一種利用半積分球測量長尺寸日光燈光通量的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種利用半積分球測量長尺寸日光燈光通量的方法及裝置。它包括輔助標(biāo)準(zhǔn)燈(1)、長尺寸日光燈(12)、光通量計(jì)(3)、直線導(dǎo)軌(8)、步進(jìn)電機(jī)(9)、半積分球(5)等。半積分球由內(nèi)表面涂漫反射材料的半球(51)、擋板(52)、遮光筒(53)和鍍高反射材料的平面反光鏡(54)組成。日光燈穿過半積分球放置，在半積分球內(nèi)的一段日光燈通過半球漫反射和平面鏡反射，再由探頭(2)檢測，在光通量計(jì)上顯示。步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)直線導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)將日光燈進(jìn)行分段光通量的測量，并對各段光通量求和實(shí)現(xiàn)總光通量的測量。
【專利說明】一種利用半積分球測量長尺寸日光燈光通量的方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用半積分球測量長尺寸日光燈光通量的方法及裝置，屬于光電測量領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]積分球廣泛地應(yīng)用于各個(gè)光學(xué)領(lǐng)域，例如纖維光學(xué)、激光技術(shù)、天體物理、照相化學(xué)和醫(yī)學(xué)技術(shù)中的光測量。積分球內(nèi)表面由BaS04、MgO等漫反射材料噴涂而成，因此具有高的、均勻的漫反射特性，光在球壁上作漫反射，最后在球體內(nèi)空間形成均勻的照度分布。
目前國內(nèi)生產(chǎn)的積分球直徑范圍有80mm至3000mm不等，其中目前市場上測試長尺寸大功率日光燈的光通量的積分球所用直徑為2000mm、2500mm、3000mm，此類積分球體積大，占地面積大，測量使用不便捷，為了克服上述存在的問題，則需要對目前大積分球進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)來滿足市場需求。本發(fā)明提出一種利用半積分球測量長尺寸日光燈光通量的方法及裝置，它不僅能利用鏡面反射產(chǎn)生的虛像形成完整積分球，從而有效地減少積分球的體積，而且能夠便捷地對長尺寸日光燈光通量進(jìn)行測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種利用半積分球測量長尺寸日光燈光通量的方法及裝置，它不僅能利用鏡面反射產(chǎn)生的虛像形成完整積分球，從而有效地減少積分球的體積，而且能夠便捷地對長尺寸日光燈光通量進(jìn)行測量。
[0004]本發(fā)明的光通量測量裝置包括:輔助標(biāo)準(zhǔn)燈(I)、長尺寸日光燈(12)、光通量計(jì)
(3)、直線導(dǎo)軌(8)、步進(jìn)電機(jī)(9)、半積分球(5)等。半積分球由內(nèi)表面涂漫反射材料的半球(51)、擋板(52)、遮光筒(53)和鍍高反射材料的平面反光鏡(54)組成。日光燈穿過半積分球放置，在半積分球內(nèi)的一段日光燈通過半球漫反射和平面鏡反射，再由探頭(2)檢測，在光通量計(jì)上顯示。步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)直線導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)將日光燈進(jìn)行分段光通量的測量，并對各段光通量求和實(shí)現(xiàn)總光通量的測量。
[0005]擋板是為了避免光源沒有經(jīng)過散射均勻化直接照射光纖探頭，造成極大的測量誤差。同時(shí)擋板的大小、位置與形狀設(shè)計(jì)以不影響光線的均勻化為前提，即需要保證光纖探頭部位的光照度與其它部分的光照度相同。
[0006]半積分球由內(nèi)表面涂漫反射材料的半球、擋板、遮光筒和鍍高反射材料的平面反光鏡組成，直徑為300mm-1OOOmm不等。其中半積分球的平面鏡中心和其對應(yīng)半球部一端各自安裝有高為50mm的圓柱形遮光筒。漫反射材料主要為硫酸鋇、氧化鎂或聚四氟乙烯等。
[0007]長尺寸日光燈的常用規(guī)格一般為T8、T5、T4，其長度分別為600mm、1200mm、1500mm。測量時(shí)將日光燈穿過半積分球放置，日光燈兩端長為50mm的燈腳安裝在燈座上，而長為50mm的燈座固定于直線導(dǎo)軌的支架上，并將長尺寸日光燈左端燈座與平面鏡持平，則日光燈的光通量從最左端開始測量。對于不同尺寸的日光燈，采用的直線導(dǎo)軌長度范圍控制在1000mm-2000mm之間。[0008]步進(jìn)電機(jī)采用二四相混合式步進(jìn)電機(jī)，其步距精度為±5%。光通量計(jì)測量的分辨率為0.011m，測量速度為5次/S。
[0009]輔助標(biāo)準(zhǔn)燈是為了減小光通量測量誤差而設(shè)置的，因?yàn)槁瓷涔庠谖唇?jīng)均勻化之前就可能被半積分球內(nèi)的其他物體吸收掉一部分，為了避免測量誤差的存在，測量開始時(shí)需進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0010]本發(fā)明主要是利用半積分球測量長尺寸日光燈光通量，它不僅能利用鏡面反射產(chǎn)生的虛像形成完整積分球，從而有效地減少積分球的體積，而且能夠便捷地對長尺寸日光燈光通量進(jìn)行測量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段與達(dá)成的功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施事例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
