專利名稱：燈具空間色度與光強分布的快速測量裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種燈具空間色度與光強分布的快速測
量裝置與方法。
背景技術(shù)：
LED (Light-emitting diode,發(fā)光二極管)具有高光效、單色性好、響應(yīng)快、固態(tài)、安全、環(huán)保、長壽命等諸多顯著優(yōu)點，已成為繼白熾燈、熒光燈和高強度氣體放電燈之后的第四代光源，其取代傳統(tǒng)照明光源已大勢所趨，LED照明產(chǎn)品的大規(guī)模批量化生產(chǎn)時代已經(jīng)到來。為保證產(chǎn)品的出廠質(zhì)量，必須進行性能測量。作為ー款照明應(yīng)用產(chǎn)品，衡量其工作狀態(tài)的最主要指標為在一定電流驅(qū)動下產(chǎn)品的照明光學(xué)參數(shù)，即空間光強分布與總光通量。 首先是空間光強分布，也稱為燈具的配光曲線，描述了燈具在空間各個方向上的光強強弱。對于空間光強分布測量，現(xiàn)有的標準測量方法為利用空間光強分布測試儀，通過轉(zhuǎn)動燈具或反射鏡獲取燈具在全空間各方位角下的照度分布。由于測量過程中需要進行機械轉(zhuǎn)動，且測量的方位角較多，整體測量效率低下，僅單燈測量將花費半小時以上，且測量前的安裝工作亦需要花費較多時間。對于大批量的エ業(yè)化生產(chǎn)而言，采用傳統(tǒng)的標準測量方法，不可能滿足快速與在線測量的產(chǎn)業(yè)線需求。其次是燈具的總光通量，指光源在球面立體角內(nèi)的光通量總和，反映了燈具的發(fā)光能力，為計算燈具光效的必要參數(shù)。若要精確地測量絕對光通量，需要用經(jīng)過標定的探測器系統(tǒng)，可采用分布光強測試系統(tǒng)，也可采用“積分球+探測器”的方式來測量的。就LED燈具而言，一般為LED陣列組成的面光源，自身長度或面積較大，需要體積很大的積分球才能滿足測量準確性的需求，而這往往很高的成本。另外，在進行積分球測量時，安裝與拆卸過程往往比較繁瑣，若進行大量產(chǎn)品的測量，需頻繁開關(guān)積分球，測量效率非常低下，在批量化生產(chǎn)中不可能實現(xiàn)。由以上分析可知，現(xiàn)有的標準測量方法耗時長，完全不能滿足エ業(yè)化批量化生產(chǎn)檢測工作的需求。在產(chǎn)品在線檢測方面，現(xiàn)有ー種燈具總光通量快速測量的方法，即將待測燈具置于太陽能電池板構(gòu)成的空間內(nèi)，利用電池板的光電轉(zhuǎn)換功能獲得近似的燈具總光通量。但以上設(shè)計有所不足，具體表現(xiàn)在
1.產(chǎn)品的主要目的是測量總光通量，由于太陽能電池板面積較大，該系統(tǒng)不能完成空間光強分布的測量；
2.對于不同類型的燈具，必須進行不同的封閉空間結(jié)構(gòu)設(shè)計，而太陽能電池板因面積較大，給設(shè)計帶來ー些困難。譬如，由于太陽能電池板為矩形板，封閉空間必須為立方體或柱形結(jié)構(gòu)，不能保證燈具發(fā)出的光線垂直于電池板入射，且對于每塊電池板的入射角度均不相同，為數(shù)據(jù)處理帶來較大困難；
3.系統(tǒng)需要采用多片太陽能電池板，每片均需要進行獨立的數(shù)據(jù)采集，拼接的太陽能電池板越多，需要進行的數(shù)據(jù)采集通道也越多，直接導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)復(fù)雜，并大幅提升了總體系統(tǒng)的成本；
