配光曲线仪架构发展久远 - 能源之星LED照明测量标准及检测

　　藉由量测光强度分布I(θ,Φ)如图9所示，光通量可由公式(4)求得。若以亮度探头量测照度值E(θ,Φ)进行校正，光通亮的计算方式可由公式(5)计算出来。其中γ为相对于亮度探头参考平面的旋转半径。量测光强度时，γ须要有足够的长度。

………………公式(4)

………………公式(5)

　　常见几种配光曲线仪的运作架构，有中心旋转反射镜式及圆周运动反射镜式。这两种架构都已有几十年的历史了，中心旋转反射镜式其运作方式如图10，待测灯具必须在相当大的空间范围内绕着反射镜反向且同步旋转，在暗室中上部温度高及下部温度低的现象，温差有时达到2～5℃，此时对温度变化和气流敏感的灯具如固态照明灯具，极可能出现不稳定的现象，为降低气流流动对灯具的影响，在运行时须放慢速度，量测时间也就增加了。

图10 中心旋转反射镜式之配光曲线仪架构示意

　　圆周运动反射镜式其运作方式如图11，待测灯仅自转不须做大范围的绕行，相对于中心旋转反射镜式的配光曲线较为稳定，但根据CIE-70的规定，入射到侦测器的主光线应被限制在2.5度内，因此须要将量测距离拉长才可满足此要求，但对于光线较弱的小型光源，如此长的量测距离，可能受限侦测器的灵敏度，不易量测。

图11 圆周运动反射镜式之配光曲线仪架构示意

　　工研院量测中心目前使用配光曲线仪为图12的架构，灯具仅缓步自转，且量测时灯具为使用时的摆放姿态，稳定性佳。量测时有两种模式，一为透过双面反射镜提供大型灯具的远距离量测；另一模式不透过反射镜提供小型灯具如嵌灯、E27灯等的近距离(约1公尺)的量测。

图12 工研院量测中心之配光曲线仪及其量测光源路径示意

　　配光曲线仪的校正

　　使用配光曲线仪进行光强度分布的测试，须使用照度或光强度标准灯进行国际标准追溯。若量测全光通量则须使用全光通量标准灯进行标准追溯，原则上标准灯的光型分布建议与待测灯源的光型相似。

　　LM-79特别说明使用配光曲线仪量得的光强度分布数据，须依照IES LM-63规范定义的格式，形成IES电子文件，以方便后续于照度分度上的模拟计算使用。

　　发光效率ηv的计算如下列公式(6)所述，为待测固态照明产品的总光通量ΦTEST除以总消耗功率PTEST，此指标是用以评估固态照明电光效能转换的重要指标。

………………公式(6)

　　固态照明在颜色特性的量测上包含色度坐标、相对色温、演色性，对于固态照明其颜色特性在不同的空间角度可能是不同的，LM-79规范在第12.1至12.2节当中进行定义。

　　第12.1节为使用积分球-光谱辐射计系统进行分光辐射通量的量测，再计算出颜色特性，此时量得的固态照明颜色特性为空间分布的平均表现。

　　第12.2节为使用前述配光曲线仪的机构方式，搭配光谱辐射计或是色度计进行空间颜色特性分布量测。这个方式适用于无法使用积分球进行量测，如大型灯具。重要的是，此方法可量得固态照明光源的空间颜色差异。若要得到空间平均的颜色特性，就将空间中各点的颜色数据进行平均即可得到。

　　在量测θ=0°和90°(或更多的θ角)的色度坐标和光强度时，首先在每个θ角上取平均，表示为x(θi)、y(θi)以及I(θi)，这里的θi=0°、10°、20°等直到180°。然后平均色度坐标xa由下列加权平均式子算出，量测示意图如图13。

图13 图中为使用配光曲线仪量测固态照明颜色特性示意图，该灯具为仅朝下半面发光之形式。

………公式(7)

　　平均色度坐标ya 也是使用相同的算法。此计算方式是近似算法但对于实际应用已算是足够正确。严格说来，若要很精确的进行颜色特性的空间积分须要经由三刺激值计算X、Y、Z。

　　在使用光谱辐射计进行颜色特性的量测时，LM-79定义光谱辐射计的量测波长范围至少为380～780奈米，这是可见光的波长范围，扫描间隔为5奈米或是更小的间距，如此才可确保量测的精确性。

　　在两个空间垂直平面(ψ=0o,ψ=90o)量测，空间平均色度坐标是由前述公式(7)取得。LM-79中所定义的固态照明灯具空间色差Δu’’v’’为从计算空间平均色度坐标的所有量测点中，对空间平均色度坐标的最大差异(即在CIE(u’’v’’)坐标图中，两点间最大距离)所决定的。