一种LED用自动分布光度计

　　1　引　言

　　LED绝大多数的光度、辐射度和色度测量装置均可由中国计量科学研究院相应的基标准定标,唯有总光通量或总辐射通量不行。因现有的总光通量标准 灯尺寸和光强太大,用通过积分球定标LED引起的不确定度也太大。另外,光源的总光通量是光度计量中的一项重要参数,也是国际计量局组织的国际比对项目之 一。为此,现借鉴PTB[1]和中国计量科学研究院研制复合式大型自动分布光度计[2]的经验研制了一台适用于LED的自动分布光度计。它能测量LED发 出的空间功率分布。画出此分布的配光曲线,并由此计算出LED的总光通量或总辐射通量。并且,由于LED工作的正向电流和电压是已知的,也即电功率是已知 的,所以能同时得到其发光效能。

　　2　自动分布光度计的结构

　　如图1所示,它由三个方框构成。外框既作为基座,固定并调整灯杆,LED在测量过程中静止不动。同时兼作LED电源线、步进电机引线、限位开关 引线和探测器信号引出的插头固定座。内框固定探测器并让它绕LED垂直剖面内作圆周运动(θ角)。θ角的旋转范围依LED的辐射强度分布而不同,最大可达 到180°,探测器对LED的距离可连续调节,甚至可安装到内框外侧,以测量尺寸较大的LED组合灯、LED阵列模块和八段管等。特殊设计的探测器支杆同 时可兼作杂散光屏蔽罩,它由装在中框下端的步进电机通过同步带驱动。中框带动内框从而让探测器绕LED作水平方向的圆周运动(角),它由装在外框底边下 的步进电机直接驱动,旋转范围为0°~360°。测量的分辨角限定为0.01°,尽管可以再小。

　　外框上梁的平板可放置一台仿日本东芝公司的标准电流电压发生器,以便给LED供电,其电流稳定度可达小数点后第4位数,比常用的恒定直流电源要 好,以稳定LED的发光强度。探测器采用日本滨松公司的S6337硅光电二极管,它的灵敏面达到18mm×18mm,因此对一定半径的测量球面,减少了测 量次数。它前面的V(λ)滤光片经过精心配制,达到f1<2%,从而提高了光度测量的准确度。采集的信号通过I/V转换,使低阻抗的模拟信号转换成 数字信号后由6位半数字万用表接收并显示,微机操纵中框和内框的顺序转动,并处理探测信号后绘成图表。

　　3　测量原理[3]

　　目前分布光度计是用绝对法测量光源总光通量的唯一装置。装置的基本功能是测量LED发光强度的空间分布,从而计算LED向空间发出的总光通量。总光通量Φ可由测量其部分光通量ΔΦ求和得到:

式(1)中:I为LED在某处的光发强度:E为LED在某处的照度;ΔΩ为LED所对面元的立体角;ΔS为空想球面面元的面积。