標準規(guī)定了基于燈具尺寸的積分球尺寸，但MIKO?AJPRZYBY?A解釋說，對于許多產(chǎn)品開發(fā)和測試目的，較小的球體可以提供可接受的測量精度。

積分球是測量光源的輻射或光通量的快捷方便的工具。這樣的球體通常用于表征光源，例如封裝的LED部件和各種尺寸的成品燈具。顯然，產(chǎn)品開發(fā)和測試測量團隊希望記錄球體測試的準確結(jié)果。但是在某些標準中規(guī)定的測量實踐會導致與需要非常大的球體相關的高成本。讓我們考慮一系列實驗室測試，試圖確定在常規(guī)測試中使用小于規(guī)定范圍的球體時會影響到多少準確度 - 而不是為了報告認可的實驗室結(jié)果而進行的。

一個2米的球體需要很大的空間，并且被授權(quán)比CIE標準下的被測燈具大得多

在選擇和使用系統(tǒng)硬件和軟件的過程中，尤其是在嚴格遵守CIE標準的情況下，最大限度地提高測量系統(tǒng)的精確度需要考慮多個變量。由于這種合規(guī)性會帶來巨大的規(guī)模和成本需求，因此許多公司都希望了解妥協(xié)如何影響測量精度。妥協(xié)可以最大限度地減少與測試相關的路由成本，只要能夠顯示準確度以滿足手頭任務的要求即可。

球體直徑的選擇

符合CIE S 025/2015 LED產(chǎn)品測量標準的測量必須符合特定的尺寸要求。有兩種常見的球體測量幾何形狀 - 2π和4π。4π配置是最常用的配置，要求DUT（待測設備）安裝在球體的中心。在光源不向后輻射的測試中，您可以更方便地測量DUT安裝在球體外部的總通量，并將輻射照射到球體側(cè)面的端口 - 稱為2π幾何體。

在4π測量幾何中，DUT的面積必須小于球體內(nèi)徑的2％。這對應于球體直徑的1/10的DUT面積。對于外部進行的2π測量，端口直徑必須≤球體直徑的1/3。

CIE S025標準是一份旨在協(xié)調(diào)世界各國LED測量的全球文件。本規(guī)定的條款現(xiàn)已在歐洲和美國IESNA光測量標準中提供。

最終的結(jié)果是，只有小直徑燈才能在大多數(shù)實際尺寸的積分球中測量。圖1描繪了一個2米GL Opti Sphere 2000，它可以使被測燈具變矮。更大的光源和燈具必須在非常大的積分球或使用測角儀進行測量。大的積分球體，例如直徑超過3米，價格昂貴，需要大量的實驗室空間。同樣昂貴的測角儀需要恒定的環(huán)境條件和遠離光測量儀器的距離。這兩種解決方案對于日常工程和測試任務來說都是許多公司和機構(gòu)所無法接受的。

打破規(guī)則

那么當測量非常大的DUT時，當積分球測量的“黃金法則”被破壞時會發(fā)生什么？在實踐中，與那些尋求認可實驗室地位的公司相比，采用內(nèi)部標準進行測試的公司已經(jīng)采用了允許高達球體直徑30％的照明設備的測量方法。實驗室條件下的預期測量不確定度為3-4％。

由于相對較小的球體和較大的DUT，隨著DUT限制球面反射，誤差增加，轉(zhuǎn)化為較低的測量精度。盡管如此，還是可以考慮哪些妥協(xié)方案，同時還能讓工程師為內(nèi)部測試獲得有意義的結(jié)果？在本文中，我們將詳細介紹測試結(jié)果，與嚴格遵守CIE標準相比，確定了不確定性的小幅增加。

測試配置和方法

我們首先設計了一個測量臺和一組DUT，可以模擬不同的燈具尺寸。基本上，每個DUT都依靠安裝在不同尺寸和形狀外殼上的相同LED來模擬不同的DUT測試干擾情況。

我們的測試使用GL Opti Sphere 1100球形分光輻射度計進行，該分光輻射度計由1100-mm直徑積分球和GL Spectis 1.0分光輻射度計組成，光譜范圍為340-780 nm。測量系統(tǒng)已經(jīng)過校準，但是，對于這組實驗測量的要求，這些測量使用參考或基準測試來測量桿或測量臺頂部的LED。基本案例是DUT中最小的。其他DUT配置的結(jié)果與基準情況進行了比較。圖2顯示了不同的DUT配置。

我們的實驗室團隊在每個DUT配置的整個測試中都保持嚴格的測量條件：

?可編程穩(wěn)定的TDK拉姆達電源

?恒定的LED積分時間和LED開啟時間

?測量間的LED冷卻3分鐘或更長時間

每個DUT配置的測試重復數(shù)次。DUT是一款熒光粉轉(zhuǎn)換白光LED，驅(qū)動電流為0.6A時功耗為5.6W。

評估結(jié)果

得出的結(jié)果比預期好。即使標準中提出的建議數(shù)次超標，誤差也只有2％。

房屋大小和結(jié)構(gòu)的影響令人驚訝。我們的15×25,15×55,15×67,15×80,50×67厘米DUT由黑色泡沫制成，而圓形DUT由淺色卡紙制成，填充大部分球體積。后者產(chǎn)生比較小的黑色泡沫DUT更小的通量測量誤差。測量結(jié)果顯示在表中。

結(jié)論

認可實驗室測試當然必須符合適用的標準。但在內(nèi)部測試中，公司會發(fā)現(xiàn)燈具尺寸的變化與光通量和比色測量值的微小差異相關。

隨著被測器件尺寸增大，光通量讀數(shù)下降，必要的自吸補償顯著。但是，重新計算后，測量結(jié)果非常重復。這意味著，即使是相對較大的DUT，具有高于97％的反射涂層指數(shù)的精心設計的測量系統(tǒng)也會在球體中產(chǎn)生十幾次反射。

必須注意的是，應該為每個波長定義球 - 光譜輻射計系統(tǒng)的自吸系數(shù)，因此它的總量定義了被測物體吸收的通量。根據(jù)物體尺寸和顏色，系數(shù)可能在整個測量范圍內(nèi)不同，因此需要使用精確的光譜輻射計或光譜儀。

關于標準中定義的測量原理的更一般的結(jié)論需要對不同測量系統(tǒng)進行額外的測試和比較。但是，由于結(jié)果證明何時使用正確的系統(tǒng)和實踐，對于明顯大于標準中規(guī)定的光源，可以獲得重復且可信的測量結(jié)果。