光辐射测量原理与技术——光通量及亮度的测量
LED辐射通量测量技术的研究
LED 辐射通量测量技术的研究刘慧1赵伟强1刘建2赵海粟11. 中国计量科学研究院2. 北京师范大学liuhui@1.概述国内外半导体照明呈井喷式飞速发展，随着LED制造工艺的成熟，其输出光效不断提高, 已经达到了120lm/W 以上，被广泛用于照明、信号指示和显示设备中。
LED产业目前还处于初级发展阶段，由于缺少可靠的计量标准、正确的评价方法，市场上LED产品质量良莠不齐，市场秩序较为混乱，严重影响了用户信心。
根据美国能源部(DOE)的前几轮商用LED产品评估和报告(CALiPER),美国LED产品光辐射性能标称值都与实际值严重不符，大部分都有较大的偏差，甚至有标称超出了实际值的3-4倍，通过近几年的标准体系的建立，情况虽已大为改善，但问题还依然存在。
生产和使用者需要准确测量LED的各种光学参数，尤其是辐射通量更能完整地描述LED的特性。
辐射通量（即辐射功率）是辐射源的重要的基本技术指标，也是评价一个辐射源优劣的主要标志之一。
光谱辐射强度能描述光源在不同的空间方向的颜色特性，这对于光源的应用，以及灯具的设计具有重要意义。
辐射通量能准确评价光源的能量转换效率，尤其对辐射通量随光谱变化剧烈的光源如LED光源。
由于LED 的准单色性，对于LED特性的评价过程中，采用光通量进行评价，测量结果的一致性差，对于蓝色和红色LED的质量控制过程中采用辐射通量更方便准确。
目前普遍使用的积分球和光谱辐射测量系统的组合进行光通量和色度参数的同时测量，需要用光谱辐射通量标准灯对测量系统准确定标。
因此开展光源的辐射通量的测试技术的研究，建立测量标准装置，复现辐射通量单位的量值，对促进我国LED产业的健康发展，具有十分重要的意义。
2.原理方法辐射通量（radiant flux）或辐射功率（radiant power）是指辐射源以辐射Φ，Φ或者P；单位为W。
的形式向空间发射、传输或接收的功率，该量的符号为e总辐射通量的测量方法有有两种: ( 1) 绝对法; ( 2) 相对法。
光辐射测量原理与技术——测量术语 基本量和单位
第一章、测量术语、基本量和单位 §１-１辐射度学中的量和单位辐射能：Ｑe(Radiant energy)1、定义：以辐射的形式发射、传播或接受的能量。
2、单位：焦耳（Ｊ） 辐射通量：Φe(Radiant flux) 1、又称:辐射功率 Pe （Radiant power2、定义:以辐射的形式发射、传播或接受的功率。
3、定义式:均匀辐射: 4、单位:瓦特(Ｗ)或焦耳/秒(J/S ） １Ｗ=1J/S辐射强度:Ie(Radiant intensity) １、立体角:（Ω）①定义：设在圆球表面切出一个小圆的面积S 与圆球半径r 平方之比 ②定义式:Ω=S/r 2③单位:球面度(Ｓr)④整个球面度为:Ω=S/r 2=4Л 半个球面度为:Ω=S/r 2=2Л２、辐射强度：①、定义:在给定方向上的立体角元内，离开点辐射源（或辐射面元）的辐射通量除以该立体角．②、定义式: e e d dtφφ=ee tφφ=e I ed d φ=Ω均匀辐射:③、单位:瓦/球面度（W/Sr ）④、均匀点辐射源（各向同性）I e 不随方向变而变，故整个球面的辐射通量为：Φe ＝I e Ω＝4ЛI e •辐射出射度:Me(Radiant exitance)1.定义:辐射体单位元表面所辐射的通量2.定义式: 均匀辐射:3.单位:w/m 2辐射照度:Ee(Irradiance)１.