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2015-09-23 106 次

LED灯具在积分球和分布式光度计流明测试差异分析

众所周知测试LED光通量在CIE121:1966 Clause 6.1、CIE127-2007 Clause 6.2和IES-LM-79-08 Clause 9.0都有提到两种测试方法:一种是采用积分球加光度计或光谱辐射计测试的积分法,这个是总光通量的相对测量方法(CIE121:1966 Clause 6.1.1、CIE127-2007 Clause 6.2.2和IES-LM-79-08 Clause 9.0);另外一种是采用分布光度计的光度法,这个是总光通量的绝对测量方法。如果我们用积分法和光度法去测试同一个灯,对比测试结果我们会发现二者测试的总光通量数据有较大差异。本文重点讲述的是LED灯具在积分球和分布式光度计中流明测试的差异。

积分法测试总光通量的原理是通过光通量标准校准。由于用标准灯校准,所以不必知道球体的光谱输出量,被测LED灯产品的光通量φTEST(λ)是与标准灯比较计算出来的。通常来讲积分法适合用于小型集成LED 灯具和相对较小的LED 光源测试总光通量和色度参数,这是总光通量的相对测试方法,采用积分法具有测量速度快和无需暗室的优点,通常体积越小,越接近于点光源的灯具测试结果越准确。

但是用积分法测试较大尺寸的LED灯具时,和光度法相比,它的局限性就很大。首先就是用积分法测试灯具时,会面临到LED灯具有多种形式,有LED裸光源,球形LED灯泡,LED灯具等等,而LED灯具的类型对最终光通量的测试有很大影响。与此同时采用积分法还需要做积分球的校准工作。通常如果是测试LED灯具的话,标准灯需要和被测灯有相似发光特性,采用稳定的白光LED是最佳选择;当然用其它类型的灯做校准光源也可以,但这会影响到校准的精准性;其次是测试方式带来的差异:一般来讲如果被测灯是朝四周发光的需要用4π的测试方式即将被测灯安装在积分球中心位置(IESLM-79-08 Clause 9.2.5),这样的测试效果最佳,如果灯具是定向发光的,如LED面板灯,LED路灯等需要将被测灯安装在积分球一侧做2π测试(IESLM-79-08 Clause 9.2.5)。对于积分球4π测试方法,如果被测灯功率很大或灯具外壳占据整个灯的很大尺寸,在测试时或多或少都会有自吸收效应,这时候需要用到辅助灯来弥补这一误差(IESLM-79-08 Clause 9.1.5)。综合来讲积分法适合用于小型集成LED 灯具和相对较小的LED 光源,用积分法测试这类LED灯具能很好保证总光通量结果的精准性和稳定性;如测试大尺寸LED灯产品时,积分法的局限性比较大,原因如上所说,其最终的总光通量测试有一定的不确定性。

而采用光度法测试总光通量即采用分布式光度计时,其总光通量测试局限性就很少。光度法测试总光通量的原理是分布式光度计在光源的很多不同的方向测量光源(或者在一个给定的距离的光源的照度)的光强的设备,通过各个方向的光强数据来推算出总光通量。和积分法相比, 由于测试光源的强度分布中的区别,光度法理论上不存在错误,因而它是LED总光通量的绝对测试方法,它不需要总光通量标准,但是对于每个样品它需要很长的测量时间。采用光度法即分布式光度计测试会涉及到Type C Goniophotometer(IES-LM-79-08 Clause 9.3.1、 CIE121:1996 Clause 3.2),暗室,测试距离(IES-LM-79-08 Clause 9.3、CIE121:1996 Clause 6.2.1.4)等。影响分布光度计测试总光通量输出差异的主要由分布光度计的类型,测试方法(CIE121:1996 Clause 3.4.2、 Clause 3.4.1和Clause 3.4.3),测试距离,光度探头灯具等等,根据测试不同类型的LED产品,我们可以调整相关测试方式或设备;如遇到窄光束角的LED照面产品,我们可以选择小尺寸的分布光度计,选用Type C Goniophotometer,调整测试距离,选用更高等级Class L的光度探头等可以实现总光通量的高精度测试。在测试LED总光通量中,采用光度法测试能够实现最高精度的测量,由于积分法固有的一些局限,很难通过设备的调整来消除误差,只能够尽量去减小这一误差;而光度法测试要求的设备自身上没有太大局限,因而可以通过设备的调制和操作方式的完善来弥补误差。

如上所解释的,一个用来测量LED光通量的最简单的方法是使用积分球光度测量仪。它是一个实现视觉上的通量的空间整合的设备, 因此可以用一个固定的光度测量仪前端来测量总通量并且测量是快速方便的。用总光通量标准来对积分球光度测量仪进行校准。通过与具有相似的空间的和光谱的分布的标准光源的对照来对测试光源进行测量。因此这种方法需要对于光通量校准的标准光源。和配光测试仪相比,测试速度很快,但是当测试LED和标准光源的空间强度分布不相似时容易产生错误,这种类型的错误很难修正,所以应当通过优良的设计几何结构和使用标准LED的相似类型来最小化这种错误。

如前文所说,测试灯具的外形越接近点光源,那么使用积分球测试的结果就越精确。所以当我们需要测试灯具流明值时,对于球泡灯,小型LED灯具,集成LED灯具,灯管等这类光束角大于180°的灯具,我们可以采用积分球配合光谱仪进行4π测试。对于体积较大的面板灯,透光灯,交通灯等光束角小于180°的灯具,如果要使用积分球进行测试,则需要配合带侧开口的积分球进行2π测试,或使用辅助灯进行协助测试,测试过程繁琐,且不确定。对于此类灯具,最准确的测试方式是使用分布式光度计配合标准暗室进行测试。可以得出较准确的光通量。但是,在使用分布式光度计进行测试时,须注意测试方法的差别,如对于面板灯一般使用C-γ测试,对于交通灯及投光灯通常建议使用B-β测试;同时需要配备标准暗室,相对于使用积分球测试,需要更专业的测试环境及测试人员进行操作。

综上所述,积分球和分布式光度计的测量原理,环境及测试方式上都不同,两者的测量结果不具可比性。我们可以根据不同的标准,以及不同要求选择合适的方式进行测试。

为了实际对比测试结果,我们特意使用光谱仪,积分球,以及分布式光度计对LED球泡灯和路灯进行了对照性测试。以下是测试报告的节选,仅供参考。

LED灯具在积分球和分布式光度计流明测试差异分析LED球泡灯分布式光度计测试结果

LED灯具在积分球和分布式光度计流明测试差异分析
LED球泡灯积分球测试结果

LED灯具在积分球和分布式光度计流明测试差异分析
路灯分布式光度计测试结果

LED灯具在积分球和分布式光度计流明测试差异分析
路灯积分球测试结果

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