积分球和分布光度计测量灯具的光通量的差异

周宁科，米萌，杨艺

（1.宁波赛宝信息产业技术研究院有限公司，浙江　宁波　315040；

2.中国人民解放军91630部队，广东　广州　510315；

3.中国人民解放军92608部队，上海　200083）

积分球和分布光度计测量灯具的光通量的差异

周宁科1，米萌2，杨艺3

（1.宁波赛宝信息产业技术研究院有限公司，浙江宁波315040；

2.中国人民解放军91630部队，广东广州510315；

3.中国人民解放军92608部队，上海200083）

光通量是评价照明产品极其重要的参量，通常测试灯具的光通量的设备主要有积分球测试系统和分布光度计测试系统两种。通过实例分析，对利用分布光度计系统和积分球系统测试光通量的差异进行了比较。结果表明，两种测试系统有其各自的适用对象，在以后的测试中可以根据样品的实际情况来选取最优的测试方案。

积分球；分布光度计；总光通量；光束角

0　引言

光通量是指根据辐射对标准光度观察者的作用所导出的光度量。光通量参数是描述光源特性的重要参数，通常测量光源所发射的总光通量的设备有积分球和分布光度计两种。本文对利用分布光度计系统和积分球系统测试光通量的差异进行了比较，以期对两种方法的合理选用提供一定的指导。

1　总光通量的测试方法简介

1.1积分球测试系统

使用积分球测试灯具光通量有积分法、分光法和积分-分光结合法3种方法[1]。本次差异对比选取的是分光法，即在积分球探测窗口上设置光谱辐射计的取样装置，利用光谱辐射计测得的光谱功率分布来计算光通量。

积分法测试总光通量的测量原则是测量工具需要通过光通量标准校准。由于用积分球校准，所以不必知道球体的光谱的输出量，被测灯具产品的光通量是通过与参考标准比较计算出来的。通常来讲，积分法是总光通量的相对测试方法，适合用于测试小型集成灯具和相对较小的光源的总光通量和色度参数，具有测量速度快和无需暗室的优点。

一个用来测量光通量的最简单的方法是使用积分球测试系统。它是一个实现视觉上的通量的空间整合的设备，因此，可以用一个固定的光谱仪来快速、方便地测量总通量。该方法的原理是：首先，用总光通量标准灯来对积分球光度测量仪进行校准；然后，通过与具有相似空间和相似光谱分布的标准光源的对照来测量测试光源的总光通量。因此，这种方法需要用于对光通量校准的标准光源。

在实际测量时，由于需要在积分球内装上待测灯具，并且为了避免光线直射探测器，必须设置遮挡屏，对光效进行吸收和阻挡。遮挡屏和灯具的尺寸越大，引起的误差也越大，选择直径较大的积分球，可以使光源和遮挡屏的尺寸的影响相对地减小，从而减小吸收误差和遮挡屏误差，一般情况下，积分球的直径应至少大于灯具最大尺寸的6～10倍[2]。

利用数值积分法计算LED模块的总光通量的原理如图1所示，总光通量的计算公式如下所示。

式 （1）中：Φtot——总光通量；

r——虚拟球面的半径；

Stot——虚拟球上的表面面积；

（ε，η）——空间角。

图1　光通量计算原理示意图

1.2分布光度计测试系统

使用分布光度计测试灯具光通量的方法有光强积分法和照度积分法两种。本次差异对比选取的是照度积分法。照度积分法使用探测器旋转式分布光度计测试，被测样品夹持在探测器旋转式分布光度计之上，使样品处于规定的燃点状态，样品的发光中心处于分布光度计的旋转中心，在足够多的发光平面上以足够多的角度间隔测量以分布光度计的探测器到被测样品发光中心之间的测量距离为半径的虚拟球面上的各点的照度。

