光通量测量课件

光通量测量球形光度计照度积分法光通量测量球形光度计1一、积分球理论理想积分球：（1）积分球内部为一完整的理想几何体；（2）球内壁为中性各向同性漫反射面，处处反射率相等；（3）球内不存在其他物体，包括光源（光源被假想为理想的点光源）；积分球参数：半径r、反射比ρ、总光通量Φ。一、积分球理论理想积分球：2朗伯面的总光通量（复习）I0SθdθIθ朗伯面的总光通量（复习）I0SθdθIθ3理论计算点光源S发出的光照射到面元dA，照度为E，反射出来的光通量是ρ*E。因为是漫反射面，所以亮度为L=ρ*E/πααABS理论计算点光源S发出的光照射到面元dA，照度为E，反射出来的4A处的反射光在点B处的照度为而AB=2rcosα，代入再代入L，A处的反射光在点B处的照度为5对上式进行积分对上式进行积分6同理可得：所以其中，被称为等价透过系数。同理可得：7结论：反射照度和总光通量成正比。如有一标准光源的光通量Φs为已知，可用积分球测出其照度Es和待测灯具照度Et，可求出待测灯具总光通量。Φt=Φs*Et/Es结论：反射照度和总光通量成正比。8二、球形光度计积分球（乌布利希球）：（1）球体：曲率半径处处相等，密闭性好；（2）窗口：直径20mm～40mm（和积分球具体半径有关）。（3）安装：标准灯和待测灯都安装在球心位置或者球壁上。（4）挡屏：在灯具和窗口之间应加一块挡屏，避免灯光直射窗口。挡屏以刚好把射向窗口的光线挡住为准。（5）涂料：硫酸钡（6）光度计：和光强探测器相同。二、球形光度计积分球（乌布利希球）：9曲率半径：和曲线内某一点相切的最大圆的半径就是曲线在该切点的曲率半径。曲率半径可以用来描述曲线在某个位置的弯曲程度。r1r2曲率半径：和曲线内某一点相切的最大圆的半径就是曲线在该切点的10球的直径大于待测光源线度的6～10倍。常见积分球半径：1m。小积分球半径：60mm～0.1m。NIST：直径2.5m。50mm的积分球基本不可用。V（λ）滤光器：让光度计的光电特性曲线符合人眼视觉灵敏度曲线。球的直径大于待测光源线度的6～10倍。11安装：灯具一般安装在球心位置，可以使得不均匀性降到最小。挡屏：挡屏距离球心距离为1/3～1/2半径。挡屏大小可由几何作图法求得。设光源的最大尺寸为2b,窗口的直径为2a,挡屏距离球心距离为1/3r，挡屏的半径为d可由下图求出安装：灯具一般安装在球心位置，可以使得不均匀性降到最小。12硫酸钡：化学稳定性好，不易变色或玷污，光谱选择性少。反射率0.89。热负荷小于160W/m2

2KW～2m。掺杂：蓝色染料。ρ(λ)ρ(λ)1-ρ(λ)硫酸钡：化学稳定性好，不易变色或玷污，光谱选择性少。反射率013测量步骤①把标准灯装在球心点燃5～10分钟,记下光电流ms后,把电源关掉,取下标灯；②装上待测灯点燃5～15分钟待其稳定后,记下光电流mx、P灯（U灯、I灯）③据Φx=(is/ix)·Φs计算出灯的总光通量。（注：应加入修正参数后计算，且需要多次测量求平均值）测量步骤①把标准灯装在球心点燃5～10分钟,记下光电流ms后14积分球测量图示积分球测量图示15三、校正1.光分布修正：用分布光度计精确测量其总光通量，和积分球测量结果比较可以得到修正参数。2.光谱失配修正：目的是为了让光度计的光谱特性符合人眼明亮度视觉特性。3.光度计响应稳定度修正：光电仪器响应参数随时间变化时需要进行修正。4.自吸收校正：灯具自身对发出的光的吸收（不管是发光部分还是不放光部分都会吸收）。三、校正1.光分布修正：用分布光度计精确测量其总光通量，和积16自吸收校正方式辅助灯（点燃）挡屏挡屏探测器未装待测灯具辅助灯（点燃）挡屏探测器装上待测灯具（不点燃）挡屏读数：m0读数：m灯自吸收校正方式辅助灯（点燃）挡屏挡屏探测器未装待测灯具辅助灯17辅助灯：和待测灯具具有相同光谱分布的灯（最好和待测灯具是同一类型的灯具）。两次测量的读数分别为m0、m灯。则吸收修正参数为

