藉由量測光強度分布I(θ,Φ)如圖9所示,光通量可由公式(4)求得。若以亮度探頭量測照度值E(θ,Φ)進行校正,光通亮的計算方式可由公式(5)計算出來。其中γ為相對于亮度探頭參考平面的旋轉半徑。量測光強度時,γ須要有足夠的長度。
………………公式(4)
………………公式(5)
常見幾種配光曲線儀的運作架構,有中心旋轉反射鏡式及圓周運動反射鏡式。這兩種架構都已有幾十年的歷史了,中心旋轉反射鏡式其運作方式如圖10,待測燈具必須在相當大的空間范圍內繞著反射鏡反向且同步旋轉,在暗室中上部溫度高及下部溫度低的現象,溫差有時達到2~5℃,此時對溫度變化和氣流敏感的燈具如固態照明燈具,極可能出現不穩定的現象,為降低氣流流動對燈具的影響,在運行時須放慢速度,量測時間也就增加了。
圖10 中心旋轉反射鏡式之配光曲線儀架構示意
圓周運動反射鏡式其運作方式如圖11,待測燈僅自轉不須做大范圍的繞行,相對于中心旋轉反射鏡式的配光曲線較為穩定,但根據CIE-70的規定,入射到偵測器的主光線應被限制在2.5度內,因此須要將量測距離拉長才可滿足此要求,但對于光線較弱的小型光源,如此長的量測距離,可能受限偵測器的靈敏度,不易量測。
圖11 圓周運動反射鏡式之配光曲線儀架構示意
工研院量測中心目前使用配光曲線儀為圖12的架構,燈具僅緩步自轉,且量測時燈具為使用時的擺放姿態,穩定性佳。量測時有兩種模式,一為透過雙面反射鏡提供大型燈具的遠距離量測;另一模式不透過反射鏡提供小型燈具如嵌燈、E27燈等的近距離(約1公尺)的量測。
圖12 工研院量測中心之配光曲線儀及其量測光源路徑示意
配光曲線儀的校正
使用配光曲線儀進行光強度分布的測試,須使用照度或光強度標準燈進行國際標準追溯。若量測全光通量則須使用全光通量標準燈進行標準追溯,原則上標準燈的光型分布建議與待測燈源的光型相似。
LM-79特別說明使用配光曲線儀量得的光強度分布數據,須依照IES LM-63規范定義的格式,形成IES電子文件,以方便后續于照度分度上的模擬計算使用。
發光效率ηv的計算如下列公式(6)所述,為待測固態照明產品的總光通量ΦTEST除以總消耗功率PTEST,此指標是用以評估固態照明電光效能轉換的重要指標。
………………公式(6)
固態照明在顏色特性的量測上包含色度坐標、相對色溫、演色性,對于固態照明其顏色特性在不同的空間角度可能是不同的,LM-79規范在第12.1至12.2節當中進行定義。
第12.1節為使用積分球-光譜輻射計系統進行分光輻射通量的量測,再計算出顏色特性,此時量得的固態照明顏色特性為空間分布的平均表現。
第12.2節為使用前述配光曲線儀的機構方式,搭配光譜輻射計或是色度計進行空間顏色特性分布量測。這個方式適用于無法使用積分球進行量測,如大型燈具。重要的是,此方法可量得固態照明光源的空間顏色差異。若要得到空間平均的顏色特性,就將空間中各點的顏色數據進行平均即可得到。
在量測θ=0°和90°(或更多的θ角)的色度坐標和光強度時,首先在每個θ角上取平均,表示為x(θi)、y(θi)以及I(θi),這里的θi=0°、10°、20°等直到180°。然后平均色度坐標xa由下列加權平均式子算出,量測示意圖如圖13。
圖13 圖中為使用配光曲線儀量測固態照明顏色特性示意圖,該燈具為僅朝下半面發光之形式。
………公式(7)
平均色度坐標ya 也是使用相同的算法。此計算方式是近似算法但對于實際應用已算是足夠正確。嚴格說來,若要很精確的進行顏色特性的空間積分須要經由三刺激值計算X、Y、Z。
在使用光譜輻射計進行顏色特性的量測時,LM-79定義光譜輻射計的量測波長范圍至少為380~780奈米,這是可見光的波長范圍,掃描間隔為5奈米或是更小的間距,如此才可確保量測的精確性。
在兩個空間垂直平面(ψ=0o,ψ=90o)量測,空間平均色度坐標是由前述公式(7)取得。LM-79中所定義的固態照明燈具空間色差Δu’’v’’為從計算空間平均色度坐標的所有量測點中,對空間平均色度坐標的最大差異(即在CIE(u’’v’’)坐標圖中,兩點間最大距離)所決定的。
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