JJG 385-2008总光通量标准荧光灯

中华人民共和国国家计量检定规程总光通量标准荧光灯StandardFluorescentLampofTotalLuminousFlux发布2008-07-31实施总光通量标准荧光灯检定规程 2引用文献 3概述 4计量性能要求 4.1总光通量标准荧光灯的光电参数 4.2总光通量标准荧光灯的等级 4.3总光通量标准荧光灯的扩展不确定度和年变化率 4.4基准镇流器 5通用技术要求 5.2标识 6计量器具控制 6.1检定条件 6.2检定项目 6.3检定方法 6.4检定结果的处理 6.5检定周期 附录AV(A)失配修正的计算方法 附录B非线性修正的计算方法 附录C吸收修正的计算方法 附录D不稳定性修正的计算方法 附录E检定证书和检定结果通知书内页格式 附录F不确定度评定实例 1总光通量标准荧光灯检定规程本规程适用于总光通量标准荧光灯的首次检定、后续检定和使用中检验。标准荧光灯型式评价中有关计量性能的要求和其他直管形荧光灯的性能测试可参照本规程执行。2引用文献本规程引用下列文献：GB/T10682—2002《双端荧光灯性能要求》GB/T14044—2005《管形荧光灯用镇流器性能要求》使用本规程时应注意使用上述引用文献的现行有效版本。3概述总光通量标准荧光灯是保持和传递直管形(双端)荧光灯的总光通量量值的计量标准器，其量值溯源到我国的总光通量基准。总光通量标准荧光灯采用直管形(双端)交流电源频率带启动器预热阴极荧光灯管作为标准灯，经过老化和性能试验，发光性能稳定，满足特定的技术要求。4计量性能要求4.1总光通量标准荧光灯的光电参数总光通量标准荧光灯的光电参数如表1所示额定电压/V标称功率/W标称工作电流/A标称光通量/lm20(含18)800～12001400～180040(含36)2000～2600总光通量标准荧光灯应经过充分老化(通常需要老化300h以上),具有较好的发光稳定性。在额定电压下点燃100h,其总光通量的变化不大于2.0%;在额定电压下重复点燃5次，断电后再点燃的间隔时间不小于10min,点燃30min后测量，测量的光信号读数变化的相对标准差应不大于0.6%(参见6.3.4稳定性实验)。4.2总光通量标准荧光灯的等级总光通量标准荧光灯分为工作基准、一级标准和二级标准。总光通量标准荧光灯工作基准由数量不少于7支的工作基准荧光灯和配套的基准镇流器组成。2总光通量标准荧光灯一级标准由数量不少于5支的一级标准荧光灯和配套的基准镇总光通量标准荧光灯二级标准由数量不少于3支的二级标准荧光灯和配套的基准镇4.3总光通量标准荧光灯的扩展不确定度和年变化率各级总光通量标准荧光灯的扩展不确定度和对其总光通量年变化率的要求见表2。标准荧光灯级别标准灯组扩展不确定度总光通量年变化率(或点燃i00h的变化率)工作基准U=1.6%(k=2)一级标准U=2.0%(k=2)二级标准U=2.6%(k=2)4.4基准镇流器总光通量标准荧光灯应与相应规格的基准镇流器配套使用。基准镇流器应符合国家标准GB/T14044—2005《管形荧光灯用镇流器性能要求》中的有关规定，并经过计量质检部门检测合格(基准镇流器的检测方法和性能指标参见GB/T10682—2002《双端荧光灯性能要求》和GB/T14044—2005《管形荧光灯用镇流器性能要求》)。5通用技术要求5.1外观总光通量标准荧光灯的灯管应无明显的条纹、结石和黑斑等缺陷；涂粉均匀无脱落；灯头和管脚连接牢固不松动；正常点燃时不应有闪烁现象(刚点燃时的轻微闪烁除外)。