α＝m0/m灯所以测量结果

辅助灯：和待测灯具具有相同光谱分布的灯（最好和待测灯具是同一18进一步修正实验一：在积分球内不同位置放置待测灯具，并测量光通量。LED灯具探测器窗口挡屏12345位置光通量11.07521.07731.07641.07651.078阴影实验结论：自吸收与灯具位置基本无关进一步修正实验一：在积分球内不同位置放置待测灯具，并测量光通19实验二、不同尺寸的影响LED类型总光通量影响放置LED不放LEDØ3mm0.7310.7624.24%Ø5mm1.0771.1126.25%Ø8mm1.7511.9249.88%结论：LED灯具越大，自吸收效应越大。实验二、不同尺寸的影响LED类型总光通量影响放置LED不放L20实验三、积分球尺寸影响积分球尺寸影响Ø70mm9.88％Ø100mm6.1％Ø0.5m0.3％结论：积分球尺寸越大，自吸收影响越小实验三、积分球尺寸影响积分球尺寸影响Ø70mm9.88％Ø12160～100mm积分球校正方法使用辅助LED（和待测LED同一型号）工作原理：点燃一支和点燃两支光通量Φ0以及一支LED的吸收Φs和两只LED的吸收有所差异，可用加减法求得。60～100mm积分球校正方法使用辅助LED（和待测LED同22一个辅助灯：Φ1＝Φ0－Φs；Φ2＝Φ0－2Φs所以Φ0＝？两个辅助灯：Φ1＝Φ0－3Φs；Φ2＝2Φ0－3Φs所以Φ0＝？一个辅助灯：23照度积分法工作原理：由光通量定义有:故只要测出在△A面积上的光照度E,再乘以△A,即可求得点光源在单位立体角内光通量的大小。设想一闭合球面包围光源,将球面分割成若干面积元S1、S2、S3……测出各个面积元上所对应的照度为E1、E2、E3……求出各个面元上的光通量为E1S1、E2S2、E3S3……照度积分法工作原理：24

再求和即可得到总的光通量为：即为分布光度计的工作原理每个球带的面积为:

总光通量为：常见划分面元（球带）方法有：等间隔法、等立体角法。再求和即可得到总的光通量为：25

再求和即可得到总的光通量为：即为分布光度计的工作原理每个球带的面积为:

总光通量为：常见划分面元（球带）方法有：等间隔法、等立体角法。再求和即可得到总的光通量为：261.等角度系数法以等角度的方法分割球面，所得到的球带宽度相等而面积不等。第一条球带（球冠）的面积为：

第二条球带的面积为：

第i条球带的面积为：

则总的光通量为：

1.等角度系数法以等角度的方法分割球面，所得到的球带宽度相等27

Ei计算方法:①为球带系数:可每隔或进行分度,先将球带系数计算出来(一般以或进行分度)②照度可用照度计在位置测量出照度,称为的平均照度;也可分别测量θi-1和θi处的照度Ei-1和Ei,再求两者的平均值即作为平均照度

Ei计算方法:28以上求法光源光强分布为轴对称的,不对称则可适当绕垂直轴转动被测光源,分别测定相应的光照度，再计算总光通量）等角度法的缺陷：球带面积不同,球带面积大,的球冠面积最小,测量误差大，计算复杂。以上求法光源光强分布为轴对称的,不对称则可适当绕垂直292.等立体角法：等立体角法要求划分出的球带立体角相等，也就是面积相等。将闭合球面分成N等份,则每个球带的面积为：

