本文從分布光度測(cè)量要求出發(fā), 分析了現(xiàn)有幾種分布光度計(jì)在結(jié)構(gòu)上的差異及在LED 道路燈具的分布光度測(cè)量應(yīng)用中存在的問題。最后, 本文為分布光度計(jì)的選型提供了合理化建議及參考。

0 　引　　言

合理、舒適的照明, 不僅可以滿足人們?nèi)粘Ｉ?span style="line-height:1.5;">活的需要, 更能提供一個(gè)安全、節(jié)能、高效工作的視覺環(huán)境。燈具的分布光度性能是影響照明質(zhì)量的最關(guān)鍵因素。采用科學(xué)的測(cè)試方法、選擇合適的儀器是獲得準(zhǔn)確的燈具分布光度特性的基礎(chǔ)。燈具的分布光度測(cè)量是燈具設(shè)計(jì)和照明設(shè)計(jì)中質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié), 尤其是隨著LED 等新光源和新興照明技術(shù)的發(fā)展, 對(duì)燈具分布光度測(cè)量提出了新的挑戰(zhàn)。

國(guó)際上目前有多種結(jié)構(gòu)的燈具分布光度計(jì), 采用不同的原理方案實(shí)現(xiàn)燈具空間光分布的測(cè)量。由于設(shè)備制造商的技術(shù)水平差異, 使得測(cè)試設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中存在各種各樣的問題。某些商業(yè)的宣傳也誤導(dǎo)了用戶的認(rèn)識(shí), 使測(cè)試數(shù)據(jù)不能應(yīng)用于實(shí)際的照明工程, 無法在國(guó)際上進(jìn)行對(duì)比交流。

1 　分布光度測(cè)量的基本要求

對(duì)于分布光度計(jì), 根據(jù)測(cè)試的需要, 有如下要求:

1 .1 　光度測(cè)量距離

發(fā)光強(qiáng)度的測(cè)量是通過測(cè)量某一定距離上的照度, 根據(jù)光度學(xué)的距離平方反比定律, 計(jì)算得到光強(qiáng)值。即:I(C , r)= E(C , r)R2(C , r)式中:I 為測(cè)試方向上的光強(qiáng),E 為探測(cè)器光電接收面的照度, R 為測(cè)試距離但是對(duì)于許多燈具, 尤其是LED 燈具, 近場(chǎng)的光度定律不適用, CIE 文件對(duì)此作了明確的規(guī)定, 燈具的光度測(cè)試距離應(yīng)足夠大, 滿足如下條件[ 1-2] :對(duì)于熒光燈類燈具R >D ×10對(duì)于投光燈類燈具R >D ×200/θD :發(fā)光面積最大尺寸θ:光束的半峰邊角通常, 采用兩種測(cè)量距離:寬光束燈具為:12 ～15 m , 窄光束高強(qiáng)度燈為30 ～ 35 m , 保證遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量

精度。

1 .2 　光度測(cè)量精度

光度探測(cè)器是分布光度計(jì)的重要組成部分之一, 探測(cè)器的光譜響應(yīng)S(λ)精度應(yīng)與人眼的明視覺光譜光視效率函數(shù)V(λ)一致, 即S(λ)=V(λ)。根據(jù)國(guó)際照明委員會(huì)CIE 規(guī)定, 對(duì)于氣體放電燈的光強(qiáng)分布測(cè)量, 探測(cè)器的V(λ)匹配誤差f 1'應(yīng)不超過2 %。要使探測(cè)器的光譜響應(yīng)匹配到與V(λ)曲線一致, 通常采用一組不同材料的濾光片,加在硅光池前面。由于受玻璃材料的光譜透射比曲線的限制, 要達(dá)到f 1'小于2 %的精度并非易事。因此高精度的分布光度計(jì)的探頭還需從德國(guó)進(jìn)口。也有一些探頭采用部分濾光片法實(shí)現(xiàn)精確V(λ)的匹配。這種光度探測(cè)器只適合于均勻光束的測(cè)量。在分布光度測(cè)量中, 空間光束分布極不均勻, 部分濾光片法匹配的探測(cè)器, 實(shí)際應(yīng)用的誤差會(huì)非常大。