本發(fā)明的半積分球由內(nèi)表面涂漫反射材料的半球、擋板、遮光筒和鍍高反射材料的平面反光鏡組成，該平面鏡用于將光進(jìn)行鏡面反射，利用半球部和由平面鏡所產(chǎn)生的半球部的虛像的合成，用于提供與以往的全球型積分球?qū)嵸|(zhì)上相同的積分空間，用此方法可以減少積分球的所占空間和材料，同時(shí)能夠便捷地對長尺寸日光燈光通量進(jìn)行測量。
設(shè)半積分球內(nèi)中心光 源在α方向的光強(qiáng)度為1(1( Ct ),半積分球的半徑為r,則在積分球內(nèi)壁微小面A上產(chǎn)生照度Eatl，其表達(dá)式為:
Ea0 = 10 ( α ) /r2(I)
半積分球漫反射層的平均反射率為P，則微小面A上反射出的光通量％，其表達(dá)式為:
% = P-Ea^dS(2)
半積分球內(nèi)部微小面B在鏡面上存在對應(yīng)的虛像B'，微小面A上對微小面B'方向的光強(qiáng)度為Ia(9)，其表達(dá)式為:
Ι?(θ) = φα.οο5θ/π(3)
由于面A到面B'的距離為2r ^cose,面B'上在光強(qiáng)度為Ia( Θ )的情況下的照度
為:
【權(quán)利要求】
1.一種利用半積分球測量長尺寸日光燈光通量的方法及裝置，由輔助標(biāo)準(zhǔn)燈、長尺寸日光燈、光通量計(jì)、直線導(dǎo)軌、步進(jìn)電機(jī)、半積分球等組成，其特征是:日光燈穿過半積分球放置，在半積分球內(nèi)的一段日光燈通過半球漫反射和平面鏡反射，再由探頭檢測，在光通量計(jì)上顯示。步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)直線導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)將日光燈進(jìn)行分段光通量的測量，并對各段光通量求和實(shí)現(xiàn)總光通量的測量。
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的利用半積分球測量長尺寸日光燈光通量的裝置，其特征是半積分球由內(nèi)表面涂漫反射材料的半球、擋板、遮光筒和鍍高反射材料的平面反光鏡組成，直徑為300mm-1000mm。其中半積分球的平 面鏡中心和其對應(yīng)半球部一端各自安裝有高為50mm的圓柱形遮光筒。漫反射材料主要為硫酸鋇、氧化鎂或聚四氟乙烯粉末涂料等。
3.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的利用半積分球測量長尺寸日光燈光通量的裝置，其特征是光源的光束在半積分球內(nèi)壁全體一次反射光在面B的總照度Ebi，其表達(dá)式為:EB1 = Ebl+Eb, I=(I+Pm) * P * Φ/(4 31.r2),光源在半積分球壁任意一點(diǎn)上產(chǎn)生的光照度是由多次反射產(chǎn)生的光照度疊加而成的，則由積分學(xué)原理得半積分球內(nèi)任意一點(diǎn)的光照度為:
E = 10 ( a ) /r2+ P.Φ / (4.r2) + P M.P.Φ / (4 π.r2) + P 2.Φ 2/(4 τι.r2) + P Μ2.P 2.Φ/(4 3?.r2)
+ P 3.φ V (4 π.r2) + P Μ3.P 3.Φ/(4 3?.r2)......=10( α )/r2+ Φ/(4 3?.r2) { P /(1-P ) + P μ.P /(1-P Μ.P )}......由于半積分球內(nèi)存在擋板，使得光線在未經(jīng)散射均勻化之前，需要去掉ItlUVr2項(xiàng)，則在將自長尺寸日光燈照射出的光通量設(shè)為Φ的情況下，在形成于半球部與平面部之間的積分空間內(nèi)被均勻化而獲得的照度可以用下式來表達(dá)。即由光譜儀測量出的受光面照度E為:
4.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的利用半積分球測量長尺寸日光燈光通量的裝置，其特征是步進(jìn)電機(jī)采用二四相混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)直線導(dǎo)軌進(jìn)行分步光通量的測量。光通量計(jì)測量的分辨率為0.011m，測量速度為5-10次/S。
5.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的利用半積分球測量長尺寸日光燈光通量的裝置，其特征能夠測量不同規(guī)格的長尺寸日光燈，其一般型號為T8、T5、T4，長度分別為600-2000mm。測量時(shí)將日光燈穿過半積分球放置，日光燈兩端長為50mm的燈腳安裝在燈座上，而長為50mm的燈座固定于直線導(dǎo)軌的支架上，并將長尺寸日光燈左端燈座與平面鏡垂直，日光燈的光通量從最左端開始測量直至最右端。對于不同尺寸的日光燈，采用直線導(dǎo)軌長度范圍為2400mm 之內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求書I和5，對于不同規(guī)格T8、T5、T4的長尺寸日光燈，釆用內(nèi)徑尺寸為30mm、19mm、15mm 的遮光筒。
7.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的利用半積分球測量長尺寸日光燈光通量的裝置，其特征根據(jù)公式
8.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的利用半積分球測量長尺寸日光燈光通量的裝置，其特征是當(dāng)光通量計(jì)接收到光信號后，其顯示和記錄下各段不同距離的日光燈光通量，最后對各段光通量求和實(shí)現(xiàn)總 光通量的測量。
【文檔編號】G01J1/00GK104006877SQ201310061839
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2013年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月27日
【發(fā)明者】魯玉紅, 金尚忠, 鄭健, 邵茂豐, 楊初 申請人:中國計(jì)量學(xué)院