積分球-亮度計(jì)系統(tǒng)所使用的V(λ)亮度計(jì)可用以量測(cè)全光通量,但對(duì)于亮度計(jì)探頭上的濾片,其光譜響應(yīng)S(λ)對(duì)人眼的明視覺光譜視效函數(shù)V(λ)匹配不佳時(shí),將導(dǎo)致量測(cè)上的誤差,尤其是固態(tài)照明為白光光源時(shí),多以藍(lán)光激發(fā)黃色熒光粉產(chǎn)生,在藍(lán)光波段的視效函數(shù)匹配不佳時(shí),差異的比例就會(huì)加大,圖5即說明視效函數(shù)匹配問題。亮度計(jì)探頭的光譜響應(yīng)與V(λ)曲線不匹配的程度,CIE用來表示f’’1,f’’1值越小兩者間不匹配的程度越小。另外,使用V(λ)亮度計(jì)為偵測(cè)探頭時(shí),無法進(jìn)行光色特性的量測(cè)。
圖5 白光LED多以藍(lán)光激發(fā)黃色熒光粉,在藍(lán)光波段(圖中箭號(hào)表示)處,亮度計(jì)探頭的視效函數(shù)(虛線表示)響應(yīng)與CIE V(λ)匹配不佳時(shí),差異的比例就會(huì)加大。
?配光譜儀可消除V(λ)失匹配誤差
由光度量定義,只要測(cè)出被測(cè)光源的光譜功率分布,再與V(λ)加權(quán)積分,就可以求出相對(duì)應(yīng)的光度量,這種測(cè)量光譜光度量的方法為分光法。用分光法可以消除探頭的V(λ)失匹配和被測(cè)光源與標(biāo)準(zhǔn)光源的光譜功率分布不一致所帶來的誤差。光源的光譜輻射功率分布由光譜輻射計(jì)測(cè)量,分光法測(cè)量光度量的精度主要取決于光譜輻射計(jì)的線性動(dòng)態(tài)范圍、重復(fù)性、光譜波長(zhǎng)誤差、雜散光和標(biāo)定誤差等。
藉由量得的光源光譜輻射功率分布即可進(jìn)行光色特性數(shù)值的計(jì)算,包含色度、相對(duì)色溫及演色性(CRI)。
此類系統(tǒng)必須參照一個(gè)有校準(zhǔn)到全可見光域分光輻射通量標(biāo)準(zhǔn)燈來進(jìn)行校正。其量測(cè)原理為通過與參照標(biāo)準(zhǔn)ΦREF (λ)比較,可得到被測(cè)固態(tài)照明產(chǎn)品的總分光輻射通量ΦTEST (λ),關(guān)系式如公式(1)。
………………公式(1)
公式(2)中,yTEST (λ)為待測(cè)樣品在此系統(tǒng)下的光譜輻射計(jì)的讀值、yREF(λ)為參照標(biāo)準(zhǔn)燈在此系統(tǒng)下的光譜輻射計(jì)的讀值,α(λ)則為自吸收因子。
………………公式(2)
yaux,TEST (λ)為不點(diǎn)亮待測(cè)樣品,點(diǎn)亮輔助燈,在此系統(tǒng)下的光譜輻射計(jì)的讀值;yaux,REF (λ)則為不點(diǎn)亮參照標(biāo)準(zhǔn)燈,點(diǎn)亮輔助燈時(shí),在此系統(tǒng)下的光譜輻射計(jì)讀值。從測(cè)得的ΦTEST (λ)(單位:W/奈米)總分光輻射通量,可使用公式(3)計(jì)算總光通量 ΦTEST (單位:流明)。
………………公式(3)
欲獲得光源光型分布信息 非使用配光曲線量測(cè)不可
配光曲線量測(cè)系統(tǒng)可提供待測(cè)光源燈具光強(qiáng)度在空間中的分布,進(jìn)而透過積分運(yùn)算得到光通量,此時(shí)的光通量可經(jīng)計(jì)算得到全光通量、區(qū)域光通量的信息。
此系統(tǒng)也可支持較大型燈具量測(cè)。配光曲線量測(cè)系統(tǒng)須有暗房、良好的環(huán)境溫度控制及避免空氣擾動(dòng),尤其對(duì)于對(duì)溫度敏感的固態(tài)照明燈具尤其重要。因配光曲線儀為量測(cè)空間中各點(diǎn)的光強(qiáng)度值再進(jìn)行運(yùn)算,相較于積分球,配光曲線量測(cè)系統(tǒng)的量測(cè)很耗時(shí),但對(duì)于必須得知光源光型分布的情況,就不得不使用此系統(tǒng)來量測(cè)。
配光曲線量測(cè)系統(tǒng)所使用的偵測(cè)器與前面所述積分球量測(cè)系統(tǒng)一樣,可搭配亮度計(jì)或光譜輻射計(jì)進(jìn)行量測(cè),于是配光曲線儀-亮度計(jì)系統(tǒng)及配光曲線儀-光譜輻射計(jì)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。LM-79特別要求使用亮度計(jì)的f’’1須小于3%。不論是哪種系統(tǒng)都是量測(cè)燈源各方向的光強(qiáng)度值,再進(jìn)行積分而得出光通量值。特別的是,若須要得知各角度的顏色分布,如能源之星針對(duì)固態(tài)照明要求量測(cè)各角度的光色差值時(shí),就一定要使用光譜輻射計(jì),才可得知待測(cè)燈源的光色特性。
C-γ配光曲線儀符合LM-79規(guī)范
配光曲線儀可分為A-α、B-β、C-γ三種形式,詳見圖6~8。為確保量測(cè)時(shí)的光源擺放姿態(tài)即為使用時(shí)的姿態(tài),僅有C-γ符合需求,LM-79因此規(guī)定僅可使用C-γ形式的配光曲線儀。C-γ型配光曲線儀包含移動(dòng)偵測(cè)器探頭及移動(dòng)反光鏡的類別。
圖6 配光曲線儀A-α量測(cè)形式示意圖
圖7 配光曲線儀B-β量測(cè)形式示意圖
圖8 配光曲線儀C-γ量測(cè)形式示意圖
對(duì)于大型燈具,若要符合偵測(cè)位置須達(dá)最大發(fā)光尺寸直徑十倍距離遠(yuǎn)的要求(LM-79第10.0節(jié)說明寬發(fā)光角光源為五倍,窄角光源須更遠(yuǎn)),礙于實(shí)際執(zhí)行空間的限制,便必須使用反光鏡。此時(shí)應(yīng)注意鏡子本身存在一輕微極化的因素,若量測(cè)發(fā)出極化光源的固態(tài)照明產(chǎn)品的光通量時(shí),就會(huì)造成很大的誤差,因此推薦使用不帶鏡子的配光曲線儀。有些配光曲線儀會(huì)在旋轉(zhuǎn)背上直接裝設(shè)偵測(cè)器,如此即不須透過反光鏡,當(dāng)然,若燈具過大則無法使用。
圖9 配光曲線儀測(cè)試光通量示意圖
此外,也須注意配光曲線儀在環(huán)境雜散光的處理。包含燈具光源在機(jī)構(gòu)件上的反光、燈具本體的反光、地面墻面反光等,都應(yīng)加以評(píng)估并使用適當(dāng)?shù)募軜?gòu),如在偵測(cè)期前裝置光陷阱(Light Trap)避免反射雜光進(jìn)入偵測(cè)器,影響量測(cè)值。
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