專利名稱：積分球光度計(jì)及其測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種使用積分球和光度計(jì)來(lái)測(cè)量光通量(単位1m)的裝置，更具體地，涉及ー種甚至可以應(yīng)用到大小為幾十厘米或者更大且僅在特定方向發(fā)光的面光源、半球以及小型傳統(tǒng)光源的積分球光度計(jì)。
背景技術(shù)：
總光通量是描述光源的凈照明性能的關(guān)鍵參數(shù)之一，其被定義為光源在所有方向發(fā)出的光通量(単位1m)的總和。例如，基于總光通量評(píng)估照明效率(単位lm/W)，其被確定為輸出總光通量(単位1m)與輸入電功率(単位W)的比。因此，在評(píng)估發(fā)光裝置的性能方面，總光通量的準(zhǔn)確測(cè)量是非常重要的。通常，通過(guò)測(cè)角光度計(jì)來(lái)測(cè)量總光通量。在使用已經(jīng)校準(zhǔn)的發(fā)光強(qiáng)度響應(yīng)的參考 光度計(jì)通過(guò)4 π立體角測(cè)量輸出發(fā)光強(qiáng)度的空間分布之后，總光通量可通過(guò)發(fā)光強(qiáng)度分布的數(shù)學(xué)積分獲得?？蛇x地，可以通過(guò)積分球光度計(jì)來(lái)測(cè)量總光通量。原理上，積分球光度計(jì)在結(jié)構(gòu)上積分該積分球內(nèi)的光通量，并且給出與積分球內(nèi)的光源的總光通量值幾乎成比例的輸出信號(hào)。由于積分球光度計(jì)利用比例性，因此通過(guò)將待測(cè)光源與總光通量已經(jīng)被校準(zhǔn)的參考燈進(jìn)行比較來(lái)進(jìn)行測(cè)量。積分球光度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且測(cè)量時(shí)間短。在參考燈和待測(cè)光源為相同種類的情況下，積分球光度計(jì)可以很容易的通過(guò)單比較測(cè)量來(lái)獲得高準(zhǔn)確度總光通量?；诖藘?yōu)點(diǎn)，積分球光度計(jì)已經(jīng)被廣泛用于實(shí)際工作中。然而，在參考燈和待測(cè)光源的形狀、光譜分布和空間分布都不同的情況下，所有這些差異都會(huì)導(dǎo)致測(cè)試誤差。為了減小這些誤差，積分球光度計(jì)必須額外進(jìn)行校正步驟。該校正步驟可以包括自吸收失配校正、頻譜失配校正和空間失配校正。參考燈用于積分球光度計(jì)的比較測(cè)量中。通常白熾燈被用作參考燈。作為公知，待測(cè)光源的校正步驟在形狀和尺寸上與參考燈存在很大的不同。然而，在待測(cè)光源是大面積的面光源的情況下，自屏蔽效應(yīng)可能導(dǎo)致很難使用積分球光度計(jì)來(lái)測(cè)量總光通量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種積分器光度計(jì)及其測(cè)量方法。積分器光度計(jì)可包括積分球，包括左半球和右半球；光度計(jì)，置于右半球的中心面；光度計(jì)擋板，置于光度計(jì)前面且與光度計(jì)間隔開；待測(cè)光源，置于積分球的中心區(qū)，至少向左半球的照明區(qū)發(fā)光；輔助燈部，置于左半球和右半球之間的接觸區(qū)附近，以向照明區(qū)發(fā)光；以及輔助燈擋板，置于輔助燈部周圍，以防止待測(cè)光源發(fā)出的光直接照射到輔助燈部，并且也防止從輔助燈部發(fā)出的光直接照射到待測(cè)光源。輔助燈本身可以具有多種角度方向性，既可如點(diǎn)光源一祥均勻，也可如激光一樣高度狹窄。根據(jù)示例性實(shí)施例，輔助燈部可以包括輔助燈，置于積分球內(nèi)；以及反光杯，置于與輔助燈相鄰，以為輔助燈提供方向性。
