用积分球测量LED和固态照明

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本文描述了使用积分球精确测量固态照明（SSL）和LED产品的过程。根据CIE 127:2007建议，详细说明了完整的程序，包括吸收校正、校准和LED测量。

重点介绍了用Admesy钨宽带参考标准对传统校准方法的改进。最后，对如何保证LED测量的精度和一致性提出了一些建议。

典型的LED积分球测量过程包括三个步骤:

• 校准测试设置
• 被测器件(DUT)吸收校正
• 实际测量。

测量设置

为了进行快速和精确的LED和SSL测量，建议采用如图1所示的集成球体设置(CIE 127: 2007)。

如图所示，积分球（1）和分光计（2）使用光纤挠性电缆（3）连接，用于测量LED（4）。对于吸收校正，可能需要连接辅助灯（5）的进一步校正。

几个参考标准灯需要进行光通量和光谱通量校准，如CIE 127所示．该Admesy测试装置设计用于光通量（lm）测量，并提供有关X、Y、Z参数以及X、Y、u'，v'，CCT、CRI和光谱分布以及主波长和峰值波长的信息。

图1所示。LED测量的积分球测试设置。

积分球用于将LED发射的单向辐射空间分布为均匀辐射。

根据LED的属性，必须选择一个合适的球体。与小球体相比，大球体的光分布得到了改善，因为球体中物体造成的几何误差相对较小。表1提供了Admesy球和典型应用的概述。

表1。Admesy积分球及其应用

模型	直径	辅助灯	应用	DUT类型
1	75毫米	没有	•生产	•标准单led
2	150毫米	对	•生产 •实验室	•标准单led •高功率LED
3.	250毫米	对	•实验室，CIE 127符合2π测量	•标准单led •高功率LED •小型LED模块

导致测量过程

图2显示了三个步骤领导测量程序，首先是基于CIE 127(左列)使用几个参考标准光源的球面设置校准程序，然后是Admesy程序(右列)使用一个参考标准光源，改进了蓝色光谱响应和余弦校正器。

下一步是根据CIE 127程序对配备辅助灯的球体进行夹具吸收校正和DUT。最后执行实际的LED测量程序。

图2。完整的LED测量程序概述，包括CIE 127: 2007定义的校准程序(左列)和Admesy程序(右列)，吸收校正和测量。

CIE 127 & Admesy校准程序

CIE 127 LED球的设置校准过程分为两个阶段:

1. 球面光谱响应的光谱波长定标
2. 绝对光通量定标补偿钨参考标准品蓝色光谱响应差和LED典型空间分布。

Admesy改进了单步校准程序:

用蓝色增强型宽带参考标准(贫蓝色区域补偿)和余弦校正器(空间LED分布)进行光谱定标。

光谱和空间分布

根据CIE 127，下一步是使用LED参考标准根据其空间和光谱分布校准LED设置。根据CIE 127，基于LED的广泛变化，维持大量LED参考标准非常重要。

对于需要测量的每种LED类型，需要相应的LED参考标准进行校准。就光谱偏差而言，与较长波长相比，钨参考标准的光谱分布（图3）显示蓝色区域的光谱强度相对较低。因此，在较短波长区域中，信噪比是非最优的。

白色和蓝色led在这个区域通常光通量高(图4)，信号噪声比低，测量可能会导致不准确的测量结果。使用LED参考标准进行校准的另一个原因是LED的典型空间分布。

图3。光谱分布的宽带钨参考标准品用于CIE 127的校准步骤1

图4。光谱分布的(白色)LED参考标准用于CIE 127校准步骤2

图5。Admesy增强宽带钨参考标准品的光谱分布

Admesy设计了一个增强型卤素标准品与余弦校正器和蓝色滤波器，以克服所有的不便，在校准程序和时间和成本效益的LED测量。

本参考标准结合了CIE 127建议的两个校准步骤。由于集成了蓝光平衡滤光片，形成了高度平衡的光谱分布(图5)，从而提高了短波区的信噪比。这使得蓝白led的精确测量成为可能。此外，余弦校正器允许最优化的兰伯特分布，以匹配广泛的led空间分布。一个参考标准足以校准积分球的设置，而不是保持多个参考标准。

测量程序备注

高速测量，如生产设置，可能不像实验室测量那样复杂。为了确保生产测量的准确性和一致性，按照CIE 127: 2007的建议，列出了一些备注，其中包括:

• 灰尘和污垢控制球
• 光谱仪的控制校准（日期）
• 控制校准(日期)的参考标准:由于最大寿命
• 控制校准前参考标准的稳定时间
• 控制电源(电流、电压、AC/ DC、波形)
• 控制测量参数:即测量积分时间、分辨率
• 控制试验环境的环境温度和湿度。CIE 127:2007规定环境温度为25°C，除非另有规定
• 控制环境照明（环境光不应进入球体）
• 在测量过程中控制LED位置(见下面的例子)。

图6。不希望的情况(左)光束受到障碍物的影响。理想情况(右)光束不受任何障碍物影响。

图7。通常不希望出现的情况(左)，LED的光漏出球体。理想的情况(右)，LED发出的所有光都进入球体。

图8。LED和/或灯具的部件可能会吸收光线。

关于Admesy

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