LED和LED灯具全空间分布光度测量技术

• 　　LED这一新兴光源在光学特性、灯具设计和照明应用等方面与传统光源有很大的差别，远距离下测得的空间光强分布不足以完全表征LED或LED灯具的空间光度特性，这给LED和LED灯具开发和应用带来了挑战。随着近年来测光技术的长足发展，光源和灯具的全空间分布光度测量成为可能，它能为LED和LED灯具提供空间各方向的亮度分布、光强分布和全空间任意截面的照度分布等详尽的空间光度量。本文将重点介绍LED和LED灯具的全空间分布光度测量技术以及实现该技术的专业设备。
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　　其次，LED和LED灯具出光复杂，理论上能够到达面元的光线与实际情况相差较大，如图5所示，受单颗LED光束角的限制，左侧LED的光线是不能到达面元dA和dA’的，而远场光强分布仅表征整体配光效果，却不能反映出这些细节。

　　在全空间分布光度学中，通过光线追踪的方法求得落在空间任一面元的光线光通量，即任一截面的照度，而无论该截面在何位置，是否为曲面，用光线追踪法计算截面照度的表达式为：

　　通过光线追踪法，设计师能够了解LED和LED灯具的空间光分布细节，全面掌握LED和LED灯具的光度特性，从而能更为科学合理地进行LED灯具设计和照明设计。全空间分布光度学给灯具开发和照明设计带来的影响是具有革命性的。

　　3.5 总光通量的精确测量

　　全空间分布光度计若在近场配置了余弦性能优良的精密光度探头，则利用该光度探头使用基准级方法，即照度积分法测量的总光通量[3]：测量包围LED或LED灯具的球面各面元照度，对面积积分求得总光通量，表达式为E为面元dA处的照度。

　　LED和LED灯具总光通量以及部分光通量也可以利用光线分布计算出来：

　　3.6 全空间分布光度的校准

　　全空间分布光度测量包括近场测量和远距离测量。对光源的近场亮度分布测量能够推导出光线分布、远场光强分布以及任意距离下的照度分布等光源空间光分布的细节，但现有成像亮度计在V(λ)光谱匹配和线性等方面的性能不如高精度光度探头，其测量值的绝对值精度可以通过近场光度计校准而达到很高水平。同时，在全空间分布光度测量中，用远距离测得的被测光源的照度值/光强值来校准用光线追踪方法推导出的相应量值。近场测量和远距离测量相结合能够得到精确、详尽的LED和LED灯具的空间光分布特性量值。

　　4. 全空间分布光度测量专业设备简介

　　如上所述，全空间分布光度计中的近场分布光度计是实现关键。该设备得到了国际社会测光界的重视，国际照明委员会(CIE)专门成立了技术委员会TC2-62来研究和标准化近场分布光度计，我国杭州远方公司也参加了该技术委员会的工作。在专业设备方面，除了图2所示的德国产近场分布光度计外，我国在863项目的扶持下，也由远方公司成功开发了具有核心自主知识产权的全空间分布光度计，如图6所示，该全空间分布光度计具备了近场测量(第一探测器D1)和远距离测量(第三探测器D3)功能，并在近场同时配备了高精度光度探头和CCD成像亮度计。目前该全空间分布光度计已经被国内外部分大型LED灯具制造商率先使用，获得了用户的一致好评。