根據(jù)示例性實(shí)施例，輔助燈部還可以包括調(diào)整單元，通過(guò)移動(dòng)輔助燈和反光杯中的至少ー個(gè)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，從而使光照亮照明區(qū)。根據(jù)示例性實(shí)施例，輔助燈部可以包括輔助燈，置于積分球外；透鏡，聚焦輔助燈的輸出光；光傳遞單元，一端置于積分球內(nèi)且傳遞透鏡聚焦的光；以及孔徑，為光傳遞單兀輸出的光提供方向性。根據(jù)示例性實(shí)施例，輔助燈部可以包括輔助燈，置于積分球外；透鏡，聚焦輔助 燈的輸出光；光傳遞單元，一端置于積分球內(nèi)且傳遞透鏡聚焦的光，其中，輔助燈擋板為通過(guò)從光傳遞單元的一端輸出的光提供方向性。根據(jù)示例性實(shí)施例，輔助燈部可以包括多個(gè)輔助燈部，置于左半球和右半球之間的接觸區(qū)。輔助燈部照亮的區(qū)域的最外區(qū)可以與照明區(qū)匹配。本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種積分球光度計(jì)的測(cè)量方法，所述積分球光度計(jì)包括積分球，包括左半球和右半球；光度計(jì)，置于右半球的中心面；光度計(jì)擋板，置于光度計(jì)前面且與光度計(jì)間隔開；待測(cè)光源，置于積分球的中心區(qū)，至少向左半球的照明區(qū)發(fā)光；輔助燈部，置于左半球和右半球之間的接觸區(qū)附近，以向照明區(qū)發(fā)光；以及輔助燈擋板，置于輔助燈部周圍，以防止待測(cè)光源發(fā)出的光直接照射到輔助燈部，并且也防止從輔助燈部發(fā)出的光直接照射到待測(cè)光源，所述測(cè)量方法包括在積分球的中心區(qū)安裝參考燈，并且點(diǎn)燃參考燈以通過(guò)光度計(jì)測(cè)量入射光；熄滅參考燈且點(diǎn)燃輔助燈部以通過(guò)光度計(jì)測(cè)量入射光；移除參考燈，并且安裝且點(diǎn)燃待測(cè)光源以通過(guò)光度計(jì)測(cè)量入射光；熄滅待測(cè)光源并點(diǎn)燃輔助燈部以通過(guò)光度計(jì)測(cè)量入射光；以及計(jì)算測(cè)量目標(biāo)光源的總光通量。參考燈可以具有各種角分布在4 31立體角上的均勻角分布，對(duì)于右半球2 31立體角上的均勻角分布和對(duì)于左半球的O強(qiáng)度，或者對(duì)于右半球2 π立體角上的朗伯角分布和對(duì)于左半球的O強(qiáng)度。根據(jù)本發(fā)明，提供了ー種具有用于誤差校正的輔助燈的積分球光度計(jì)，該積分球光度計(jì)能有效地校正在測(cè)量面光源的總光通量時(shí)，甚至在使用白熾燈型參考燈時(shí)由于自吸收和自屏蔽效應(yīng)而引起的誤差。此外，積分球光度計(jì)不僅可以用于測(cè)量特定面光源，也可用于測(cè)量具有各種大小和形狀的光源。


圖I是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的積分球光度計(jì)的剖視圖。圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的積分球光度計(jì)的透視圖。圖3至圖6是根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例的積分球光度計(jì)的示意圖。圖7至圖10根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的積分球光度計(jì)的測(cè)量方法的示意圖。