定义:被辐射的单位元表面里入射或获得的辐射通量 ２.定义式: 均匀辐射: ３.单位:w/m 2•辐射出射度与辐射照度的区别：辐射出射度与辐射照度的表达式和单位完全相同． 区别在于:M e 描写面辐射源向外发射的辐射特性(a) E e 描写辐射接受面所接受的辐射特性(b)•辐射亮度:Ｌe (Radiance)e I eφ=ΩeM ed dAφ=e M eAφ=e E ed dA φ=e E eAφ=1.定义:沿r 方向的辐射强度I e 与面元dA(在垂直于r 方向平面正投影面积dA)的比值称为dA 沿r 方向的辐射亮度2.定义式: 3.单位:w/(m 2·Sr)•光谱密集度：１.定义：包含该波长的无穷小波长间隔内的辐射 通量与相应波长间隔之商称为光谱密集度． ２.公式： 注:X e λ代表任何一个辐射量eg:光谱辐射通量为:指的是单位波长间隔内向外辐射通量的多少§１-２人眼视觉•眼睛的特性：锥体细胞的感光灵敏度低，在３cd/m 2的亮度条件下作用，能分辨物体的颜色和细节称之为锥体视觉又称明视觉 （Ｐhotopic Vision)杆体细胞只能在黑暗的环境下（L=10-2 cd/m 2以下)作用，称之为暗视觉（Scotopic Vision)介于这两视觉之间的视觉称之为中间视觉（正常人眼睛对黄绿光最灵敏，对红光和紫光最不灵敏）•光谱光视函数曲线:1.光谱光视效率V (λ):设引起相同视觉的波长和波长为555nm 的辐射通量分别为Φλ和Φ555则视觉函为:V (λ)=Φ555/Φλ是个无量纲的物理量cos cos e e eedI dI d L dA dS dA d φθθ===⋅⋅⋅Ω()ex e dX d λλλ=()e e d d λλφφλ=２.物理意义:V (λ)反映人眼对各种不同波长光的视觉灵度．将555nm 所对应的黄绿光波长的光谱光视效率值定为１，为最大值；红光和紫光的光谱光视效率值最小；红外和紫外光的光谱光视效率值为０． ３.由图看出：明视觉条件下V (λ)所对应的峰值波长为555nm ， 暗视觉条件下V (λ)所对应的峰值波长为507nm.•光度量与辐射量的关系:研究表明：明视觉条件： 暗视觉条件：K m ：最大光谱光效能（单位：lm/w)即发光效率的极限值 明视觉条件：K m =683lm/w 暗视觉条件：K m ′=1700lm/w 故光通量与辐射通量的关系：或§１-３光度学中的量及单位暗视觉明视觉780V ()()380X m e K X V d λλλ=⎰780''V ()()380X m e K X V d λλλ=⎰780V ()()380683e V d λλφφλ=⎰780'V ()()3801700e V d λλφφλ=⎰光度学中以光强的单位“坎德拉”作为基本单位，其他光度量的单位作为导出单位．•光通量Φv(luminous flux)1.定义：光源在单位时间内发出的光量2.公式：Φv=dQv/dt3.单位：lm （流明）• 光强I v(luminous Intensity)1.坎德拉(cd)的最新规定：即一个烛光是光源发出频率为 540×1012Hz 的单色辐射，在给定方向上的辐射强度为1/683w/Sr 时，其光强为１坎（cd)2.光强定义:光源在指定方向上通过单位立体角的光通量3.光强公式:Ｉ=d Φ/d Ω 发光均匀分布:Ｉ=Φ/Ω4.单位:cd （坎德拉）•光出射度M V(Lminous exitance)1.定义：面光源单位元表面所发射的光通量2.公式：M v =d Φv/d Ａ发光均匀：M v =Φv/Ａ3.