專利名稱：積分球光度計(jì)及其測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種使用積分球和光度計(jì)來測量光通量(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，在評估發(fā)光裝置的性能方面，總光通量的準(zhǔn)確測量是非常重要的。通常，通過測角光度計(jì)來測量總光通量。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4 π立體角測量輸出發(fā)光強(qiáng)度的空間分布之后，總光通量可通過發(fā)光強(qiáng)度分布的數(shù)學(xué)積分獲得。可選地，可以通過積分球光度計(jì)來測量總光通量。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。由于積分球光度計(jì)利用比例性，因此通過將待測光源與總光通量已經(jīng)被校準(zhǔn)的參考燈進(jìn)行比較來進(jìn)行測量。積分球光度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單且測量時(shí)間短。在參考燈和待測光源為相同種類的情況下，積分球光度計(jì)可以很容易的通過單比較測量來獲得高準(zhǔn)確度總光通量。基于此優(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)的比較測量中。通常白熾燈被用作參考燈。作為公知，待測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)來測量總光通量。

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，通過移動(dòng)輔助燈和反光杯中的至少ー個(gè)對其進(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光源，所述測量方法包括在積分球的中心區(qū)安裝參考燈，并且點(diǎn)燃參考燈以通過光度計(jì)測量入射光；熄滅參考燈且點(diǎn)燃輔助燈部以通過光度計(jì)測量入射光；移除參考燈，并且安裝且點(diǎn)燃待測光源以通過光度計(jì)測量入射光；熄滅待測光源并點(diǎn)燃輔助燈部以通過光度計(jì)測量入射光；以及計(jì)算測量目標(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，對于右半球2 31立體角上的均勻角分布和對于左半球的O強(qiáng)度，或者對于右半球2 π立體角上的朗伯角分布和對于左半球的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)不僅可以用于測量特定面光源，也可用于測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)的測量方法的示意圖。
具體實(shí)施例方式需要一種能夠測量平面型待測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。參照圖I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^與框架74固定連接的支撐部72來支撐積分球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。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)和待測光源30到光度計(jì)10的光。待測光源30可以是小型化點(diǎn)光源或面光源。優(yōu)選地，待測光源30是面光源。待測光源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)的條件與測量參考燈信號時(shí)的條件不同。待測光源的尺寸越大，誤差越大。為了消除誤差，必須使用與待測面光源相同形狀的參考燈來比較測量。然而，實(shí)際上不可能提供與每個(gè)待測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，并且通過測角光度計(jì)測量面光源顯得相對復(fù)雜且需要較長測量時(shí)間。測角光度計(jì)需要高成本以及能夠提供10米或更長的測量距離的空間，以測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，輔助燈40可以被設(shè)置為照亮通過點(diǎn)燃待測光源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不僅可以對自吸收失配引起的誤差提供校正，而且可以對待測光源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，待測光源通過積分球70的內(nèi)反射對光度計(jì)的信號的屏蔽影響彼此相同。為了最小化輔助燈擋板60對從待測光源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。參照圖I和圖3，輔助燈部40還可以包括調(diào)整單元46，通過移動(dòng)輔助燈42和反光杯44中的至少ー個(gè)對其進(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。參照圖4，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。孔徑144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。參照圖5，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。參照圖6，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)的測量方法的示意圖。
參照圖7，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測量入射光以輸出輸出信號YR。假設(shè)參考燈31的總光通量的參考值被表不為Φκ。參照圖8，熄滅參考燈31且點(diǎn)燃輔助燈部140。光度計(jì)10測量入射光以輸出輸出
信號Ακ。參照圖9，移除參考燈31，安裝待測光源30并將其點(diǎn)燃。光度計(jì)10測量入射光以輸出輸出信號Υτ。參照圖10，熄滅待測光源30且點(diǎn)燃輔助燈部140。光度計(jì)10測量入射光以輸出
輸出信號Ατ。待測光源30的總光通量Φτ通過下面給出的公式來計(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，通過移動(dòng)輔助燈和反光杯中的至少一個(gè)對所述輔助燈部進(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光源，所述測量方法包括 在積分球的中心區(qū)安裝參考燈，并且點(diǎn)燃參考燈以通過光度計(jì)測量入射光； 熄滅參考燈且點(diǎn)燃輔助燈部以通過光度計(jì)測量入射光； 移除參考燈，安裝且點(diǎn)燃待測光源以通過光度計(jì)測量入射光； 熄滅待測光源并點(diǎn)燃輔助燈部以通過光度計(jì)測量入射光；以及 計(jì)算測量目標(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光源。
文檔編號G01J1/02GK102667425SQ201080052663
公開日2012年9月12日 申請日期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 申請人:韓國標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)研究院