具體實(shí)施例方式需要一種能夠測(cè)量平面型待測(cè)光源的總光通量且在功能上與使用參考燈的傳統(tǒng)積分球光度計(jì)沒(méi)有區(qū)別的積分球光度計(jì)。積分球光度計(jì)需要消除由自屏蔽效應(yīng)引起的測(cè)量誤差。以下將參照附圖更加全面地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例。然而，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為限制到在此闡述的實(shí)施例，其可以以許多不同形式來(lái)體現(xiàn)。然而，這些實(shí)施例的提供，將使得本發(fā)明的公開充分和完整，并且將向本領(lǐng)域的技術(shù)人員完整地傳遞本發(fā)明的范圍。在附圖中，相同的標(biāo)號(hào)表示相同的部件。圖I是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的積分球光度計(jì)的剖視圖，圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的積分球光度計(jì)的透視圖。參照?qǐng)DI和圖2，積分球光度計(jì)包括積分球70，包括左半球70a和右半球70b ;光度計(jì)10，置于右半球70b的中心面；光度計(jì)擋板20，置于光度計(jì)10前面且與光度計(jì)10間隔開；待測(cè)光源30，置于積分球70的中心區(qū)，至少向左半球70a的照明區(qū)33發(fā)光；輔助燈部40，置于左半球70a和右半球70b之間的接觸區(qū)附近，以向照明區(qū)33發(fā)光；以及輔助燈擋板60，置于輔助燈部40周圍，以防止待測(cè)光源30發(fā)出的光直接照射到輔助燈部40，并且也防止從輔助燈部40發(fā)出的光直接照射到待測(cè)光源30。 積分球70的直徑范圍可以從十幾厘米到幾米。積分球70的內(nèi)圓周表面的反射率R可以是百分之九十或更高。積分球70的內(nèi)圓周表面可以是大幅的球面，并不意味著非要被劃分為左半球70a和右半球70b。積分球70可以包括彼此可移動(dòng)連接的多個(gè)部分?？梢酝ㄟ^(guò)與框架74固定連接的支撐部72來(lái)支撐積分球70。光度計(jì)10基于光子到達(dá)光度計(jì)10時(shí)產(chǎn)生電信號(hào)的原理提供與光度計(jì)10的前表面上的照明度成比例的輸出信號(hào)。光度計(jì)10可以被插入到置于右半球70a的中心面的通孔11，或者置于通孔11的后面。光度計(jì)擋板20可以防止從待測(cè)光源30或參考燈(未圖示)發(fā)出的光直接沖擊到光度計(jì)10。光度計(jì)擋板20可以是圓盤形。光度計(jì)擋板20的反射率R可以是百分之九十或更高。光度計(jì)擋板20和光度計(jì)10的軸是彼此共軸的。光度計(jì)擋板20的直徑可以大于光度計(jì)10或通孔11的直徑，或者足夠大以屏蔽從參考源(未圖示)和待測(cè)光源30到光度計(jì)10的光。待測(cè)光源30可以是小型化點(diǎn)光源或面光源。優(yōu)選地，待測(cè)光源30是面光源。待測(cè)光源30可以是諸如平板顯示器的背光単元的面光源，其大小為十幾厘米且為平面形狀，通過(guò)僅覆蓋2 π立體角，即僅半球，發(fā)光。在面光源的情況下，通過(guò)傳統(tǒng)的積分球光度計(jì)不能進(jìn)行誤差校正。當(dāng)在傳統(tǒng)積分球光度計(jì)中安裝面光源時(shí)，其本身可能充當(dāng)了低反射率的光屏蔽擋板。因此，發(fā)生自屏蔽效應(yīng)以防止積分球內(nèi)的光流暢地再分配。其結(jié)果是，積分球光度計(jì)的條件與測(cè)量參考燈信號(hào)時(shí)的條件不同。待測(cè)光源的尺寸越大，誤差越大。