单位：lm/m 2（流明/平方米）•光照度E v(illuminance)1.定义:被照物体表面，单位元表面里入射或获得的光通量2.公式：E v =d Φv/d Ａ 光通量分布均匀：E=Φ/Ａ3.单位:lx （勒克斯)•光亮度L v(luminance)1.定义:面光源在给定方向上，单位正投影面积的发光强度2.公式:光通量分布均匀：3.单位:Sb(熙提)或nt(尼特)或cd/m 2(坎德拉/平方米)•光效η1.定义:面光源发出的总光通量与它所消耗的电功率之比称为光源的发光效率2.公式:η=Φ/P 电3.单位:lm/w4.对于白炽灯:直流供电气体放电灯：P 电=U 灯I 灯 交流供电气体放电灯：P 电=U 灯I 灯·cos φ5.常见几种灯的发光效率： 白炽灯：8-17lm/w 金属卤化物灯：45-60lm/w 日光灯：30-60lm/w 高压钠灯：100-150lm/w 低压钠灯：180-200lm/w§1-4光源的颜色与色温•光源的颜色：（色表和显色性）１.光源的色表:光源发光时，人眼直接看光源时光源所呈现的颜色2.光源的显色性:某光源与标准光源分别照射同一物体时,人眼所产生的颜色类别用显色指数来定量描述cos cos dI dI d L dA dS dA d φθθ===⋅⋅⋅Ωcos cos I I EL A S A φθθ====⋅⋅⋅ΩΩ几种灯的颜色特性： 1.高压汞灯:色表↑，显色性↓ 2.白炽灯:色表↓，显色性↑3.钠灯:色表和显色性↓故被照物体颜色会失真➢ 讨论:为何高压汞灯和钠灯照射物体会失真？ ①了解钠灯和高压汞灯的辐射光谱线 ②了解钠灯和高压汞灯的色表和显色性 ③颜色的决定因数➢ 结论:自身发光的物体颜色由光谱功率分布决定。
光通量测试方法..
明视觉和暗视觉
由于人眼存在的两种光感受器细胞——视锥和视杆细胞的不同特性，人眼的视觉根据亮度的变 化可分为明视觉、暗视觉和中间视觉。根据国际照明学会（CIE）1983年的定义，明视觉指亮度超过 几个cd/m2（通常认为超过3 cd/m2）的环境，此时视觉主要由视锥细胞起作用，最大的视觉响应在光
式中谱：蓝绿区间的555nm处；暗视觉指环境亮度低于10-3 cd/m2时的视觉，此时视杆细胞是主要作用的感
有关。所以度量单位采用，依标准光源及正常视力另定之“流明”来度量光通量。 符号：lm
Page ▪ 2
光通量的物理表达式
式中：
Page ▪ 3
式中： K：光敏度、感光度（类比：胶卷的感光度）、人眼对于彩色的 感知能力 K = 683.002 lm/W。 K值使光通量的单位与辐射功率 的单位得到统一。
照度是1lux。习称“烛光米”。
Page ▪ 5
光通量的测量
式中：
Page ▪ 6
光强积分法测量光通量
1 光强测量距离要求 1）光强测量距离要足够大，能把被测灯或模块看做电光源。一般灯或模块的测试距离至少应
为被测灯或模块最大发光口面的5倍。
式中： 2）对于光强分布余弦分布明显不同的LED模块，上述测量会带来超过1%的误差，因此这种LED
单位时间里通过某一面积的光能，称为通 过这一面积的辐射能通量。绝对黑体在铂 的凝固温度下，从5.305*10³cm²面积上辐射 出来的光通量为1lm。为表明光强和光通量 的关系，发光强度为1cd的点光源在单位立 体角（1球面度）内发出的光通量为1lm。
E
被光均匀照射的物体，距离该光源1米处，
在1m²面积上得到的光通量是1lm时，它的
Page ▪ 4
亮度测试原理
亮度测试原理
