积分球校准操作说明

积分球校准操作说明第1页，课件共40页，创作于2023年2月Photometry光度测量Whatisphotometry?什么是光度测量Photometryisthemeasurementoflight.光度测定是用来测量光Ifyoucannotmeasurewhatyouproduce,youwillnotbeinbusinessforlong.如果你不能测量你自己的产品,那么你不会有长久的买卖2第2页，课件共40页，创作于2023年2月ElectromagneticSpectrum

电磁波频谱3第3页，课件共40页，创作于2023年2月Radiation辐射LightistheportionoftheElectromagneticSpectrumthatcanexcitetheretinaandproduceavisualsensation.光是电磁波频谱的一部分,它能刺激视网膜产生视觉VisibleLight可见光380to800nmUltraVioletRadiation紫外辐射UV-C-200to260nmUV-B-260to320nmUV-A-320to400nm长波紫外线InfraRedRadiation红外辐射800to3600nm4第4页，课件共40页，创作于2023年2月RelativeEyeSensitivities眼睛相对的灵敏度ScotopicEyeSensitivityCurve暗视觉灵敏度曲线PhotopicEyeSensitivityCurve适光5第5页，课件共40页，创作于2023年2月IntegratingSpheres–Whyusethem?积分球Inpractice,luminousfluxismeasuredusinganintegratingsphere.习惯上积分球用来测量光通量Thespheresarecoatedwithahighlydiffuse,reflectiveandspectrallyflatcoating.球面上覆盖有一层高反射物质Theadvantageofasphereisthatthelightfromthetestsourceis“integrated”viamultiplereflectionssuchthatthereflectedlightstrikinganypointonthespherewallisproportionaltotheluminousfluxemittedbythelamp.球的优势是测试源的光是”完整的”,经过多次反射,反射光照到球面内任何一个点上的灯发出的光通量是均衡的6第6页，课件共40页，创作于2023年2月SystemDesign系统设计TestLamp测试灯Baffle挡片Detector探头Baffle挡片AuxiliaryLamp辅助灯PowerSystem第7页，课件共40页，创作于2023年2月SphereDesign球设计Detectortomeasurethelightoutput.探头测量光的输出Baffletoblockthedirectlightfromthelampfromthedetector档片阻挡从灯管直接到探头的光Weareinterestedintheintegratedreflectedlightinthespherenotdirectlight(Illuminance).我们要测定的是在球内完整的反射光而不是直接照射光AuxiliaryLampandbaffletomonitorthespherecalibrations.辅助灯和挡片是监控球的标准8第8页，课件共40页，创作于2023年2月SpherePhotometer球面光度计9第9页，课件共40页，创作于2023年2月SphereTheory球原理E=I/r2E=Illuminance照度I=LuminousIntensity发光强度10第10页，课件共40页，创作于2023年2月11E=I/AE=IlluminanceI=LuminousIntensity

LINE1HASONEREFLECTION直线1有一个反射E1=

r/ASphereTheory第11页，课件共40页，创作于2023年2月11222E=I/ALINE2HASTWOREFLECTIONSE2=

rr/ASphereTheory第12页，课件共40页，创作于2023年2月112223333E=I/ALINE3HASTHREEREFLECTIONSE3=

rrr/ASphereTheory第13页，课件共40页，创作于2023年2月ETOTAL=I/r2+

r/A

+

rr/A

+

rrr/A+...ETOTAL=I/r2+

r/A

+

r2/A

+

r3/A+...ETOTAL=I/r2+

/AS(r+r2+r3+...)ETOTAL=I/r2+

r A(1-r)SphereTheoryETOTAL=

r AfterBaffleInsertiontoBlockDirect

A(1-r)Thedetectorsignalisproportionaltoluminousflux!探测到的信号与光通量成比例第14页，课件共40页，创作于2023年2月BasicPhotometrySystems15第15页，课件共40页，创作于2023年2月Units:Lumens–1lmis1“lightWatt”.单位:Lumens-1lm是1”光瓦”Eyesensitivitycorrectedpower.Definition:Thetimerateofflowofradiantenergy(radiantpower)asweightedbythephotopicspectralsensitivityoftheeye.定义:光源在单位时间内所发出的光量,其中可产生视觉者Ifauniformpointlightsourceof1cdluminousintensityispositionedatthecenterofasphereof1-mradius,everyareaof1m2ontheinsideofthespherewillreceivealuminousfluxof1lm.如果在一个半径为1m的球内的中心位置有一个光强度为1cd的均匀点光源,在1m2内表面接收到的光通量是1lm.LuminousFlux(Φ)光通量16第16页，课件共40页，创作于2023年2月DeterminedbyEquation:方程式Pλ(

