LED光通量的测试方法 积分球光度法(光度计积分球) 光谱光度法(光谱仪) 变角光度法(配光曲线)
LED灯具测试方法大全之积分球光谱分析系统篇
LED灯具测试⽅法⼤全之积分球光谱分析系统篇LED灯具测试⽅法⼤全之积分球光谱分析系统篇当你拿着⼀个灯泡装到灯头上去，“啪”的⼀声打开开关，灯亮了！照亮了你，照亮了世界。
当你踏⼊市场买灯具时你会发现各式各样的规格，各种各样的价格，你好奇，同样是灯泡，为什么有这么多差别？好！那么，当你去市场买⼀个灯的时候，你肯定知道你要买多少⽡数的，但你肯定不会考虑这个⽡数有多少光通量，光效有多⾼？简单来说，这就是千差万别的原因，今天我们就⼀起来简单了解⼀些灯的特性。
或许你在使⽤过程中会发现有些灯泡10W的好像跟15W的差不多亮或者更亮，⽽现在市场上的LED灯⼏⽡⽐之前的节能灯⼗⼏⽡还要亮，你肯定知道灯的价格跟⽡数成正⽐的，那么你也肯定想花少的钱达到同样的效果。
那么⼀个灯从⼚家到市场上再到你⼿上发⽣了哪些事情呢？这个灯怎么判定是⼀个合格的灯呢？⼜是如何去判断的呢？⼀个灯从⽣产到上市，期间要经过各种各样的测试，其中最重要的⼀项性能检测就是由积分球光谱分析系统完成。
测试对象：LED灯珠、LED模块、LED光源及LED灯具；测试参数：光学参数：相对光谱功率分布、⾊品坐标、相关⾊温、⾊容差、光通量、显⾊指数、显⾊质数（CQS）、峰值波长、主波长、⾊纯度等；电学参数：电压、电流、功率、功率因数、频率；测试环境：l 系统⼯作环境温度：0～35℃；l 正常测量最佳温度：25±2℃；l 相对湿度：⼩于70%（⽆结露，建议安装空调）；测试设备：① 光谱分析仪：光谱分析仪型号各种各样，从之前的机械式要现在的电⼦式，还有⼿持式，但原理⼤同⼩异。
⽬前市场上的快速光谱分析系统采⽤国际先进的全息凹⾯光栅分光技术。
被测光源置于积分球内发出的光线，通过光纤后，被会聚在光谱仪的⼊射狭缝⾥，经光谱仪内部全息凹⾯光栅分光成⾊谱带，并由CCD转换成电信号，再经电路放⼤处理及A/D转换后送给微控制器，由微控制器将数字信号经USB接⼝送给计算机，计算机上的软件系统计算得出各种参数。
光谱校正积分光度法测量蓝光LED光通量
u c (Φ corrected ) rel =
3 不确定度分析
实际测量过程中 , 光谱分析仪测量待测L ED 的
830 830 2 ( c SL ED (λ λ + i ) u ( SL ED ( i) ) )
通量测量结果的相对合成标准不确定度等于光谱校 正 因 子 K 的 相 对 合 成 标 准 不 确 定 度 , 即 uc (Φ corrected ) rel = u c ( K) rel . 根据 ( 2) 式 , K 的不确定度由 L ED 光谱测量不 确定度 、 光度探头光谱灵敏度测量不确定度以及标 准灯光谱数据不确定度三方面引入 :
830 830
K =
λ i = 360
830
∑
λ SL ED (λ i) V ( i) ×
λ i = 360
830
∑S (λ) s (λ)
s i i s i i
rel
λ i = 360
∑
λ SL ED (λ i) s ( i ) rel
λ i = 360
∑S (λ) V (λ)
( 2) λ λ 其中 SL ED (λ i ) ; s (λ i ) rel ; Ss ( i) 和 V ( i ) 分别 为 ) ; s (λ ) rel ; Ss (λ ) 和 V (λ ) 在波长 λ SL ED (λ i 上的采样 值. )校 这里所使用的光度探头虽然也经过 V (λ 正 ,但对其校正水平要求降低很多 ,其相对光谱灵敏 )有 度仅在 360～830nm 范围内有响应 , 允许与 V (λ 一定的偏差 , 但要求均为正偏差 , 图 2 为一示例 . 探 ) rel 须经过精确测量 , 测量 头的相对光谱灵敏度 s (λ 时波长采样间隔至少应为 5 n m [ 5 ] .
