光源光通量測量儀器及測量方法

2023-05-27 13:05:06

專利名稱：光源光通量測量儀器及測量方法
技術領域：
本發明涉及一種測量儀器及測量方法，尤其涉及一種光源光通量測量儀器及測量 方法。
背景技術：
圖1是現有技術光源光通量測量儀器的結構示意圖。光源光通量測量儀器包括積 分球1、光電探測器(圖未示)和擋板4，積分球1是一個中空的完整球殼，其內壁塗白色漫 反射層，且積分球1內壁各點漫射均勻。被測光源2放置在積分球1內，積分球1內壁某一 處開一光電探頭窗口 3，用於安放光電探測器，光電探測器用於探測光電探頭窗口 3處的照 度值。擋板4放置在被測光源2與光電探頭窗口 3之間，用於擋去從被測光源2直接入射 到光電探頭窗口 3的照度Ep光源光通量測量方法為被測光源2發出的光線經過在積分球1內壁的多次漫反射後，光電探頭窗口 3處 的照度值與被測光源2光通量之間存在以下關係Ev=El + ^ Pr 式⑴，
4w 1 - pr式(1)中，El為被測光源2在光電探頭窗口 3處產生的光照度，r為積分球1的球 半徑，p r為積分球1內壁的漫反射率，(K為被測光源2光通量。用擋板4擋去了從被測光源2直接入射到光電探頭窗口 3的照度E1，則光電探頭 窗口 3產生的照度值為Ev =⑵，此時，光電探頭窗口 3處的照度值正比於被測光源2的總光通量，只要測得民，便 可由式⑵得到被測光源2的光通量(K。式(1)和式(2)為理想條件下推導得出，理想條件之一是積分球的球體內無任何 遮擋物(包括光源燈本身)，因為任一個物體均不可能是完全的反射體，積分球內的任何物 體包括被測光源本身，都不可避免地要吸收一部分被測光源發射的光，從而影響測量值的 精確度。現有技術光源光通量的測量儀器及測量方法，積分球內設置有被測光源2，被測光 源2會吸收一部分自身發出的光，這樣所得到的被測光源2的光通量(K存在一定的誤差， 光源光通量測量儀器及測量方法精確度較低。

發明內容
本發明要解決的技術問題在於，針對現有技術光源光通量測量儀器及測量方法精 確度較低的問題，提供一種能校正光源自吸收效應、精確度較高的光源光通量測量儀器及 測量方法。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是
構造一種光源光通量測量儀器，包括用於測量被測光源光通量的積分球，所述積 分球內設置有擋板，所述積分球壁上設置有帶有光電探測器的光電探頭窗口，所述擋板設 置在所述被測光源與所述光電探頭窗口之間，用於擋去從所述被測光源直接入射到所述光 電探頭窗口的照度，其中，所述積分球內還設置有至少一個自吸收強度與所述被測光源相 等的輔助光源。本發明所述的光源光通量測量儀器，其中，所述積分球壁上設置有多個所述輔助 光源，多個所述輔助光源以所述被測光源為中心呈中心對稱設置。本發明所述的光源光通量測量儀器，其中，所述輔助光源設置在靠近所述被測光 源的位置。本發明所述的光源光通量測量儀器，其中，所述輔助光源懸空設置在所述積分球 內。本發明所述的光源光通量測量儀器，其中，所述輔助光源固定在所述積分球內用 於懸掛擋板的固定杆上。本發明所述的光源光通量測量儀器，其中，所述積分球內壁上設置有至少一個孔 位，所述孔位內設置固定有所述輔助光源的輔助光源固定座。本發明所述的光源光通量測量儀器，其中，所述輔助光源固定座可拆卸的設置在 相應的孔位內，所述測量儀器還包括用於在所述輔助光源固定座從所述孔位內拆除後填補 所述孔位的積分球壁碎塊；所述積分球壁碎塊所對應球面的內徑與所述積分球相同，所述積分球壁碎塊朝向 所述積分球內一側的表面材料與所述的積分球內壁相同，所述積分球壁碎塊的大小與相應 孔位所對應的球面大小相適配。本發明還提供了一種光源光通量測量儀器，其中，包括兩個積分球，所述積分球內 設置有擋板，所述積分球壁上設置有帶有光電探測器的光電探頭窗口，所述擋板設置在所 述被測光源與所述光電探頭窗口之間，用於擋去從所述被測光源直接入射到所述光電探頭 窗口的照度，其中一個積分球內還設置有至少一個自吸收強度與所述被測光源相等的輔助 光源。本發明還提供了一種基於前述的光源光通量測量儀器的光源光通量測量方法，其 中，包括以下步驟A、採用不帶輔助光源的積分球測得被測光源放入積分球中後的第一光通量①；B、採用設有i個輔助光源的積分球，其中輔助光源不點亮，測得被測光源放入積 分球中後的第二光通量Oi，其中所述i為正整數；C、根據公式AOi =計算得到單個輔助光源吸收掉的光通量 A Oi ；D、得到矯正後的被測光源光通量①、為①、=①+ A①i。本發明所述的測量方法，其中，所述步驟B包括B1、取不同的i值，測得多個不同的①i ；所述步驟C包括C1、根據所述步驟B1中所得到的多個不同Oi，計算得到多個A Oi ；所述步驟D包括