目前在分布光度計(jì)中應(yīng)用的硅光電探測(cè)器, 靈敏度會(huì)隨溫度升高而降低, 溫度變化1 ℃, 大約會(huì)引起0 .1 %的靈敏度變化。此外光電流放大電路的倍率也會(huì)受溫度的影響。因此必須對(duì)光度探頭和電路恒溫, 溫度應(yīng)控制在1 ℃以內(nèi)。

1 .3 　角度精度

分布光度計(jì)測(cè)試的是燈具在各個(gè)方向上的光度數(shù)據(jù), 對(duì)其旋轉(zhuǎn)和定位系統(tǒng)的角度精度有較高的要求, 包含角度精度、軸線精度、反光鏡面形精度等。

對(duì)于帶反光鏡的分布光度計(jì), 反光鏡的平面度非常重要, 面形誤差和角度安裝誤差都會(huì)以兩倍影響角度精度;面形誤差還會(huì)影響測(cè)量光束的空間特性, 引起更大的測(cè)量誤差。如果在測(cè)量過程中探測(cè)器的測(cè)量光束軸相對(duì)于反光鏡需作空間旋轉(zhuǎn)(錐面)運(yùn)動(dòng), 那么反光鏡的面形誤差將以四倍影響角度精度。

目前國(guó)際上高檔的分布光度計(jì), 反光鏡與鏡架均采用特殊的結(jié)構(gòu)連接, 浙大三色公司和德國(guó)LMT 公司制造的分布光度計(jì), 反光鏡采用局部連接的方法, 鏡面的平行度通過激光精確校準(zhǔn)。某些設(shè)備的反光鏡采用直接粘結(jié)的方法, 鏡面平面度很難保證, 粘結(jié)膠固化會(huì)引起鏡面內(nèi)的應(yīng)力, 使鏡面鍍層脫落、鏡面玻璃產(chǎn)生雙折射誤差等問題。長(zhǎng)期使用中鋼架會(huì)時(shí)效變形, 使鏡面造成永久性的扭曲, 不可調(diào)校。

1 .4 　雜散光

雜散光是分布光度測(cè)量中影響測(cè)試精度最重要的因素之一。在分布光度測(cè)量設(shè)備的選購(gòu)、實(shí)驗(yàn)室建造中必須引起足夠的重視。應(yīng)該注意的是, 任何黑色的表面也都存在百分之幾的光學(xué)反射。雜散光的影響對(duì)于測(cè)量窄光束燈具尤其明顯, 例如,若投光燈的光束角為4°, 即使環(huán)境的反射比只有1 %, 背景雜散光的影響將引起總光通量的誤差約達(dá)40 %以上。因此, 分布光度計(jì)中的光電探測(cè)器應(yīng)只接收燈具發(fā)光面或僅從反光鏡反射后的光束, 其它雜散光, 如反光鏡邊緣、地面、墻面等反射引起的雜光應(yīng)予消除。實(shí)際的實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)在測(cè)試燈具、反光鏡和探頭之間分別設(shè)置一系列的光闌, 光闌的通光孔徑與測(cè)量光束的孔徑相對(duì)應(yīng), 嚴(yán)格控制環(huán)境的雜散光。

2 　結(jié)　　論

燈具的分布光度測(cè)量是一項(xiàng)非常專業(yè)的工作,測(cè)試設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室結(jié)構(gòu)及操作人員是影響測(cè)量結(jié)果的三項(xiàng)重要環(huán)節(jié)。尤其是路燈等室外照明燈具的測(cè)量, 在設(shè)備的選型上一定要考慮燈具的光束性能, 測(cè)試方法必須符合CIE 的遠(yuǎn)場(chǎng)光度測(cè)量原則,尤其要注意測(cè)量設(shè)備及實(shí)驗(yàn)室的雜散光影響。在測(cè)試設(shè)備的各個(gè)環(huán)節(jié), 要適當(dāng)?shù)匕仓孟鄳?yīng)的消雜散光闌, 保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確度。