雖然采用太陽能電池板系統(tǒng)可近似測得燈具的總光通量，并可實現(xiàn)在線快速測量，但由于以上功能性和成本問題，目前很少有企業(yè)采用。針對以上問題，急需ー種LED燈具在線快速測量裝置與方法，在獲取燈具的空間光強分布、總光通量以及色度信息時，同時進一歩降低整套系統(tǒng)成本，且整套系統(tǒng)還可根據(jù)不同類型的燈具測量做自由調(diào)整，更加符合實際在線測量的需求。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供ー種LED燈具在線快速測量裝置與方法，在獲取燈具的空間光強分布、總光通量以及色度信息時，同時進一歩降低整套系統(tǒng)成本，且整套系統(tǒng)還可根據(jù)不同類型的燈具測量做自由調(diào)整，更加符合實際在線測量的需求。本發(fā)明的目的之ー是提出一種燈具空間色度與光強分布的快速測量裝置；本發(fā)明 的目的之ニ是提出一種燈具空間色度與光強分布的快速測量方法。本發(fā)明的目的之一是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的
本發(fā)明提供的燈具空間色度與光強分布的快速測量裝置，包括框體、光纖束、待測燈具置放座、成像系統(tǒng)、光電圖像探測器、控制器和數(shù)據(jù)處理裝置；
所述待測燈具置放座設(shè)置于框體內(nèi)部中央，所述光纖束用于傳輸框體內(nèi)部待測燈具發(fā)出的光線，所述成像系統(tǒng)將光纖束導(dǎo)出的光點圖成像于所述的光電圖像探測器，所述控制器獲取光電圖像探測器的像素數(shù)據(jù)信號后輸入到數(shù)據(jù)處理裝置中進行數(shù)據(jù)處理。進ー步，所述框體為半封閉框體，所述半封閉框體為半球形或柱形，所述框體圍成腔室的容積大于待測燈具的體積，所述待測燈具置放座設(shè)置于框體內(nèi)中心處。進ー步，所述光纖束的一端呈點陣式布置于框體上，并朝向待測燈具發(fā)光面的中心處。進ー步，所述光電圖像探測器為CXD或CMOS探測器。進ー步，所述成像系統(tǒng)將光纖束的每個出光點成像至光電圖像探測器，并建立光電圖像探測器的像素點與其相對應(yīng)的方位角的相對位置關(guān)系，獲取各方位角下的空間色度分布數(shù)據(jù)和空間光強分布數(shù)據(jù)。進ー步，所述數(shù)據(jù)處理裝置用于將讀取光電圖像探測器的各像素點信息并將其與布置于框體上的光纖相對應(yīng)，從而得到待測燈具在一定方位角下發(fā)光的空間色度分布值與相對空間光強分布數(shù)據(jù)。本發(fā)明的目的之ニ是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的
本發(fā)明提供的燈具空間色度與光強分布的快速測量方法，包括以下步驟
Si:將待測燈具安裝在待測燈具置放座上，并通電點亮，燈具發(fā)出的光線將通過光纖束及成像系統(tǒng)成像于光電圖像探測器；
S2 :控制器接收由光電圖像探測器生成的電信號，并輸入到數(shù)據(jù)處理裝置中；
S3:數(shù)據(jù)處理裝置得到光電圖像探測器生成的電信號，將光電圖像探測器每個像素點的信號數(shù)據(jù)與像素點所對應(yīng)的布置于框體上的光纖相關(guān)聯(lián)，根據(jù)框體上布置的光纖端頭與待測燈具的方位角建立各像素點的信號數(shù)據(jù)與方位角對應(yīng)關(guān)系；
S4:根據(jù)步驟S3，將所有方位角的像素信號數(shù)據(jù)對應(yīng)并綜合，構(gòu)成待測燈具的空間色度分布；得到空間RGB色度分布；
S5:通過色度學(xué)的轉(zhuǎn)換計算，將RGB值轉(zhuǎn)換為其它色度表示值以及相對光強值，獲得燈具在其它色度表不方式下的空間色度分布與相對光強分布。進ー步，還包括以下步驟
56:通過將獲取的各方位角下空間色度分布信息進行平均計算可獲得燈具的平均色度
值；
57:通過將獲取的各方位角下空間光強分布進行積分計算，可獲得燈具的總光通量。進ー步，所述待測燈具置放座設(shè)置于框體內(nèi)部中央，所述光纖束用于傳輸框體內(nèi)部待測燈具發(fā)出的光線，所述成像系統(tǒng)將光纖束導(dǎo)出的光點圖成像于所述的光電圖像探測器，所述控制器獲取光電圖像探測器的像素數(shù)據(jù)信號后輸入到數(shù)據(jù)處理裝置中進行數(shù)據(jù)處 理。進ー步，所述框體為半封閉框體，所述半封閉框體為半球形或柱形，所述框體圍成腔室的容積大于待測燈具的體積，所述待測燈具置放座設(shè)置于框體內(nèi)中心處。