)isthespectralpowerdistribution(SPD)ofthelightsourceinW/nmPλ(

)是光源的光谱能量分布W/nmV(

)isthephotopicspectralsensitivityoftheeye–usedhereasa“weightingfactor”V(

)是眼睛产生的视觉-”权重因数”Thisisthefundamentalphotometricequation这是光度的基本方程k=683lm/WLuminousFlux(Φ)17第17页，课件共40页，创作于2023年2月P(l)=lamppowerspectra灯能量范围V(l)=eyesensitivitycurve视觉灵敏曲线P(l)*V(l)=effectivepowerspectratheeyesees可见功率范围YoucanthinkoftheeyeasadetectorwitharesponsecurveV(l)眼睛就象是V(λ)曲线所反应PhotometrySystem

Calibration18第18页，课件共40页，创作于2023年2月PhotometrySystemCalibration

光度系统标准Whycalibrate?为什么用标准？PropercalibrationlinksPhilips’measurementstoStandardInternationalUnits—opticalwattandlumen.飞利蒲测量单位是以国际单位为标准-瓦特和流明USFederalTradeCommissionrequiresthatratingsincatalogues,inadvertising,etcbebasedinactualmeasurements.美国商务委员会要求刊登在目录、广告等要基于实物测量ManycustomersrequestcertificationtoANSI,CSA,orotherstandards.Photometricmeasurementsareapartofmanycertifications.许多顾客要求有ANSI,CSA或者其它标准的认证。光度测量也是这些标准中的一部分。Governmentalcontracts(stateandnational)manytimesrequirecertification.政府合同大多数要求有证明PhilipsLightingisinthebusinessofprovidinglightandlightingsolutions,NOTselling“lightbulbs”.Wemustbeabletomeasurewhatwesell.飞利蒲照明是供应灯和照明方案，不出售“电灯泡”。我们必须有能力测试我们所卖的。Luminousflux,color,CRI,Lifetime,etciswhatwesellandhowwedifferentiateourselvesfromothers.我们出售的产品的光通量、色温、CRI、寿命等，如何与其它公司区别19第19页，课件共40页，创作于2023年2月PhotometrySystemCalibrationWhycalibrate?Withoutgoodmeasurements,wecannot:没有好的测量法，我们不能：Determineourquality.决定我们的质量Judgetheeffectivenessofimprovementsorproductcostreductions.判定效力的提升或者生产成本减少Properlyanalyzecustomercomplaints.完整的分析顾客抱怨Effectivelybenchmarkthecompetition.有效的竞争基点Providegooddataforcourtcases.提供对案例有益的资料Rebutcompetitionclaimsandmisinformation.反驳竞争要求和误传Supportsales.支持销售20第20页，课件共40页，创作于2023年2月FundamentalCalibrationEquation

标准方程的基本原理CalibrationsaretypicallyperformedbymeasuringaknownvalueandthenestablishingaCalibrationFactororCorrectionFactorastheratiooftheknownandMeasuredValue:标准代表测量一个已知值，设定一个校准因数或者修正因数当作已知和测量值的比率Measuredvaluesofunknownsarethencalculatedas:测量未知值计算如下21第21页，课件共40页，创作于2023年2月FundamentalCalibrationEquation

方程基本原理Thestandardlampsareplacedinthesphereandoperatedattheelectricalcharacteristicsspecifiedbythecertificate标准灯放置在球内然后按照说明书进行电特性操作ThefluxvalueprovidedbythecertificateisthenusedtodeterminetheCalibrationFactor:根据说明书提供的光通量值测定校准因数Forsomephotometers(LMTI1000andC1200’s)thisvaluecanbeenteredinastheattenuatorforthesystem.这个值可以当作是一些光度计系统的衰减器22第22页，课件共40页，创作于2023年2月SphereCorrections

