如何测量光强度 — 基于上海力汕LSG-1890B高精度分布式光度计的全光度参数测试研究

摘要

光强度是照明产品核心光学指标，如何测量光强度是灯具配光检测、产品能效认证、照明设计仿真的基础工作。本文以力汕 LSG-1890B 高精度分布式光度计（配光曲线）为测试载体，阐述其测量光强度的底层原理、标准化操作流程，完整覆盖光强数据、光强分布、区域光通量、灯具效率、亮度分布、利用系数、亮度限制曲线、UGR 眩光等级、EEI 能效指数、等照度 / 等光强曲线、有效发光角度、最大允许距高比等十余项光度参数的检测方法，附实测数据表格，为 LED、HID、荧光灯具实验室光度检测提供标准化参考，设备完全符合 CIE-70、LM-79-19、EN13032-1 等国际测试标准。

一、设备概述与测量光强度基础原理

1.1 LSG-1890B 设备核心配置

LSG-1890B 为欧洲标准 Type1 型分布式光度计，搭载恒温光度探头、日本三菱伺服电机、德国高精度解码装置，角度测量精度达 0.1°，光度探头满足 CIE Class A 精度；支持 C-γ 单臂、B-β 双臂双测试模式，被测灯具最大尺寸 Φ2000mm×600mm，最大承重 60kg，适配室内 LED 面板灯、路灯、投光灯、HID 光源等全品类照明产品。设备配套中英文测控软件，可导出 IES、LDT、CIE、Excel 等通用格式文件，直接对接 Dialux 照明仿真软件。

1.2 如何测量光强度核心原理

光强度（单位 cd，坎德拉）测量遵循**距离平方反比定律**：I=E×d2，其中I为待测方向光强，E为恒温探头采集的照度（lx），d为探头发光中心到灯具的固定测试距离。
LSG-1890B 采用 “灯具固定、探头全域扫描” 架构，在 C-γ 坐标系下，C 角水平旋转 ±180°，γ 角垂直旋转 ±180°，探头沿球面逐点采集各方向照度值，软件实时换算为三维空间光强矩阵，完成光强度原始数据采集，以此为基础积分、演算全部衍生光度参数。恒温探头消除环境温漂对光强采集的误差，保障长时间扫描数据稳定。

高精度空间光谱辐射分布光度计 LSG 1890B

二、LSG-1890B 测量光强度标准化操作流程

2.1 测试前准备

1. 设备预热与系统校准：开机预热 30min，使用标准光强灯对恒温探头完成绝对校准，消除探头响应偏差；暗室全黑环境，清理光路反光杂物，环境温度稳定 23℃±2℃。
2. 灯具安装定位：多功能夹具固定灯具，激光对准器校准灯具发光中心与转台原点重合，按灯具实际使用姿态安装；外接高精度功率计同步采集电参数。
3. 样品热稳定：额定电压点亮灯具，待光通量波动＜0.5%/10min 后启动扫描，LED 灯具热稳定时长不少于 30min。
4. 软件参数设置：选择 C-γ 测试模式，角度步进设为 γ=2°、C=5°；勾选全参数计算模块（亮度、UGR、EEI、利用系数等），设置数据导出格式。

2.2 全域光强度扫描（核心步骤：如何测量光强度）

1. 设备伺服机构带动恒温探头沿球面轨迹自动扫描，每到达一组 (C,γ) 坐标，探头采集该方向照度 E；
2. 软件通过I=E×d2实时输出该角度光强数值，存储为原始光强数据表；
3. 全空间扫描完成后，系统基于全部光强矩阵，通过球面立体角积分算法自动计算区域光通量、灯具效率、等光强曲线等衍生参数；
4. 可选配 PHOTO-VIS-L 德国 Class L 高精度探头，提升小功率 LED、精密光源光强度测量精度；UVA/UVB/UVC 探头可拓展紫外光源光强分布测试。

2.3 数据后处理与报告生成

扫描结束后软件自动绘制配光曲线、等照度图、等光强图，输出 UGR 眩光、EEI 能效、距高比、利用系数等指标，可导出 Excel 原始光强数据、IES 标准配光文件。

三、全系列光度参数检测方法（基于光强度原始数据）

所有参数均以**测量得到的全域光强数据**为计算基底，各参数检测逻辑如下：

1. 光强数据、光强分布：扫描直接输出各 (C,γ) 角度对应 cd 值，形成三维光强分布矩阵，生成极坐标配光曲线；
2. 区域光通量：对指定立体角区间（上半球 / 下半球 / 光束角区间）光强积分，得到对应区域光通量（lm）；
3. 灯具效率：区域光通量 ÷ 灯具输入电功率，单位 lm/W；
4. 亮度分布（选配）：搭配成像亮度探头，结合对应角度光强换算灯具表面亮度矩阵；
5. 利用系数：基于空间光强分布，匹配不同房间室空间比，计算室内照明光利用率；
6. 亮度限制曲线：提取 45°~90° 观测角亮度数据，绘制防眩光限制曲线；
7. UGR 眩光等级：依据 CIE 117 标准，利用观测视角内光强、光源立体角、背景亮度自动计算统一眩光值；
8. 等照度曲线、最大允许距高比：以地面平面为接收面，通过全空间光强叠加计算地面照度分布，推导灯具安装最大距高比；
9. 灯具曲线 VS 照明区域：仿真不同安装高度下地面照度覆盖范围，匹配道路、办公室照明场景；
10. 等光强曲线：将空间光强数值相等的角度连接形成等值曲面；
11. 有效发光角度：取最大光强下降 50% 对应的两侧 γ 角差值，即光束角；
12. EEI 能效指数：对照 EU 2019/2015 ErP 指令，对比标准参考灯具光效，计算能效分级指数。

四、LSG-1890B 实测样品数据表格

选取 100W LED 投光灯为测试样品，经 LSG-1890B 扫描测得核心光度数据如下：

补充光强分布节选（C=0° 平面典型 γ 角度光强数据）：

五、设备优势与行业应用价值

1. 光强度测量精度优势：0.1° 角度精度 + CIE A 级恒温探头，相比 LSG-1800A（0.2°）大幅降低小角度光强采集误差，满足高端 LED、精密光学产品检测；
2. 标准覆盖全面：同时兼容国际 CIE、北美 IES、欧盟 EN、欧盟 ErP 指令，可出具各国认证所需配光报告；
3. 多光源适配：可见光、UVA/UVB/UVC 紫外光源均可拓展测试，覆盖消毒灯、固化光源、户外照明全品类；
4. 工程落地价值：一次扫描完成全部 15 项光度参数，无需多台设备重复测试，大幅缩短实验室检测周期，导出的 IES 文件可直接用于道路、教室、厂房照明仿真设计。

六、结论

如何测量光强度是灯具光学性能检测的基础环节，LSG-1890B 高精度分布式光度计依靠恒温探头、高精度伺服扫描系统，基于距离平方反比定律精准采集全域光强原始数据，通过内置标准算法一次性完成光强分布、光通量、灯具效率、UGR、EEI、等照度曲线等全套光度参数测算。该设备操作流程标准化、数据溯源性强，完全满足国内外照明产品检测、研发、能效认证需求，是照明实验室实现全维度光度性能检测的核心仪器。