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文档简介

1、照明工程協會認定方法:固態照明産品 的電氣與光度測量IES LM-79-08照明工程協會關于固態照明産品的電氣與光度測量的認定方法照明工程協會批准出版該委員會報告。修訂建議應遵照照明工程協會的有關規定。該報告由照明工程協會試驗程序委員會下屬的固態照明小組委員會編制。版權所有2008照明工程協會。照明工程協會董事會于2007年12月31日認定該報告爲照明工程協會學報。保留所有權利。未經照明工程協會事先書面許可,不得以任何形式、電子檢索系統或者其他方式複制該出版物的任何內容。該報告由照明工程協會出版,所在地爲紐約華爾街120號(郵編:10005)。照明工程協會標准與准則經委員會一致同意制定,並由位

2、于紐約的照明工程協會辦事處編制。請注意文體與准確度。若發現該文件存在任何錯誤,請按照上述地址將其發送至教育與技術部門總監Rita Harrold,以獲驗證和修改。照明工程協會熱誠歡迎並希望收到反饋意見與評論。ISBN # 978-0-87995-226-6該報告在美國印刷。免責聲明照明工程協會出版物按照一致同意的標准制定過程制定,該過程獲得美國國家標准協會的批准。該過程總結了代表不同觀點與利益的志願者的意見,以對照明參數推薦值達成一致。而照明工程協會在管理該過程以及制定政策和程序以提高一致意見制定的公正性時,並沒有對此處出版的任何信息的准確性或完整性作出保證或擔保。照明工程協會否認由于出版、使

3、用或者信任該文件直接或間接引起的有關特殊的、間接的、隨之發生的或者賠償性的任何性質的人身傷害或財産損失的責任。在出版和編制該文件以備使用時,照明工程協會不同意爲個人或實體或者代表其提供專業或其他服務。照明工程協會也不同意向其他人履行任何個人或實體所承擔的義務。任何使用該文件的人應該憑借自身的獨立判斷,或者若適當,在特定情況下確定行使合理的注意義務時可向有能力的專業人員征求建議。照明工程協會無權也不同意監視或者強制他人遵守該文件的內容。同時也無權且不同意爲遵守該文件而列示、證明、測試或者檢驗産品、設計或安裝。不得將任何遵守該文件要求的證明或聲明歸爲照明工程協會的責任,僅能視爲該文件證明人或制定人

4、的責任。由照明工程協會試驗程序委員會固態照明小組委員會編制固態照明小組委員會主席:Kevin Dowling技術協調員:Yoshi OhnoR. C. Berger R. S. Bergman E. Bretschneider* J. R. Cyre M. T. Dyble LC* S. D. Ellersick* D. Ellis* M. Grather P. J. Havens* A.Jackson* J. Jiao*C.F. Jones* M. A. Kalkas*D.KarambelasH. S. Kashani*照明工程協會試驗程序委員會主席:Michael GratherC.K.

5、AndersenD.V. Andreyev*J. B. ArensL M. Ayers W.E. Beakes R. C. Berger R. P. Bergin* R. S. Bergman J. R. Cyre* R.C. Dahl* R. O. Daubach* K. J. Dowling D. Ellis A.M. Foy* P. J. Franck* R.V. Heinisch T. T. Hernandez* R. E. Horan D. E. Husby* J. Hospodarsky* J. Jiao* M. A. KalkasD.KarambelasM. KotrebaiK.

6、K. KruegerB. Kuebler*E.Ladouceur*P. F. Keebler*M. KotrebaiK. K. Krueger J. P. Marella M. J. Mayer D. M. Mesh* C. C. Miller Y. Ohno M. L Riebling* M. B. Sapcoe* L. Stafford* G. Trott* R. C.Tuttle J. W. Yon * J. X. ZhangJ. Lawton*L.E.Leetzow*K. C. Lerbs* R. E. Levin*I. Lewin R. Low* J. P. Marella G. M

7、cKee S. W. McKnight* D. C. Mertz*C.C. MillerB. MosherW. A. Newland Y. Ohno*D.W. Parkansky*D. N. RandolphD. RectorM. B. Sapcoe D. C. Smith*R. C. Speck* L. Stafford* G. A. Steinberg N. Stuffer* T. G.Yahraus* J. X. Zhang* 顧問會員* 名譽會員該認定方法經與美國國家標准協會固態照明聯合工作組C78-09與C82-04合作制定。特別感謝Yoshi Ohno所提供的技術支持、評審與合作。

8、目錄1.0 簡介11.1 範圍11.2 概述11.3 術語與定義12.0 環境條件22.1 概述22.2 氣溫22.3 裝配SSL産品的熱環境22.4 空氣流動23.0 電源特征23.1 交流電源的波形23.2 電壓調整24.0 SSL産品的老化處理35.0 SSL産品穩定性36.0 操作定位37.0 電力裝置38.0 電器儀表設備38.1 電路38.2 不確定度39.0 總光通量的測試方法49.1積分球和球體光譜輻射儀(球體光譜輻射儀系統)49.1.1 積分球49.1.2 球形幾何體59.1.3 測量原則69.1.4 光譜輻射儀79.1.5 自吸校正79.1.6 校准79.2帶光度頭的積分球