LED测试方法和光通量
LED的测试方法及国家标准的制订(图)摘要：半导体发光二极管（LED）是新型的发光体，电光效率高、体积小、寿命长、电压低、节能和环保，是下一代理想的照明器件。
一、引言半导体发光二极管（LED）已经被广泛应用于指示灯、信号灯、仪表显示、手机背光源、车载光源等场合，尤其是白光LED技术的发展，LED在照明领域的应用也越来越广泛。
但是过去对于LED的测试没有较全面的国家标准和行业标准，在生产实践中只能以相对参数为依据，不同的厂家、用户、研究机构对此争议很大，导致国内LED产业的发展受到严重影响。
因此，半导体发光二极管测试方法国家标准应运而生。
二、LED测试方法基于LED各个应用领域的实际需求，LED的测试需要包含多方面的内容，包括：电特性、光特性、开关特性、颜色特性、热学特性、可靠性等。
1、电特性LED是一个由半导体无机材料构成的单极性PN结二极管，它是半导体PN结二极管中的一种，其电压-电流之间的关系称为伏安特性。
由图1可知，LED电特性参数包括正向电流、正向电压、反向电流和反向电压，LED必须在合适的电流电压驱动下才能正常工作。
通过LED电特性的测试可以获得LED的最大允许正向电压、正向电流及反向电压、电流，此外也可以测定LED的最佳工作电功率。
图1 LED伏安特性曲线LED电特性的测试一般利用相应的恒流恒压源供电下利用电压电流表进行测试。
2、光特性类似于其它光源，LED光特性的测试主要包括光通量和发光效率、辐射通量和辐射效率、光强和光强分布特性和光谱参数等。
（1）光通量和光效有两种方法可以用于光通量的测试，积分球法和变角光度计法。
变角光度计法是测试光通量的最精确的方法，但是由于其耗时较长，所以一般采用积分球法测试光通量。
如图2所示，现有的积分球法测LED 光通量中有两种测试结构，一种是将被测LED放置在球心，另外一种是放在球壁。
图2 积分球法测LED光通量此外，由于积分球法测试光通量时光源对光的自吸收会对测试结果造成影响，因此，往往引入辅助灯，如图3所示。
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
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光通量的物理表达式
式中：
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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”。
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光通量的测量
式中：
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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
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积分球法_LED照明产品质量控制与国际认证_[共2页]
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第4章 LED 产品光度和色度指标测量 79║时存在许多问题，如色空间不均匀、颜色样品数量少且饱和度过低等。
根据显色性的定义，其评价的是光源对于物体在参考照明体下的颜色还原性，所以不管物体的色品往什么方向偏离，显色指数都会降低。
但实际运用中，如果光源使颜色饱和度增加，可以提高视觉清晰度和视亮度，所以单纯用显色指数来评判光源颜色质量是不全面的。
为了修正CRI 的一些问题，美国NIST 的Wendy Davis 和Yoshi Ohno开发了一套新的评价系统（Color Quality System ，CQS ）。
该系统主要基于数学计算，其可靠性仍有待更多的视觉试验验证。
CQS 和CRI 的调色板比较如图4-12所示。
图4-12 CQS 和CRI 的调色板比较4.6 光度测试方法4.6.1 积分球法积分球是用替代法快速测量LED 模块的光通量、光谱分布、颜色和显色指数的设备。
积分球适合于一体化LED 灯和相对较小的LED 灯具的总光通量和色度的测量。
美国蓝菲公司（Labsphere ）生产的积分球CSLMS 7621采用高端光谱仪，结合积分球和标准光源，能为LED 产品光通量测量提供较好的解决方案，图4-13所示是美国蓝菲公司研发的积分球。
图4-14所示是位于美国NIST 的积分球。
乌布利希大约在1900年制成了第一个积分球，正像其他研究者证实的那样，他的试验证明这种装置是测量一个灯的总光通量的最好仪器。
理想积分球的前提是：①积分球内表面是一个完整的几何球面；②球内壁为中性均匀漫反射面，且各处的反射比相等；③球内没有任何物体；④球内光源只是抽象光源而非实体。
实质上，用积分球检测灯具的光通量是一种间接方法，但是积分球的优点是快速测量。
对于理想积分球，内部放入一只总光通量为φ的点光源，球内任何一点的照度E 可以表示为：24π1E r φρρ=− （4-12）在式（4-12）中，E 为总照度，φ为被测总光通量，ρ为积分球内壁涂料总反射比，r 为积分球的内半径。
实验室LED的6种测量方法
实验室LED的6种测量方法实验室LED的测量是非常重要的，因为它可以帮助我们了解LED 的性能和特性。
在实验室中，有许多种测量方法可以用来测量LED 的性能。
下面是实验室LED的6种测量方法。
1. 光通量测量光通量是LED的一个重要参数，它表示LED发出的光的总量。
光通量可以通过使用光度计来测量。
光度计可以测量LED发出的光的强度和方向，从而计算出光通量。
2. 光谱分析光谱分析可以帮助我们了解LED发出的光的颜色和波长。
光谱分析可以通过使用光谱仪来完成。
