阅读灯照度计和成像亮度计测试方法的对比及分析

李宝辉， 常爱珍， 王魁栋， 程 愿

（上汽大众汽车有限公司， 上海 201805）

汽车内舱阅读灯是指安装在汽车内部用于提供阅读照明的灯， 通常情况下会安装在驾驶座顶部和后座中间顶部或者两侧。 在保证驾驶安全的前提下， 汽车内舱阅读灯柔和的光色和均匀的照明能够为用户提供舒适的阅读环境，因此阅读灯的光学设计和测试显得尤为重要。 本文将介绍一种使用成像亮度计的测试方法， 并与传统汽车行业阅读灯的光学测试方法测得的结果进行比较， 加以总结。

1 使用照度计的光学测试方法介绍及分析

目前汽车行业定义的阅读灯的光学测试方法， 是使用照度计进行测试， 一般是定义用户假人和被照面 （阅读物）的相对定位关系， 以及被照面的定型尺寸， 在被照面上预定的测试点上， 用照度计进行测试， 测得色度和照度， 并应满足一定的要求， 如图1所示。

图1 阅读灯的光学测试

以某车型的白光阅读灯为例， 主要的测试评判标准如下： ①中心测试点的照度要求为100±20Lux； ②φ400被照面圆 内L＞40Lux； ③单 点 的 色 度 要 求 为 （ u＇， v＇ =0.206， 0.463）， delta u＇v＇＜0.01。

设计好测试工装支架后， 安装阅读灯样件， 施加10.5V的阅读灯电压， 使用照度计 （方法1） 测得的数据见表1。

表1 阅读灯的测试数据 （方法1）

2 使用成像亮度计的测试方法介绍及分析

仍以如上的阅读灯为例， 将测试环境中引入标准反射白板和成像亮度计 （方法2）， 其中标准反射白板应具有良好的朗博特性。 将标准反射白板铺设在测试面的位置， 保持原有的阅读灯和测试面的相对位置关系， 在原有测试工装支架之上， 布设成像亮度计， 新的测试布设如图2所示。 在新的测试布设中， 阅读灯照射在标准反射白板上， 白板用于接收反射光， 使用成像亮度计对标准反射白板 （被照面） 进行拍摄。

图2 成像亮度计、 标准反射白板的布设

成像亮度计一般测得的是被测面的亮度 （单位： cd/m），需要将亮度转换为照度 （单位： Lux） 以便于结合光学标准进行评判。 为了计算亮度和照度的转换系数， 需要将方法1中定义的测试点转移到测试方法2的标准反射白板上。 在成像亮度计测得白板的亮度分布图后， 在亮度分布图上分别对测试点0、 2、 4、 6、 8取得亮度值， 如图3所示。 在同样的测试点位上， 将成像亮度计测得的亮度和照度计测得的照度进行汇总， 在每个测试点上都得到一个转换系数， 将5个转换系数求得均值作为全局转换系数， 如表2所示。

图3 亮度和照度的转换

表2 亮度和照度的转换

得到全局转换系数后， 通过成像亮度计的软件设置，将成像亮度计测得的亮度分布图转换成照度分布图， 转换后的照度分布图是阅读灯光照度的全局体现， 是照度直观的可视化呈现方式， 如图4所示。 通过如上的转换， 在全局照度分布图上， 不仅可以快速查看被照面的照度整体均匀性， 也可以取得任意关注点/线/面上的照度值。

图4 全局照度图

3 两种测试方法测试数据对比

3.1 亮度数据对比

为了方便比较方法2与方法1的结果， 在照度分布图上取得方法1的其余测试点的照度值， 与方法1测得的照度值进行比较， 如表3所示。 两种方法测得的照度数值， 误差在可接受的范围内。

表3 两种方法的照度值比较

3.2 色度数据对比

阅读灯的另外一个重要的评价参数是色度， 均匀的颜色表现对阅读也至关重要。 全局照度图中同时包含有色度数据， 同理取得如上测试点位上的色度值， 两种方法比较汇总见表4。 为了方便两种方法测得的色度数值比较， 将数据放在CIE 1976色彩空间内， 如图5所示， 误差在可接受的范围内。

4 两种测试方法分析

照度计光学测试方法， 优点是测试环境的架设相对简单， 测试速度快， 但只能测得有限个点位上的光学参数，当被照面的光亮、 色度分布不均匀时， 不能对阅读灯的光学表现进行全面地、 直观地评判和分析， 且容易受到阅读灯以外光线的影响而产生误差。

成像亮度计在光学测试和分析中有着广泛的应用， 它能够方便地对被测面进行拍摄， 在光学参数 （如亮度、 色度、 色温等） 的分析和评判上有着直观、 全面的特点。 尽管这种方法能够更为直观全面地评价照度和色度分布， 但引入额外的测试设备增加了光学验证环节的成本， 当被照面非平面时， 测试布设也变得更为复杂， 因此需要结合实际的测试情况选择相应的测试方法。

表4 两种方法的色度值比较

图5 两种方法的色度值误差

5 结论

通过对两种测试方法的数据对比， 并结合配光标准的公差范围， 成像亮度计测得的照度和色度的误差都在可接受的范围， 可以作为阅读灯光学测试方法的一种选择。