D1、對所述步驟C1中得到的多個A Oi取平均，得到矯正後的被測光源光通量本發明通過採用具有不點亮的輔助光源和不帶有輔助光源的積分球分別測得被 測光源的光通量，計算得到單個光源自吸收的光通量，從而校正了光源自吸收效應，提高了 光源光通量測量的精確度。


下面將結合附圖及實施方式對本發明作進一步說明，附圖中圖1是現有技術光源光通量測量儀器的結構示意圖；圖2是本發明光源光通量測量儀器第一實施方式的結構示意圖；圖3是本發明光源光通量測量儀器第二實施方式的結構示意圖；圖4是本發明光源光通量測量儀器第三實施方式的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合圖示，對本發明的優選實施方式作詳細介紹。本發明第一種實施方式的光源光通量測量儀器如圖2所示，其包括用於測量被測 光源20光通量的積分球10，積分球10內設置有擋板40、被測光源固定座21，被測光源20 固定在被測光源固定座21上，並設置在積分球10內，在積分球10內壁開一光電探頭窗口 30，用於安放光電探測器，光電探測器用於探測光電探頭窗口 30處的照度值。擋板40設置 在被測光源20與光電探頭窗口 30之間，用於擋去從被測光源20直接入射到光電探頭窗口 30的照度。在積分球10內還設置有至少一個自吸收強度與被測光源20相等的輔助光源 50，其中輔助光源50可選用與被測光源20同型號的光源。測量時，積分球10內的輔助光源50不點亮，只點亮被測光源20，由於輔助光源50 的自吸收強度與被測光源20相等，因此可以通過分別測量在有無輔助光源50的情況下的 光源光通量來得到被測光源20自吸收的光通量，從而可以校正被測光源20自吸收效應，提 高被測光源20光通量測量的精確度。在圖3所示的第二實施方式的光源光通量測量儀器中，除包括圖2中所示的積分 球10、設置在積分球10內的被測光源20、被測光源固定座(圖未示)、擋板(圖未示)和光 電探頭窗口(圖未示)外，為進一步提高光源光通量測量的精確度，在積分球10內還設置 有多個輔助光源50，因此能進行多次測試，以提高光通量測量結果的精確度。進一步地，如圖3所示，多個輔助光源50優選以被測光源20為中心呈中心對稱設 置，這樣不僅使得測量儀器整體結構更加美觀，對稱設置的輔助光源50各自的光通量吸收 量可更加接近，因而使得光源光通量測量結果會更加準確。更優選地，在第二實施方式中，用於設置輔助光源50優選設置在靠近被測光源20 的位置，這樣輔助光源50的光通量吸收量會更加接近被測光源20自身吸收量，同樣可使得 被測光源20光通量測量結果更加準確。以上實施方式中的輔助光源50可採取多種方式固定在積分球10內，優選方式如 圖2所示，在積分球10內壁上設置孔位52，在孔位52內設置有固定輔助光源50的輔助光 源固定座51。將輔助光源50固定在積分球10內壁上，這樣不需要在積分球10內部增加多的物體，減少物體的自吸收，提高光源光通量測量的精確度。在以上實施方式的基礎上，請參閱圖2，輔助光源固定座51可拆卸的設置在相應 的孔位52內，測量儀器還包括用於在輔助光源固定座51從孔位52內拆除後填補孔位的積 分球壁碎塊(圖未示)。積分球壁碎塊所對應球面的內徑與積分球10相同，積分球壁碎塊 朝向積分球10內一側的表面材料與積分球10內壁相同，同樣採用漫反射材料製成，積分球 壁碎塊的大小與相應孔位52所對應的球面大小相適配。