由主流光學(xué)設(shè)計(jì)軟件LightTools、TracePro、ASAP等直接導(dǎo)入使用。
2、成像半球
待測(cè)光源放在圖示LED處，室外照明，它發(fā)出的光打在了半球球壁上。球壁上有低漫射材料，企業(yè)資訊，可完美地記錄下光源的光分布情況。位于光源左側(cè)的凹面鏡將球壁各處的光分布反射進(jìn)上面的成像亮度計(jì)。這樣，只需要一次拍攝，LED的光強(qiáng)分布就能測(cè)到了。
實(shí)物圖如下。
同樣，對(duì)于這兩種測(cè)量方法，我們也做了數(shù)據(jù)比對(duì)。
設(shè)備
測(cè)量距離
測(cè)量時(shí)間
成像半球
225 mm
5 s
SIG近場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)
280 mm
1 h
成像半球測(cè)量結(jié)果
SIG測(cè)量結(jié)果 成像半球測(cè)量結(jié)果
用成像半球和近場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量同一顆LED，得到的縱切面強(qiáng)度分布
LED
SIG
FWHM (degrees)
IS-LI
FWHM (degrees)
Difference(degrees)
RL5-W10015
13.1
13.4
.3
RL5-G5023
13.7
11.9
1.8
RL5-B2545
40.1
40.2
.1
LED
峰值位置
成像半球峰值位置
峰值位置差值
傾斜角
方位角
傾斜角
方位角
RL5-W10015
10.7
349
10.0
352
.85
RL5-G5023
4.3
313
3.2
321
1.2
RL5-B2545
6.3
61.4
6.3
63.4
.23
由此可見，兩種測(cè)量方法得到的結(jié)果非常接近。
最后，對(duì)上述所有方法進(jìn)行綜合比較，得到以下表格：
設(shè)備
成像亮度計(jì)
近場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)
成像半球
分布式光度計(jì)
近場(chǎng)測(cè)量
●
遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量
●
●
●
●
角度精確度
高
高
中
高
亮度/色彩準(zhǔn)確度
好
好
好
非常好
需要空間
大
中
小
非常大
價(jià)格
低
中
低/中
低/高
速度
快
慢
快
慢
注解
是豐富的數(shù)據(jù)量和速度的折中
可以得到燈具詳細(xì)的近場(chǎng)模型，需要空間小
測(cè)量小光源的最快解決方案
精度非常高。燈具越大，需要的空間越大。
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