幾種光強分布測量方法的比較
文章來源:恒光電器
發布時間:2015-11-02
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市場的力量使得光源的光強分布測量方法取得了快速的發展，尤其是LED和LED燈具。但是研究機構、公司研發和生產要求的光強分布精確度不一樣。
本文列舉了目前常用的幾種光強分布測量方法，介紹了兩種新的測量方法，辦公照明，并對他們的優劣勢進行了比較。
在這之前，咱們先了解一下成像亮度計。
成像亮度計主要結構如上圖所示。它由成像鏡頭、CIE色彩濾鏡、ND濾光片、面陣CCD探測器和數據傳輸與處理軟件/硬件等構成。測量時，讓待測物分別通過X、Y、Z三個濾鏡成像，這三張圖片疊加起來就得到了待測物的真實值。ND濾光片可以防止CCD過度曝光。
對應的軟件提供必要的標定，使得成像亮度計可以得到多種數據。其亮度準確度在±3%，色度準確度為±0.003。軟件如下圖所示。
一、燈具光強分布測量方法
1、 分布式光度計(Spot Goniophotometer)
待測物放在兩軸轉動的旋轉架上，國內資訊，點式亮度計或者光譜輻射度計放在光源的遠場采集遠場光強數據。由于光源在兩軸方向上轉動，它周圍整個空間內的數據都能收集到，并生成光強分布配光曲線數據。
2、 成像亮度計(Imaging Colorimeter)
將待測燈打在遠場的屏幕上，用成像亮度計抓取待測燈打在屏幕的光照度分布，并通過軟件計算得到在此距離下待測燈的光強分布配光曲線。
3、 兩軸近場測量系統(Two Axis Near Field Goniometer)
這種方法與第一種方法較為接近， LED置換工程，都是將待測燈裝在兩軸旋轉架上，辦公照明，區別在于這里是用成像亮度計在光源近場采集它的亮度數據。
它可以建立待測燈近場的亮度和色彩數據模型，建筑照明，并通過射線追蹤的方法，得到遠場的光強分布配光曲線。
幾種測量方法比較
采用以上列舉三種設備測量同一顆汽車頭大燈，LED射燈，工程照明，下圖是實測圖。
設備
測試距離
測試時間
成像亮度計
3.4 m
10 s
近場測量系統
0.68 m
2 h
分布式光度計
3.4 m
1.25 h
其強度分布結果如下：
單點式分布式光度計
成像亮度計
近場測量系統
三種方法得到的3.4米處燈具橫切面光強曲線圖。其中近場測量系統的數值為推算值，其他均為實測值。
綜上所述，商業照明，三種方法雖然實現方式不同，但是測量結果能很好的吻合。
二、小光源光強分布測量方法
1、SIG近場測量系統(SourceImaging Goniometer)
類似于上面燈具的近場測量系統，技術資訊，它是用相機收集小光源的近場亮度和色彩數據， led質量，并保存為光源的近場亮度、色彩模型。此外，它還能得到燈具光學設計所需的.ray文件，超市照明，可以由主流光學設計軟件LightTools、TracePro、ASAP等直接導入使用。
2、成像半球
待測光源放在圖示LED處，室外照明，它發出的光打在了半球球壁上。球壁上有低漫射材料，企業資訊，可完美地記錄下光源的光分布情況。位于光源左側的凹面鏡將球壁各處的光分布反射進上面的成像亮度計。這樣，只需要一次拍攝，LED的光強分布就能測到了。
實物圖如下。
同樣，對于這兩種測量方法，我們也做了數據比對。
設備
測量距離
測量時間
成像半球
225 mm
5 s
SIG近場測量系統
280 mm
1 h
成像半球測量結果
SIG測量結果 成像半球測量結果
用成像半球和近場測量系統測量同一顆LED，得到的縱切面強度分布
LED
SIG
FWHM (degrees)
IS-LI
FWHM (degrees)
Difference(degrees)
RL5-W10015
13.1
13.4
.3
RL5-G5023
13.7
11.9
1.8
RL5-B2545
40.1
40.2
.1
LED
峰值位置
成像半球峰值位置
峰值位置差值
傾斜角
方位角
傾斜角
方位角
RL5-W10015
10.7
349
10.0
352
.85
RL5-G5023
4.3
313
3.2
321
1.2
RL5-B2545
6.3
61.4
6.3
63.4
.23
由此可見，兩種測量方法得到的結果非常接近。
最后，對上述所有方法進行綜合比較，得到以下表格：
設備
成像亮度計
近場測量系統
成像半球
分布式光度計
近場測量
●
遠場測量
●
●
●
●
角度精確度
高
高
中
高
亮度/色彩準確度
好
好
好
非常好
需要空間
大
中
小
非常大
價格
低
中
低/中
低/高
速度
快
慢
快
慢
注解
是豐富的數據量和速度的折中
可以得到燈具詳細的近場模型，需要空間小
測量小光源的最快解決方案
精度非常高。燈具越大，需要的空間越大。
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