9、(球形光度計系統)79.2.1 積分球79.2.2 球形幾何體79.2.3 測量原理89.2.4 光度計頭89.2.5 自吸校正89.2.6 的計算和光譜錯配校正系數99.2.7 校准99.3測角光度計99.3.1 光度計的類型99.3.2 總光通量測量原則99.3.3 掃描分辨率.109.3.4 視角.109.3.5 偏振.109.3.6 光度計頭.109.3.7 校正.1010.0 光強分布.1011.0 發光效能.1112.0 SSL産品顔色特性的測試方法1112.1 使用球體測角光度計系統的方法1112.2 使用空間掃描過的測角光度計或色度計1112.3 光譜輻射儀參數對所測顔色特性的

10、影響1212.4 色度計算1212.5 色度的空間分布不均1213.0 不確定度陳述1314.0 測試報告13參考文獻14附件(信息)15照明工程協會關于固態照明産品的電氣與光度測量的認定方法前言該認定方法爲指導固態照明(SSL)産品而設計。雖然有許多光源和泛光燈光度測量的其它標准,但這些標准專用于燈具或者泛光燈的測量。由于目前固態照明産品的形式爲泛光燈或燈具,並且泛光燈中的LED光源不容易分散爲可代替的燈具,因此現行標准不能直接用于固態照明産品。這就要求使用絕對光度測量。 參見該文件的附件以了解絕對光度測量不同于相關光度測量的說明,在曆史上絕對光度測量一直作爲照明行業標准。因此,該標准提供了

11、可以解決固態照明産品測量要求的測試方法。由于固態照明産品技術仍然處于初級階段,因此測量條件要求與適當的測量技術應該隨著固態照明技術的提高而隨時變化。1.0 簡介1.1 範圍該認定方法描述了在標准條件下用于照明目的固態照明(SSL)産品總光通量、電功率、發光強度分布以及色度重複性測量時所遵循的程序以及遵守的預防措施。 該認定方法適用于基于LED的配備控制電子設備和散熱器的固態照明産品,即這些設備僅需要AC主電源與DC電源電壓即可運行。該文件不適用于需要外部操作電路或者外部散熱器的固態照明産品(例如,LED芯片、LED包裝與LED模塊)。該文件適用于泛光燈形式(裝置配備光源)與集成LED燈具形式的

12、固態照明産品(參見第1.3 f節)。該文件也不適用于爲未配備光源的固態照明産品設計的裝置。該文件描述了單個固態照明産品的測試方法,但不包括産品的性能等級評定的測定,使用這種方法時應該考慮産品的個別變化。1.2 概述該文件中所定義的固態照明産品將LED(包括無機和有機LED)作爲光輻射源使用,以産生光用于照明。LED是一種p-n結半導體設備,當偏向正向時會發出不相幹光輻射。LED可通過兩種方法産生白光。將LED産生的兩種或更多顔色的可見光譜加以混合,或者使用LED放射(位于藍色或者紫外線區域)激發磷光體以在可見去産生寬帶發射。可參見參考1了解LED與照明的基本描述。盡管獨立式LED通常爲恒流控制

13、,但該文件涉及了配備半導體設備水平電流控制的集成固態照明産品,因此所關心的電氣參數即爲固態照明産品的輸入電氣參數。爲特殊目的,當未在認定方法所描述的標准條件下操作固態照明産品時,測定固態照明産品的性能可能有效。如此,這些測量結果僅在達到的特殊條件下才有用,並且應在測試報告中指明這些條件。固態照明産品通常需要的光度資料爲在一個或多個方向、色度坐標、相關色溫以及顯色指數方面的總光通量(流明)、光視效能(Im/W)和發光強度(坎德拉)。 爲使用該認定方法,這些數據的測定應視爲光度測量。AC電源型固態照明産品所測量的電氣性能爲輸入RMS AC電壓、輸入RMS AC電流、輸入AC電源、輸入電壓頻率以及功

14、率因素。而DC電源型固態照明産品所測量的電氣性能爲輸入DC電壓、輸入DSC電流與輸入電源。爲使用該認定方法,這些數據的測定應視爲電氣測量。1.3 術語與定義a) 電氣測量的單位爲伏特、安培和瓦特。b) 光度測量的單位爲流明和平方坎德拉。規定色度坐標的單位爲國際照明委員會推薦的立方系統,即(x,y)或者(u,v)色度坐標。需要使用(u, v)坐標指定與相關色溫(CCT)無關的色度的容差。也可用CCT和Duv表示色度(標明CIE(u, 2/3 u)圖解中與普朗克軌迹之間的距離;在參考4中定義)。c) 調節意指測試中固態照明産品使用的電壓的恒定性。d) 老化時間意指全新條件下在指定時間內提前操作測試

15、的固態照明産品。老化時間達到“初始”數據時即可獲得光度數據。e) 穩定性意指測試的固態照明産品在足夠長的時間內可使電氣和光度值變得穩定的運行。有時將其稱爲預熱時間。f) 集成LED燈具意指配備集成驅動器和標准化管座的LED設備,其設計方式是通過標准化燈座/插座將其連接到支路(例如,用螺絲燈座替換白熾燈)。g) LED照明燈具意指全套照明設備,其包括光源和驅動器以及分散光、固定並保護光源以及將光源連接到支路上的所有部件。光源本身可爲LED陣列、LED模塊或者LED燈具。h) 預燃意指將光源安裝到測量儀之前進行的光源的操作,以縮短所需穩定測量儀的時間。i) 光度計頭意指設備內具有探測器、一個校正濾

