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GLOptic-正确使用积分球测量LED(一)

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GLOptic-正确使用积分球测量LED(一) LED开辟了设计自由的新维度,使建筑师和设计师可以自由发挥创造力。 光二极管可用作照明产品中的光源,允许多种设计方案。但是,需要一种合适的测量方法来比较关键技术数据,以便充分利用可用照明产品的多样性。以下将解释关键的产品要求以及校准测量系统时应注意的事项。

 

对于广泛的照明产品,通常可靠且合适的测量方法是使用积分球测量光通量和辐射功率。可以使用高分辨率光谱分析仪测量透射光谱和发射光谱,但所谓的积分球可以确定光源的辐射功率或光通量。因此,积分球(根据发明者也称为乌布利希球)是光谱仪应用中最重要的仪器之一(图1)。

 GLOptic-正确使用积分球测量LED(一)

图1:大型积分球利用实验室级光谱仪进行校准的典型测量设置

 

德国工程师Richard Ulbricht受委托为德累斯顿市的火车站建造一个三相电站。为此,他还参与了车站的照明工作。乌布利希特在进行光度学研究时利用了光产生的多重反射,正是在这项工作过程中,他开发出了积分球。本质上,积分球是中空球,其内表面涂有漫反射材料,完全不透光并且所有侧面都是封闭的。在被探测器解耦进行测量之前,辐射被完全积分并在积分球内部混合。实际上,测试对象被固定在球体中心,这样光通量可以在所有方向上量化。因此,无论光源的结构或发射的空间分布如何,都可以确定光源发出的总能量。通过这种方法,可以获得多种光源的可靠结果,并考虑所有设计,照明角度和类型。积分球已成功用于测量白炽灯和电致发光光源,也适用于表征由LED或OLED组成的光源。

 

选择合适的积分球

积分球的内部涂有特殊材料,旨在散射反射光。硫酸钡(BaSO4)通常用于此应用。光学PTFE(聚四氟乙烯)在较宽波长范围内提供理想的反射特性,而镀金层则用于红外辐射值超过700 nm的情况。在老式球体中使用光反射系数为80%的涂层,与前几代探测器结合使用可取得良好的效果。光谱仪允许使用光反射系数为97%的材料。这样可以在探测器入口点实现更好的集成度和更高的信号强度,并使测量结果更加准确。

 

CIE的一项重要要求是考虑自吸收。所用方法应当能够确定特定光源所发出信号的哪一部分也会被该光源吸收。吸收可能是由于外壳或球体内用于安装样品的所有元件引起的。为了满足CIE要求,可通过在球体中安装辅助光源来测量被测光源的吸收率,然后将其计入最终测量结果。

 

 GLOptic-正确使用积分球测量LED(一) 2

图2:小型积分球还用于高品质手持式仪器中以测量单个LED

 

设计测量设置时,选择合适的积分球直径非常重要(图2)。具体规定禁止光源的最大物理尺寸超过球体内径的10%。直到最近,这意味着必须使用直径至少为1 m的球体来测量直径10cm的发射源。相应地,需要一个4m的球体来测量40cm大小的物体,依此类推。通过补偿自吸收,现在可以测量两倍大的光源而不会影响测量精度。结果还取决于光源的形状。在直径为500mm的球体中,可以测量最大16cm x 16cm的物体。因此,直径为2,000 mm的球体可用于测量最大60 cm x 60 cm的光源。对于荧光灯,光源长度的直径可几乎与球体本身一样宽。