分布光度计对灯具的外形、尺寸和光束角没有特别的限制。由于照度积分法的测量精度高，可作为总光通量的基准测量方法，因此其已被国际照明协会制定的CIE 84-1989《光通量测量》、CIE 127-2007《LED测量》、北美照明工程学会提出的LM-79-2008《固态照明产品光电测量》、国标GB/ T 24824-2009《普通照明用LED模块测试方法》等采用，作为灯具的总光通量基准测量方法[4]。

3　测量结果及其分析

为了找出积分球测试系统与分布光度测试系统的差异，选取节能灯、卤素灯、2个LED球泡灯、2个LED射灯、LED投光灯和LED洗墙灯这8个典型的样品进行检测。

本次对比测试选取的仪器有HAAS-2000光谱分析仪3 m积分球和GO-R 5000分布光度测试系统。各个测试样品的配光曲线如图2所示，所有的样品在稳定后 （15 min内光通量或者照度变化在0.5%以内）测试，分布光度计测试选取的角度为（5°，1°）[5]。

a节能灯配光曲线

b卤素灯配光曲线

c LED小球泡灯配光曲线

d LED大球泡灯配光曲线

e LED射灯1号配光曲线

f LED射灯2号配光曲线

g LED投光灯配光曲线

各个测试样品的光通量的测试结果如表1所示。

从表1中可以看出，利用积分球与利用分布光度计测试不同类型的样品所得到的数据之间的差异会有所不同。测试灯具的外形越接近点光源，那么使用积分球测试的结果就越精确。所以，当我们需要测试灯具的光通量时，对于球泡灯、小型LED灯具和集成LED灯具等光束角比较大的灯具，我们可以采用积分球配合光谱仪进行4 π测试；对于体积较大的面板灯、投光灯和路灯等光束角比较小的灯具，最准确的测试方式是使用分布式光度计配合标准暗室进行测试，但是，如果想要使用积分球进行测试，则需要使用带侧开口的积分球进行2 π测试，或使用辅助灯进行协助测试，测试过程繁琐，且不确定因素比较大。

表1　各个测试样品的光通量的测试结果

4　结束语

综上所述，积分球和分布式光度计的测量原理、环境和测试方式都不同，两者各有其各自的适用对象，在实际运用中，我们可以根据不同的标准、不同的要求来选择合适的方式进行测试。

[1]Measurement of LEDs-second edition：CIE 127-2007 [S].

[2]金伟其，胡威捷.辐射度、光度与色度及其测量 [M].北京：北京理工大学出版社，2006.

[3]全国照明电器标准化技术委员会·普通照明用LED模块测试方法：GB/T 24824-2009[S].北京：中国标准出版社，2010.

[4]俞建峰，钱建明，顾高浪.LED灯具光通量检测技术的分析研究 [J].光学仪器，2011，33（5）：9-13.

[5]Approved method：photometric measurements solid-state lighting products：IES LM-79-08[S].

The Differences of Measuring the Luminous Flux of Lamps with Integrating Sphere and Distribution Photometer

ZHOU Ning-ke1，MI Meng2，YANG Yi3

（1.Ningbo CEPREI IT Research Institute Co.，Ltd.，Ningbo 315040，China；2.Troops 91630 of PLA，Guangzhou 510315，China；3.Troops 92608 of PLA，Shanghai 200083，China）

Luminous flux is an important parameter to evaluate lighting products.In general，there are two kinds of test equipments to test the luminous flux of lamps，namely integrating sphere test system and distribution photometer test system.Troungh an example，the differences of measuring the luminous flux with integrating sphere system and distribution photometer system are compared.The results show that the two test systems have their own applicable object，so the optimal test scheme should be selected according to the actual situation of samples in the future.

integrating sphere；distribution photometer；total luminous flux；beam angle

TB 96

A

1672-5468（2016）04-0001-04

10.3969/j.issn.1672-5468.2016.04.001

2016-03-28

2016-06-30

周宁科 （1987-），男，浙江宁波人，宁波赛宝信息产业技术研究院有限公司工程师，主要从事灯具、家电等电子产品的检测工作。