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LED照明产品光色测量问题分析研究

2014-09-22 09:13
黯影冰风
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  LED照明出现后,有关测量问题一直是热议话题。本文结合广东省质量技术监督局资助的《LED照明产品光色测量准确性和一致性研究》科研课题,通过对光度、色度测量方面及测量设备知识的学习、实践和分析研究,对其中的一些问题提出了自己的看法和观点与大家分享。

  一、光色测量用光电转换器件和仪器概述

  照明光学测量一般分为光度和色度两方面参数的测量。目前,照明光色参数的测量设备系统中,有相对法测量(例如积分球光色电测量系统等)和绝对法测量(例如光度和色度分布计测量系统、照度计、亮度计等)两大类。

  照明工程测量用得多的照度计、亮度计绝大多数仍采用积分法光度探头;照明产品光色参数测量的积分球测量系统中已基本上不使用积分法光度探头而使用分光法光谱仪,先测得光谱功率分布,再由软件计算出总光度参数和总色度参数;照明产品光色分布计测量系统中仍以采用光度探头为主,测量并记录各方向的光度参数,同时由软件可计算得到总光度参数。

  此外,大多数光分布计系统都附加有光谱单色仪,包括机械扫描式的,按波长顺序扫描测得某一方向上光谱功率分布,原理上测量精度高,但速度太慢;或CCD式的,一次性测得某一方向上光谱功率分布,目前精度较高且速度快;或三刺激值法仪(一次性测得某一方向上红、绿、蓝三原色各功率,速度最快但精度较差,已基本上不符合实验室测量精度要求)来测量各方向的色度参数,并可同时由软件计算得到总色度参数。

  无论相对法测量还是绝对法测量,仪器设备出厂前、使用前或使用一段时间后,都必须对其进行定标或校准,而长期的历史已形成了都是用标准白炽灯作校准的标准源,这有很多优点,但也存在一些缺点。无论使用积分法(光度探头)或使用分光法(光谱仪)的测量仪器设备,其中人眼光谱光视效能函数V(λ)(简称“视见函数”)的匹配误差系数f1′是照明光色测量仪器设备中最重要的精度参数,f1′越小,精度就越高。

  目前,各照明检验机构和照明企事业单位拥有大量的积分球光谱光色电测量系统和不少的光色分布计测量系统,更有大量的照度计。有国产的,也有进口的,有早期购买的(一般f1′较大),也有近期购买的(一般f1′较小)。作为绝大多数设备使用者来说一般只知道设备标称的光度探头指标f1′是多少,而不清楚f1′实际是多少。更不知红、绿、蓝各波长和波段中哪些波长和波段的误差分别为多少。这些使得在测量与标准白炽灯光谱分布区别大的照明产品时,可能会产生较大的误差。而且还不知道主要来自哪些波段的测量误差。

  有报道称[1],即使采用目前所见的匹配函数误差系数f1′最精确的光度探头(f1′=0.5%),对于蓝色波段的测量其误差都非常惊人,见图1。

  当然,后面的分析会提到,蓝色波段的测量误差对整个可见光波段的总光通量误差的影响力较小,但对色度误差的影响力会很大。

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