则通过第i条球带的光通量为EiSi，故总的光通量为：

2.等立体角法：等立体角法要求划分出的球带立体角相等，也就是30

Ei计算方法:①将每个球带再分成两等份,在等分线上测量球带的照度,作为每个球带的平均照度.关键在求等分角α②求测量方向角α(平分线角度)：第i个球带的面积为：Ei计算方法:31分布光度计实例类型一分布光度计实例类型一32测LED产品绕其自身水平轴和垂直轴旋转，而光度探测器保持静止在该分布光度计中，被测LED产品仅绕自身中心转动，环境变化较小，总光通量测量精度较高。灯具旋转式分布光度计测LED产品绕其自身水平轴和垂直轴旋转，而光度探测器保持静止33双镜双探分布光度计第一探测头第二探测头旋转反射镜主轴C轴旋转反射镜双镜双探分布光度计第一探测头第二探测头旋转反射镜主轴C轴旋转34光通量测量课件35本章小结本章小结36光通量光通量：代表光线的线段的数量。其他光度：代表光线的线段在空间中的分布情况。光通量光通量：代表光线的线段的数量。37点光源的发光强度4π空间2π空间点光源的发光强度4π空间2π空间38亮度亮度39照度S1S2S3S2照度S1S2S3S240光强测量光强测量41光通量测量课件42光通量测量球形光度计照度积分法光通量测量球形光度计43一、积分球理论理想积分球：（1）积分球内部为一完整的理想几何体；（2）球内壁为中性各向同性漫反射面，处处反射率相等；（3）球内不存在其他物体，包括光源（光源被假想为理想的点光源）；积分球参数：半径r、反射比ρ、总光通量Φ。一、积分球理论理想积分球：44朗伯面的总光通量（复习）I0SθdθIθ朗伯面的总光通量（复习）I0SθdθIθ45理论计算点光源S发出的光照射到面元dA，照度为E，反射出来的光通量是ρ*E。因为是漫反射面，所以亮度为L=ρ*E/πααABS理论计算点光源S发出的光照射到面元dA，照度为E，反射出来的46A处的反射光在点B处的照度为而AB=2rcosα，代入再代入L，A处的反射光在点B处的照度为47对上式进行积分对上式进行积分48同理可得：所以其中，被称为等价透过系数。同理可得：49结论：反射照度和总光通量成正比。如有一标准光源的光通量Φs为已知，可用积分球测出其照度Es和待测灯具照度Et，可求出待测灯具总光通量。Φt=Φs*Et/Es结论：反射照度和总光通量成正比。50二、球形光度计积分球（乌布利希球）：（1）球体：曲率半径处处相等，密闭性好；（2）窗口：直径20mm～40mm（和积分球具体半径有关）。（3）安装：标准灯和待测灯都安装在球心位置或者球壁上。（4）挡屏：在灯具和窗口之间应加一块挡屏，避免灯光直射窗口。挡屏以刚好把射向窗口的光线挡住为准。（5）涂料：硫酸钡（6）光度计：和光强探测器相同。二、球形光度计积分球（乌布利希球）：51曲率半径：和曲线内某一点相切的最大圆的半径就是曲线在该切点的曲率半径。曲率半径可以用来描述曲线在某个位置的弯曲程度。r1r2曲率半径：和曲线内某一点相切的最大圆的半径就是曲线在该切点的52球的直径大于待测光源线度的6～10倍。常见积分球半径：1m。小积分球半径：60mm～0.1m。NIST：直径2.5m。50mm的积分球基本不可用。V（λ）滤光器：让光度计的光电特性曲线符合人眼视觉灵敏度曲线。球的直径大于待测光源线度的6～10倍。53安装：灯具一般安装在球心位置，可以使得不均匀性降到最小。挡屏：挡屏距离球心距离为1/3～1/2半径。挡屏大小可由几何作图法求得。设光源的最大尺寸为2b,窗口的直径为2a,挡屏距离球心距离为1/3r，挡屏的半径为d可由下图求出安装：灯具一般安装在球心位置，可以使得不均匀性降到最小。54硫酸钡：化学稳定性好，不易变色或玷污，光谱选择性少。反射率0.89。热负荷小于160W/m2