光谱仪可以将LED发出的光分解成不同的波长，从而得到LED的光谱。
3. 色温测量色温是LED的另一个重要参数，它表示LED发出的光的颜色。
色温可以通过使用色温计来测量。
色温计可以测量LED发出的光的颜色温度，从而得到LED的色温。
4. 亮度测量亮度是LED的一个重要参数，它表示LED发出的光的亮度。
亮度可以通过使用亮度计来测量。
亮度计可以测量LED发出的光的亮度，从而得到LED的亮度。
5. 电流测量电流是LED的一个重要参数，它表示LED的电流。
电流可以通过使用电流表来测量。
电流表可以测量LED的电流，从而得到LED的电流。
6. 电压测量电压是LED的一个重要参数，它表示LED的电压。
电压可以通过使用电压表来测量。
电压表可以测量LED的电压，从而得到LED的电压。
实验室LED的测量是非常重要的，因为它可以帮助我们了解LED 的性能和特性。
在实验室中，有许多种测量方法可以用来测量LED 的性能。
以上是实验室LED的6种测量方法，希望对大家有所帮助。
光通量测试方法
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
模块的光强测量距离至少需要为最大发光口面的10倍。
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积分球法测量光通量
积分球测量LED模块的光通量包括以下三种方法：
积分法：在积分球探测窗口上设置光度探测器，测量光通量。 分光法：在积分球探测窗口上设置光谱辐射计的取样装置，使用光谱辐射计测得的光谱功率分布计 算光通量。
式中：
光通量 lm 流明 (Lumen) Φ
光照度
lx 勒克斯 (Lux)
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 照度是1lux。习称“烛光米”。
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光通量的测量
式中：
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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
3 光通量通常用Φ来表示，在理论上其功率可用瓦特来度量，但因视觉对此尚与光色 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
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光通量的物理表达式
式中：
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
式中：
积分-分光结合法：在积分球探测窗口同时设置光度探头和光谱辐射计的取样装置，光度计测量LED 模块的光通量，光谱辐射计测量LED模块平均光谱功率分布，并根据测量结果计算光谱修正因子并用 以修正光度计测得的值，光谱修正因子的计算见下式：
光度测量积分球- 精确和灵活的总光谱和前光谱通量测量说明书
光测量积分球用于测试LED，灯具和其他照明光源的总光谱通量和前光谱通量准确性和灵活性LMS光测量积分球是用于测量灯具总光通量的积分球。
积分球不能直接测量未知灯的总光通量；而是基于与NMI可追溯标准灯的对比进行测量。
蓝菲光学（Labsphere）的光测量积分球直径从25cm到300cm可选。
六个不同直径的标准品积分球可选用于测试LED和202cm线性灯。
球体内部涂层是Spectraflect®，Spectraflect®是一种专为光测量积分球而配制的白色漫反射涂层。
蓝菲光学（Labsphere）为人眼滤光片应用的积分球提供80％的反射率涂层。
积分球设计符合行业标准的建议，提供了易于操作的高精度测量组件。
易于使用在积分球中可将灯连接线插入灯杆安装板中连接到电源上。
积分球设计使得原本难以测量的光源通过可访问的开口端和框架变得更加容易。
LMS积分球上装有基于扩散器的近余弦接收器。
这减少了与挡板阴影相关误差，提高了空间收集、均匀性和准确性。
开口余弦接收器提供宽视场角，这是精确测量总通量的必要条件。
积分球提供的测量结果是光源的真实功率，而与待测物的形状、大小、光谱或空间光分布无关。
所有的光测量积分球都与蓝菲光学（Labsphere）的光谱仪和频闪测试仪器兼容。
Spectraflect Reflectance Coating规格型号:LMS-025LMS-050LMS-100LMS-165LMS-195LMS-300 4π 料号:AA-30000-025 AA-30000-050 AA-30000-100 AA-30000-165 AA-30000-195 AA-30000-300 积分球尺寸: 25 cm50 cm100 cm 165 cm 195 cm 300 cm 积分球涂层: Spectraflect Spectraflect Spectraflect Spectraflect Spectraflect Spectraflect 最大待测灯长度: 13 cm 25 cm 61 cm 86 cm 132 cm 285 cm 最大待测灯瓦数: 100 W400 W1500 W 4000 W 5000 W 10000 W 最大待测灯光通量*: 0.003 lumens 0.012 lumens 0.04 lumens 0.13 lumens 0.18 lumens 0.41 lumens 积分球配件框架: Bench-top Bench-top On casters On casters On casters On casters 最大高度:(cm) 39.0576.2179.07204.47229.87342.90占地面积:闭合 (cm)45.9 x 