半导体照明产品的光通量测量方法

张天勇

摘要：光通量测量需根据LED照明产品的类型，选择测量方法。测量方法主要有两种，分布光度计以及积分球光谱仪系统。应对测量方法的特点以及原理进行分析，对不同类型的LED照明产品的光通量进行测量，并对两种检测手段的检测结果进行对比，找出检测结果的差异，为不同类型LED产品的光通量选择适用的检测手段，保证LED产品的生产质量。

关键词：分布光度计;积分球光谱仪系统;光通量

引言：作为照明史上继白炽灯、荧光灯的照明光源革命，半导体照明的核心是LED，LED照明产品具有寿命长、显色度高、光效高、节能环保等特点，逐渐代替传统照明产品，近几年在照明产品中得到广泛应用。

光通量意味着LED产品的发光能力，是检测LED产品的重要指标。在检测光通量时，通常可用到绝对法以及相对法。相对法是利用积分球光谱系统，将光通量的标准灯与未检测的LED产品进行对比，比较其光通量是否存在差异。绝对法是利用分布光度计对LED产品发光强度的空间分布进行测量，通过计算得出光通量。

一、分布光度计

分布光度计是一种较为大型的光学测试设备，主要测量光源随着空间角度变化而变化的光度。分度光度计主要由光度探测器以及转台（用于支撑定位被测光源的机械结构），传感器以及测量信号处理系统等部分构成。通过分布光度计进行测量时，可分为分布积分法以及光强分布法。

首先，应将需要测量的LED产品放在假想球面的中心，球面的表面积是确定的，并制定光照探头测定的角度，在多个发光平面上通过比较小的角度对LED产品进行间隔测量，利用分布光度计的光度探测器距离被检测LED灯的发光中心的长度，作为虚拟球面半径的各个点照度。扫描角度的间隔通常为10°，平面内的角度间隔通常为5°，通过测定LED产品照度分布积分对产品的总光通量进行测定。通过光强分布积分对LED产品进行总通光量测定。

LED产品在工作时，工作方向可对自身热状态造成相应的改变，使得LED光通量受到一定的影响。应在测定过程中对LED产品自身状态引起重视，确保测定结果的准确性。在利用分布光度计对LED产品进行测量时，不仅可以对小型LED照明产品进行测量，还可对尺寸比较大的LED照明产品进行测量，可对LED产品的总光通量以及光强分布进行检测。分布光度计由于其测量原理，将其安装在有温度控制的暗室中，不会受到被测光源吸收热量影响，但是需要对通风装置进行监督，避免通风装置影响测量结果，尤其是在对温度敏感的LED产品进行测量时，应按照标准规定对其进行测量，严格监控测量环境温度。在利用分布光度计对LED产品进行测量时，比通过积分球光谱仪测量时间更长。

二、积分球光谱仪

积分球是一个内壁喷涂高反射率的白色漫射材料，是一个空心的完整球，喷射的材料主要为硫酸钡。通过各个点均匀的漫反射，使得球壁内部图层反射率的要求为90-98%，由于球壁内部有大小不一致的孔洞，使得安装LED产品以及探测器更为便利。

光谱仪通常是对辐射照度的一种效应，但由于其在积分球内壁某一处时，输出的信号值代表着光入射到积分球内部的辐射光通量值。如果LED产品在积分球内部时，信号值为光源4π立体角的总体辐射量。在积分球内壁涂白色中性漫反射层后，会出现一定的反射比，在球的半径为固定值时，可对LED产品的辐射通量进行测定。可在球壁上找到任意一点，测定其辐照角度。测定的辐照角度主要分为两部分：从光源到任意点产生的辐照角度以及从光源到球壁其他点被反射到测定点上产生的照度。LED产品在直接照射时，在任意一点的辐射照度需要将B点的无数次反射照度进行叠加，计算总辐射照度。在实际测量过程中，应在LED照明产品与选定的点间设置白色漫反射挡板，可对光源的直射光进行阻挡。由于白色涂层会对积分球出射光的光谱产生较大的影响，应在数据检测时进行合理分析。综上所述，光源在发出光后，经过球内壁的无数次漫反射后，可在球内壁各个点之间形成较为均匀的照明，使得球壁上任何一个点的辐照度都与光源的辐射通量，球的反射率以及球体大小有一定的关联。积分球光谱仪可根据总辐射通量的标准灯进行核准。由于积分球包含在校核系统中，可不考虑积分球的辐射通量，可与标准灯进行比较，得出被测定的LED产品的光谱辐射通量。

积分球光谱仪在对LED产品进行光通量测定时，可对测量一体化LED灯以及比较小的LED灯的产品，可对LED灯具总光通量以及色度进行测量。积分光谱仪测量速度较快，并且温度不会对测定结果产生影响，无需在暗室中进行测定。在空气流动极小时，球体内温度也不会受到温度影响，不受到温度控制室内潜在的气流等影响。需要注意在安装在积分球内部或者积分球表面的LED灯在照明时，产品散发的热量对周围聚集环境温度造成一定的影响。

三、实验过程

两种不同的测量方法存在一定的差异性，为明确测定方法存在的具体差异，需要挑选不同光束角的LED产品进行测定。首先应对室内环境进行调节，环境温度在24-26℃之间，湿度小于等于65%，LED产品的燃点方向与其实际使用时的状态应保持一致，应尽量保证静止状态，确保周围空气流动速度比较小，避免对LED产品周围温度造成一定的影响。LED产品的光电参数需要在其稳定后进行测量，稳定的要求为在15分钟内，光通量或者光的强度变化小于0.5。由于尺寸的大小不一致，光束的角度不一样，所以LED产品测量结果也不尽相同，误差也比较大。

结语：在对LED产品进行光通量检测时，可用到分布光度计以及积分球光谱仪系统。由于两种测定方式存在一定的差异性，应根据LED产品具有的特点对检测方法进行选择。应根据LED产品的尺寸、光束角等特性对测定方法进行分析，选择适合的LED产品测量方式。在应用分布光度计对LED产品进行测定时，应首先对测定温度以及周围环境进行分析，按照测定标准对周围环境进行调节，由于仪器受周围环境影响比较大，同时需要在暗室内对其进行实验，以保证测定结果。在利用积分球光谱仪方法对LED产品进行检测时，应首先对积分球表面进行处理，通过对光源的漫反射计算出产品的光通量。两种测定方式都具有一定的优势，应结合LED产品形态对测定方式进行选定，使得LED产品光通量检测具有一定的科学性。

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