亮度测试是一种常见的测试方法，它用于检测光源的亮度或显示屏的亮度，是
评价光源或显示屏性能的重要指标之一。
亮度测试原理涉及到光学、物理学和电子学等多个领域的知识，下面将对亮度测试原理进行详细介绍。
首先，亮度测试的基本原理是利用光度计或光度计来测量光源的亮度。
光度计
是一种用于测量光强度的仪器，它可以测量不同波长范围内的光强度，从而得到光源的亮度值。
在进行亮度测试时，首先需要将光度计放置在需要测试的位置，然后通过光度计的测量功能来获取光源的亮度数值。
其次，亮度测试原理还涉及到光源的辐射特性。
光源的辐射特性是指光源在不
同波长范围内的辐射能力，通常用辐射功率谱来描述。
在进行亮度测试时，需要考虑光源的辐射特性，选择合适的光度计来测量光源的亮度，以确保测试结果的准确性。
另外，亮度测试原理还与显示屏的亮度调节有关。
显示屏的亮度调节是通过控
制背光源的亮度来实现的，通常采用PWM调光或电压调光的方式。
在进行亮度测
试时，需要考虑显示屏的亮度调节方式，选择合适的测试方法来测量显示屏的亮度，以确保测试结果的准确性。
总之，亮度测试原理涉及到光度计的测量原理、光源的辐射特性和显示屏的亮
度调节原理等多个方面的知识。
只有在深入理解这些知识的基础上，才能准确、有效地进行亮度测试，并得到可靠的测试结果。
希望本文的介绍能够帮助大家更好地理解亮度测试原理，提高亮度测试的准确性和可靠性。
光通量测量方法
光通量测量方法光通量是衡量光源辐射能量总量的物理量，是评估光源照明效果的重要指标。
准确测量光通量对于研究光源的性能、评估光源的亮度和效果至关重要。
在照明工程和光学领域中，有许多方法可以用来测量光通量，其中常用的方法包括热辐射法、比较法和积分球法等。
热辐射法是一种常见的测量光通量的方法，其原理是通过将光源辐射的能量转换成热量，并测量产生的热量来间接测量光通量。
这种方法适用于大功率光源的测量，如强光灯和激光器。
然而，热辐射法测量的不准确性较高，需要考虑很多因素，如热辐射的损失、灰度校正等因素。
比较法是一种常用的光通量测量方法，其原理是将待测光源与一个标准光源进行比较，通过测量两者的光强或亮度差来确定光通量。
这种方法可以消除许多误差，提高测量的准确性。
比较法需要一个标准光源，例如标准白炽灯或标准荧光灯，以及相应的测量设备。
通过比较法可以获得相对准确的光通量结果。
积分球法是一种基于球形反射的光通量测量方法。
该方法利用一个球形反射器来收集光源辐射的能量，并通过测量球体内的光强来计算光通量。
积分球法适用于各种类型的光源测量，对于复杂的光源，如LED灯、荧光灯等，积分球法能够提供较为准确的测量结果。
该方法需要一个球形反射器和一个光强测量仪器，可以通过校正系数来提高测量的准确性。
除了上述提到的方法，还有一些其他的光通量测量方法，如色散法、相干积分法等。
色散法利用光的色散特性来测量光通量，通过分析光源在不同波长下的光谱分布来计算光通量。
相干积分法是利用干涉原理来测量光通量的一种方法，通过测量干涉光的强度和相位来计算光通量。
综上所述，光通量测量方法有多种选择，不同的方法适用于不同类型的光源和不同的测量要求。
选择恰当的测量方法，合理使用测量设备，可以提高光通量的测量准确性。
光通量的准确测量对于研究光源的性能、评估光源的亮度和效果具有重要意义。
辐射照度计原理
辐射照度计原理辐射照度计是一种用于测量辐射照射强度的仪器。
它广泛应用于环境监测、工业安全、医学诊断等领域。
辐射照度计的原理是基于光电效应和能量守恒原理。