球体修正CorrectionsmustbeappliedtointegratingspheremeasurementstoaccountforLampColor,Shape,Size,non-linear(ordifferent)sphereillumination,fixturing,andIntensityDistribution.修正必须适用于累计球（光度计的圆球）测量说明灯的色温、外型、尺寸、非线形（或者不同）球照明、预定时间和亮度分布Thecorrectionsare:修正如下：SelfAbsorption自吸收Spatial空间IntensityDistribution亮度分布Spectral光谱Positional位置23第23页，课件共40页，创作于2023年2月PhotometrySystemCalibration

光度测量系统标准Therearetypicallyonly2calibrationsrequiredforphotometrysystems:光度测量系统典型的有2个要求标准Luminousflux(detectorbased)光通量（基于探头）Spectral光谱Oncecorrectionfactorsaredetermined,theinformationcanbeputintocalculationsoftware(suchasPDAQ)orspreadsheetsandautomaticallyusedinthemeasurementprocess.一旦确定修正因数，资料应该被输入到计算软件（象PDAQ）或者电子数据表格，自动使用在测量程序中。24第24页，课件共40页，创作于2023年2月PhotometrySystemsCalibrationCalibration1:DetectorBasedCalibration–LuminousFluxCalibration标准1：探头标准-光通量标准Lumens流明IncludesSAF,ID,Spectral,Spatial,PositionalCorrectionFactors包括SAF、ID、光谱、空间、位置、修正因数Equipment:LMT,sphere.