為了消除誤差，必須使用與待測(cè)面光源相同形狀的參考燈來(lái)比較測(cè)量。然而，實(shí)際上不可能提供與每個(gè)待測(cè)光源非常匹配的參考燈。在實(shí)際工作中，積分球光度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)不再存在，并且通過(guò)測(cè)角光度計(jì)測(cè)量面光源顯得相對(duì)復(fù)雜且需要較長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間。測(cè)角光度計(jì)需要高成本以及能夠提供10米或更長(zhǎng)的測(cè)量距離的空間，以測(cè)量大小為十幾厘米的面光源。輔助燈部40可以包括輔助燈42和反光杯44。輔助燈42可以包括鹵鎢燈、氘弧燈、熾棒燈、氦氖激光器、激光二極管和白光LED中的至少ー種。輔助燈本身可以具有多種角度方向性，既可如點(diǎn)光源一樣均勻，又可如激光一樣高度狹窄。反光杯44可以為校正光源42的輸出光提供方向性。也就是說(shuō)，輔助燈40可以被設(shè)置為照亮通過(guò)點(diǎn)燃待測(cè)光源30照亮的照明區(qū)33。如果安裝輔助燈部40以照亮照明區(qū)33，則輔助燈部40不僅可以對(duì)自吸收失配引起的誤差提供校正，而且可以對(duì)待測(cè)光源30的自屏蔽效應(yīng)引起的誤差提供校正。當(dāng)輔助燈部40點(diǎn)亮?xí)r，通過(guò)輔助燈部40的光直接到達(dá)的積分球70的內(nèi)表面以及待測(cè)光源30的光直接到達(dá)的積分球40的內(nèi)表面而形成基本相同的半球面。因此，待測(cè)光源通過(guò)積分球70的內(nèi)反射對(duì)光度計(jì)的信號(hào)的屏蔽影響彼此相同。為了最小化輔助燈擋板60對(duì)從待測(cè)光源30發(fā)出的光屏蔽，并且覆蓋照明區(qū)33上的光，輔助燈部40必須置于左半球70a和右半球70b之間的接觸區(qū)。優(yōu)選地，輔助燈部40的方向與積分球70的中心軸之間的角〃a"可以是10度或更小。圖3是表示根據(jù)本發(fā)明的另ー實(shí)施例的積分球光度計(jì)。在此為避免重復(fù)，將省略與圖I和圖2中表述相同的部件。參照?qǐng)DI和圖3，輔助燈部40還可以包括調(diào)整單元46，通過(guò)移動(dòng)輔助燈42和反光杯44中的至少ー個(gè)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，從而使光照亮照明區(qū)33。調(diào)整單元46可以調(diào)整反光杯44與輔助燈44之間的距離或者輔助燈44的位置。因此，調(diào)整単元46可以通過(guò)控制輔助燈部40，將光準(zhǔn)確地定位到照明區(qū)33。圖4是表示根據(jù)本發(fā)明的另ー實(shí)施例的積分球光度計(jì)。在此為避免重復(fù)，將省略與圖I和圖2中表述相同的部件。參照?qǐng)D4，輔助燈部140包括置于積分球70外的輔助燈141 ;透鏡142，聚焦輔助燈141的輸出光的透鏡142 ;—端置于積分球70內(nèi)且傳遞透鏡142聚焦的光的光傳遞單元143 ;以及對(duì)光傳遞單兀143輸出的光提供方向性的孔徑144。輔助燈141可以包括鹵鎢燈、氘弧燈、熾棒燈、氦氖激光器、激光二極管和白光LED中的至少ー種。輔助燈本身可以具有多種角度方向性，既可如點(diǎn)光源一樣均勻，又可如激光