辐射照度计主要由以下几个部分组成：光电传感器、光电转换电路、信号处理电路和显示装置。
光电传感器是辐射照度计的核心部件，它能将光能转化为电信号。
光电传感器通常采用硅光电二极管或硒光电池。
当光照射到光电传感器上时，光能会激发光电二极管或硒光电池中的电子，使其获得能量并跃迁到导带中，产生电流。
光照强度越大，光电二极管或硒光电池中的电流就越大。
光电转换电路用于将光电传感器输出的微弱电流信号放大，并转换为标准电压或电流信号。
光电转换电路通常由运放、电阻、电容等元件组成。
运放起到放大信号的作用，使得微弱的光电传感器输出信号能够被进一步处理。
电阻和电容则用于调节放大倍数和滤波。
信号处理电路主要用于对光电传感器输出的电压或电流进行处理，使其能够被显示装置读取。
信号处理电路通常包括滤波电路、放大电路和AD转换电路。
滤波电路用于去除噪声干扰，提高信号质量。
放大电路用于进一步放大信号，使其能够被AD转换电路读取。
AD 转换电路将模拟信号转换为数字信号，以便于数字处理和显示。
显示装置用于显示辐射照度计测量结果。
显示装置通常为液晶屏或LED显示屏。
它能够将数字信号转换为人们可以直观理解的数值，并显示在屏幕上。
辐射照度计的工作原理可以简单描述为：当光照射到光电传感器上时，光电二极管或硒光电池中的电子会被激发，产生电流。
光电传感器输出的微弱电流信号经过光电转换电路放大和处理后，被显示装置显示为照度值。
辐射照度计的工作原理基于光电效应和能量守恒原理，通过测量光能转化为电信号的能量，来确定光照强度。
它可以帮助我们了解辐射照射对人体和环境的影响，提供科学依据，保护人类的健康和安全。
总结起来，辐射照度计利用光电效应和能量守恒原理，通过光电传感器将光能转化为电信号，经过光电转换电路、信号处理电路和显示装置的处理，最终显示出照度值。
光辐射测量原理与技术——光通量及亮度的测量
第三章光通量及亮度的测量§３-１理想积分球原理及光通量标准灯理想积分球的条件：①积分球的内表面为一完整的几何球面,半径处处相等②球内壁是中性均匀漫射面，对各种波长的入射光线具有相同的漫反射比 ③球内没有任何物体,光源也看作只发光而没有实物的抽象光源理想积分球原理：１.积分球（光通球或球形光度计）结构： ①内部空的完整球壳,内壁涂白色的漫射层②球直径按待测灯尺寸和功率大小而定,直径D=1m 、2m 、3m 等 ③球壁上开一小窗口,其直径d ∝r(灯的尺寸）④球上开一个小门,或打开个口方便装取灯,有接线架、灯头、挡屏 2.积分球原理：设光源S 直接在球内任一点建立的照度E A ，在M 处的照度为E M A 处dS 发生第一次漫射出度为： 故由朗伯定律的特性知dS 面的光亮度为：A 处dS 发生漫射在M 处产生的二次照度为:a M E ρ=0/A L E ρπ=2222222(/2)cos ()()4L L ds AM L ds dE ds AM AM r r θ⋅⋅=⋅=⋅=上式代入得:整个球面发生一次漫射在M 处建立的二次照度为：222244AE dE E ds r r ρρφππ===⎰⎰类似分析为：二次漫射光线在M 处建立的照度为：23233222/44dE E ds r E dE E ds E r ρρπρπ=→===⎰⎰同理：2432E E E ρρ==235432E E E E ρρρ===⋅⋅⋅⋅⋅⋅则M 点的总照度E M 为:212312(1)M E E E E E E ρρ=+++⋅⋅⋅⋅⋅⋅=++++⋅⋅⋅⋅⋅⋅121121114M E E E E E E r ρρφρρπ→=+=+⋅=+--故用小挡屏挡住S 直接射向M 点的光线时，则E 1=0221414M E E r E r ρρρφρφπρπρ-→==⋅→=- 上式中r 、ρ均为常数,球壁上任何位置的E 与光源S 的总光通量Φ总成正比,因此可以通过测量球壁上开的小窗口的照度来计算光源的总光通量Φ总。