设备：LMT、球Calibration2:SpectralBasedCalibration–SpectralPowerDistributionCalibration标准2：光谱标准-光谱能量分布SpectralPowerDistribution光谱能量分布UsedtocalculateCCT,CRI,x,y,allR-values习惯上计算CCT、CRI、X、Y、所有R值x,ycorrectionfactorsaredependentuponthiscalibration,NOTtheluminousfluxcalibration.X、Y的修正因数依赖于这个标准，不是光通量标准。Thiscalibrationiscurrentlya“relative”calibration–doesnotincludecorrectionssuchasSAF,ID,etc.这个标准是当前“相对的”标准-不包括修正象SAF、ID等Thecalculatedvaluesneedonlyrelativevalues,notabsolutevalues.计算值需要的只是相对值不是绝对值Equipment:DAS,OMA,Monochromator,Spectrometers,etc.设备：数据采集器、OMA、单色仪、分光计等。25第25页，课件共40页，创作于2023年2月PhotometrySystemsCalibrationCorrectionfactorsappliedtoluminousfluxcaninclude:修正因数适用于光通量包括：SelfAbsorptionCorrection:Alampinasphereabsorbslightemittedbyitselfandreflectedbackfromthespherewall,thusreducingthesphereresponsivity自吸收修正：一支灯在球内吸收自身发出和球壁上反射的光，从而减少了球的敏感度SpectralMismatchCorrection:ThespectralresponsivityoftheintegratingspherephotometerisnotperfectlymatchedtotheeyesensitivitycurveV(l)function.光谱失谐修正：积分球的光谱敏感度与人眼灵敏度曲线不是完全相等SpatialNon-uniformityResponseCorrection:Theresponseofthesphereisnotspatiallyuniformbecauseofthebaffleorotherobjectsinthesphere(fixturesforu-bend),contaminationofthespherewall,gapsbetweenhemispheres,differentangularluminous-intensitydistributionsfromthoseofthetestlamp.空间不均匀反应修正：球内反应不是空间均匀的，因为在球内有挡光片和其它物体，球壁上的污染物，半球的空隙，测试灯从不同角度的照射。26第26页，课件共40页，创作于2023年2月PhotometrySystemsCalibrationCorrectionfactorsappliedtoluminousfluxcaninclude:修正因数适用于光通量包括：IntensityDistributionResponseCorrection:Theresponseofthesphereisnotspatiallyuniformduetodifferentangularluminous-intensitydistributionsfromthoseofthetestlampascomparedtothecalibrationlamp.强度分布反应修正：球体反应空间不一致取决于从标准灯不同角度发光亮度分布-PositionalCorrection:Ideally,allmeasuredtestlampsshouldbemeasuredinthesamepositionalorientationasthestandardlampsduringcalibrationprocedures.Insomecases,lampsmustbemeasuredinadifferentorientation.Thiscorrectionisalsoimportantwhenmakingmeasurementsonpositionlimitedlamps.Inordertoaccountforanyeffectsthatmayoccurduetoacombinationofnon-uniformspatialissuewiththesphere,apositionalcorrectionfactorisused.-位置修正：理想上所有测试的试验灯应该安装在相同的位置方向按照标准灯的标准程序。有时候，灯必须在不同的方向上测试。这个修正同样重要当靠有限灯管来确定测量位置。为了解决任一效果的可能发生，取决于球的空间不一致问题，所以使用了位置修正因数。27第27页，课件共40页，创作于2023年2月PhotometrySystemsCalibrationCalibration1:DetectorBasedCalibration–LuminousFluxCalibration标准1：探头标准-光通量标准(1)Definethe“null”conditionofthesphereExample:Emptysocket,nolamp.定义球体“无效”条件如：没有灯(2)DetermineSAFofthecalibrationlampstandards确定SAF标准灯的标准(3)DeterminetheAttenuatorSetting确定衰减器设置Measurestandards–rawdata,nocorrectionfactors测量标准-原始数据，没有修正因数Attenuatorsettingissettoforcethefollowing:衰减器设置是强制设置如下：CertificateLumens=SAF*RawLumens证明光通量=SAF*原始光通量Note:RawLumens=AttenuatorSetting*DetectorSignal.注意：原始光通量=衰减器设置*探头信号Therefore:Lumens=SAF*AttenuatorSetting*Detectorsignal.因此：光通量=SAF*衰减器设置*探头信号SincewehavetheSAF,wecansettheattenuatorsetting.一旦我们有了SAF，我们就可以设置衰减器设置了。Measurestandardsasatest测试时测量标准Measuredlumens=SAF*Rawlumens.标准的光通量=SAF*原始光通量Confirmthedatamatchesthecertificateassignedvalue.确认证明赋值的数据匹配28第28页，课件共40页，创作于2023年2月PhotometrySystemsCalibrationCalibration1:DetectorBasedCalibration–LuminousFluxCalibration标准1：探头标准-光通量标准(4)DetermineLuminousFluxSpectralCorrectionFactor确定光通量光谱修正因数TheLMTcellmimicstheeyesensitivitycurve,butitisneverperfect.Therefore,errorisintroduced.LMT模仿人眼视觉灵敏度曲线，但是它还不是很完美，所以有误差Thiscorrectionfactorisrequiredwheneverlampsaremeasuredwithdifferentspectrathantheinitialcalibrationsource.修正因数要求无论何时测量不同光谱灯管都应和初始校准源比较Aspectralcorrectionfactorisusedsothattheattenuatordoesnothavetoberesetforlampswithdifferentspectra.因为运用了光谱修正因数，所以不同光谱的灯衰减器也不用重新调整DeterminetheSAFfor“other”standards(fluorescent,u-bend,etc).确定SAF适合“其它”标准（荧光灯、U形灯等）。Measurestandards–rawlumendata,nocorrectionfactors.测量标准-原始光通数据、无修正因数。SpectralCF=CertificateLumens/(SAF*rawlumendata).光谱CF=证明光通量/（SAF*原始光通数据）Measurestandardsasatest测试的测量标准Measuredlumens=SAF*SPEC*Rawlumens.测量光通量=SAF*原始光通量Confirmthedatamatchesthecertificateassignedvalue.确认证明赋值的数据匹配29第29页，课件共40页，创作于2023年2月PhotometrySystemsCalibrationCalibration1:DetectorBasedCalibration–LuminousFluxCalibration标准1:探头标准-光通量标准(5)DetermineLuminousFluxIntensityDistributionCorrectionFactor(5)确定发光强度分布修正因数Reflectorlampsunevenlyilluminatethesphereinadifferentwayfromtheinitialstandardlamps.Thisisespeciallyanissuewithsmallerspheres.最初的标准灯以不同的方式在球内不均衡的反射.小球的结果尤为特别.Thiscorrectionfactorisrequiredwheneverlampsaremeasuredwithdifferentilluminationpatternsthantheinitialstandards.修正因数要求无论何时测量不同光谱灯管都应和初始校准源比较Aintensitydistributioncorrectionfactorisusedsothattheattenuatordoesnothavetoberesetforlampswithdifferentspectra.运用亮度分布因数,测试不同光谱灯时衰减器不必重新安装DeterminetheSAFfor“reflector”standards.确定SAF适合“反射标准Measurestandards–rawlumendata,nocorrectionfactors测试标准-原始光通量数据、无修正因数IntensityDistributionCF=CertificateLumens/(SAF*rawlumendata)亮度分布CF=已证光通量/(SAF*原始光通量数据)30第30页，课件共40页，创作于2023年2月PhotometrySystemsCalibrationCalibration1:DetectorBasedCalibration–LuminousFluxCalibration(5)DetermineLuminousFluxIntensityDistributionCorrectionFactor(continued)Measurestandardsasatest检验测量标准Measuredlumens=SAF*ID*Rawlumens.标准光通量=SAF*ID*初始光通量Confirmthedatamatchesthecertificateassignedvalue.确定初始数据的证明赋值Calibration1:DetectorBasedCalibration–LuminousFluxCalibration标准1:探头标准-光通量标准OtherCorrectionsFactorscanbedeterminedsuchaspositional,etc.确定其它修正因数如位置等Remember,thiscalibrationisforLumensonly!Thereisnoneedtoperformcolorcorrectionsatthetimeyouperformlumencalibration.记住这个标准仅适用光通量!当你操作光通量标准时不必进行颜色修正.Theuseofcorrectionfactorsisdependentuponthelamptype.使用修正因数取决于灯的型号Measuredlumens=SAF*SPEC*ID*Rawlumens.标准光通量=SAF*SPEC*ID*原始光通量31第31页，课件共40页，创作于2023年2月Example-SAFProcess32第32页，课件共40页，创作于2023年2月ExampleSpectralCF