30.2 74.1 x 50.4 128 x 98.1 185 x 165 213.2 x 187 431.8 x 571.5 x 39.1x 74x 166.7x 200x 226 打开 (cm)64.2 x 46.8 103.7 x 89.9 174.4 x 165.9 269.3 x 271.8 310 x 307.4 431.8 x 571.5x 39.1 x 74 x 166.7 x 200 x 226 重量:4 kg 20 kg 92 kg 300 kg 347 kg 462 kg 积分球打开方式: 合页式合页式合页式合页式合页式合页式 积分球配件: Spun Aluminum Spun Aluminum Spun Aluminum Spun Aluminum Spun Aluminum Fiberglass框架样式: Extruded Aluminum Extruded Aluminum Extruded Aluminum Extruded Aluminum Extruded Aluminum Extruded Aluminum 积分球涂层:Spectraflect Spectraflect Spectraflect Spectraflect Spectraflect Spectraflect Spectraflect 漫反射涂层 > 97% (nominal) > 97% (nominal) > 97% (nominal) > 97% (nominal) > 97% (nominal) > 97% (nominal) 反射率:总的开口数量: 666666探测器开口尺寸: 1.25 cm 1.25 cm 1.25 cm 1.25 cm 1.25 cm 1.25 cm 探测器开口数量: 122222温度探针开口: 2.5 cm 2.5 cm 2.5 cm2.5 cm2.5 cm2.5 cm待测灯最大推荐 2.5 cm<7 cm dia, <14 cm dia, <23 cm dia, <27 cm dia, <50 cm dia, 尺寸: (LM-79) 33 cm long 67 cm long 110 cm long 130 cm long 202 cm long 4π 几何结构 光源可测最大 13 cm 250 cm 2200 cm 2545 cm 2760 cm 25600 cm 2内表面面积: (2% 规格)(cm 2)积分球涂层最高耐温:100°C100°C 100°C 100°C 100°C 100°C 最大开口或待测物面积: (2π) 5.08 cm dia.; 15 cm dia.; 33 cm dia.; 53 cm dia.; 63 cm dia.; Optional 20 cm 2 71 cm 2337 cm 2879 cm 21246 cm 2开口法兰缩孔器: n/a 15 - 2.5 cm 33 cm - 15 cm; 53 cm - 15 cm; 63 cm - 15 cm; N/A15 cm - 2.5 cm 15 cm - 2.5 cm 15 cm - 2.5 cm 最大可测线性 15 cm33 cm 66 cm 110 cm130 cm待测物尺寸:(占2/3 直径的积分球)* Based on Cool White LED and 2600 Spectrometer特征 • 光密封性好 • 具有向上或向下安装灯座 • 灯杆安装底座牢固 • 荧光灯架可调 • 中心灯杆高度可调 • 可切换挡板 • 温度传感器安装开口 • 2π开口 • 标准灯开口 • 标准灯挡板LMS-025 光测量积分球蓝菲光学（Labsphere）的LMS-025光测量积分球直径为25cm，用于测量微型和超小型，最大灯功率为100W的灯和高亮度led灯。
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测试光通量的方法有三种
1）积分光度法
2）光谱光度法
3）变角光度法
第一种方法，积分光度法，最简单的测试方法，系统价位可控制在万元之内，需要设备如下：
1.1 积分球，营造光通量的测试环境，大小由被测对象的指标而定，详见下述百科网址的光通积分球选型方案，
/view/86c9b51bc5da50e2524d7fa0.html
1.2 光度计，测试光通量的数显仪表，可以直接读出光通量的数值，详见下述网址的光度计说明，/Shop/ShowProduct.asp?ProductID=43
1.3 标准灯，在不同尺寸积分球内，校准光度计光通量读数
第二种方法，光谱光度法，采用分光分色发，除了可以测量光通量外，还可以测量色温，显色指数等，系统价位在2万到6万之间，需要设备如下
2.1 积分球，营造光通量的测试环境，大小由被测对象的指标而定，详见下述百科网址的光通积分球选型方案，
/view/86c9b51bc5da50e2524d7fa0.html
2.2 光谱仪，测试光通量及色温，显色指数等的分光分色仪器，测试过程由计算机自动完成，详见下述网址的光谱仪说明，
/Shop/ShowProduct.asp?ProductID=23
2.3 标准灯，在不同尺寸积分球内，校准光谱仪光通量读数及光谱的分布
第三种方法，变角光度法（又称配光曲线法），采用分布式光度计，除了可以测量光通量外，还可以测量光强，平面照度等，系统价位在3万到80万之间，需要设备如下
3.1 变角控制转台，转动机构，被测对象可以通过其变换不同角度，资料请参考百科中/view/49179528ed630b1c58eeb507.html
3.2 智能角度光强控制仪表，控制转动机构自动旋转，并采集相应角度的光强度信号，设备资料请参考/Shop/ShowProduct.asp?ProductID=1
3.3 测试软体，编程控制转动机构自动旋转，采集相应角度的光强信号，并计算分析计算结果，并出具测试报告。