2KW～2m。掺杂：蓝色染料。ρ(λ)ρ(λ)1-ρ(λ)硫酸钡：化学稳定性好，不易变色或玷污，光谱选择性少。反射率055测量步骤①把标准灯装在球心点燃5～10分钟,记下光电流ms后,把电源关掉,取下标灯；②装上待测灯点燃5～15分钟待其稳定后,记下光电流mx、P灯（U灯、I灯）③据Φx=(is/ix)·Φs计算出灯的总光通量。（注：应加入修正参数后计算，且需要多次测量求平均值）测量步骤①把标准灯装在球心点燃5～10分钟,记下光电流ms后56积分球测量图示积分球测量图示57三、校正1.光分布修正：用分布光度计精确测量其总光通量，和积分球测量结果比较可以得到修正参数。2.光谱失配修正：目的是为了让光度计的光谱特性符合人眼明亮度视觉特性。3.光度计响应稳定度修正：光电仪器响应参数随时间变化时需要进行修正。4.自吸收校正：灯具自身对发出的光的吸收（不管是发光部分还是不放光部分都会吸收）。三、校正1.光分布修正：用分布光度计精确测量其总光通量，和积58自吸收校正方式辅助灯（点燃）挡屏挡屏探测器未装待测灯具辅助灯（点燃）挡屏探测器装上待测灯具（不点燃）挡屏读数：m0读数：m灯自吸收校正方式辅助灯（点燃）挡屏挡屏探测器未装待测灯具辅助灯59辅助灯：和待测灯具具有相同光谱分布的灯（最好和待测灯具是同一类型的灯具）。两次测量的读数分别为m0、m灯。则吸收修正参数为

α＝m0/m灯所以测量结果

辅助灯：和待测灯具具有相同光谱分布的灯（最好和待测灯具是同一60进一步修正实验一：在积分球内不同位置放置待测灯具，并测量光通量。LED灯具探测器窗口挡屏12345位置光通量11.07521.07731.07641.07651.078阴影实验结论：自吸收与灯具位置基本无关进一步修正实验一：在积分球内不同位置放置待测灯具，并测量光通61实验二、不同尺寸的影响LED类型总光通量影响放置LED不放LEDØ3mm0.7310.7624.24%Ø5mm1.0771.1126.25%Ø8mm1.7511.9249.88%结论：LED灯具越大，自吸收效应越大。实验二、不同尺寸的影响LED类型总光通量影响放置LED不放L62实验三、积分球尺寸影响积分球尺寸影响Ø70mm9.88％Ø100mm6.1％Ø0.5m0.3％结论：积分球尺寸越大，自吸收影响越小实验三、积分球尺寸影响积分球尺寸影响Ø70mm9.88％Ø16360～100mm积分球校正方法使用辅助LED（和待测LED同一型号）工作原理：点燃一支和点燃两支光通量Φ0以及一支LED的吸收Φs和两只LED的吸收有所差异，可用加减法求得。60～100mm积分球校正方法使用辅助LED（和待测LED同64一个辅助灯：Φ1＝Φ0－Φs；Φ2＝Φ0－2Φs所以Φ0＝？两个辅助灯：Φ1＝Φ0－3Φs；Φ2＝2Φ0－3Φs所以Φ0＝？一个辅助灯：65照度积分法工作原理：由光通量定义有:故只要测出在△A面积上的光照度E,再乘以△A,即可求得点光源在单位立体角内光通量的大小。设想一闭合球面包围光源,将球面分割成若干面积元S1、S2、S3……测出各个面积元上所对应的照度为E1、E2、E3……求出各个面元上的光通量为E1S1、E2S2、E3S3……照度积分法工作原理：66

再求和即可得到总的光通量为：即为分布光度计的工作原理每个球带的面积为:

总光通量为：常见划分面元（球带）方法有：等间隔法、等立体角法。再求和即可得到总的光通量为：67

再求和即可得到总的光通量为：即为分布光度计的工作原理每个球带的面积为:

总光通量为：常见划分面元（球带）方法有：等间隔法、等立体角法。再求和即可得到总的光通量为：681.等角度系数法以等角度的方法分割球面，所得到的球带宽度相等而面积不等。第一条球带（球冠）的面积为：

第二条球带的面积为：

第i条球带的面积为：

则总的光通量为：

1.等角度系数法以等角度的方法分割球面，所得到的球带宽度相等69

Ei计算方法:①为球带系数:可每隔或进行分度,先将球带系数计算出来(一般以或进行分度)②照度可用照度计在位置测量出照度,称为的平均照度;也可分别测量θi-1和