16、波器和任何其他部件(光圈、擴散器、放大鏡等)的設備。2.0 環境條件2.1 概述由于LED的熱性能,固態照明産品的光度值與電氣性能對環境溫度的變化或空氣流動非常敏感。2.2 氣溫測量的環境溫度應維持在25C 1 C,該溫度的測量應距離固態照明産品超過1米位置,且測量高度與固態照明産品的高度一致。應將溫度傳感器與固態照明産品發出的直接光輻射以及其他光源産發出的光輻射隔離開。若測量不是在建議的溫度下操作的,這種條件爲非標准條件,應在測試報告中注明。2.3 裝配SSL産品的熱環境選擇安裝方法是裝置散熱的第一步,對測量結果影響很大。被測SSL産品應安裝在測量儀器上(例如,積分球)方便配套設施傳導熱量,

17、稍微起到冷卻作用。例如,懸挂式産品安裝在弧形牆上進行測量時,産品可能懸挂在露天而不是直接安裝在緊靠弧形牆熱接觸點的位置。或者,産品靠熱導性低的支架材料(比如,聚四氟乙烯)支撐。這種要求産生的任何偏差都應該計算出來,以觀測對測量結果造成的影響。還要注意配套設施不能阻礙産品周圍的空氣流動。如果被測SSL産品有一個規定用作照明熱量管理體系成分的支撐結構,這件産品附帶的支撐結構也需要檢測。測量中任何這樣的支撐結構都需要彙報。2.4 空氣流動被測SSL産品表面的空氣流動可能極大地改變電力值和光度值。所測SSL産品周圍的空氣流動應 使所測裝置減少的正常對流氣體不受影響。3.0 電源特征3.1 交流電源的波

18、形在使用SSL産品時,交流電源在規定頻率(一般是60赫茲至50赫茲)下應該有正弦電壓波形,使諧波分量的RMS總和在進行檢測時不超過原來的3%。3.2 電壓調整用于被測裝置的交流電源(電壓有效值)或直流電源(瞬時電壓)電壓在欠載時應限制在0.2%範圍內。4.0 SSL産品的老化處理爲檢測SSL産品新等級,SSL産品在測試時不需要老化處理。注意:一些發光二極管(LED)電源在使用的前1000小時會增加少量光能輸出;其他一些LED電源則不會。由于LED産品光能輸出在1000小時內會增加,所以産品沒必要進行老化處理,如果光能輸出增加且增加率低于百分之幾,就不會使原來的光通量等級或産品使用壽命發生明顯改

19、變。5.0 SSL産品穩定性測量前被測SSL産品需要經過足夠的處理直到産品達到穩定和溫度平衡。達到穩定所需時間取決于被測SSL産品類型。一般穩定所需時間從30分鍾(小型集成LED燈)至2小時以上(大型SSL照明體)。SSL産品穩定過程應該在2.2節規定的環境溫度和參考文獻6規定的情況下進行。當光能輸出和電能經過30分鍾(除去其中15分鍾)之後,至少有3個指數的變化範圍(最大值最小值)低于0.5%時,可以斷定産品已達到穩定性。每個SSL産品達到穩定的時間都應該有所記錄測試同類産品時,如果在使用上述的標准方法時用上述(例如,産品的預熱時間見1.3h節)以外的方法也能得到同樣的穩定狀態(所測總光通量

20、在規定的0.5 %以內),那麽這些方法也可以使用。6.0 操作定位被測SSL産品應該在制造商推薦的産品最終使用環境中進行評價。SSL産品的穩定性和光度測量應該在這種環境下進行操作。注意:LED的燈光發射過程不受環境影響。但SSL産品的環境會改變LED在産品上産生的熱狀態,因此電能輸出也可能受SSL産品環境的影響。SSL在安裝測量時的環境也應該和結果一起記錄下來。7.0 電力裝置所測SSL産品應按照關于SSL通用産品的規定在規定的電壓(AC或DC)下進行檢測。爲減少低于持續使用輸入電能達到狀態的p-n結溫度,脈沖型輸入電能和測試要配有占空型輸入電能,這種方法不能用于SSL産品測試。如果産品光度會

21、變暗,則測試應該采用電能最大輸入狀態。如果産品有多種操作模式,包括可變電路(CCT),如果必要可以在不同的操作模式(和電路)中進行測量,這類裝置情況需要明確闡述。8.0 電器儀表設備8.1 電路測試輸入直流電源的SSL産品需要在直流電源供應器和被測SSL産品之間連上直流電壓表和直流電流表。電壓表應穿過SSL産品的電源輸入設備。所測電壓和電流結果可以顯示直流電源輸入的SSL産品所輸入的電能(瓦特)。測試輸入交流電源的SSL産品應該在交流電供應器和和被測SSL産品之間連上交流電表,從而測出交流電能以及所輸入的電壓和電流。8.2 不確定度使用交流電壓和電流儀器的校正誤差(見以下標注)應低于0.2%,

22、交流電表的校正誤差應低于0.5%,直流電壓和電流的校正誤差則應低于0.1%。標注:這裏的誤差指的是相關的擴展誤差,可靠度爲95%,覆蓋率一般爲k=2,參考文獻5和6對此有所規定。如果制造商的規範中沒有規定誤差,那麽制造方應該聯系作出修改。9.0 總光通量的測試方法SSL産品的總光通量(流明)應該使用積分球系統或測角光度計進行測量。是否選用這種方法取決于還需要測量其他哪些測量值(顔色,強度分布),SSL産品尺寸和其他要求。下面是每種方法的使用指南:積分球系統適合用于集成LED燈具和相對較小的LED照明體(見9.1.2節關于能用規定大小積分球測量的SSL産品大小衡量的方法指導)測量總光通量和色度。