在需要使用輔助光源50時，可以 將積分球10打開，將輔助光源50固定在輔助光源固定座51上，在不需要輔助光源50時， 可以將其取下來，並採用與積分球10內壁相同的積分球壁碎塊將孔位52填補完整，保證積 分球10測量的精確度。而且當以上測量儀器上的輔助光源50無法拆卸，可以採用兩個積分球10來分別 測量，一個積分球10內部具有輔助光源50，另一個積分球10內部不具有輔助光源50 ；可以 拆卸時，則可以使用同一積分球來完成測量，測量結果會更精確。在另一實施方式中，採用將輔助光源50懸空設置在積分球10內，具體懸空的方式 在此不作限制。採用這種方式可使得照射到輔助光源50上的光更加充足，輔助光源50的 光通量吸收量會更加接近被測光源20自身吸收量，同樣可使得光源光通量測量結果更加 準確。如圖4所示，在第三實施方式中，光源光通量測量儀器在積分球10內設置被測光 源20、被測光源固定座21、用於安放光電探測器的光電探頭窗30、擋板40、用於懸掛擋板40 的固定杆41和輔助光源50，輔助光源50固定在固定杆41上。由於每個積分球10內都會 有擋板40，其設置在光電探頭窗30與被測光源20之間，用於擋住從被測光源20直射入光 電探頭窗30的光線，且擋板40是通過固定杆41懸空的設在積分球10內，因此直接利用其 固定杆41來固定輔助光源50，可以避免引入新的物體，進一步提高光通量測量結果的精確 度。本發明的另一實施方式中，還提供了一種基於前面實施方式中所述的光源光通量 測量儀器的光源光通量測量方法，其包括以下步驟採用不帶輔助光源的積分球，測得被測光源的第一光通量①；採用設有i個輔助光源的積分球，其中輔助光源不點亮，測得被測光源的第二光 通量Oi ；根據公式(3)計算得到單個輔助光源吸收掉的光通量A Oi ；A Oi = (0-0i)/i式(3),根據公式⑷得到矯正後的被測光源光通量f為O" = O + A Oi式(4)。其中以上步驟中i為正整數，一般情況下，取1、2、3、4等有限個數即可達到校正光 源自吸收效應，提高光源光通量測量的精確度的目的。可採用以上任意的數目i測量一次得到結果，也可取不同的i值，測得多個不同的 Oi ；根據所得到的多個不同。i，計算得到多個A Oi ；再對步驟C1中得到的多個A Oi取 平均，得到矯正後的①二具體地，當使用以上實施方式中的光源光通量測量儀器測量被測光源光通量時， 可按照以上方法，在積分球內壁插入i個同型號的輔助光源但不點亮(其中i為大於等於
71的整數)，分兩步進行首先，如有空缺的孔位，則在所有空缺的孔位上填補相同內徑和塗料的積分球壁 碎塊，點亮被測光源，得到被測光源的第一光通量值①，此值涉及單個光源的自吸收效應；接著，在空缺的孔位上插放i個輔助光源但都不點亮，只點亮被測光源，得到被測 光源的第二光通量值Oi，此值涉及i+1個光源的自吸收效應。由於同型號的每個光源在測量過程中由於自吸收效應而吸收的光通量值可視為 相等，由此，單個光源因自吸收效應而吸收掉的光通量值可表示為式(3)，因此，校正 後的被測光源光通量值表示為式(4)。或者使用以上實施方式中的光源光通量測量儀器進行N次測量取平均值其中N為 大於1的整數)，每次插入i個同型號的輔助光源但不點亮，測量N+1次，分別測得被測光源 的光通量①1、①2、……，①N。由於光源的自吸收效應，顯然有①> Ol > 02 >……>ON。由式(3)得N個由單個光源自吸收效應而吸收掉的光通量值A Oi A O 1 = O-O 1,A 02 = (0-02)/2,A ON = (O-ON) /N,對以上N個值作平均處理，得平均單個光源吸收的光通量AO = (AO 1+AO 2+......+ A ON)/N式(5)，把式(5)代入式(4)，可得到校正後的被測光源的光通量。本發明通過採用具有不點亮的輔助光源和不帶有輔助光源的積分球分別測得被 測光源的光通量，計算得到單個光源自吸收的光通量，從而校正了光源自吸收效應，提高了 光源光通量測量的精確度。應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換， 而所有這些改進和變換都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍。
權利要求