本發(fā)明的優(yōu)點在干本發(fā)明提供的裝置是利用光纖導(dǎo)光的方式來進行的，相對于目前普遍采用的機械轉(zhuǎn)動式光參數(shù)分布測量方法而言，測量非常迅速，并使得系統(tǒng)設(shè)計非常靈活，便于實現(xiàn)多點同時測量，相比傳統(tǒng)的光電池測量方式，還具有優(yōu)良的抗振、抗電磁干擾能力，特別有益于實現(xiàn)生產(chǎn)線在線快速測量。本發(fā)明利用光纖導(dǎo)光成像配合CCD探測的方式實現(xiàn)，可同時快速獲得空間光強分布、空間色度分布、總光通量等參數(shù)，功能性強；采用目前已非常成熟的CCD作為探測器，每個像素點在理論上均可代表ー個方位角的測量點。即使是現(xiàn)有的低端CCD對于空間光強分布測量而言具有足夠多的通道，不會因通道數(shù)的提高而増加系統(tǒng)成本；且CCD可同時測量色度信息，進而省去光譜儀成本?？焖佾@取燈具的空間光強分布、總光通量以及色度信息，同時可進一歩降低整套系統(tǒng)成本，且整套系統(tǒng)還可根據(jù)不同類型的燈具測量做自由調(diào)整，更加符合實際在線測量的需求。本發(fā)明的其它優(yōu)點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標和其它優(yōu)點可以通過下面的說明書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。


為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述，其中
圖I為本發(fā)明實施例提供的燈具空間色度與光強分布的快速測量裝置示意圖2為本發(fā)明實施例提供的燈具空間色度與光強分布的快速測量方法示意圖。
具體實施例方式以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述；應(yīng)當理解，優(yōu)選實施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護范圍。圖I為本發(fā)明實施例提供的燈具空間色度與光強分布的快速測量裝置示意圖，如圖所示本發(fā)明提供的燈具空間色度與光強分布的快速測量裝置，包括框體I、待測燈具置放座2、光纖束3、成像系統(tǒng)4、光電圖像探測器5、控制器6和數(shù)據(jù)處理裝置7 ；
所述待測燈具置放座設(shè)置于框體內(nèi)部中央，所述光纖束用于傳輸框體內(nèi)部待測燈具發(fā)出的光線，所述成像系統(tǒng)將光纖束導(dǎo)出的光點圖成像于所述的光電圖像探測器，所述控制器獲取光電圖像探測器的像素數(shù)據(jù)信號后輸入到數(shù)據(jù)處理裝置中進行數(shù)據(jù)處理。所述框體為半封閉框體，所述半封閉框體可根據(jù)待測燈具的形貌設(shè)置為半球形或柱形，所述框體圍成腔室的容積大于待測燈具的體積，所述待測燈具置放座設(shè)置于框體內(nèi)中心處。所述光纖束的一端呈點陣式布置于框體上，并朝向待測燈具發(fā)光面的中心處。所述光電圖像探測器為CXD或CMOS探測器。所述成像系統(tǒng)將光纖束的每個出光點成像至光電圖像探測器，并建立光電圖像探 測器的像素點與其相對應(yīng)的方位角的相對位置關(guān)系，獲取各方位角下的空間色度分布數(shù)據(jù)和空間光強分布數(shù)據(jù)。所述數(shù)據(jù)處理裝置用于將讀取光電圖像探測器的各像素點信息并將其與布置于框體上的光纖相對應(yīng)，從而得到待測燈具在一定方位角下發(fā)光的空間色度分布值與相對空間光強分布數(shù)據(jù)。圖2為本發(fā)明實施例提供的燈具空間色度與光強分布的快速測量方法示意圖，如圖所示本發(fā)明實施例提供的燈具空間色度與光強分布的快速測量方法，包括以下步驟
51:將待測燈具安裝在待測燈具置放座上，并通電點亮，燈具發(fā)出的光線將通過光纖束及成像系統(tǒng)成像于光電圖像探測器；
52:控制器接收由光電圖像探測器生成的電信號，并輸入到數(shù)據(jù)處理裝置中；