光通量的常用测量方法
光通量的常用测量方法
光通量是描述光源发出的总光功率的物理量，通常以流明（Lumen）为单位。
以下是光通量的常用测量方法：
积分球法：使用积分球是一种常见的测量光通量的方法。
这个方法基于将光源放置在一个被称为积分球的球形结构内，球内有一个或多个光敏元件，测量通过球表面的总光量。
这样可以捕捉光源在所有方向上发射的光。
直接照度法：通过在特定距离上放置光度计（照度计），并测量其所接收到的光辐射，然后使用照度值和测量距离来计算光通量。
这个方法通常需要考虑发光源的发光特性和照明方向。
光度计法：使用光度计（光度分布曲线测量仪）来测量光源的光度分布。
通过测量光度并将其积分得到总光通量。
辐度计法：通过辐度计（辐度分布曲线测量仪）来测量光源在不同方向上的辐度分布，并进行积分得到总光通量。
比较法：使用已知光通量的标准光源进行比较。
通过将标准光源与待测光源放在相同的条件下进行比较，可以推断出待测光源的光通量。
光电二极管法：使用光电二极管测量光源辐射到光电二极管上的光功率，并通过一系列的校准和计算来确定光通量。
光谱辐射计法：使用光谱辐射计测量光源的辐射光谱，并通过积分获得总光通量。
不同的测量方法适用于不同的光源和应用场景。
在选择测量方法时，需要考虑光源的类型、发光特性、测量的精度要求以及实际测量环境等因素。
通常，专业的光度计、辐度计和积分球等设备可用于精确测量光通量。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 工作原理：
由光通量定义有: I E A 故只要测出在 △A面积上的光照度E,再乘以△A,即可求得点光源在 单位立体角内光通量的大小。
设想一闭合球面包围光源,将球面分割成若干面 积元S1、S2、S3……测出各个面积元上所对应的照 度为E1 、E2 、E3……求出各个面元上的光通量为 E1S1 、E2S2 、E3S3 ……
• 理想积分球的条件：
①积分球的内表面为一完整的几何球面,半径处处 相等
②球内壁是中性均匀漫射面，对各种波长的入射光 线具有相同的漫反射比
③球内没有任何物体,光源也看作只发光而没有实 物的抽象光源
• 理想积分球原理：
１.积分球（光通球或球形光度计）结构： ①内部空的完整球壳,内壁涂白色的漫射层 ②球直径按待测灯尺寸和功率大小而定,直径D=1m、
M
ds
A处dS发生漫射在M处产生的二次照度为: A
dE2
L ( AM )2
cos2 ds
L ds ( AM )2
(
AM r
/
2
2)
2
L ds 4r 2
上式代入得
dE2
EA 4 r2
ds
整个球面发生一次漫射在M处建立的二次照度为：
E2 dE2 4 r2 EAds 4 r2
类似分析为：二次漫射光线在M处建立的三次照度
EM
E
1
4 r 2
1
4 r 2E
上式中r、ρ均为常数,球壁上任何位置的E与光 源S的总光通量Φ总成正比,因此可以通过测量球壁 上开的小窗口的照度来计算光源的总光通量Φ总。
原理:标准光源的光通量已知ΦS,EρS可测得,在待 测光源的EρX测得后,即可用相对比较法测得 待测光源的Φ总即为球型光度计测量光源总
为：