总光通量标准荧光灯的外形尺寸应符合国家标准GB/T10682—2002《双端荧光灯性能要求》中的有关规定。5.2标识总光通量标准荧光灯上应有明显清晰的编号，编号一般应标写在灯头上。6计量器具控制计量器具控制包括总光通量标准荧光灯的首次检定、后续检定和使用中检验。6.1检定条件6.1.1计量标准总光通量标准荧光灯工作基准的量值由总光通量基准装置标定。总光通量标准荧光灯一级标准和二级标准的量值由上级总光通量标准荧光灯用球形光度计检定。检定一级和二级总光通量标准荧光灯的基标准器的等级及检定所需的基标准器的数量见表3。3表3检定一、二级标准荧光灯的基标准器的等级及数量标准荧光灯级别检定所需的基标准器的等级基标准器的数量一级标准总光通量标准荧光灯工作基准不少于4支二级标准总光通量标准荧光灯一级标准或工作基准不少于3支6.1.2检定设备检定一级和二级总光通量标准荧光灯的主要设备是球形光度计以及配套的电源和电测仪表。球形光度计由积分球和光度测量系统组成。图1是球形光度计的示意图。图1球形光度计示意图1一积分球球体；2一标准荧光灯；3—挡屏；4一积分球窗口毛玻璃；5—快门；6—中性减光器；7—V(A)修正滤光器；8一光电接收器；9—光电信号转换及显示仪表6.1.2.1积分球a)积分球的主体为一中空球体，球体应采用不易变形的材料制成；球体的内表面应为一个完整球面，没有裂痕和不规则的凸凹不平等缺陷；球的开启应灵活，密闭后不应有漏光现象；球的内表面和球内物体(如挡屏等)应涂以均匀的白色漫反射涂料，涂料不应有明显的剥落和变色。不方便涂以涂料的球内物体(如导线、灯座等)的表面应尽量采用白色无光泽材料。积分球的直径应为标准荧光灯灯管长度的1.5倍以上。b)积分球球体的赤道线上开有安装光电接收器的窗口，窗口一般为圆形，直径为光电接收器窗口装有漫透射性良好的双面毛玻璃或毛面乳白玻璃，毛玻璃或乳白玻璃面向球内的一面应与积分球球壁的内表面齐平。c)在积分球球心和光电接收器窗口之间垂直放置一块薄板状的挡屏，其外形尺寸不宜过大，能遮住荧光灯射向光电接收器窗口的直射光即可。挡屏中心处于积分球球心和光电接收器窗口中心的连线上，并固定在距离球心1/2～1/3球半径的位置处。6.1.2.2光度测量系统a)球形光度计的光度测量系统由光电接收器、V(λ)修正滤光器和光电信号转换及显示仪表组成。b)光电接收器应选用对可见光辐射灵敏、稳定性良好的光电器件。4c)V(λ)修正滤光器修正光电接收器的光谱响应特性，使之与CIE明视觉光谱光视效率相接近，修正后的光电接收器的光谱响应偏离CIE明视觉光谱光视效率的误差即V(λ)匹配误差f₁应不大于5.0%。d)光电接收器安装在积分球窗口的外侧，其与积分球的连接应牢固紧密，避免外部环境杂散光的影响。为了测量的便利，可在积分球窗口和光电接收器之间加装快门和e)光电信号转换及显示仪表将光电接收器接收到的光信号转换成数字信号，该仪表显示的数字信号的有效位数应不少于4位。f)光度测量系统应有良好的线性，在光电信号转换及显示仪表每挡的使用范围内光度测量系统的非线性应不大于0.2%。6.1.2.3供电电源和电测仪表a)标准荧光灯应选用稳频稳压电源供电，电源的输出电压和频率在10min内的不稳定性应不大于0.1%。电源输出电压的波形应近似于正弦波，输出电压总的谐波分量应不超过基波的2.0%。b)标准荧光灯的供电电路中应设有电压微调装置，以便准确地调整和控制荧光灯电参数；电压测量线应与电流输送线分开，其引入点应尽量接近荧光灯灯头管脚。导线的容量要足够大，接线部位要接触良好，以保证供电稳定和电参数测量准确。