S3:數(shù)據(jù)處理裝置得到光電圖像探測器生成的電信號，將光電圖像探測器每個像素點的信號數(shù)據(jù)與像素點所對應(yīng)的布置于框體上的光纖相關(guān)聯(lián)，根據(jù)框體上布置的光纖端頭與待測燈具的方位角建立各像素點的信號數(shù)據(jù)與方位角對應(yīng)關(guān)系；
S4:根據(jù)步驟S3，將所有方位角的像素信號數(shù)據(jù)對應(yīng)并綜合，構(gòu)成待測燈具的空間色度分布；由于光電圖像探測器的像素數(shù)據(jù)為RGB值，此步驟得到的為空間RGB色度分布；
S5 :通過色度學(xué)的轉(zhuǎn)換計算，將RGB值轉(zhuǎn)換為其它色度表示值以及相對光強值，獲得燈具在其它色度表不方式下的空間色度分布與相對光強分布。S6:通過將獲取的各方位角下空間色度分布信息進行平均計算可獲得燈具的平均色度值；
S7:通過將獲取的各方位角下空間光強分布進行積分計算，可獲得燈具的總光通量。所述待測燈具置放座設(shè)置于框體內(nèi)部中央，所述光纖束用于傳輸框體內(nèi)部待測燈具發(fā)出的光線，所述成像系統(tǒng)將光纖束導(dǎo)出的光點圖成像于所述的光電圖像探測器，所述控制器獲取光電圖像探測器的像素數(shù)據(jù)信號后輸入到數(shù)據(jù)處理裝置中進行數(shù)據(jù)處理。所述框體為半封閉框體，所述半封閉框體為半球形或柱形，所述框體圍成腔室的容積大于待測燈具的體積，所述待測燈具置放座設(shè)置于框體內(nèi)中心處。本發(fā)明利用光纖導(dǎo)光成像配合CXD探測的方式實現(xiàn)，采用目前已非常成熟的CXD作為探測器，每個像素點在理論上均可代表ー個方位角的測量點。目前面陣CCD的分辨率達800*600以上，線陣C⑶達2048以上。若獲得間距角為5°的空間光強分布，需要的測點數(shù)為1369個，若獲得間距角為10°的空間光強分布，需要的測點數(shù)僅為361個。因此，即使是現(xiàn)有的低端CCD對于空間光強分布測量而言具有足夠多的通道，不會因通道數(shù)的提高而增加系統(tǒng)成本；且CCD可同時測量色度信息，進而省去光譜儀成本。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.燈具空間色度與光強分布的快速測量裝置，其特征在于包括框體、光纖束、待測燈具置放座、成像系統(tǒng)、光電圖像探測器、控制器和數(shù)據(jù)處理裝置； 所述待測燈具置放座設(shè)置于框體內(nèi)部中央，所述光纖束用于傳輸框體內(nèi)部待測燈具發(fā)出的光線，所述成像系統(tǒng)將光纖束導(dǎo)出的光點圖成像于所述的光電圖像探測器，所述控制器獲取光電圖像探測器的像素數(shù)據(jù)信號后輸入到數(shù)據(jù)處理裝置中進行數(shù)據(jù)處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燈具空間色度與光強分布的快速測量裝置，其特征在于所述框體為半封閉框體，所述半封閉框體為半球形或柱形，所述框體圍成腔室的容積大于待測燈具的體積，所述待測燈具置放座設(shè)置于框體內(nèi)中心處。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燈具空間色度與光強分布的快速測量裝置，其特征在于所述光纖束的一端呈點陣式布置于框體上，并朝向待測燈具發(fā)光面的中心處。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燈具空間色度與光強分布的快速測量裝置，其特征在于所述光電圖像探測器為CXD或CMOS探測器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燈具空間色度與光強分布的快速測量裝置，其特征在于所述成像系統(tǒng)將光纖束的每個出光點成像至光電圖像探測器，并建立光電圖像探測器的像素點與其相對應(yīng)的方位角的相對位置關(guān)系，獲取各方位角下的空間色度分布數(shù)據(jù)和空間光強分布數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燈具空間色度與光強分布的快速測量裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理裝置用于將讀取光電圖像探測器的各像素點信息并將其與布置于框體上的光纖相對應(yīng)，從而得到待測燈具在一定方位角下發(fā)光的空間色度分布值與相對空間光強分布數(shù)據(jù)。