23、積分球系統具有測量速度快和無須暗室的優點。空氣流動達到最小,球體內溫度不易受溫度控制室內潛在的氣流影響。注意安裝在積分球內部或表面的SSL産品散發的熱量可能會集聚並增加所測産品的環境溫度(細節詳見9.1.1節)使用的積分球系統有兩種,一種采用的是校正的光度頭(球形光度計,見9.2節),另一種采用光譜輻射儀作爲探測器(球形光譜輻射儀,見9.1節)。由于産生的積分球相關光譜敏感度存在偏差,所以使用第一種方法會産生光譜非匹配誤差(見9.2.6節),而第二種方法理論上沒有光譜非匹配誤差。采用光譜輻射儀更常用于SSL産品的測量,因爲采用光度頭(見1.3i節)産生的光譜非匹配誤差非常重要,而不僅僅只對于L

24、ED發射光和校正很重要,它需要用到系統光譜敏感度以及被測裝置頻譜方面的知識。此外,采用測角光度計同時也可以測出色數和總光通量。9.1和9.2節對兩種方法進一步進行解釋。在參考文獻7和8可以找到用積分球光度計測量的一般性建議。測角光度計能測量光強分布以及總光通量。測角光度計還能在測量小型SSL産品的同時,測量相對大尺寸(相對于傳統熒光燈照明)的SSL産品的總光通量。測角光度計安裝在通常溫度控制的暗室,不易于從被測光源吸收熱量。但要注意通風裝置會影響易受溫度影響的SSL産品的測量。必須按照2.2節的規定測量和保持環境溫度。用測角光度計測量比球體光度計更耗時。使用寬頻適光檢測器的測角光度計易受上述光

25、譜非匹配誤差的影響。事實上,如果在顔色和角度方面改變很大,校正光譜非匹配誤差就更難。使用測角光度計測量SSL産品可參考9.3節。參考文獻8和9提供測角光度計的一般性建議。9.1 帶分光輻射度計的積分球 (球體-分光輻射度計系統)本類型的器具測量全光譜輻射流量 (單位:W/nm), 用于計算光通量和色量。用一排分光輻射度計,測量速度可與使用光度頭一致。9.1.1 積分球 積分球的尺寸必須足夠大,確保遮擋和自吸收造成的誤差在固態照明産品測試中不會很顯著。 要求的球體尺寸的指導,與受測SSL産品尺寸有關,見 9.1.2 節. 通常,緊湊型燈具采用的球體尺寸爲1米或更大(典型的白熾燈或緊湊型熒光燈的尺

26、寸,更大的燈具用1.5米或更大的。(例如,4腳線性熒光燈和高強度氣體放電燈)。球體尺寸還必須足夠大,以避免受測光源的熱量使字溫度增加過高。通常,用2米或更大的球體,測量500 瓦或更強的燈源。積分球必須安裝輔助燈,測量自吸收作用。(見9.1.5節)。球體分光輻射度計的輔助燈必須放射寬帶輻射整個分光輻射度計的光譜。所以,通常使用石英鹵素燈。輔助燈在整個自吸測量過程中,燈光放射量必須穩定。根據球體尺寸和用途,建議球壁內膜反射比爲90 %到98 %。得到更高的信號,最好用更高反射率的燈。小誤差與球體反映的空間不一致性以及SLL受測産品密度分布的變化有關,球體-分光輻射度計系統最好采用更高的反射比,以

27、保證整個可視區域的信噪比。然而,必須注意,反射率越高,球體的敏感度就越大,對自吸效果和長期飄逸就更加敏感,而且會有更大的光譜輸送量。如果球體有開口,必須考慮平均反射率。更高的膜反射比有利于補償減少的平均反射率。9.1.2 球體幾何圖1 爲建議采用的球體-分光輻射度計系統的球體幾何圖,用于測量固態照明産品的全光譜流量。參考標准用于全光譜輻射流量。SSL産品的所有類型,包括向各個方向發射(4iTsr)的,或正向發射的(不考慮方向),建議都采用4-n幾何(a)。2幾何圖(b)可用于正向放射(不考慮方向)的固態照明産品。如固態照明産品殼體或支座太大,不能用4的幾何圖,也可以使用2tt的。兩個幾何圖中,

28、固態照明産品尺寸必須限制在球體尺寸範圍內,確保光組合與自吸精校正在空間上的一致性。爲測量組合的LED燈,球體可安裝帶螺絲插座的燈座。作爲指導,在4tt 幾何圖中,固態照明産品的表面總面積應該小于球壁中面積的2 %。例如,這就相當于一個兩米的積分球裏面直徑小于30厘米的球形物體。線性産品最長的物理尺寸應該小于球體直徑的2/3。在2tt的幾何圖中,用于安裝固態照明産品的開口的直徑,應該小于球體直徑的1/3。固態照明産品必須安裝在圓形開口內部,這樣,它的前邊與開口的邊緣就接平無縫。(也可以稍微在球體裏面,保證所有放射光線都集中在球體內。在這種情況下,開口邊緣與固態照明産品(或參考標准)的縫隙可以用一

29、個表面覆蓋(裏面爲白色),這樣,就可以在一個光線正常的房間裏測量,因爲球體完全被遮蓋了。圖 2(a)。如果不方便而縫隙又必須保持打開,可能就需要一個昏暗的房間(至少要圍繞開口),阻擋外部光線或放射光線進入球體。(見圖2 (b). 兩種情況下,接受檢測的固態照明産品必須安裝到球體上,支撐材料或結構才不會把熱量傳導到球壁。見 2.3.節兩個幾何圖,擋板的尺寸必須盡量小,檢測器才不會從受測的最大固態照明産品或標准燈具中直接發光。建議時使用。参考标准参考标准置换全光譜輻射通量的標准燈通常爲石英鹵素白熾燈,有寬帶光譜在整個可視區域校准分光輻射度計。 2的幾何圖,需要只有正向分布的標准燈。例如,帶反射體的