dE3 E2ds / 4 r2 E3
dE3
E2 4 r2
ds E2
同理：E4 E3 2E2
E5 E4 2E3 3E2
则M点的总照度EM为:
EM E1 E2 E3 E1 E2 (1 2 )
EM
E1
1
1
E2
E1 1
4 r2
E1 E
故用小挡屏挡住S直接射向M点的光线时，则E1=0
cosi
1
2i n
cosi1
cosi
1 n
cosi
cosi1
1 n
1
2i 1 n
• 分布光度计：
1.种类：立式（见书P36图）和卧式分布光度计
2.常用全自动控制分布光度计：可测量光源的总光 通量,还可测量任一截面内光源在各个方向上的 发光强度分布（即光源的配光曲线）
§３-６亮度的测量及紫外线亮度的测量
SH2光电倍增管(160-870nm) ②无选择性接受器:热电偶、热敏电阻接受器响应 度在200-400nm的紫外线区内均有很好的响应度
5.紫外辐射照度计的定标： ①按图装置好器材，使l≥10r(r-辐射源线度）
一层喷一层,每层厚度为0.5-1.5mm之间,喷10次 以上
§３-３相对比较法测总光通量
• 测量前准备工作：
1.在球内点燃一只白炽灯去潮气,使球内壁漫发射 稳定和预照光电池使其稳定
2.测量时依次点燃标准灯和待测灯
• 相对比较法测量光源总光通量原理：
装标灯在球心：
ES
S 4 r 2
1
①
装待测灯在球心：
• 透镜成像光亮度的确定：
当S，S’远小于Ｌ1 ,Ｌ2时,由S发射并通过透镜的 光
通量为: LAS / l2
Φ在ES’接 /受S 面 L上A产S 生/ l2的S '照 度LA为 ：S
l2 S'
由图知:
S S'
l12 l22
E
LA
l12
S S'
LA
l12
l12 l22
L El22 / A
E x
x 4 r2
1
②
由①/②得：
ES
/
E x
S
/ x
x
E x E S
S
若探测器在线性范围内工作,i∝E则有：
x
ix is
S
is、ix 分别为标灯和待测灯的电流可测出，Φs 标灯的光通量已知,由上式便可得到待测灯的光通
量Φx,若测出P灯或U灯、I灯,也可计算出灯的光效 η=Φ/P电
• 测量步骤：
若系统的物像空间介质不同则有:
L'
L
n' n
n’物空间介质的折射率
n 像空间介质的折射率
• 亮度计测量亮度：
1.亮度计工作原理：
光电倍增管受光的作用产生光电流→光电流被放
大器放大后进入仪表→由仪表的刻度与亮度的定标
关系，便可读出其亮度值。
2.亮度计的定标：
对于亮度板
L
M
Is
r2
3.亮度计定标方法： 用光强标准灯照射白色漫射板，改变标准灯和白
2m、3m等 ③球壁上开一小窗口,其直径d∝r(灯的尺寸） ④球上开一个小门,或打开个口方便装取灯,有接线
架、灯头、挡屏等
2.积分球原理：
设光源S直接在球内任一点建立的照度EA，在M处
的照度为EMA处dS发生第一次漫射出度为：M Ea
故由朗伯定律的特性知dS面的光亮度为：
L0 EA /
s
则可适当绕垂直轴转动被测光源,分别测定
相应的光照度，再计算总光通量）
等角度法的缺陷：
球面积不同,80 —90 球带面积大, 0 —10 的球冠
面积最小,S 80
— 90
11S 0
—10
测量误差大，计算复杂
2.等立体角法： 将闭合球面分成N等份,则每个球带的面积为：
S 4 r 2
n
则通过第i条球带的光通量为EiSi故总的光通量为：
• 总的修正公式：
考虑修正因数后总的修正公式为：
x
123
is ix
s
§３-５分布光度计测量光通量的原理和装置
