專利名稱：探測不同色溫的熒光粉類led光源中間視覺照度值的方法及中間視覺照度計的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光度探測技術，特別是涉及一種探測不同色溫的熒光粉類LED光 源的中間視覺照度值的方法及其中間視覺照度計。
背景技術：
人眼的視覺可對照明效果進行最直接的評價。人眼視網(wǎng)膜上有兩種感光細胞錐 體細胞和桿體細胞。錐體細胞由三種不同光譜響應的細胞t，d，ρ組成，靈敏度低。在亮度 為3cd/m2以上光亮條件下起作用，能分辨顏色和物體的細節(jié)。光刺激通過視神經(jīng)中樞的 傳遞后，對光刺激的光譜響應稱為明視覺光譜光視效率函數(shù)V( λ)，其最大的響應在555nm 處。桿體細胞在亮度為10-3Cd/m2以下黑暗條件下起作用，它的感光靈敏度高，僅能分辨明 暗，不能分辨顏色和細節(jié)，對應的光譜響應稱為暗視覺光譜光視效率函數(shù)V' (λ)，其最大 響應值在507nm處。暗視覺下的光視函數(shù)較明視覺下的光視函數(shù)向短波方向移動48nm，而 環(huán)境亮度介于10-3Cd/m2和3cd/m2之間稱為中間視覺，對應的光譜響應稱為中間視覺光譜光 視效率函數(shù)VmU)。此時，視網(wǎng)膜上的錐體細胞和桿體細胞同時起作用。Vffl(A)隨環(huán)境亮度而變，目前對中間視覺的研究沒有一個可以確定的光譜響應曲 線，而現(xiàn)有電光源、燈具、發(fā)光器件、顯示器件測試所用的光度計都是基于明視覺光譜光視 效率曲線的，這種光度計在明視覺條件下以及相關的照明工程設計是合適的，但是如果在 中間視覺環(huán)境下使用會產(chǎn)生較大的偏差。而目前很多照明領域，如道路照明、景觀照明，或是低亮度的隧道照明都是在中間 視覺亮度條件下，特別是在道路照明的設計中，合理的選取照明光源是保證道路照明的安 全性和節(jié)能性的關鍵。如果在這些照明設計時采用中間視覺光譜光視效率曲線修正的照度 計所測得的數(shù)據(jù)作為設計依據(jù)，這樣的照明設計和實施才與這些中間視覺環(huán)境下的人眼感 覺相符合，否則將造成很大的偏差。目前研究中間視覺下的光度值測量的方法主要是利用光譜儀和光度探頭分別測 量被測光的相對光譜功率分布和明視覺或暗視覺光度量，通過二者計算出被測光的絕對光 譜功率分布，并進而根據(jù)中間視覺模型，進一步計算被測光的中間視覺光度值。但是這種方 法涉及光譜儀、明視覺或暗視覺光度計，價格昂貴，測量復雜，攜帶與測量都不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決上述技術的不足而提供一種能精確測量不同色溫的 熒光粉類LED光源在中間視覺環(huán)境下的中間視覺照度值的方法及其照度計。為了達到上述目的，本發(fā)明所設計的一種探測不同色溫LED光源在中間視覺下的 照度值的方法，它包括采用明視覺光譜光視效率函數(shù)修正的照度計探頭(1)，以及數(shù)據(jù)處理 單元(2)、顯示單元(3)組成的照度測量儀器和和便攜式背景亮度測量儀(4)或便攜式反 射率測量儀(5)。其特征是對不同色溫的熒光粉類LED光源在10_3cd/m2至3cd/m2不同背
3景亮度條件L下的中間視覺照度值進行修正，得到一組修正系數(shù)B，并存入該照度計的內(nèi)存 中。測量時，先測量明視覺照度值Ev，再采用便攜式測量儀實測路面背景亮度值L ；或者采 用反射率儀測量路面反射率，得到路面照度所對應的背景亮度值L ；然后根據(jù)該背景亮度 值L，獲得對應修正系數(shù)B，由中間視覺照度與明視覺照度轉(zhuǎn)換關系公式Emes = B X Ev，得到 對應中間視覺照度值Ε_。不同色溫LED光源在不同亮度條件下的一簇中間視覺照度值的 修正系數(shù)B是根據(jù)以下公式推導得到的中間視覺照度測量模型M(x)Vm(A ) = xV(A ) + (l-x)V' (λ)，0 彡χ彡 1(1)式中νω(λ)為中間視覺光譜光視效率函數(shù)；χ為明視覺所占的比例，為0 1之 間的量，與環(huán)境亮度和光源色溫有關，其值如附表1所示，對于其他色溫和背景亮度的X值 可由計算其相對光譜功率分布，再由表中值的插值得到。