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2017-04-25 906 次

浅谈配光测试

对于照明而言,灯具在其中扮演着十分重要的角色,可以说一个好的照明设计,是通过选用合适的灯具来实现的。灯具所发出的光的性质及其对光的控制取决于光源的种类、灯具的反光及透光系统和各种调光器件等,主要反应与灯具的非光曲线。配光曲线其实就是表示一个灯具或光源发射出的光在空间中的分布情况。它可以记录灯具的光通量、光源数量、功率、功率因数、灯具尺寸、灯具效率包括灯具制造商、型号的等信息。当然最关键的还是记录了灯具在各个方向上的光强。为了了解灯具的具体性能,我们必须采用科学的测试方法,选择合适的仪器设备才能获得准确的灯具配光曲线与分布光度特性。灯具的分布光度测量是灯具及照明设计中质量控制的关键环节。

浅谈配光测试

光度分布测量的基本原理是:在距离被测灯具光中心一定距离的位置装有一光度探测器。光信号入射到光探头,经探测器按照某种关系转换处理,得到入射光信号的光强值或照度值。通过有一套可在两个方向运动的变角测量装置,做出各种配光曲线和图表。实现灯具的总光通量的原理可分为光强积分法和照度积分法。它们的原理表达式分别为:

要得到准确的光度数据,有以下几点需要注意:

a)光度测量距离发光强度的测量是经过测量某一特定距离上的照度,根据光度学的距离平方反比定律计算得到光强值,即 I E R2 。其中I为测试方向上的光强,E为探测器光电接收面的照度,R为测试距离。但是对于许多灯具,尤其是LED灯具,近场的光度定律不适用, CIE文件对此作了明确的规定,灯具的光度测试距离应具够大(CIE Technical Report _The Measurement of Absolute Luminous Intensity Distributions[CIE Pub.NO.70])满足如下条件:
对于荧光灯类灯具:R>D×10
对于投光类灯具:R>D×200/

b)光度测量精度

光度探测器是分布光度计的重要组成部分之一,探测器的光谱响应 S(λ)精度应与人眼的明视觉光谱光视效率函数 V(λ)一致,即 S(λ)=V(λ)。根据国际照明委员会 CIE规定,

对于气体放电灯的光强分布测量,探测器的 V(λ)匹配误差 f1′ 应不超过 2%。要使探测器的光谱响应匹配到与 V(λ)曲线一致,通常采用一组不同材料的滤光片,加在硅光池前面。由于受玻璃材料的光谱透射比曲线的限制,要达到 f1′ 小于 2%的精度并非易事。目前在分布光度计中应用的硅光电探测器,灵敏度会随温度升高而降低,温度变化 1℃,大约会引起 0.1%的灵敏度变化。此外光电流放大电路的倍率也会受温度的影响。因此必须对光度探头和电路恒温,温度应控制在 1℃以内。

如果条件允许的话,可用高精度的快速分光光谱仪来代替传统的光度探头,这样可以消除探头的 V(λ)匹配带来的问题,同时还可以用来测试 LED的空间颜色分布,实现IESNA-LM-79的LED色空间测量方法。

c)角度精度

分布光度计测试的是灯具在各个方向上的光度数据,对其旋转和定位系统的角度精度有较高的要求,包含角度精度、轴线精度、反光镜面形精度等。对于带反光镜的分布光度计,反光镜的平面度非常重要,面形误差和角度安装误差都会以两倍影响角度精度;面形误差还会影响测量光束的空间特性,引起更大的测量误差。如果在测量过程中探测器的测量光束轴相对于反光镜需作空间旋转(锥面)运动,那么反光镜的面形误差将以四倍影响角度精度。

d)杂散光

杂散光是分布光度测量中影响测试精度昀重要的因素之一。在分布光度测量设备的选购、实验室建造中必须引起足够的重视。应该注意的是,任何黑色的表面也都存在百分之几的光学反射。杂散光的影响对于测量窄光束灯具尤其明显,例如,若投光灯的光束角为 4°,即使环境的反射比只有1%,背景杂散光的影响将引起总光通量的误差约达 40%以上。因此,分布光度计中的光电探测器应只接收灯具发光面或仅从反光镜反射后的光束,其它杂散光,如反光镜边缘、地面、墙面等反射引起的杂光应予消除。

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