[发明专利]一种发光二极管光通量测量的球形光度计和测量方法

说明书

技术领域

本发明属于光通量测量领域，涉及一种测量发光二极管（以下简称LED）的光通量的装置与方法。尤其涉及一种可满足国际照明委员会出版物（CIE 127）所规定的测量LED光通量的相对测量装置和测量方法。

背景技术

光通量是表征光源发光特性最重要的参数之一。光通量的测量有两种方法：一种是绝对测量方法，用分布光度计测量被测光源在空间各方向的发光强度，积分计算得到光通量；另一种是相对测量方法，使用球形光度计用已知光通量的标准光源与被测光源进行比较测量。球形光度计由光度计、球体和挡屏等组成。球体是一个球形空腔，内壁涂有漫反射层，光源所发出的光经球壁多次漫反射后，使整个球壁上各点的反射照度相同，故球壁上的光度计的探测器所测得的光电流相对值（简称光电流值）正比于光源的光通量。当被测光源与标准光源的吸收不同时，使用辅助光源进行吸收修正因素的测量。

CIE 127号文件规定了三种形式的球形光度计，通过三个球形光度计分别实现三种几何条件的光通量测量，见附图1。其中，图1(a)是用于4π空间的光通量的测量，适合于前部和后部均发光的LED；图1(b)是用于2π空间的光通量的测量，适合于后部不发光只有前部发光的LED；图1(c)是部分光通量的测量，用于测量LED在某一立体角之内的光通量。

实际测量中，针对LED的发光特点和应用场合的不同，需要分别选用上述图1(a)、1(b)、1(c)三种球形光度计中的一种进行LED光通量的测量。校准检测实验室要开展LED光通量的测量需要配置三个积分球分别实现三种几何形式测量，从而占用较大空间，增加了成本。

因此有必要提供一种球形光度计，用一个球形光度计实现CIE 127号文件规定的三种几何形式的LED光通量测量，从而节约空间，降低成本。

发明内容

在一个方面，本发明提供一种发光二极管光通量测量的球形光度计，包括光度计、球体和挡屏，所述光度计包含光度探测器，所述球体是一个球形空腔；其特征是，所述球体上开一个直径略大于50mm的圆孔，此处安装活动球壁或精密光阑，光度计的探测器、圆孔位于球体赤道上，光度计的探测器中心与圆孔中心的圆心角相距± ；

所述“直径略大于50mm的圆孔”的含义是指圆孔的直径大于50mm且小于55mm，以便安装开口直径为50mm的精密光阑，优选直径为52mm的圆孔。

所述活动球壁与球体上的圆孔紧密配合并与球体内部相接，活动球壁与球体的曲率半径相同；当活动球壁安装于圆孔处时，用于4π空间或2π空间的光通量的测量；

所述球体的内壁、活动球壁的内壁以及挡屏均匀喷涂白色中性的漫反射材料；

所述精密光阑带有刀口，开口直径为50mm，椭圆度小于5μm，刀口开口小的一侧紧贴球壁，与圆孔紧密配合；当精密光阑安装于圆孔处时, 用于部分光通量的测量；

所述球体的上部和下部各开有一个开孔，用于安装LED的固定支杆，用螺钉将支杆一端锁紧在球体上，另一端位于球体中心用于安装LED，支杆为中空以便LED的供电导线穿过；当支杆安装时，用于4π空间的光通量的测量；

被测或标准LED安装于球的中心、侧壁或外部三种位置中的一种，所述挡屏安装于与被测或标准LED相应的三种位置中的一种；通过安装或不安装活动球壁、精密光阑及支杆，改变被测或标准LED和挡屏的安装位置，分别实现CIE 127号文件规定的LED的4π空间、2π空间和部分光通量的测量。

 本发明中，所述球体的直径根据光源的功率和几何尺寸而定，可以是（0.3-2.0）m，一般选用0.5m、1.0m、1.5m或2.0m。

所述活动球壁可以选用与球体同一材料的钢或铝材料制备，厚度(3-5)mm;拆装方便、光密闭性良好；活动球壁的内壁与球体同时喷涂。

所述精密光阑要求具有刚性不易变形，优选刚性优质硬金属材料加工，比如铬锰钢、钼等。

所述球体的内壁、活动球壁的内壁以及挡屏喷涂的白色中性均匀漫反射材料可以是硫酸钡或聚四氟乙烯。

所述开孔的直径通常为（5-15）mm。所述支杆可以是各种材质，可以是各类金属材料，比如铝、铜等，其上均匀喷涂白色中性漫反射材料；也可由聚四氟乙烯加工而成，其表面具有漫反射性质，光谱反射比与球内壁接近，并且在（380-780）nm的光谱响应平坦。

所述光度计（1）的探测器可由光谱辐射计替代, 其优点是还可用于光源的颜色参数的测量。所用光谱辐射计的波长范围为（380-780）nm；扫描间隔为(2-5)nm；光谱辐射计的入射狭缝靠近光纤的一端，光纤的另一端安装到光度计的探测器位置。