不同色溫的熒光粉類LED光源包括藍光LED激發(fā)的YAG型(黃光)LED光源，也包 括藍光LED激發(fā)的綠光加紅光熒光粉類LED光源，也包括藍光LED激發(fā)的YAG型(黃光) 加紅色LED組成的光源，也包括紫光或紫外光LED激發(fā)的藍光、綠光加紅光熒光粉類LED光源。M(X)為χ下的Vm(X )的歸一化常數(shù)。由式⑴得歸一化后的中間視覺光譜光視效率函數(shù)ν_(λ)，同時獲得的 峰值波長λ m，得中間視覺的效能Knres:Kffles = 683/V_(555)(分母是555nm處中間視覺光譜光視效率值)(2)見附表2所
示。則，中間視覺的照度 Emes = (x/683+ (I-X) (s/p/) 1699) KmesEv/M(χ) = B · Ev (5)其中，B= (x/683+(1-x) (s/p)/1699)Kffles/M(x)，s/p 是所測光源明視覺與暗視覺 照度比。B即為不同色溫的熒光粉類LED光源在不同中間視覺亮度下的照度修正系數(shù)，其值 如附表3所示，其值與明視覺背景亮度、熒光粉類LED光源色溫有關。測量時，先測量明視覺照度值，再采用亮度儀(4)直接測量背景亮度值，或者采用 反射率計(5)測量路面反射率P，通過照度與亮度轉(zhuǎn)換關系L = Ε* P / π，得到該光源對應 的背景亮度值。根據(jù)此背景亮度L和所測LED光源色溫查得儲存在照度計的內(nèi)存中的對應 修正系數(shù)B，由Emes = BXEv,即可測得相應熒光粉類LED光源在該中間視覺條件下的照度值
F
Lmes0按本發(fā)明所述得到的探測不同色溫的熒光粉類LED光源在中間視覺下照度值的 方法所獲得的探測中間視覺照度值的照度計，能準確測量中間視覺環(huán)境下的照度值，反映 了路燈在實際人眼觀察到的中間視覺照度值，從而為保證道路照明的安全性與節(jié)能性提供 測量依據(jù)。


附圖1本發(fā)明實施例的中間視覺照度計結(jié)構圖附圖2用亮度計測量路面背景亮度值示意圖附圖3用便攜式反射率計測量路面反射率示意圖
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明進一步描述。實施例一LED路燈A，功率120W，該路燈是藍光激發(fā)的YAG熒光粉組成的白光光源，色溫為 3300K。將該光源安裝在9m高的燈桿上，見附圖2 (6)所示，其照在路面(7)上，用照度計測 得該被照面的明視覺平均照度為15. 71x。亮度計的探測方向與路面夾角45°。路燈(6) 發(fā)出的光經(jīng)路面(7)漫反射后進入到亮度計的探頭，用亮度計(4)直接測得的路面亮度為 lcd/m2。則光源1的修正系數(shù)B為1. 049，實際的中間視覺照度值為16. 451x。實施例二 LED路燈B，功率120W，該路燈是藍光激發(fā)的YAG熒光粉組成的白光光源，色溫為 6000K。將該光源安裝在9m高的燈桿上，見附圖2 (6)所示，其照在路面(7)上，用照度計測 得該被照面的明視覺平均照度為15. 71x。用便攜式反射率計(5)測得路面的漫反射系數(shù)為 0.2，如附圖3。反射率計自帶光源(8)、探頭(9)，以及數(shù)據(jù)處理單元(10)、顯示單元(11)。 自帶光源⑶發(fā)出的光垂直路面入射，經(jīng)路面⑵漫反射后，在45°方向測得光信號，通過 與標準白板(12)漫反射的光信號比值即為漫反射率系數(shù)P ；通過照度亮度轉(zhuǎn)換公式得亮 度為lcd/m2 ；查得修正系數(shù)B為1. 109，則實際的中間視覺照度值為17. 411x。表1.常用路燈不同亮度下的中間視覺比例系數(shù)X值
5 表2.常用路燈不同亮度下的中間視覺光譜光視效能
權利要求