30、石英鹵素燈,適當地分布亮度,可用作參考標准源。4tt 的幾何圖,通常使用無方向分布亮度的標准燈,但是正向分布亮度的標准燈也可能需要。注意:如果燃燒位置改變,白熾標准燈的光輸出量也會改變。應該注意,積分球對它們內部的球體表面沒有完全一致的敏感度。球體下半部分的敏感度往往會比較低,這是因爲落下的灰塵的污染,以及球體周圍接縫的小縫隙。所以,如果用無方向的標准燈有狹窄射線分布的光源,其誤差一般會更大。誤差的大小,取決于球體的設計和維護。如果標准燈和固態照明産品的光強度一樣,就不能用該球體。爲確保誤差不致太明顯,可以准備不同光強度的標准燈(無方向、向下/寬、向下/窄)以供受測的固態照明産品選擇。或者,如

31、果使用無方向的標准燈,就必須建立校准因素,並在測量固態照明不同亮度分布這些校正因數,可以通過測量燈具或固態照明産品確定。燈具和固態照明産品的強度分布不同,且都用其他正確的方法校准過了。(例如:國家計量研究院的可追蹤校准,或者使用設計精良的測角光度計)。球體周圍溫度必須根據2.2節的要求調節。 如果擋板安裝在與球體中心一樣的高度,從檢測端口擋住光源的擋板後面常常要安裝一個溫度計。圖1 (a) 當一個固態照明産品安裝在球壁(例如:圖1(b),周圍的溫度將在球體內部的擋板後面測量(分光輻射度計)。另外,産品附近球體外部周圍的空氣(見2.2節)兩個讀數都必須符合251C 的要求。如果由于測試中固態照明

32、産品發出的熱量,封閉球體周圍的溫度超過25+1 C 固態照明産品可以部分敞開,使之穩定,達到周圍溫度在51C之內的要求。在測量時,球體必須輕輕關閉,避免空氣進入其中。注意,如果産品的光通量的穩定性與球體光度計監控好,當球體打開,室內燈必須關閉,敞開的半球必須轉移。9.1.3 測量原則: 測量工具(積分球和分光輻射度計)必須根據光通量標准校准。由于用積分球校准,所以不必知道球體的光譜的輸送量。受測固態照明産品的光通量是經與參考標准比較計算出來的 :其中,與是固態照明産品測試所得的分光輻射度計的讀數並作爲分別參照標准,而爲自吸系數(參見第9.1.5節)。根據測得的總光譜輻射通量,總光通量通過以下公

33、式求得:9.1.4分光輻射度計:機械掃描型或陣列型分光輻射度計都可以用。由于陣列的多元性質,陣列型分光輻射度計有測量時間短的優點。分光輻射度計最小光譜範圍爲380nm到780nm。確定的可視光譜區域從360 nm到830nm。積分球的檢測端口必須是一個扁平的擴散體或衛星球體(帶開口的很小的積分球檢測系統),與球體塗層表面齊平安裝,以便檢測端口的分光輻射度計的輸入有帶定向的 小于15%響應指數的大概的余弦響應。f2 (CIE Pub.有 69)10。應該注意光纖輸入(沒有附加的光學器件),常常由陣列分光輻射度計提供,有一個狹窄的接受角校准分光輻射度計測量光度量,沒有誤差;但是,還存在很多與分光輻

34、射度計相關的誤差來源。注意在某些質量很差的陣列分光輻射度計中,誤差可能會比質量好的光度頭大很多。 測試固態照明産品的光譜分布與標准源(鎢源)不一樣時,誤差可能很顯著。主要的誤差原因包括:帶寬、掃描間隔、波長精度、光譜雜散光、檢測非線性以及輸入幾何學等。爲得到准確的比色,分光輻射方法要求帶寬和掃描間隔應爲5 nm或更小。按照參考 3,22給出的其他建議,將誤差和評估測量的不確定性減到最小。9.1.5 自吸校正 自吸是這樣的效果:球體系統的敏感度由于球體內部燈本身吸收光線而改變。當測試光源的尺寸和形狀與標准光源不一致時,誤差也可能發生。 自吸校正是臨界的,因爲受測的固態照明産品的物理尺寸和形狀通常

35、與參考標准的尺寸和形狀不同。自吸取決于波長,因爲球體塗層的光譜反射是不平的。自吸校正因數可以按以下公式測量:當受測固態照明産品或參考標准的分光輻射度計分別安裝在球體內部或上面時(4tt或者2tt 幾何學),jw.testW 和 (A)是輔助燈的分光輻射度計讀數。在這種情況下,不運作固態照明産品和參考標准。只運作輔助燈。9.1.6 校准:測量工具(積分球和分光輻射度計)必須根據NMI可追溯全光譜輻射通量校准。9.2 帶分光輻射度計的積分球 (球體-分光輻射度計系統)這個方法是積分球測光法的傳統方法,使用光度頭作爲積分球的檢測器。 這個方法可接受,但不是最好的。因爲,在測量固態照明産品的光通量中,

