2022年關(guān)于積分球測試的總結(jié)

1、關(guān)于積分球的總結(jié)1.積分球的結(jié)構(gòu)與基本原理積分球，一般只能用來測試全方位發(fā)光的光源的色溫、光通量、色坐標(biāo)、色容差、光效和光譜帶， 非全方位發(fā)光的光源只能測色溫不能測光通。色容差是指表征光色電檢測系統(tǒng)軟件計(jì)算的 x,y值與標(biāo)準(zhǔn)光源之間差別。數(shù)值越小，準(zhǔn)確度越高。光效是指光源所發(fā)出的 總光通量與該光源所消耗的電功率（瓦） 的比值，單位為 lm/w 。 如 a 燈與 b 燈總光通均為100lm ，a 燈所耗為10w ，b 燈為 20w ，那么就可以認(rèn)為a 燈比 b 燈要節(jié)能。積分球的基本原理是讓光源在球的中心發(fā)光，發(fā)出的光射到球內(nèi)壁的涂層上產(chǎn)生漫反射，漫反射出來的光再經(jīng)過漫反射，不斷循環(huán)直至整個(gè)球內(nèi)

2、表面的光通量一致，那么在球壁上安裝的探頭讀出的就是光源發(fā)出的光通量。但是，得到這個(gè)結(jié)果的前提是探頭與光源之間必須要有一塊涂有相同涂層的隔板擋住，避免光源發(fā)出的光直接照到探頭。實(shí)驗(yàn)室的積分球是一個(gè)由鑄鐵構(gòu)成的空心球狀物，內(nèi)壁涂有一層白色的粗糙涂層，主要成分為硫酸鋇， 主要用來產(chǎn)生漫反射，使整個(gè)球面的光強(qiáng)一致。球壁上有開孔，用來安裝探頭，探頭連到外置的一臺(tái)高精度快速光譜輻射計(jì)。實(shí)驗(yàn)室用的積分球上裝有兩個(gè)探頭，其中一個(gè)為測量用探頭，一個(gè)為感光探頭。兩個(gè)探頭必須同時(shí)使用才能使測量正常進(jìn)行。光源與探頭之間裝有一塊涂有與球內(nèi)壁相同涂層的擋板，除此之外球內(nèi)還裝有用來安裝熒光燈的支架和安裝鎢絲燈的支架。球內(nèi)光

3、源的供電由外部的交流穩(wěn)壓電源提供，同時(shí)接有一臺(tái)功率計(jì)對(duì)電參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。圖 1. 積分球內(nèi)部結(jié)構(gòu)探頭位置擋板鎢絲燈燈座熒光燈支架精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 頁，共 4 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 頁，共 4 頁 - - - - - - - - -圖 2 3m 積分球內(nèi)的輔助光源實(shí)驗(yàn)室中積分球直徑主要有1m、1.75m 以及 3m。試驗(yàn)時(shí)要根據(jù)不同的燈具選擇不同直徑大小的積分球進(jìn)行測試，一般以燈具直徑的1.5 倍作為參考的標(biāo)準(zhǔn)

4、。3m 的積分球與其他兩個(gè)相比， 內(nèi)部多一輔助光源。輔助光源的作用是用來彌補(bǔ)燈具因形狀等的原因而造成測量時(shí)光通量的損失。三者除了結(jié)構(gòu)大小不一外，所能測量的光通量的量程也是不一樣的，測量時(shí)要注意量程的選擇。2.積分球的測量方法介紹2.1 相關(guān)定義介紹（1）背景信號(hào)：可以理解為在無信號(hào)輸入的時(shí)候，系統(tǒng)中仍輸出的一些雜波信號(hào)。例如在積分球中光源未點(diǎn)亮，將球體密封，此時(shí)讀出的光通量應(yīng)為0，而實(shí)際上仍能讀出很小的一些信號(hào)，此類信號(hào)可以認(rèn)為是背景信號(hào)。（2）偵測極限：指設(shè)備或測量方法能測量的最小極限。在使用設(shè)備時(shí)，為了避免背景信號(hào)的干擾， 通常要先校零也就是將背景信號(hào)濾掉。換言之， 所有比背景信號(hào)小的信號(hào)

5、都會(huì)被濾掉，即背景信號(hào)可以理解成是這個(gè)設(shè)備的偵測極限。（3）標(biāo)準(zhǔn)燈：用于復(fù)制和保持光度、輻射度量的單位及量值傳遞的各種電光源。它們是光學(xué)輻射計(jì)量中的標(biāo)準(zhǔn)量具，也就是一種經(jīng)過校準(zhǔn)的，在校準(zhǔn)條件下 （特定電流或特定電壓）能發(fā)出固定光通量的燈具。2.2 測量方法與分布光度計(jì)不一樣的是，積分球采用的是相對(duì)比較法的測量。實(shí)際測量值是通過跟標(biāo)準(zhǔn)燈比較計(jì)算得出的，所以測量時(shí)一般需要先用標(biāo)準(zhǔn)燈定標(biāo)。定標(biāo)的意思就是用標(biāo)準(zhǔn)的燈具去讓設(shè)備去建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，用來與實(shí)際測量值做對(duì)比。實(shí)際上定標(biāo)過的設(shè)備，用不同的標(biāo)燈進(jìn)行查驗(yàn)，得出的特性值仍然存在一定的誤差。誤差有大致分為兩種形式，一種是固定數(shù)值的誤差，如圖。圖中的y 軸代