• 分布光度计与积分球的比较：
1.积分球:测试方法简单,但条件限制多,测量误差 大;高功率的光源测总光通量时会将测试
仪 器损坏或烤焦球壁。
2.分布光度计:不论功率多大,发热量多高均可用分 布光度计测量.只是测试装置比较复
因此： 要求灯的最大尺寸不超过球体直径的1/6-1/10
• 球内壁的喷涂：
1.球内壁喷涂白色涂料(硫酸钡或氧化镁)使积分球
具有良好的光谱漫射特性和较小的光谱选择性
2.内壁喷涂方法： ①喷涂前用砂纸去锈、磨光,然后用汽油清洗干净,
如果表面凹凸不平,则用油灰找平并喷上一层白色 无光底漆,最后再喷涂料 ②喷涂时用喷雾器进行喷涂,不用手工喷涂,一般干
①把标准灯装在球心点燃5-10分钟,记下光电流is 后,把电源关掉,取下标灯
②装上待测灯点燃5-15分钟待其稳定后,记下光电 流ix、P灯（U灯、I灯）
③据Φx=(is/ix)·Φs计算出灯的总光通量,并由 η=Φ/P电算出待测灯的光效（注：应多次测量 求
• 注意事项：
1.光通球质量好 2.标灯与待测灯均在额定电压下工作稳定性要好： （频率：50±0.5Hz 电压：220±0.2V） 3.光通量偏离完好性较远应多测几次求平均值(至
少测量3次) ➢ 思考：根据以上要求实际测量时的测量步骤？
§３-４影响积分球测量精度的因素及其修正方法
• 光通球测光源光通量的假定：
1.球内壁是均匀的理想漫射层，服从朗伯定则 2.球内壁各点的反射率相等 3.球内壁白色涂层的漫射是中性的 4.球半径处处相等，球内除灯外无其他物体存在 5.窗口材料是中性的，其E符合照度的余弦定则.实
§３-２积分球实际结构及球内壁的喷涂
• 光通球的实际结构示意图：
(
滤光片
)
光电池
A
S1B来自3r余弦角度补偿器
中性减光片 可变光栏
• 球体的要求：
1.采用不易变形以及不易受环境影响的材料制成 2.球内表面应光滑,力求各处曲率半径相同 3.球的密闭性要好 4.为减小测量误差,灯应安装在球心 5.灯的支架应采用细金属管,里边装电线 （应尽量减少球内部件的件数和部件的体积）
再求和即可得到总的光通量为：
EiSi 即为分布光度计的工作原理
每个球带的面积为:
ds 2lh而h l sind
ds 2l2 sin d
总光通量为：
2l2 E sind
• 计算光通量的几种方法：
等角度系数法、等立体角法、作图法
1.等角度系数法(图如下)以等角度的方法分割球面 第一个球冠的面积为：
光
• 光通量标准灯
1.满足标准灯的条件： ①有一定的强度和光谱能量分布 ②发光稳定 ③具有很好的重复性 ④制备和使用方便
(光通量标准灯的供电监测系统和光强标准灯相同) 2.国产标准灯种类：
BDT、BDP和BDX型
3.使用注意事项： ①标准灯在标定量值前,要按规定在超压5%的情况 下,老练40-50小时,并进行稳定性实验,再经国家计 量部门标定量值后逐级传递到使用部门.低级标灯 稳压供电,高级标灯稳流供电 ②标灯使用过程中要严格按照标准、规则执行,根 据测试要求选用适当级别的标灯,并按规定定期到 计量部门检定。
际情况与理想条件不符合会带来测量误差,故需 修正
• 自吸收产生的误差和修正：
1.待测灯与标灯在光通球里对光通量的吸收不同而 产生误差
2.修正方法： 测修正系数:
α1=装标灯在球心(不点燃)/装待测灯在球心(不点燃)
=is/ix α1—自自吸收系数
• 光谱功率分布不同产生的误差和修正:
1.测光系统的等效光透射比为：T()
1.各种光源的色温相差很大.在测量不同色温光源