36、可能有潛在的更大的非匹配誤差(如果沒有使用不匹配校正),同時還會因爲需要色量的獨立測量工具。9.2.1 積分球 見9.1.1給出的描述,除了對輔助燈要求不同之外,也采用了這個方法。對球面光度計系統,輔助燈不限于白熾燈。更好的做法是使用與受測固態照明産品光譜分布類似的輔助燈,以便准確地測量自吸效果,尤其是當自吸很值很打時(a0.8)或者當受測固態照明産品的殼體很大切色彩很牢固時。9.2.2 輔助燈在所有固態照明産品自吸測試過程中,必須保持穩定。例如,可以使用穩定的白色超高亮度燈源。球面幾何學:圖3爲本方法建議采用的積分球。與圖1的不同在于光度頭用作檢測器。見-節建議並要求運用4tt and 2t

37、t幾何學。除了參考標准燈要求的差別外,9.1.2的所有描述都可用于本方法。參考標准燈分配全光通量,運用9.1.2節不同光強分布的相同要求。 例如,對一個窄束的固態照明産品,必須采用窄束光強分布相似的標准燈。只要采用全方向的標准燈,就必須確定不同類型強度分布的校正因數。雖然參考標准燈傳統上是白熾燈,但是對分光輻射度計系統,不限于白熾燈。穩定而可再生的固態照明産品(如使用溫控的白色超高亮源)可用作全光通量參考標准。最好減低輻射非匹配誤差,使參考標准的光譜分布于受測的典型的固態照明産品相似。使用固態照明作爲參考標准的好處是可以得到與受測固態照明産品類似的角強度分布。9.2.3 測量原理:測試設備的光

38、通量是通過與參考標准比較計算出來的。9.2.4 光度頭: 雖然球體的光譜輸送量影響整個光譜敏感度,但是光度頭(見1.3 i節)的相對光譜敏感度必須與V(A)的功能匹配。整個球體系統(光度頭和積分球)的值(CIE Pub 69中指定)必須小于3%爲進一步減小測量的不確定因素,可使用光譜校正器。見9.2.6節,值與光譜校正因數的確定程序。光度頭必須有大概的余弦響應,值爲f2 (定向響應指數),小于15 %,,擴散體表面必須與球體塗層表面齊平安裝。 如果用衛星球體做余弦響應,其開口不可以向內凹;衛星球體的開口邊緣必須與積分球的塗層表面齊平。見9.2.5節。9.2.5 除非測試固態照明産品和光通量參考

39、標准模型與尺寸一致,必須使用自吸校正。自吸校正可以用以下公式測量:其中,當固態照明産品受測或分別安裝全部光通量到球體內部或上面時(4或2幾何圖)yaUx,TEST和yaUx.ref是輔助燈的光度信號。固态照明产品置换余弦校准光度头几何图检测端口图3,使用光度头进行光通量测量建议采用的几何图(a): for all types of SSL products, (b):适合各类型固态照明产品 (b): for SSL products having only forward emission.适合只有正向发射的固态照明产品。辅助灯辅助灯参考标准参考标准检测端口余弦校正光度头几何图幾何圖). 它們

40、沒有運作;只有輔助燈運作。 輔助燈可以是鹵素燈或白熾燈或者白色超高亮度燈源。9.2.6 f1與光譜非匹配校正因數的確定 積分球光度計的光譜敏感度無法完全與V() 函數匹配。 當測試固態照明産品的光譜力量分布與標准燈源不一樣時,就會出現誤差(稱爲光譜非匹配誤差)。f1數值值是指示光譜敏感非匹配的指數,而數值(%)粗略指示誤差的大小。誤差可能一般的白色燈源,當誤差可能比只含有一些窄束發射的固態照明産品更大。爲確定值,必須算出整個球體系統的相對光譜敏感度。sKi(A)是光度頭的相對敏感度的産品。應在半球形照明幾何體中測量,如果只在正常方向上測量,應確定偏差。理論上可以由此得出:其中,是整個球體內部表

41、面反射率(如果存在最小值,則最小爲0),k是標准因子。如果使用的積分球值測量准確,可以由這個等式得出。但正在使用的積分球或多或少會受污染,且樣品數據與現實的球體表面反射率之間容易存在偏差。因此建議按照參考文獻7中附件B提供的步驟直接在積分球上測量。值一旦確定,就可以計算值:其中,是國際照明委員會A類照明體的光譜分布,是光譜發光效能。經測試SSL産品得知和相對光譜功率分布,光譜錯配校正系數F可以由此得出:其中,是參考標准光源的光譜分布。光譜錯位可以通過對SSL産品測得的流明值增加校正系數進行修正。的准確度一般關系不大,因此産品的光譜分配可能無實際價值。爲進一步了解和光譜錯配校正細節,請參閱參考文

42、獻10和7。9.2.7 校正 積分球光度計應按照NMI提供的總光通量標准進行校准。9.3 測角光度計測角光度計通常用于測量光強分布,並由此得出總光通量。9.3.1 光度計的類型 測角光度計所選類型應能在重力作用下保持燃點位置不變,因此只能使用C類測角光度計。C類測角光度計包括可移動檢測光度計和可移動鏡像光度計。注意避免測角光度計設備結構或其他表面反射的光,包括SSL産品本身表面和到達光探測器的二次反射。定位裝置的轉速應使對SSL産品熱平衡的幹擾降至最低。9.3.2 總光通量測量原則 通過測量光源的光強分布,可以得出總光通量:爲測量照明度校正光度計頭,其中,r是光度計頭基准面旋轉半徑。測量光強分

