實(shí)驗(yàn)和不確定度分析LED總光通量標(biāo)準(zhǔn)燈檢定規(guī)程

實(shí)驗(yàn)報(bào)告及不確定度分析（2021.05.17）準(zhǔn)燈級(jí)別的LED總光通量標(biāo)準(zhǔn)燈（以下簡(jiǎn)稱被測(cè)燈）進(jìn)行檢定，測(cè)試新制燈在點(diǎn)燃過程中的光電流和燈電壓的關(guān)系數(shù)據(jù)，截取燈點(diǎn)燃60s后的數(shù)kv值計(jì)算結(jié)果：GT158:0.06231V-1GT159:0.06141V-1GT162:0.05762V-1），GT158GT159GT1623961.1393123959.3207273939.002441ColorCoordinates/x0.3856105720.385755970.385731682ColorCoordinates/y0.3900299240.3902993170.387469296ColorCoordinates/z0.2243595040.2239447130.226799022ColorCoordinates/u0.2232467060.2232358290.224322332ColorCoordinates/v19760.5080618370.5081963640.506998894PeakWavelength[nm]447.9646886447.4406209447.9325118CentroidWavelength564.9496771564.8990839564.9756648DominantWavelength577.0542821577.0301399577.65216661023η100= 4521167.8?1168.7 4521023η100= 4521178.2?1178.9 452GT1621023η100= 4521174.0?1174.9 452依據(jù)檢定規(guī)程，被測(cè)燈在規(guī)范電壓下總光通量的檢定結(jié)果GT158是檢驗(yàn)類別檢定技術(shù)依據(jù)本檢定規(guī)程草稿檢測(cè)主要設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)燈組及其級(jí)別：GT133等副基準(zhǔn)級(jí)別的LED總光通量標(biāo)準(zhǔn)燈積分球系統(tǒng)裝置：2.0m積分球系統(tǒng)光度測(cè)量系統(tǒng)：Inphora光度探頭、CAS140D光譜輻射計(jì)供電電源：吉時(shí)利2430、2460、2200實(shí)驗(yàn)條件系統(tǒng)預(yù)熱時(shí)間：30mins標(biāo)準(zhǔn)燈光通量常數(shù)基本信息標(biāo)準(zhǔn)值相關(guān)參數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果燈號(hào)燈電流/mA規(guī)范燈/V總光通量-電壓溫度系數(shù)kv/V-1規(guī)范燈電壓下的總通量值/lm燈電壓/V光電流計(jì)讀數(shù)光通量常數(shù)C相對(duì)偏差GT13390.0066.54170.054641157.066.63537.7909E-071.4927E+09-0.02%90.0065.67090.068301001.365.76876.7508E-071.4931E+090.02%GT14090.0066.36390.063971176.466.45457.9244E-071.4931E+090.02%GT14190.0066.32430.065431173.566.41287.9056E-071.4930E+090.01%GT14390.0066.35300.062371148.666.44867.7416E-071.4925E+09-0.02%GT15790.0066.37800.059481175.566.47067.9175E-071.4929E+090.00%平均1.4929E+09光通量常數(shù)平均值=1.4929E+09，最大相對(duì)偏差+0.02%備注檢定員：趙偉強(qiáng)核驗(yàn)員：劉慧溫度：21℃濕度：50%RH實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：昌平-14-2007實(shí)驗(yàn)日期：2021年05月17日LED發(fā)光強(qiáng)度檢定原始記錄（三）基本信息標(biāo)準(zhǔn)值相關(guān)參數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果燈號(hào)燈電流/mA規(guī)范燈/V總光通量-電壓溫度系數(shù)kv/V-1輪次燈電壓/V光電流計(jì)讀數(shù)總光通量測(cè)試值/lm規(guī)范燈的總光通量值/lm兩輪偏差GT15890.000.06231第一輪66.38867.8199E-071167.41168.0第二輪66.39277.8235E-071168.01168.30.020%第三輪平均66.39071167.71168.2GT15990.000.06141第一輪66.46317.8863E-071177.31172.5第二輪66.47237.8930E-071178.31172.80.028%第三輪平均66.46771177.81172.7GT16290.000.05762第一輪66.53577.9049E-071180.11169.9第二輪66.54197.9072E-071180.51169.8-0.009%第三輪平均66.53881180.31169.9第一輪第二輪第三輪平均備注檢定員：趙偉強(qiáng)核驗(yàn)員：劉慧溫度：21℃濕度：50%RH實