图2是标准荧光灯的供电和电参数测量的电路示意图。交流数字功率表电压测量引线数字电压表荧光灯启动器图2标准荧光灯的供电和测量电路示意图数字电压表测量加在荧光灯和基准镇流器上的输入电压；数字功率表测量荧光灯的灯电压、灯电流和灯功率。c)检测标准荧光灯时需要对其电参数做准确的控制和测量，为此应尽量选用数字式的电测仪表。检测各级标准荧光灯的电测仪表的准确度等级见表4。表4各级总光通量标准荧光灯对电测仪表的准确度要求标准荧光灯级别电压测量的准确度电流和功率测量的准确度工作基准一级标准二级标准56.1.3环境条件实验室内应保持清洁整齐，温度稳定，相对湿度不大于80%RH。检测标准荧光灯时积分球内不应有空气流动，球内的温度保持在(25±2)℃,并且在检定期间的温度变6.2检定项目总光通量标准荧光灯的检定项目见表5。检定项目首次检定后续检定使用中检验外观检查十十十光电参数测量十十十稳定性实验十—注：“+”表示需要检定的项目，“一”表示不需要检定的项目。6.3检定方法6.3.1外观检查按5.1用目视法检查。外观检查不合格者应中止检定。6.3.2光电参数测量总光通量标准荧光灯的光电参数应和与其配套使用的基准镇流器一起测量。6.3.2.1标准荧光灯光电参数的测量是在设定的输入电压或灯功率下进行的。测量一级和二级标准荧光灯的总光通量，是将其光信号读数和上级标准荧光灯的光信号读数相比较计算得到。检定所需的上级标准荧光灯的级别和数量见表3。测量时将被检定的标准荧光灯(下面简称被检灯)和作为标准的上级标准荧光灯(下面简称标准灯)混合排序依次测量，标准灯应尽量均匀地分插在被检灯中。在正式测量之前，可先参照6.3.2.2和6.3.2.3点燃一支普通荧光灯，以检查供电和电测线路并预照光电接收器，时间约15min。在正式测量之前应调整光电信号转换及显示仪表的挡位或是调整中性减光器，确保标准灯和被检灯的光信号读数均不少于4位。在开始检定以后，光电信号转换及显示仪表的挡位和中性减光器不可再做调整。在装灯和取灯时，应戴上手套，不要用手直接触摸荧光灯灯管，并注意轻拿轻放，6.3.2.2将标准荧光灯水平安置在积分球内，灯管每侧灯头上的两个管脚亦应基本水平，灯管的中心应处于积分球的球心，灯管轴线与挡屏平行(或垂直)。将荧光灯灯头的管脚插入球内的灯座，应注意荧光灯在每次测量时灯管两端的四个管脚插入灯座的方向和位置应是相同的，为此可在灯头管脚处作上标记。6.3.2.3接通供电电路，点燃标准荧光灯，将输入电压或灯功率调整到设定值。此时可通过观察挡屏在球壁上的阴影来检查挡屏是否遮挡住了荧光灯射向光电接收器窗口的直射光，如果没有遮住，应对灯管或挡屏的位置进行调整。在接通供电电路之前，应注意在测量标准灯时接人标准灯配套的基准镇流器，在测JJG.385—20086量被检灯时接入被检灯配套的基准镇流器。6.3.2.4闭合积分球，准确的控制输入电压或灯功率为设定值，待标准荧光灯发光稳定后(通常需要点燃20min或更长的时间),从电测仪表上读取标准荧光灯的灯电压、灯电流和灯功率或输入电压的数值，从光电信号转换及显示仪表上读取标准荧光灯的光信号读数。6.3.2.5断开供电电路，取下测量过的标准荧光灯。6.3.2.6每支被检灯应进行两次6.3.2.2～6.3.2.5的操作，两次操作的间隔时间应不少于60min。一级标准荧光灯两次测量的光信号读数相差应不大于1.0%,二级标准荧光灯相差应不大于1.5%,如果超过上述数值，则该支灯应重新测量。如果重新测量的结果仍然超差，则该支灯应予降级或不予定级。