一祥高度狹窄。透鏡142可以聚焦光源142的輸出光且將聚焦的光傳遞到光傳遞單元143。光傳遞單元143可以是光纖或一束光纖。光傳遞單元143可以是多模光纖?？讖?44的內(nèi)徑和孔徑144與光傳遞單元143的一端之間的距離可以提供方向性?？讖?44與光傳遞單元143的一端之間的距離可以被調(diào)整。圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的另ー實(shí)施例的積分球光度計(jì)。在此為避免重復(fù)，將省略與圖I和圖2中表述相同的部件。參照?qǐng)D5，輔助燈部140a可以包括置于積分球70外的輔助燈141 ;聚焦輔助燈141的輸出光的透鏡142 ;以及一端置于積分球70內(nèi)且傳遞透鏡142聚焦的光的光傳遞單元143。輔助燈擋板60a為從光傳遞單元143的一端輸出的光提供方向性。圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的另ー實(shí)施例的積分球光度計(jì)。在此為避免重復(fù)，將省略與圖I和圖2中表述相同的部件。圖6是從圖2中的x-y平面方向觀看的示意圖。參照?qǐng)D6，輔助燈部可以包括多個(gè)輔助燈部40a 40d。輔助燈部40a 40d可以被布置在左半球和右半球之間的接觸區(qū)。輔助燈部40a 40d照亮的區(qū)域的最外區(qū)可以與照明區(qū)33匹配。輔助燈擋板可以包括第一至第四輔助燈擋板60a飛0d。更具體地，輔助燈部可以包括第一至第四輔助燈部40a 40d，通過(guò)第一至第四輔助燈部40a 40d，可以分別形成子照明區(qū)51a 51d。子照明區(qū)51a飛Id的最外區(qū)可以基本上與 照明區(qū)33匹配。下面將描述積分球光度計(jì)的誤差校正過(guò)程。圖7至圖10是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的積分球光度計(jì)的測(cè)量方法的示意圖。
參照?qǐng)D7，積分球光度計(jì)包括積分球70，包括左半球70a和右半球70b ;光度計(jì)10，置于右半球70b的中心面；光度計(jì)擋板20，置于光度計(jì)10前面且與光度計(jì)10間隔開，待測(cè)光源30，置于積分球70的中心區(qū)，至少向左半球70a的照明區(qū)33發(fā)光；輔助燈部40，置于左半球70a和右半球70b之間的接觸區(qū)附近，以向照明區(qū)33發(fā)光；以及輔助燈擋板60，置于輔助燈部140周圍，以防止待測(cè)光源30發(fā)出的光直接照射到輔助燈部140，并且也防止從輔助燈部140發(fā)出的光直接照射到待測(cè)光源30。參考燈31安裝在積分球70的中心區(qū)。接著，點(diǎn)燃參考燈31，光度計(jì)10測(cè)量入射光以輸出輸出信號(hào)YR。假設(shè)參考燈31的總光通量的參考值被表不為Φκ。參照?qǐng)D8，熄滅參考燈31且點(diǎn)燃輔助燈部140。光度計(jì)10測(cè)量入射光以輸出輸出
信號(hào)Ακ。參照?qǐng)D9，移除參考燈31，安裝待測(cè)光源30并將其點(diǎn)燃。光度計(jì)10測(cè)量入射光以輸出輸出信號(hào)Υτ。參照?qǐng)D10，熄滅待測(cè)光源30且點(diǎn)燃輔助燈部140。光度計(jì)10測(cè)量入射光以輸出
輸出信號(hào)Ατ。待測(cè)光源30的總光通量Φτ通過(guò)下面給出的公式來(lái)計(jì)算。數(shù)學(xué)表達(dá)式I[公式I]
權(quán)利要求
1.一種積分球光度計(jì)，包括 積分球，包括左半球和右半球； 光度計(jì)，置于右半球的中心面； 光度計(jì)擋板，置于光度計(jì)前面且與光度計(jì)間隔開； 待測(cè)光源，置于積分球的中心區(qū)，至少向左半球的照明區(qū)發(fā)光； 輔助燈部，置于左半球和右半球之間的接觸區(qū)附近，以向照明區(qū)發(fā)光；以及輔助燈擋板，置于輔助燈部周圍，以防止待測(cè)光源發(fā)出的光直接照射到輔助燈部，并且也防止從輔助燈部發(fā)出的光直接照射到待測(cè)光源。