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：昌平-14-2007實(shí)驗(yàn)日期：2021年05月17日LED總光通量檢定原始記錄（四）燈號(hào)燈電流/mA規(guī)范電壓值/V總光通量-電壓溫度系數(shù)kv/V-1當(dāng)前燈當(dāng)前總光通量測(cè)試值/lm規(guī)范燈的總光通量值/lm前次規(guī)范燈電壓下光通量值/lm年變化率外檢檢查結(jié)論(定級(jí))GT15890.0066.39720.0623166.39071167.71168.2首檢GT15990.0066.46980.0614166.46771177.81172.7首檢GT16290.0066.44150.0576266.53881180.31169.9首檢=σ=σcin（8.3）=檢定員：趙偉強(qiáng)核驗(yàn)員：劉慧溫度：21℃濕度：50%RH實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：昌平-14-2007實(shí)驗(yàn)日期：2021年05月17日對(duì)副基準(zhǔn)的LED總光通量標(biāo)準(zhǔn)燈組，在球形光度計(jì)里標(biāo)定工作基準(zhǔn)LED總光通量標(biāo)準(zhǔn)燈組，進(jìn)行不確定度評(píng)定。8.1檢定方法上一級(jí)已標(biāo)定的副基準(zhǔn)LED總光通量標(biāo)準(zhǔn)燈組（下面簡(jiǎn)稱標(biāo)準(zhǔn)燈）和被檢定的工作基準(zhǔn)LED總光通量標(biāo)準(zhǔn)燈（下面簡(jiǎn)稱被測(cè)燈），在球形光度計(jì)里按照本檢定規(guī)程的相關(guān)規(guī)定順序點(diǎn)燃，將它們各自的光電讀數(shù)相互比較，計(jì)算出被測(cè)燈的在規(guī)范電壓下的總光通量量值。標(biāo)準(zhǔn)燈和被測(cè)燈的種類、外形、相關(guān)色溫、功率及光分布均接近，無需要作V(λ)失配修正、非線性修正和吸收修正。檢定過程中系統(tǒng)穩(wěn)定，無需作不穩(wěn)定性修正。實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度穩(wěn)定在22℃附近。8.2數(shù)學(xué)模型用球形光度計(jì)測(cè)量，被測(cè)燈總光通量量值計(jì)算模型：Φdutvnor,dut=（8.1）式中：Φdutvnor,dut——被測(cè)燈在規(guī)范電壓下的總光通量值；Φdutvnor,dut,j——第j次測(cè)量所得的被測(cè)燈在規(guī)范電壓下的總光通量值，由(G.2)式計(jì)算得；Φdutvnor,dut,j=mdut,j??1+kV,dutvnor,dut?vt,dut,j（8.2）q——被測(cè)燈的測(cè)量次數(shù)；kV,dut——該被測(cè)燈的光電讀數(shù)電壓系數(shù)值；vnor,dut——該被測(cè)燈的規(guī)范電壓值；—當(dāng)均值，由（G.3）式計(jì)算可得；Φstd(vnor,std,i)1+kV,std,ivt,std,i?vnor,std,iσmstd,inΦstd(vnor,std,i)——第i支標(biāo)準(zhǔn)燈在規(guī)范電壓下的總光通量值；vt,std,i——第i支標(biāo)準(zhǔn)燈的測(cè)量電壓值；vnor,std,i——第i支標(biāo)準(zhǔn)燈的規(guī)范電壓值；kV,std,i——第i支標(biāo)準(zhǔn)燈的總光通量?電壓溫度系數(shù)值；mstd,i——第i支標(biāo)準(zhǔn)燈的光電讀數(shù)值；n——標(biāo)準(zhǔn)燈數(shù)量；8.3引入的不確定度分量評(píng)定根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，的不確定度主要包含四個(gè)分量。(1)上一級(jí)已標(biāo)定的LED總光通量標(biāo)準(zhǔn)燈組的不確定度。根據(jù)校準(zhǔn)結(jié)果為urel(Φstd)=0.4%，k=2。相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度是urel,1(Φstd)=0.20%，B類方法評(píng)定。(2)因當(dāng)前使用的電測(cè)系統(tǒng)與標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)燈量值時(shí)的電測(cè)系統(tǒng)不同，因此供給電流存在差異。估計(jì)最大的差異為0.03%。對(duì)直流LED，在小范圍，光通量對(duì)電流的靈敏系數(shù)接近1。因此電測(cè)系統(tǒng)中電流的變化，帶入的不確定度分量是urel,2(mstd)=1×urel(I)=1××≈0.01%，B類評(píng)定。(3)因當(dāng)前使用與標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)燈量值時(shí)的環(huán)境溫度存在不同，受環(huán)境溫度影響，標(biāo)準(zhǔn)燈的量值存在變化，采用規(guī)范電壓法進(jìn)行量值修正。本實(shí)例環(huán)境溫度是22℃，與規(guī)范值的環(huán)境溫度相差3℃。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，其修正量相對(duì)光通量值的百分比值是0.51%。估計(jì)測(cè)量電壓差異最大約0.01%。且kv值自身的不確定度約10%。