6.3.2.7如有必要，可用一支发光稳定的灯作为参考灯监测光度测量系统的稳定性。在实验的开始、中间和结束时点燃参考灯，根据其光信号读数的变化来考察光度测量系统的稳定性。6.3.2.8被检灯总光通量量值的计算a)计算标准灯组的光通量常数单支标准灯的光通量常数C;计算如下：式中：p该支标准灯的总光通量mgi——该支标准灯的光信号读数。所有标准灯的光通量常数的平均值即为标准灯组的光通量常数C;式中：n——检定时所用的标准灯的数量。然后计算每支标准灯的光通量常数对灯组平均值的相对偏差δ:计算δ;是为了检查标准灯组的一致性。如果某支标准灯的相对偏差δ;的绝对值超过表6的规定，则该支灯应该重新测量，或增选新的标准灯参加测量。将超标灯的数据舍去，加入重新测量或是新增加灯的数据，重新计算C;,C和δ,直至符合表6的规定。标准荧光灯级别单支标准灯光通量常数对灯组平均值相对偏差的绝对值工作基准灯组一级标准灯组二级标准灯组7b)计算被检灯的总光通量φ:式中：m₂——该支被检灯的光信号读数。c)每支被检灯的总光通量取按6.3.2.6进行的两次测量结果的平均值。如果测量次数多于两次，则应取所有符合要求的测量结果的平均值。6.3.2.9对6.3.2.8中计算得到的被检灯的总光通量，还应该根据测量条件考虑做以下的修正计算：当标准灯和被检灯的相对光谱功率分布相差较大时，应计算V(λ)失配修正系数。当修正量的绝对值大于0.2%时，应对测量结果做V(λ)失配修正。如果球形光度计光度测量系统的线性不能满足6.1.2.2的要求，当标准灯和被检灯的光信号读数相差较大时，应计算非线性修正系数。当修正量的绝对值大于0.2%时，应对测量结果做非线性修正。当标准灯和被检灯的外形尺寸相差较大时，应计算吸收修正系数。当修正量的绝对值大于0.2%时，应对测量结果做吸收修正。当使用参考灯监测光度测量系统的稳定性时，如果光度测量系统的不稳定性(即参考灯几次光信号读数的最大相对偏差)大于0.5%,应对标准灯和被检灯的光信号读数做不稳定性修正，然后再按6.3.2.8计算被检灯的总光通量。对标准荧光灯总光通量测量结果的V(λ)失配修正、非线性修正、吸收修正和不稳定性修正的计算方法见附录A、附录B、附录C和附录D。6.3.3总光通量年变化率总光通量标准荧光灯在后续检定时，应根据6.3.2.8或6.3.2.9中得出的总光通量计算被检灯总光通量的年变化率(或点燃100h后的变化率)。标准荧光灯的年变化率(或点燃100h后的变化率)δ的计算公式如下：式中：φ——该支灯本次检定的总光通量值；φo——该支灯上次检定的总光通量值。标准荧光灯总光通量的年变化率应符合表2的规定，如果某支灯的年变化率超过了表2的规定，则该支灯应予降级或不予定级。6.3.4稳定性实验对于首次检定的标准荧光灯应做稳定性实验。对每支被检定的标准荧光灯重复做5次6.3.2.2～6.3.2.5的操作，两次操作之间的间隔不少于10min。计算5次测量的光信号读数的平均值，再用贝塞尔公式计算实验的相对标准差：式中：m;——荧光灯第i次测量的光信号读数；m——荧光灯n次测量的光信号读数的平均值；8n——荧光灯测量次数。标准差s应不大于0.6%。6.4检定结果的处理6.4.1检定证书的出具和总光通量标准荧光灯的定级第一次送检的标准荧光灯(即首次检定)应先进行6.3.1外观检查和6.3.4稳定性实验，再进行6.3.2光电参数的测量。如果以上实验的结果均符合本检定规程的要求，应出具检定证书，但暂不定级。