Process33第33页，课件共40页，创作于2023年2月ExampleLumenCalibrationProcessNONote:onlyshowsafewcorrectionfactors–SAFandSpectralCF.34第34页，课件共40页，创作于2023年2月LumenCalibrationProcessCont’d35第35页，课件共40页，创作于2023年2月PhotometrySystemsCalibrationCalibration2:SpectralBasedCalibration–SpectralPowerDistributionCalibration标准2:光谱标准-光谱能量分布标准SpectralPowerDistribution光谱能量分布UsedtocalculateCCT,CRI,x,y,allR-values习惯用于计算CCT,CRI,X,Y,所有R值x,ycorrectionfactorsaredependentuponthiscalibration,NOTtheluminousfluxcalibration.X、y修正因数由这个标准决定,不是光通量标准.CCTisdirectlycalculatedfromx,y,sothismustbecorrectfortheCCTtobecorrect.CCT是从x、y中直接计算出来,所以必须给CCT做正确的校正.CalibratewithaSpectralFluxStandard.校准光谱流量标准UnitsareinW/nm单位Afilewithdataforthestandardlampiscomparedwiththerawmeasureddata.比较标准灯的档案资料数据与原始测量数据CarefullyplacetheSpectralFluxStandardintothesphere.小心地将光谱流量标准放进球内Operatethelampaccordingtothecertificateforthestandard.按照标准说明书安装灯36第36页，课件共40页，创作于2023年2月PhotometrySystemsCalibrationCalibration2:SpectralBasedCalibration–SpectralPowerDistributionCalibration标准2:光谱标准-光谱能量分布标准(3)UseappropriatesoftwaretomeasuretheSpectralFluxStandard.(3)用合适的如件来测量光谱流量标准Thesoftwarewillgenerateacalibrationfilebycomparingthespectralfluxstandardfilewiththemeasuredfile,wavelengthbywavelength.通过比较光谱流量标准文件和测试文件,软件会产生一个标准文件Eachdatapointateachwavelengthinthecalibrationfileiscalculatedaccordingto:每个波长里的每个数据点在标准文件内计算公式如下CAL=标准文件数据/原始探测数据

CAL=(StandardFileData)/(RawDetectorData).Thecalibrationfileisusedtoconvertrawdetectordatatom