不同角度对LED积分球测试的影响

光源的研发已成为全球的焦点，各国政府对LED产品的各项标准不断提高，对LED产品检测提出更高要求，各类产品质量监督、第三方检测和专业认证机构以及企业自身对检测设备产生新的需求。对于LED及其成品灯的光色特性测量，仍没有统一的测试方法，目前，大多采用积分球或分布光度计进行LED的光学特性测量。分布光度计测试系统精度高，但价格十分昂贵，操作复杂，测量时间长，需要6～8h，无法满足中小企业实际生产测试需求。用积分球测试系统精度较低，但价格便宜，易操作，测量速度快，单次测量只需30min左右，然而由于没有专用的LED标准光源，测量结果可信度较低。为此，我们采用积分球测试系统通过放在积分球不同位置、朝向不同角度对 LED/COB 天花灯进行光、色特性测试，然后使用精度高的分布光度计对同一个LED/COB天花灯的相关光、色参数进行测试,进而研究分析不同角度对LED积分球测试的影响

一、LED的光学特性与位置关系
传统封装的LED一般为圆形或圆柱形，其发光角度为5°～90°。而且LED光源的光强分布不均匀，即在法线方向上的光强最大。随着发光方向与法线方向的角度增加，其光强是一个近似的朗伯光源，而且它的发光面积也比较小，即LED的光分布在某一个方向上时亮度最大，此时光是垂直于LED发光面的，即与轴线方向为零度角，随着角度的增大亮度会减小。

二、LED积分球测量原理
积分球测试系统通过相对法测量LED光源的光通量、光谱分布和色度。用于待测LED同类型的标准光源校正积分球光度计和光谱辐射计，以得到较好的测量不确定度。本次测试采用专为LED定标的窄光束角D65标准光源。采用积分球测试法，放置在积分球内光源、挡屏、支架等物体会改变球内的光分布，形成自吸收效应。灯处在不同的位置或角度时，球内的光分布也不相同。测试时，通常将光源置于积分球的中心位置，通过布设在积分球探测窗口的光度计和光谱辐射计，分别测量光源的光通量和平均光谱功率分布，根据测量结果计算光谱修正因子并修正光度计测量值，光谱修正因子计算。

三、分布光度计测量原理
在足够多的发光平面上，以足够小的角度间隔测量以分布光度计的光度探测器到被测 LED 光源发光中心之间的测量距离为半径的虚拟球面上的各点照度。平面间角度间隔一般为5°，平面内的角度间隔一般为1°，当被测LED模块尺寸较大或光束角较窄时，应采用更小的平面间隔和角度步长，以保证照度分布 的取样完整性。

四、试验现象

(1) 光通量。当COB天花灯朝向前放置时，虽然探测器由挡板挡着，但仍有部分光直射到探测器上，因而测量值最大为235.62lm; 而当COB天花灯朝后时，光线经过漫反射照射到探测器上，测量值最小为219.38lm，极值相差16.24lm。
(2) 色温。色温和色度坐标有关，色温值升高，颜色变冷。LED灯朝前时色温测量值最大为6661.4K，向上测量值为6268.2K，向下测量值为6219.2K,其他情况下与向下测量值相差不超过1%。
(3) 显色性Ｒa。光谱决定了显色性,各波段光谱连续且丰富时，显色性较好; 部分波段光波缺失或较少时，显色性较差。COB天花灯朝向前时显色性最大为85.18，朝向后时显色性最小为83.94，极值相差1.24。
(4) 光效。光效在不同角度下测量值的分布变化和光通量是基本一致的。COB 天花灯朝前时的光效测量值最大，为82.28lm/W; 背向挡板时的光效测量值最小，为75.66lm/W。极值差为6.62lm/W。
(5) 主波长。主波长反映了待测光源的光谱与标准光源体光谱的差距。COB 天花灯朝前时的主波长测量值最小为 475.4nm，其他情况下的测量结果与向下放置时的测量结果差距不大，向下放置时的测量值为479.68nm。

五、小结
测试结果表明，对于LED光源，由于其自身发光的不均匀性，其空间光度和色度参数是不同的，积分球测试系统对3WCOB的LED天花灯测量结果与分布光度计测试系统测量结果对比分析，存在一定的差距，但差距不大。针对积分球测量速度快、易操作、价格便宜的特点，建议LED成品灯的测量采用LED积分球测试系统，将其放置在积分球中心向下位置，对不同的测量参数进行相应的补偿。

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