一種光源光通量測量儀器，包括用於測量被測光源(20)光通量的積分球(10)，所述積分球(10)內設置有擋板(40)，所述積分球(10)壁上設置有帶有光電探測器的光電探頭窗口(30)，所述擋板(40)設置在所述被測光源(20)與所述光電探頭窗口(30)之間，用於擋去從所述被測光源(20)直接入射到所述光電探頭窗口(30)的照度，其特徵在於，所述積分球(10)內還設置有至少一個自吸收強度與所述被測光源(20)相等的輔助光源(50)。
2.根據權利要求1所述的光源光通量測量儀器，其特徵在於，所述積分球(10)壁上設 置有多個所述輔助光源(50)，多個所述輔助光源(50)以所述被測光源(20)為中心呈中心 對稱設置。
3.根據權利要求1所述的光源光通量測量儀器，其特徵在於，所述輔助光源(50)設置 在靠近所述被測光源(20)的位置。
4.根據權利要求1所述的光源光通量測量儀器，其特徵在於，所述輔助光源(50)懸空 設置在所述積分球(10)內。
5.根據權利要求1所述的光源光通量測量儀器，其特徵在於，所述輔助光源(50)固定 在所述積分球(10)內用於懸掛擋板(40)的固定杆(41)上。
6.根據權利要求1所述的光源光通量測量儀器，其特徵在於，所述積分球(10)內壁上 設置有至少一個孔位(52)，所述孔位(52)內設置有固定所述輔助光源(50)的輔助光源固 定座(51)。
7.根據權利要求6所述的光源光通量測量儀器，其特徵在於，所述輔助光源固定座 (51)可拆卸的設置在相應的孔位(52)內，所述測量儀器還包括用於在所述輔助光源固定 座(51)從所述孔位(52)內拆除後填補所述孔位(52)的積分球壁碎塊；所述積分球壁碎塊所對應球面的內徑與所述積分球(10)相同，所述積分球壁碎塊朝 向所述積分球(10)內一側的表面材料與所述的積分球(10)內壁相同，所述積分球壁碎塊 的大小與相應孔位(52)所對應的球面大小相適配。
8.一種光源光通量測量儀器，其特徵在於，包括兩個積分球(10)，所述積分球(10)內 設置有擋板(40)，所述積分球(10)壁上設置有帶有光電探測器的光電探頭窗口(30)，所述 擋板(40)設置在所述被測光源(20)與所述光電探頭窗口(30)之間，用於擋去從所述被測 光源(20)直接入射到所述光電探頭窗口(30)的照度，其中一個積分球(10)內設置有至少 一個自吸收強度與所述被測光源(20)相等的輔助光源(50)。
9.一種基於權利要求1或8所述的光源光通量測量儀器的光源光通量測量方法，其特 徵在於，包括以下步驟A、採用不帶輔助光源的積分球，測得被測光源的第一光通量Φ；B、採用設有i個輔助光源的積分球，其中輔助光源不點亮，測得被測光源的第二光通 量Φ ，其中所述i為正整數；C、根據公式 計算得到單個輔助光源吸收掉的光通量ΔΦ ；D、得到矯正後的被測光源光通量Φ、*:Φ、=Φ + ΔΦ 。
10.根據權利要求9所述的測量方法，其特徵在於，所述步驟B包括Bi、取不同的i值，測得多個不同的Φ ；所述步驟C包括Cl、根據所述步驟Bl中所得到的多個不同Φ i，計算得到多個Δ Φ ；所述步驟D包括 D1、對所述步驟Cl中得到的多個Δ Φ 取平均，得到矯正後的被測光源光通量Φ'。
全文摘要
本發明涉及光源光通量測量儀器及測量方法，其中光源光通量測量儀器包括用於測量被測光源光通量的積分球，積分球內設置有擋板，積分球壁上設置有帶有光電探測器的光電探頭窗口，擋板設置在被測光源與光電探頭窗口之間，用於擋去從被測光源直接入射到光電探頭窗口的照度，積分球內還設置有至少一個自吸收強度與被測光源相等的輔助光源。本發明通過採用具有不點亮的輔助光源和不帶有輔助光源的積分球分別測得光源光通量，計算得到單個光源自吸收的光通量，從而校正了光源自吸收效應，提高了光源光通量測量的精確度。
文檔編號G01J1/42GK101852648SQ20101020526
公開日2010年10月6日 申請日期2010年6月22日 優先權日2010年6月22日
發明者周明傑, 陳煥傑 申請人:海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明工程有限公司