43、布需要足夠長的測光距離(見9.3.1節)。如果只是測量總光通量,那麽對距離沒有嚴格要求。Eq.(11)表明,只要能精確測出照明度,即使測光距離(半徑r)相對較短,總光通量也可以精確測出。所以既定大小的所測光源需要的光度測量空間更小。在這種情況下,檢測器在所測SSL産品的視野範圍內必須要有余弦校正角度響應。根據Eq.(11)所給定義,與旋轉中心有關的光源位置理論上是無關的,因此光源的調整對于測量總光通量影響不大。9.3.3 掃描分辨率 掃描分辨率應能夠精確定義測試樣品。測量典型的寬角度光滑強度分布可以使用橫向(水平)22.5縱向(垂直)5的網格。SSL産品光強變化很快或不穩定時應使用更高的角分辨

44、率(更小的余差),例如聚束光源。根據以往幾年檢測其他照明體和燈具樣式的經驗,要進一步了解如何選擇正確的掃描分辨率,詳見參考文獻9,11-17。9.3.4 視角 角度掃描的範圍需覆蓋SSL産品發射光到達的整個立體角。在測量總光通量時使用測角光度計的一個缺點是,測角光度計一般會有角區,在角區所測光源發射光會受設備(例如,SSL産品支撐杆)阻擋,因此在那個方向上無法進行測量(這類角被稱爲死角)。對于像許多現有設備一樣只向前方發射光的SSL産品來說,這一點不難解決。但對于那些能在任意方向發射光的SSL産品(例如,類似于熒光燈的集成LED燈),這將是一大難題。大死角的測角光度計不適合用于測量這類SSL産

45、品的總光通量。如果死角很小(比如,等于或小于10),其他偏差將可能彌補丟失的數據點。9.3.5 偏振 由于鏡子本身具有輕微偏振的特性,所以要注意鏡像型測角光度計有一個偏振敏感度的檢測系統。偏振光感受性在測量發射偏振光的SSL産品總光通量時會導致嚴重錯誤。測量這類SSL産品時建議不要使用帶鏡子的測角光度計。爲達到同樣的目的,一些鏡像型測角光度計可以選擇在旋轉杆上直接安裝一個光度計頭。9.3.6 光度計頭 測角光度計的光度計頭應該有與功能相對應的相對光譜響應度。光譜響應度的值應低于3%。光度計讀數需要進行光譜錯配校正。要確定和光譜錯配校正系數,詳見9.2.6節eqs.(8)和(9),是正常方向上測

46、量的光度計頭相對光譜響應度。爲獲得9.3.2節描述的總光通量,光度計頭在光束射入的角區應該有良好的余弦反應,且值(余弦産生的相對偏差)在可接受的角度範圍內應低于2%。光度計頭的視野範圍應有所限制(例如,利用篩孔)以免光線是從角上反射過來而非來自所測光源。在光度計視野範圍內,爲將漫射誤差降至最低建議在檢測器搖杆另一側使用擋光屏以及/或者在牆上和地板上使用低反射物(比如黑天鵝絨)。9.3.7 校正 用于測量光強分布的測角光度計應按照國家標准中的照明或發光強度標准進行校正。此外,用于測量總光通量的測角光度計應該用國家標准規定的總光通量標准燈進行檢測驗證。這類檢驗要使用標准燈,且標准燈同測角光度計所測

47、的各種SSL産品一樣有角度強度分布(定向或全方位)的。10.0 光強分布9.3節提供的建議是關于用于測量光強分布和總光通量的測角光度計。測量光強分布需要足夠的測光距離,通常測光距離是有寬角分布的SSL産品直徑最大值的五倍以上。窄束光需要的測光距離更長(例如,詳見參考文獻13)。安裝SSL産品的坐標體系和幾何體應采用專用程序9,11-17中的傳統照明測試做法。所測SSL産品的絕對光強分布(指傳統照明測試中的絕對光度法;例如,詳見參考文獻16)需要說明。注意使用有關的光度法表示標准光強數據,這通常用于傳統的照明測試,但不能用于SSL産品。如果需要球面帶光通量,可以參照參考文獻16的附件A。如果有必

48、要,所測光強分布的電子數據應包含在“IES文件”格式中,提供IES LM-63規定的絕對光度。IES 文件是一個電子數據格式,可以被建築師和設計師在設計應用中用來准確預測照明度。但在使用這些數據時還需明白光度文件描述的是單一照明體性能,並不代表同類SSL照明體的共同性能。11.0 發光效能SSL産品的發光效能(Im/W),由所測總光通量(流明)和所測電力輸入能量(瓦特)兩者相除得到。注意上述的發光效能是參考文獻19定義的一種光源的發光效能,不能和輻射的發光效能混爲一談,後者是光通量(流明)比光源的輻射通量(瓦特)。12.0 SSL産品顔色特性的測試方法SSL産品的顔色特性包括色度坐標、相關色溫

49、和顯色指數。SSL産品的這些特點可能在空間上分布不均勻,因此爲了能准確說明這些産品,色彩數量應用空間分布均勻的測量值進行測量,且在SSL産品有目的地發射光線的角區色彩要加強變得強烈。12.1 使用球體測角光度計系統的方法爲達到這個目的,首先建議使用9.1節中描述的球體測角光度計系統測量總光譜輻射通量。測出的總光譜輻射通量是一個集成數量,所以由此計算的顔色特性在空間上已分布均勻。按照9.1節提供的建議使用這種方法進行測量。使用測角光度計測量顔色的一般性建議可以參照參考文獻20和21。在光譜顔色測量中出現的各種錯誤分析和校正方法可參照參考文獻22。12.2 使用空間掃描過的測角光度計或色度計這種方