如果以上实验有一项或数项不符合本检定规程的要求，则出具检定结果通知书，并注明不合格的项目。后续检定时，可不做稳定性实验，但须根据送检的标准荧光灯光电参数的测量结果计算其总光通量年变化率。根据总光通量年变化率以及外观检查、光电参数测量时光信号读数的重复性和标准灯组里灯的数量(具体要求参见6.3.1、6.3.2.6和4.2)等确定送检的标准荧光灯的级别并在检定证书里写明。如果检定结果达不到最低的级别要求，则不予定级，并出具检定结果通知书。6.4.2检定证书的内容检定证书应说明送检单位的名称，检定的条件如时间、地点、温湿度等，被检定的标准荧光灯所达到的级别和检定周期，检定所使用的上级标准和检定所依据的检定规程在检定结果部分应给出被检定的标准荧光灯的编号、输入电压、灯电压、灯电流、灯功率和总光通量，还应说明检定时所控制的电参数以及配套使用的基准镇流器的规格和编号。如有需要，还可给出总光通量的年变化率和测量结果的不确定度。检定证书中所给出的标准荧光灯的输入电压、灯电压、灯电流、灯功率和总光通量的有效数字位数见表7。检定证书的内页格式参见附录F。输入电压灯电压灯电流灯功率总光通量433注：如果灯功率是控制参数，其位数取4位，否则取3位。6.5检定周期一级和二级总光通量标准荧光灯的检定周期一般不超过1年。如果标准荧光灯的累计点燃时间达到100h,即使不到检定周期也必须送检。JJG385—20089当标准灯和被检灯的相对光谱功率分布相差较大时，应计算V(λ)失配修正系数。当修正量的绝对值大于0.2%时，应对测量结果进行修正。计算V(λ)失配修正系数F*的公式如下：式中：P₂(λ)——被检灯的相对光谱功率P。(λ)—-标准灯的相对光谱功率分布；V(λ)CIE明视觉光谱光视效率；S(λ)——光度测量系统的相对光谱响应度；T(a)——积分球的等价光谱透射比。等价光谱透射比T(λ)的计算公式如下：式中：r(λ)——积分球窗口毛玻璃的光谱漫透射比；p(a)——积分球内壁的光谱漫反射比。V(λ)失配修正计算公式如下：式中：正文6.3.2.8计算得出的总光通量；φ——修正后的总光通量。附录B非线性修正的计算方法如果球形光度计光度测量系统的线性不能满足6.1.2.2的要求，当标准灯和被检灯的光信号读数相差较大时，应计算非线性修正系数。当修正量的绝对值大于0.2%时，应对测量结果进行修正。通常的做法是事先测量出球形光度计光度测量系统的非线性修正系数并整理列表，计算时根据标准灯和被检灯的光信号读数查表得出非线性修正系数F。下面举例说明。表B.1是某球形光度计光度测量系统的非线性修正系数，如果被检灯的光信号读数在6000左右，标准灯的光信号读数在12000左右，则非线性修正系数F为：F=1+(F₆oo-F₁2o)=1+(1.002-1.006)=0.996非线性修正计算公式如下：式中：φ——正文6.3.2.8计算得出的总光通量；φ——修正后的总光通量。表B.1某球形光度计的非线性修正系数球形光度计的光信号读数非线性修正系数F4000注：由于实际使用的积分球偏离了理想积分球的状态，其球壁上各点处的照度与球内光源的总光通量并不完全成正比，也就是说积分球的状态也会对球形光度计的线性产生影响，因而我们所测得的光度测量系统的非线性数据并不能完全反映球形光度计偏离线性的实际情况。一般说来，积分球的直径越小，其偏离线性的情况越严重。在实际工作中即使球形光度计光度测量系统的非线性满足了正文6.1.2.2的要求，也应尽量避免检定和标准灯总光通量量值相差较大的被检灯，尤其在积分球直径较小的情况下。