积分球校准操作说明.ppt

PhotometrySystemCalibration光度测定系统标准 2 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 3 ElectromagneticSpectrum电磁波频谱 4 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800to3600nm 5 RelativeEyeSensitivities眼睛相对的灵敏度 ScotopicEyeSensitivityCurve暗视觉灵敏度曲线 PhotopicEyeSensitivityCurve适光 6 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 SystemDesign系统设计 8 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 9 SpherePhotometer球面光度计 10 SphereTheory球原理 E I r2E Illuminance照度I LuminousIntensity发光强度 1 1 E I AE IlluminanceI LuminousIntensity LINE1HASONEREFLECTION直线1有一个反射 E1 r A SphereTheory 1 1 2 2 2 E I A LINE2HASTWOREFLECTIONS E2 rr A SphereTheory 1 1 2 2 2 3 3 3 3 E I A LINE3HASTHREEREFLECTIONS E3 rrr A SphereTheory 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 rA 1 r SphereTheory ETOTAL rAfterBaffleInsertiontoBlockDirectA 1 r Thedetectorsignalisproportionaltoluminousflux 探测到的信号与光通量成比例 15 BasicPhotometrySystems 16 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 光通量 17 DeterminedbyEquation 方程式P isthespectralpowerdistribution SPD ofthelightsourceinW nmP 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 W LuminousFlux 18 PhotometrySystemCalibration 19 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 20 PhotometrySystemCalibration Whycalibrate 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 21 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 22 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 23 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 24 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 25 PhotometrySystemsCalibration Calibration1 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 26 PhotometrySystemsCalibration Correctionfactorsappliedtoluminousfluxcaninclude 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 27 PhotometrySystemsCalibration Correctionfactorsappliedtoluminousfluxcaninclude 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 28 PhotometrySystemsCalibration Calibration1 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 29 PhotometrySystemsCalibration Calibration1 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 30 PhotometrySystemsCalibration Calibration1 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 31 PhotometrySystemsCalibration Calibration1 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 32 Example SAFProcess 33 ExampleSpectralCFProcess 34 ExampleLumenCalibrationProcess NO Note onlyshowsafewcorrectionfactors SAFandSpectralCF 35 LumenCalibrationProcessCont d 36 PhotometrySystemsCalibration Calibration2 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 37 PhotometrySystemsCalibration Calibration2 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 Thecalibrationfileisusedtoconvertrawdetectordatatomeasureddataby