一種探測不同色溫的熒光粉類LED光源在中間視覺下的照度值的方法，它包括采用明視覺光譜光視效率函數(shù)修正的照度計探頭(1)，以及數(shù)據(jù)處理單元(2)、顯示單元(3)組成的照度測量儀器和便攜式背景亮度測量儀(4)或便攜式反射率測量儀(5)；其特征是對不同色溫的熒光粉類LED光源在10 3cd/m2至3cd/m2不同背景亮度條件L下的中間視覺照度值進行修正，得到一組修正系數(shù)B，并存入該照度計的內(nèi)存中；測量時，先測量明視覺照度值Ev，再采用便攜式亮度測量儀實測路面背景亮度值L；或者采用反射率儀測量路面反射率，得到路面照度所對應的背景亮度值L；然后根據(jù)該背景亮度值L，獲得對應修正系數(shù)B，由中間視覺照度與明視覺照度轉(zhuǎn)換關系公式Emes＝B×Ev，得到對應中間視覺照度值Emes。
2.根據(jù)權利要求1所述的測量中間視覺照度值的方法和中間視覺照度計，其特征在于 修正系數(shù)=B = (χ/683+(1-χ) (s/p)/1699) Kmes/M (χ)，s/p是所測光源明視覺與暗視覺照度比；Kmes = 683/Vmes(555)為中間視覺光譜光視效 能；Vmes(555)為555nm處χ值下的中間視覺光譜光視效率值；M (χ)為χ下的VmU)的歸一 化常數(shù)；χ為明視覺所占的比例，為0 1之間的量，其與環(huán)境亮度和光源色溫有關。
3.根據(jù)權利要求1所述的測量中間視覺照度值的方法和中間視覺照度計，其特征是對 不同色溫的熒光粉類LED光源在10_3cd/m2至3cd/m2不同背景亮度條件L下的中間視覺照 度值進行修正，得到一組修正系數(shù)B，并存入該照度計的內(nèi)存中。
4.根據(jù)權利要求1所述的測量中間視覺照度值的方法和中間視覺照度計，其特征是不 同色溫的熒光粉類LED光源包括藍光LED激發(fā)的YAG型(黃光)LED光源，也包括藍光LED 激發(fā)的綠光加紅光熒光粉類LED光源，也包括藍光LED激發(fā)的YAG型(黃光)加紅色LED 組成的光源，也包括紫光或紫外光LED激發(fā)的藍光、綠光加紅光熒光粉類LED光源。
5.根據(jù)權利要求1所述的測量中間視覺照度值的方法，其特征是通過亮度儀(4)直接 得到所測中間視覺照度對應的背景亮度值。
6.根據(jù)權利要求1所述的測量中間視覺照度值的方法，其特征是通過一種便攜式反射 率計(5)，測量所測路面的反射率P，通過照度和亮度的轉(zhuǎn)換關系L = ^E π得到所測中間視覺照度對應的背景亮度值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種探測不同色溫的熒光粉類LED光源在中間視覺環(huán)境下的照度值的方法，它包括采用明視覺光譜光視效率函數(shù)修正的照度計探頭(1)，以及數(shù)據(jù)處理單元(2)、顯示單元(3)組成的照度測量儀器和便攜式背景亮度測量儀(4)或便攜式反射率測量儀(5)。其特征是對不同色溫的熒光粉類LED光源在10-3cd/m2至3cd/m2不同背景亮度條件L下的中間視覺照度值進行修正，得到一組修正系數(shù)B，并存入該照度計的內(nèi)存中；測量時，先測量明視覺照度值Ev，再采用便攜式亮度測量儀實測路面背景亮度值L；或者采用反射率儀測量路面反射率，得到路面照度所對應的背景亮度值L，從而獲得對應修正系數(shù)B，由中間視覺照度與明視覺照度轉(zhuǎn)換關系公式Emes＝B×Ev，得到對應中間視覺照度值Emes。按本發(fā)明所述得到的探測不同色溫的熒光粉類LED光源在中間視覺下照度值的方法所獲得的探測中間視覺照度值的照度計，能準確測量中間視覺環(huán)境下的照度值，反映了路燈在實際人眼觀察到的中間視覺照度值，從而為保證道路照明的安全性與節(jié)能性提供測量依據(jù)。
文檔編號G01J1/38GK101915610SQ20101022580
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月14日 優(yōu)先權日2010年7月14日
發(fā)明者曹宇杰, 李亮, 李璇, 趙學歷, 金尚忠 申請人:中國計量學院