2.如權(quán)利要求I所述的積分球光度計(jì)，其中，所述輔助燈部包括 輔助燈，置于積分球內(nèi)；以及 反光杯，置于與輔助燈相鄰，以為輔助燈提供方向性。
3.如權(quán)利要求2所述的積分球光度計(jì)，其中，所述輔助燈部還包括 調(diào)整單元，通過(guò)移動(dòng)輔助燈和反光杯中的至少一個(gè)對(duì)所述輔助燈部進(jìn)行調(diào)整，從而使光照亮照明區(qū)。
4.如權(quán)利要求I所述的積分球光度計(jì)，其中，所述輔助燈部包括 輔助燈，置于積分球外； 透鏡，聚焦輔助燈的輸出光； 光傳遞單元，一端置于積分球內(nèi)且傳遞透鏡聚焦的光；以及 孔徑，為光傳遞單元輸出的光提供方向性。
5.如權(quán)利要求I所述的積分球光度計(jì)，其中，所述輔助燈部包括 輔助燈，置于積分球外； 透鏡，聚焦輔助燈的輸出光； 光傳遞單元，一端置于積分球內(nèi)且傳遞透鏡聚焦的光， 其中，所述輔助燈擋板為光傳遞單元的一端輸出的光提供方向性。
6.如權(quán)利要求I所述的積分球光度計(jì)，其中，所述輔助燈部包括 多個(gè)輔助燈部，置于左半球和右半球之間的接觸區(qū)， 其中，所述輔助燈部照亮的區(qū)域最外區(qū)與照明區(qū)匹配。
7.一種積分球光度計(jì)的測(cè)量方法，包括積分球光度計(jì)，所述積分球光度計(jì)包括積分球，包括左半球和右半球；光度計(jì)，置于右半球的中心面；光度計(jì)擋板，置于光度計(jì)前面且與光度計(jì)間隔開；待測(cè)光源，置于積分球的中心區(qū)，至少向左半球的照明區(qū)發(fā)光；輔助燈部，置于左半球和右半球之間的接觸區(qū)附近，以向照明區(qū)發(fā)光；以及輔助燈擋板，置于輔助燈部周圍，以防止待測(cè)光源發(fā)出的光直接照射到輔助燈部，并且也防止從輔助燈部發(fā)出的光直接照射到待測(cè)光源，所述測(cè)量方法包括 在積分球的中心區(qū)安裝參考燈，并且點(diǎn)燃參考燈以通過(guò)光度計(jì)測(cè)量入射光； 熄滅參考燈且點(diǎn)燃輔助燈部以通過(guò)光度計(jì)測(cè)量入射光； 移除參考燈，安裝且點(diǎn)燃待測(cè)光源以通過(guò)光度計(jì)測(cè)量入射光； 熄滅待測(cè)光源并點(diǎn)燃輔助燈部以通過(guò)光度計(jì)測(cè)量入射光；以及 計(jì)算測(cè)量目標(biāo)光源的總光通量。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種積分球光度計(jì)及其測(cè)量方法。所述積分球光度計(jì)包括積分球，包括左半球和右半球；光度計(jì)，置于右半球的中心面；光度計(jì)擋板，置于光度計(jì)前面且與光度計(jì)間隔開；待測(cè)光源，置于積分球的中心區(qū)，至少向左半球的照明區(qū)發(fā)光；輔助燈部，置于左半球和右半球之間的接觸區(qū)附近，以向照明區(qū)發(fā)光；以及輔助燈擋板，置于輔助燈部周圍，以防止待測(cè)光源發(fā)出的光直接照射到輔助燈部，并且也防止從輔助燈部發(fā)出的光直接照射到待測(cè)光源。
文檔編號(hào)G01J1/02GK102667425SQ201080052663
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2010年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月1日
發(fā)明者樸承男, 樸盛鐘, 李東勛 申請(qǐng)人:韓國(guó)標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)研究院