6、表誤差的大小，可以看出每個(gè)測試出來的誤差都是10，這就是一種固定數(shù)值誤差的理想體現(xiàn)方式。精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 頁，共 4 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 頁，共 4 頁 - - - - - - - - -圖 3 固定值誤差理想示意圖另外一種誤差是百分比誤差，可表示為如x2%的形式，簡單理解為如下圖的形式，在數(shù)學(xué)上可以用y=ax+b 的直線來表示。圖 4 固定百分比誤差理想示意圖也就是說，使用1、 2、3、4 這 4 個(gè)標(biāo)

7、燈對(duì)定標(biāo)過的設(shè)備進(jìn)行查驗(yàn)，可以大致得出一條誤差的趨勢(shì)曲線。即在1-4 標(biāo)燈的光通量范圍內(nèi)，誤差是可控的。實(shí)驗(yàn)室中標(biāo)燈最大的光通2800lm 以下，所以雖然設(shè)備能測量的最大范圍可達(dá)199999lm ，但光通量超過2800lm 的樣品在此情況下測量是不能保證其可靠和精確的。2.3 測試步驟2.3.1 測試前準(zhǔn)備（1）根據(jù)燈具的尺寸選擇合適大小的積分球；（2）根據(jù)燈具光源的光通量，選擇與其最接近的標(biāo)準(zhǔn)燈進(jìn)行查驗(yàn)、定標(biāo)；（3）環(huán)境溫度251（依據(jù)？），試驗(yàn)時(shí)應(yīng)避免空調(diào)的風(fēng)直接吹到積分球，一是因?yàn)轱L(fēng)吹到積分球上會(huì)引起球表面溫度有波動(dòng)，二是因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)燈點(diǎn)亮?xí)r燈絲溫度會(huì)比較高，若打開積分球時(shí)冷風(fēng)吹到燈上會(huì)使燈

8、的使用壽命變短。2.3.2 測試步驟（1）查驗(yàn) 。設(shè)備使用前要進(jìn)行查驗(yàn)，查驗(yàn)時(shí)選用與測試樣品光通量相近的標(biāo)準(zhǔn)燈。要注意選用標(biāo)準(zhǔn)燈時(shí)要看標(biāo)準(zhǔn)燈的計(jì)量日期和計(jì)量周期，如果超過了日期沒有計(jì)量，該標(biāo)準(zhǔn)0510152025301234系列 101234567891234系列 1精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 頁，共 4 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 頁，共 4 頁 - - - - - - - - -燈處于失控范圍不能使用。計(jì)量證書檢查合格

9、后，在積分球內(nèi)安裝好標(biāo)準(zhǔn)燈，并外接一直流電源以及功率計(jì)，然后用計(jì)量證書上聲明的電流（電壓）點(diǎn)亮標(biāo)準(zhǔn)燈。 安裝時(shí)要保證光源在積分球的中心。 然后在軟件操作界面中點(diǎn)連續(xù)測試，直到測出的光通量達(dá)到穩(wěn)定，讀出光通量值。一般認(rèn)為5 分鐘內(nèi)光通量的變化不超過0.5%為達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，連續(xù)測量時(shí)一次測量花費(fèi)時(shí)間為23s，可根據(jù)測量次數(shù)來算是否達(dá)到穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)。使用直流電源時(shí)要注意，穩(wěn)流模式時(shí)，電流電壓同時(shí)調(diào)節(jié)，但調(diào)節(jié)電流要慢速，調(diào)節(jié)電壓要快速。 雖然直流電源自帶了一個(gè)電壓表以及電流表，但是如果未經(jīng)計(jì)量，則不能確定自帶的電壓電流表顯示的是正確的，所以需要外接一功率計(jì)來監(jiān)控電參數(shù)。若查驗(yàn)得出光通量在設(shè)備聲明的不確定

10、度范圍內(nèi)，則該設(shè)備查驗(yàn)合格可直接使用，否則要進(jìn)行定標(biāo)。（2）定標(biāo) 。選用與樣品光通量較接近的標(biāo)準(zhǔn)燈進(jìn)行定標(biāo)，要注意的是3m 直徑的積分球只需對(duì)光通量進(jìn)行定標(biāo)，其余積分球需對(duì)光通量和色溫進(jìn)行定標(biāo)。除了查驗(yàn)不合格需要進(jìn)行定標(biāo)外，在軟件中更改了測試設(shè)置、更換探頭等改變?cè)瓬y試條件的情況下也需要重新進(jìn)行定標(biāo)。定標(biāo)前操作與查驗(yàn)時(shí)類似，但有一點(diǎn)不同的是安裝好標(biāo)準(zhǔn)燈后， 點(diǎn)亮前要進(jìn)行校零。校零時(shí)除不需點(diǎn)亮標(biāo)準(zhǔn)燈之外，其余條件與測試時(shí)相同。校零完成后， 按照計(jì)量證書上的條件點(diǎn)亮標(biāo)準(zhǔn)燈。等到標(biāo)準(zhǔn)燈發(fā)出的光通量達(dá)到穩(wěn)定后，在軟件操作界面中輸入標(biāo)準(zhǔn)燈的標(biāo)準(zhǔn)光通量與標(biāo)準(zhǔn)色溫，點(diǎn)開始定標(biāo)， 設(shè)備將自動(dòng)完成定標(biāo)。定標(biāo)完成后，要再次進(jìn)行查驗(yàn)才可開始試驗(yàn)。（3）樣品測試 。將樣品安裝在積分球的中心，熒光燈管安裝時(shí)應(yīng)保證其中心與球中心重合。 在樣品聲明的額定條件下，點(diǎn)亮樣品，關(guān)上積分球開始測試。等樣