50、法用于沒有球體光譜輻射儀或測試樣品過大無法用球體測角光度計系統測量時。這種方法利用測角光度計和/或色度計在不同方向上測量被測SSL産品的色度。最有效的方法是在測角儀(也稱作測角光譜輻射儀或測角色度計)上安裝顔色測量器具。同時還能測量光強分布和色度坐標,參考閱讀在産品有目的地發射光到達的整個角區內如何選擇合適的角度間隔(詳見9.3.3)。然後空間分布均勻的色度可以通過以下Eq.(13)或總三色激勵值提供的所有測量點獲得。如果沒有測角光譜輻射儀或測角色度計,也可以使用在恒定距離朝給定方向手動安裝儀器,因爲角度的精確度在這種測量方法中影響不大。色度坐標和光強(或照明度)間隔應在10以內,在光源有目的

51、地發射光到達的角區垂直角度爲,兩個水平角最小爲0和90(詳見圖4)。對于平均光強超過最大強度10%的角只需進行色度測量。平均色度坐標(x,y)或(u ,v )應通過以下每個點的照明度和立體角因素加權,用作爲所有測量點的加權平均值。固态照明产品圖4. 使用測角器測量色度的幾何圖(數據顯示的是SSL産品只在下方發射光這種情況)。色度坐標和光強 = 0和 = 90(或更多角)首先得在每個角求平均數,然後表示成,和,其中= 0,10,20,,180。然後平均色度坐標算作加權平均:色度坐標和其他平均顔色數量的計算類似。這個公式計算的是近似值,但能爲實際應用提供足夠精確的數據。嚴格說來,所有顔色數量可以由

52、三色值X,Y,Z的幾何總通量計算得出。如果使用的是三色色度計,應通過與光譜輻射儀比較對所測SSL産品進行校正,或按照某一參考點(例如,垂直方向)只測量顔色差別,參考點的色度應該用光譜輻射儀進行測量以便所有點的絕對色度都能能光譜輻射儀讀出來。光度輸出(照明度)也需要記錄下來,用于計算上述的加權平均。爲使顔色測量均勻,測量距離應多于所測産品光區範圍最大直徑的5倍。如果給定産品的顔色空間分布不均不太明顯(,詳見12.5),同一類産品的平均色度可以在靠近強度分布最大值的某一方向進行測量。這種測量方法使用的光譜輻射儀(12.2中描述的)應按照國家計量基准提供的光譜輻射照度或光譜輻射標准進行校准。12.3

53、 光譜輻射儀參數對所測顔色特性的影響光譜輻射儀有一個最小光譜範圍,380 nm至780 nm。兩種方法中(12.1或12.2節)的光譜輻射儀應該進行篩選和安裝,以便即使有些SSL産品的光譜分布狹窄,其相關光譜分布能精確測量。寬度和掃描間隔一般包含在光源光譜分布測量的重要參數中。掃描間隔寬度和波長應不超過5nm(除非采用合適的校正方法),且應相匹配,除非波長間隔非常小(例如,1nm或更小)。要知道更多細節,請參照參考文獻3,20,21。各種光源的光譜顔色測量中出現的各種錯誤分析和校正方法(通頻帶,漫射光等)包括LED可以在參考文獻22中找到。12.4 色度計算色度坐標(x , y)和/或(u,

54、v)和相關色溫(CCT,單位:開爾文)根據CIE定義(參考文獻3)通過SSL産品相關光譜分布進行計算獲得。CCT被定義爲普朗克輻射體,其色度與(u, 2/3v)色度表(被稱作CIE1960(u,v)表格,現已廢棄)的光源色度極爲接近。顯色指數(CRI)通過參考文獻23的公式進行計算獲得。12.5 色度的空間分布不均SSL産品因發射角度不同會有不同顔色。色度的空間分布不均應根據12.2節中描述的測量條件進行估算。SSL産品的色度坐標空間分布不均應在兩個垂直基准面進行測量( =0, =90),從這些測量點中可以按照eq. (13) 光譜計算出平均色度坐標。色度光譜不均值uv,被確認爲分布均勻的色度

55、坐標所有測量點中最大偏差(CIE(u, v)圖表距離)。在估算中,只對色度差別的精確度要求比較嚴格,因此如果沒有光譜輻射儀所有測量需用三色源色度計進行。13.0 不確定度陳述如果存在不確定度,按照參考文獻5和6提供的建議進行處理。所有光度測量要使用擴展不確定度和95%可靠區間,所以大多數情況下使用覆蓋率k=2。14.0 測試報告測試報告應列出每個被測SSL産品所有重要數據以及特性數據。報告還應列出所有與測試環境,儀器類別,SSL産品和參考標准有關的相應資料。報告主要包含項有:a)時間和測試機構b)制造商名和被測SSL産品名稱c)被測的測量數目(總光通量,光效能等)d)相關電子數值(明確AC(頻率)或DC)和所測SSL産品無實際意義的CCTe)測量前操作時間(檢定新産品不計時)f)測量産品的總時間,包括測量其穩定性g)環境溫度h)測試中SSL産品的定位(燃點位置)i)穩定時間j)使用的測光方法或器具(球體測角儀,球體光譜輻射儀或測角光度計)k)使用的參考標准名稱和類型(瓦數,燈具型號,強度分布類型任意方向/單向)和根據l)采用的校正系數(例如,光譜錯配、自吸、強度分布等)m)測光環境(用于測量球體,球體直徑,反射塗層,4 或2 幾何體,測角光度儀,測光距離)n)每個S

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