藉由量測(cè)光強(qiáng)度分布I(θ,Φ)如圖9所示,光通量可由公式(4)求得。若以亮度探頭量測(cè)照度值E(θ,Φ)進(jìn)行校正,光通亮的計(jì)算方式可由公式(5)計(jì)算出來(lái)。其中γ為相對(duì)于亮度探頭參考平面的旋轉(zhuǎn)半徑。量測(cè)光強(qiáng)度時(shí),γ須要有足夠的長(zhǎng)度。
………………公式(4)
………………公式(5)
常見(jiàn)幾種配光曲線儀的運(yùn)作架構(gòu),有中心旋轉(zhuǎn)反射鏡式及圓周運(yùn)動(dòng)反射鏡式。這兩種架構(gòu)都已有幾十年的歷史了,中心旋轉(zhuǎn)反射鏡式其運(yùn)作方式如圖10,待測(cè)燈具必須在相當(dāng)大的空間范圍內(nèi)繞著反射鏡反向且同步旋轉(zhuǎn),在暗室中上部溫度高及下部溫度低的現(xiàn)象,溫差有時(shí)達(dá)到2~5℃,此時(shí)對(duì)溫度變化和氣流敏感的燈具如固態(tài)照明燈具,極可能出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象,為降低氣流流動(dòng)對(duì)燈具的影響,在運(yùn)行時(shí)須放慢速度,量測(cè)時(shí)間也就增加了。
圖10 中心旋轉(zhuǎn)反射鏡式之配光曲線儀架構(gòu)示意
圓周運(yùn)動(dòng)反射鏡式其運(yùn)作方式如圖11,待測(cè)燈僅自轉(zhuǎn)不須做大范圍的繞行,相對(duì)于中心旋轉(zhuǎn)反射鏡式的配光曲線較為穩(wěn)定,但根據(jù)CIE-70的規(guī)定,入射到偵測(cè)器的主光線應(yīng)被限制在2.5度內(nèi),因此須要將量測(cè)距離拉長(zhǎng)才可滿足此要求,但對(duì)于光線較弱的小型光源,如此長(zhǎng)的量測(cè)距離,可能受限偵測(cè)器的靈敏度,不易量測(cè)。
圖11 圓周運(yùn)動(dòng)反射鏡式之配光曲線儀架構(gòu)示意
工研院量測(cè)中心目前使用配光曲線儀為圖12的架構(gòu),燈具僅緩步自轉(zhuǎn),且量測(cè)時(shí)燈具為使用時(shí)的擺放姿態(tài),穩(wěn)定性佳。量測(cè)時(shí)有兩種模式,一為透過(guò)雙面反射鏡提供大型燈具的遠(yuǎn)距離量測(cè);另一模式不透過(guò)反射鏡提供小型燈具如嵌燈、E27燈等的近距離(約1公尺)的量測(cè)。
圖12 工研院量測(cè)中心之配光曲線儀及其量測(cè)光源路徑示意
配光曲線儀的校正
使用配光曲線儀進(jìn)行光強(qiáng)度分布的測(cè)試,須使用照度或光強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)燈進(jìn)行國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)追溯。若量測(cè)全光通量則須使用全光通量標(biāo)準(zhǔn)燈進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)追溯,原則上標(biāo)準(zhǔn)燈的光型分布建議與待測(cè)燈源的光型相似。
LM-79特別說(shuō)明使用配光曲線儀量得的光強(qiáng)度分布數(shù)據(jù),須依照IES LM-63規(guī)范定義的格式,形成IES電子文件,以方便后續(xù)于照度分度上的模擬計(jì)算使用。
發(fā)光效率ηv的計(jì)算如下列公式(6)所述,為待測(cè)固態(tài)照明產(chǎn)品的總光通量ΦTEST除以總消耗功率PTEST,此指標(biāo)是用以評(píng)估固態(tài)照明電光效能轉(zhuǎn)換的重要指標(biāo)。
………………公式(6)
固態(tài)照明在顏色特性的量測(cè)上包含色度坐標(biāo)、相對(duì)色溫、演色性,對(duì)于固態(tài)照明其顏色特性在不同的空間角度可能是不同的,LM-79規(guī)范在第12.1至12.2節(jié)當(dāng)中進(jìn)行定義。
第12.1節(jié)為使用積分球-光譜輻射計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行分光輻射通量的量測(cè),再計(jì)算出顏色特性,此時(shí)量得的固態(tài)照明顏色特性為空間分布的平均表現(xiàn)。
第12.2節(jié)為使用前述配光曲線儀的機(jī)構(gòu)方式,搭配光譜輻射計(jì)或是色度計(jì)進(jìn)行空間顏色特性分布量測(cè)。這個(gè)方式適用于無(wú)法使用積分球進(jìn)行量測(cè),如大型燈具。重要的是,此方法可量得固態(tài)照明光源的空間顏色差異。若要得到空間平均的顏色特性,就將空間中各點(diǎn)的顏色數(shù)據(jù)進(jìn)行平均即可得到。
在量測(cè)θ=0°和90°(或更多的θ角)的色度坐標(biāo)和光強(qiáng)度時(shí),首先在每個(gè)θ角上取平均,表示為x(θi)、y(θi)以及I(θi),這里的θi=0°、10°、20°等直到180°。然后平均色度坐標(biāo)xa由下列加權(quán)平均式子算出,量測(cè)示意圖如圖13。
圖13 圖中為使用配光曲線儀量測(cè)固態(tài)照明顏色特性示意圖,該燈具為僅朝下半面發(fā)光之形式。
………公式(7)
平均色度坐標(biāo)ya 也是使用相同的算法。此計(jì)算方式是近似算法但對(duì)于實(shí)際應(yīng)用已算是足夠正確。嚴(yán)格說(shuō)來(lái),若要很精確的進(jìn)行顏色特性的空間積分須要經(jīng)由三刺激值計(jì)算X、Y、Z。
在使用光譜輻射計(jì)進(jìn)行顏色特性的量測(cè)時(shí),LM-79定義光譜輻射計(jì)的量測(cè)波長(zhǎng)范圍至少為380~780奈米,這是可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍,掃描間隔為5奈米或是更小的間距,如此才可確保量測(cè)的精確性。
在兩個(gè)空間垂直平面(ψ=0o,ψ=90o)量測(cè),空間平均色度坐標(biāo)是由前述公式(7)取得。LM-79中所定義的固態(tài)照明燈具空間色差Δu’’v’’為從計(jì)算空間平均色度坐標(biāo)的所有量測(cè)點(diǎn)中,對(duì)空間平均色度坐標(biāo)的最大差異(即在CIE(u’’v’’)坐標(biāo)圖中,兩點(diǎn)間最大距離)所決定的。
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