7.燈具空間色度與光強分布的快速測量方法，其特征在于包括以下步驟 51:將待測燈具安裝在待測燈具置放座上，并通電點亮，燈具發(fā)出的光線將通過光纖束及成像系統(tǒng)成像于光電圖像探測器； 52:控制器接收由光電圖像探測器生成的電信號，并輸入到數(shù)據(jù)處理裝置中； S3:數(shù)據(jù)處理裝置得到光電圖像探測器生成的電信號，將光電圖像探測器每個像素點的信號數(shù)據(jù)與像素點所對應(yīng)的布置于框體上的光纖相關(guān)聯(lián)，根據(jù)框體上布置的光纖端頭與待測燈具的方位角建立各像素點的信號數(shù)據(jù)與方位角對應(yīng)關(guān)系； 54:根據(jù)步驟S3，將所有方位角的像素信號數(shù)據(jù)對應(yīng)并綜合，構(gòu)成待測燈具的空間色度分布；得到空間RGB色度分布； 55:通過色度學(xué)的轉(zhuǎn)換計算，將RGB值轉(zhuǎn)換為其它色度表示值以及相對光強值，獲得燈具在其它色度表不方式下的空間色度分布與相對光強分布。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燈具空間色度與光強分布的快速測量方法，其特征在于還包括以下步驟 S6:通過將獲取的各方位角下空間色度分布信息進行平均計算可獲得燈具的平均色度值； S7 :通過將獲取的各方位角下空間光強分布進行積分計算，可獲得燈具的總光通量。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燈具空間色度與光強分布的快速測量方法，其特征在于所述待測燈具置放座設(shè)置于框體內(nèi)部中央，所述光纖束用于傳輸框體內(nèi)部待測燈具發(fā)出的光線，所述成像系統(tǒng)將光纖束導(dǎo)出的光點圖成像于所述的光電圖像探測器，所述控制器獲取光電圖像探測器的像素數(shù)據(jù)信號后輸入到數(shù)據(jù)處理裝置中進行數(shù)據(jù)處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燈具空間色度與光強分布的快速測量方法，其特征在于所述框體為半封閉框體，所述半封閉框體為半球形或柱形，所述框體圍成腔室的容積大于待測燈具的體積，所述待測燈具置放座設(shè)置于框體內(nèi)中心處。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種燈具空間色度與光強分布的快速測量裝置和方法，包括框體、光纖束、待測燈具置放座、成像系統(tǒng)、光電圖像探測器、控制器和數(shù)據(jù)處理裝置；待測燈具置放座設(shè)置于框體內(nèi)部中央，成像系統(tǒng)將陣列式光纖構(gòu)成的光點圖成像至光電圖像探測器，控制器獲取光電圖像探測器的像素數(shù)據(jù)信號后輸入到數(shù)據(jù)處理裝置中進行數(shù)據(jù)處理，本發(fā)明提供的裝置是利用光纖導(dǎo)光的方式來進行的，相對于目前普遍采用的機械轉(zhuǎn)動式光參數(shù)分布測量方法而言，符合實際在線測量需求，測量非常迅速，并使得系統(tǒng)設(shè)計非常靈活，便于實現(xiàn)多點同時測量，相比傳統(tǒng)的光電池測量方式，還具有優(yōu)良的抗振、抗電磁干擾能力，特別有益于實現(xiàn)生產(chǎn)線在線快速測量。
文檔編號G01J1/42GK102829860SQ20121029399
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月17日
發(fā)明者劉顯明, 陳偉民, 章鵬, 雷小華, 杜曉晴 申請人:重慶大學(xué)