附录C吸收修正的计算方法当标准灯和被检灯的外形尺寸相差较大时，应测量并计算球形光度计的吸收修正系数。当修正量的绝对值大于0.2%时，应对测量结果进行修正。在积分球内适当位置点燃一支辅助灯(通常是一支发光稳定的白炽灯)并遮住其射向光电接收器窗口的直射光。在正常安装荧光灯的位置装上标准灯(不点燃),闭合积分球，待辅助灯发光稳定后读取此时的光信号读数mo。取下标准灯，在相同的位置装上被检灯(不点燃),同样闭合积分球并读取光信号读数m₂。则球形光度计吸收修正系数β的计算公式如下：(C.1)吸收修正计算公式如下：φ=φ₀β(C.2)式中：φ——正文6.3.2.8计算得出的总光通量；φ——修正后的总光通量。注：球形光度计吸收修正系数的测量较为容易。在积分球直径较小的情况下，当标准灯和被检灯的外形尺寸相差较大时，吸收修正系数的测量更为必要。附录D不稳定性修正的计算方法在使用参考灯监测光度测量系统的稳定性并根据参考灯的监测数据对测量结果进行修正时，我们假设光度测量系统响应度的变化是线性的如果参考灯两次测量的光信号读数分别为m₀和m₁,那么在这期间光度测量系统响应度的变化为：在每支灯的测量间隔光度测量系统响应度的变化为：式中：n——在参考灯两次测量之间所测量的灯的支数(包括标准灯、被检灯和参考灯对第i支灯的修正系数为：不稳定修正计算公式如下：m;=mioai式中：m;——修正后的光信号读数；mo——正文6.3.2.A测量得出的光信号读数。对标准灯和被检灯的光信号读数做了不稳定修正后，再按正文6.3.2.8计算被检灯附录E检定证书和检定结果通知书内页格式检定证书内页格式如下：灯号输入电压/V灯电压/V灯电流/A灯功率/W总光通量/lm说明：检定时交流稳频稳压电源供电，控制输入电压为×××.×V检定时配套使用××WX×××号基准镇流器。检定结果通知书内页格式同上，但还须注明不合格的项目。JJG385—2008不确定度评定实例本附录对总光通量标准荧光灯工作基准40W灯组用球形光度计检定同样光色和功率的标准荧光灯的测量结果进行不确定度评定。F.1检定方法总光通量标准荧光灯工作基准灯(下面简称标准灯)和被检定的标准荧光灯(下面简称被检灯)在球形光度计里顺序点燃，将它们各自的光信号相互比较，计算出被检灯的总光通量。因为标准灯和被检灯的光色和功率均相同，所以不需要作失配修正、非线性修正和吸收修正。在这次检定中球形光度计的光度测量系统比较稳定，没有使用参考灯，因此也不需要作不稳定性修正。F.2不确定度评定的数学模型用球形光度计检定被检灯总光通量的数学模型如下：式中：φ₂——被检灯的总光通量；φg——标准灯的总光通量；mx——被检灯的光信号读数；mg——标准灯的光信号读数。F.3合成标准不确定度计算公式u²el(P₄)=u(P)+u(mr)+u?e(mg)(F.2)F.4影响量的标准不确定度评定F.4.1影响量Φ的标准不确定度ura(φg)的评定影响量φ是标准灯的总光通量，根据总光通量计量器具检定系统表及本检定规程，荧光灯工作基准灯组的相对扩展不确定度为1.6%(k=2),因此F.4.2影响量mg的标准不确定度uel(mg)的评定影响量mg是标准灯的光信号读数。受各种因素的影响，例如电源的不稳定、光度测量系统的不稳定、荧光灯本身发光的变化以及环境条件的变化等等，都会使标准灯的光信号读数产生偏离。a)我们认为，标准灯组的光通量常数的一致性综合地反映了工作条件和环境条件的变化对其发光状态的影响。表F.1列出了此次检定中所用的标准灯的测试数据。用A类评定方法根据表F.1的数据计算标准灯组的光通量常数平均