估計(jì)規(guī)范電壓法的光通量修正值，引入的相對(duì)不確定度是0.51%×0.10=0.05%，估計(jì)均勻分布，則修正后的環(huán)境溫度差異帶來的光通量常數(shù)不確定度是urel,3(mstd)=≈0.015%，B類評(píng)定。(4)測(cè)量過程中，由于各種隨機(jī)因素的影響，使得各只標(biāo)準(zhǔn)燈的光通量常數(shù)不一致。本次測(cè)量用了6只標(biāo)準(zhǔn)燈，它們的常數(shù)ci（i=1，2，…，n）分別是1.4927E+09、1.4931E+09、1.4931E+09、1.4930E+09、1.4925E+09和1.4929E+09，平均值是1.4930E+09。使用極差法計(jì)算的光強(qiáng)常數(shù)平均值的相對(duì)實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)差，用A類方法評(píng)定的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為urel,4()=2.31.49925×100%=0.02%，A類評(píng)定G.4被測(cè)燈量值dut引入的不確定分量評(píng)定根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，dut的不確定度主要包含四個(gè)分量。(5)由于各種隨機(jī)因素的影響，被測(cè)燈量值t的讀數(shù)的重復(fù)性。被測(cè)燈測(cè)量12個(gè)讀數(shù)mdut,j（j=1，2，…，p）,為7.8201E-07、7.8201E-07、7.8200E-07、7.8200E-07、7.8200E-07、7.8200E-07、7.8200E-07、7.8200E-07、7.8200E-07、7.8199E-07、7.8199E-07、7.8199E-07。7平均值為7.8200E-07。使用貝塞爾公式計(jì)算的光通量urel,5(dut)≤urel,5(dut)≤0.01%(6)燈在重復(fù)點(diǎn)燃，其實(shí)際光通量有一定起伏，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于被測(cè)燈，其燈量值變化范圍不超過0.03%，均勻分布。因此認(rèn)為燈光通量量值分散性引入的不確定度是urel,6(dut)=×≈0.01%(7)因當(dāng)前使用的電測(cè)系統(tǒng)測(cè)量供給電流值存在偏差。估計(jì)最大的差異為0.03%，均勻分布。對(duì)直流LED，在小范圍，光通量對(duì)電流的靈敏系數(shù)是1。因此電測(cè)系統(tǒng)中電流的變化，帶入的不確定度分量是urel,7(dut)=1×urel(I)=1××≈0.01%，B類評(píng)定。(8)測(cè)量過程中，LED總光通量標(biāo)準(zhǔn)燈的空間分布接近均勻，但依然存在微小的差別，由于積分球內(nèi)部空間響應(yīng)的不一致，使得光通量讀數(shù)存在一定起伏。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于LED總光通量標(biāo)準(zhǔn)燈，該起伏不超過0.1%，認(rèn)為均勻分布，因此積分球不均勻性帶來的不確定度分量是urel,8(dut)=×≈0.03%，B類評(píng)定。8.5被測(cè)燈量值規(guī)范電壓法修正引入的不確定分量評(píng)定(9)因當(dāng)前的被測(cè)燈量值時(shí)的環(huán)境溫度與規(guī)范電壓測(cè)量溫度值存在不同，受環(huán)境溫度影響，被測(cè)燈的量值存在變化，采用規(guī)范電壓法進(jìn)行量值修正。本實(shí)例環(huán)境溫度是22℃,與規(guī)范值的環(huán)境溫度相差3℃。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，其修正量相對(duì)光通量值的百分比值是0.51%。估計(jì)測(cè)量電壓差異最大約0.01%。且kv值自身的不確定度約10%。估計(jì)規(guī)范電壓法的光通量修正值，引入的相對(duì)不確定度是0.51%×0.10=0.051%，估計(jì)均勻分布，則被測(cè)燈規(guī)范電壓法修正引入的不確定分量是urel,9(ctemp)=×≈0.015%，B類評(píng)定。8.6標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量評(píng)定結(jié)果表8.1相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量表表8.1LED標(biāo)準(zhǔn)燈總光通量值標(biāo)準(zhǔn)不確定度來源的評(píng)定值不確定度來源相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度靈敏系數(shù)類別標(biāo)準(zhǔn)燈組上一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)燈光通量值0.20%1B電測(cè)系統(tǒng)（電流）0.01%1B溫度修正（系數(shù)和電壓）0.015%1B標(biāo)準(zhǔn)燈的測(cè)量重復(fù)性0.02%1A被測(cè)燈被測(cè)燈的測(cè)量重復(fù)性0.01%1A被測(cè)燈重復(fù)點(diǎn)燃時(shí)的分散性0.01%1B電測(cè)系統(tǒng)（電流）0.01%1B積分球空間響應(yīng)0.03%1B被測(cè)燈規(guī)范電壓法修正（系數(shù)