幾種光強(qiáng)分布測量方法的比較

文章來源:恒光電器

發(fā)布時(shí)間:2015-11-02

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市場的力量使得光源的光強(qiáng)分布測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)分布測量方法，介紹了兩種新的測量方法，辦公照明，并對他們的優(yōu)劣勢進(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探測器和數(shù)據(jù)傳輸與處理軟件/硬件等構(gòu)成。測量時(shí)，讓待測物分別通過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物的真實(shí)值。ND濾光片可以防止CCD過度曝光。

對應(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)分布測量方法

1、     分布式光度計(jì)(Spot Goniophotometer)

待測物放在兩軸轉(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)場采集遠(yuǎn)場光強(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)

將待測燈打在遠(yuǎn)場的屏幕上，用成像亮度計(jì)抓取待測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燈的光強(qiáng)分布配光曲線。

3、     兩軸近場測量系統(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)在光源近場采集它的亮度數(shù)據(jù)。

它可以建立待測燈近場的亮度和色彩數(shù)據(jù)模型，建筑照明，并通過射線追蹤的方法，得到遠(yuǎn)場的光強(qiáng)分布配光曲線。

幾種測量方法比較

采用以上列舉三種設(shè)備測量同一顆汽車頭大燈，LED射燈，工程照明，下圖是實(shí)測圖。

設(shè)備

測試距離

測試時(shí)間

成像亮度計(jì)

3.4 m

10 s

近場測量系統(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)

近場測量系統(tǒng)

三種方法得到的3.4米處燈具橫切面光強(qiáng)曲線圖。其中近場測量系統(tǒng)的數(shù)值為推算值，其他均為實(shí)測值。

綜上所述，商業(yè)照明，三種方法雖然實(shí)現(xiàn)方式不同，但是測量結(jié)果能很好的吻合。

二、小光源光強(qiáng)分布測量方法

1、SIG近場測量系統(tǒng)(SourceImaging Goniometer)

類似于上面燈具的近場測量系統(tǒng)，技術(shù)資訊，它是用相機(jī)收集小光源的近場亮度和色彩數(shù)據(jù)， led質(zhì)量，并保存為光源的近場亮度、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)分布就能測到了。

實(shí)物圖如下。

同樣，對于這兩種測量方法，我們也做了數(shù)據(jù)比對。

設(shè)備

測量距離

測量時(shí)間

成像半球

225 mm

5 s

SIG近場測量系統(tǒng)

280 mm

1 h

成像半球測量結(jié)果

SIG測量結(jié)果              成像半球測量結(jié)果

用成像半球和近場測量系統(tǒng)測量同一顆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，兩種測量方法得到的結(jié)果非常接近。

最后，對上述所有方法進(jìn)行綜合比較，得到以下表格：

設(shè)備

成像亮度計(jì)

近場測量系統(tǒng)

成像半球

分布式光度計(jì)

近場測量

●

遠(yuǎn)場測量

●

●

●

●

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)的近場模型，需要空間小

測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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