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如何選擇近場分布式陜西光度計?
作者:admin    發布日期:2016/11/23     關注次數:     二維碼分享

當人們在享受LED燈具帶來的節能、舒適的時候,并不知道LED燈具研發工程師如何被LED的交叉光線和空間顏色不均勻虐得死去活來,一遍一遍的建模、修改模具、申請更多修模預算......


而當工程師聽說一種可以準確測試光源光線文件(Ray Data 或 Ray file,Ray Set)的儀器的時候,無不眼放亮光,以為神器….,然而當他真正擁有這樣的一臺神器的時候,卻發現并不是那么容易,甚至嘀咕,怎么向老板交代啊......


OK,今天我們就聊聊近場分布式光度計的前世今生,以及如何選擇一臺真正解決問題的近場分布式光度計,尤其是如何獲得全光譜的光線文件,來優化LED燈具空間顏色不均勻的問題。

近場分布式光度計的“前世”:

Idea of Prof. Riemann

陜西光度計

雖說大部分行業人士也是這幾年才知道“近場分布式光度計”,然而,這其實并非什么最新的科技。


上世紀80年代,在德國的Illmenau 工業大學,Riemann 教授產生了使用成像亮度計取代光度探頭進行燈具配光特性測試的想法,并帶領團隊進行了大量的設計、驗證工作,并成功做出了世界第一臺近場分布式光度計。


該分布式光度計技術在1991年獲得了德國的國家專利,并授權給TechnoTeam公司。實際上TechnoTeam公司就是由該項目轉化而成立公司。


近場分布式光度計的原理

近場分布式光度計原理其實很簡單,就是用成像式亮度計圍繞光源做球形掃描,獲得每個空間位置上光源的亮度圖像,并將該圖像經過處理得到該位置的光線文件,不同位置的光線文件融合集成,就得到了整個光源的光線文件。


近場分布式光度計的今生


在當時,LED還是個未來事物,TechnoTeam的近場分布式光度計主要以取代傳統的遠場分布式光度計為主要目標。主要賣點就是體積小,總體投入低。


例如,測試2米的燈具,在層高略高一點的辦公樓層里就可以安裝、運行,而且精度高,對傳統的德國分布式光度計廠家,例如LMT等造成不小的威脅,這是后話,我們以后文章再專門說明。


隨著時間來到21世紀,LED在照明市場逐漸火熱,大家發現近場分布式光度計在測試配光過程中的近場文件對照明設計太有用了。


只要將這些近場光線數據進行格式轉換,變為不同照明仿真設計軟件兼容的格式,就可以大大解放照明設計工程師,這個好處實在太大了,簡單來說,解決了以下幾個問題:

光度計

建立一個高質量的光源模型需要精確的定義幾何尺寸、光學性能、熱性能等所有與光相關的因素,很多情況下,幾乎是不可能完成的任務。


在最新的LED技術及短弧燈設計方面,建立一個真實仿真模型需要耗費大量的時間、極大的工作量,而且很難獲得理想的模型。


測量到的Ray data 準確完整地描述了光源的性能,因此不需要去建立復雜物理仿真模型。


真正的Ray data 模型,考慮到了產品公差的影響,尤其在LED設計時,可以減少很多煩心的工作,在燈具開發時,可以最大的降低模具修改的次數,節省費用和產品開發周期。


選擇真正有生產力的近場分布式光度計


隨著行業對光源近場數據的需求增長,像所有的行業一樣,同類產品也在不斷出現,所以下面我們來聊聊如何選擇近場分布式光度計。


1、采樣數目


采樣數目要符合 Nyquist–Shannon 采樣定理,簡單說,只有達到一定的采樣樣本數目,才能保證一定的測試精度。


對于近場分布式光度計來講,因為要獲得LED光源的交叉光線,因此根據光源的復雜程度,理想的采樣角度分辨率應該在0.1-5°之間,當然如果光型比較規則,例如是朗伯的,可以角度再大點,例如10°。


當然,這個角度分辨率,大部分的機械結構都可以做得到,不是什么問題。


然而,如果你的采樣速度很慢很慢,例如,有一款同類進口產品,即使采用2.5°X2.5°的間隔采樣,大概也要10個小時,您覺得可以忍受嗎?測試結果可以用嗎?


因此一定要根據測試時間來考察測試的角度步進間隔。如果你只看規格書上寫的角度步進間距,俺們就只能呵呵了… 實際上,對于Riemann教授的近場分布式光度計,2.5°X2.5°只需要25分鐘。


2、亮度測試的精度和重復性


由于近場分布式光度計的核心是成像亮度計,因此亮度計的精度和重復精度與測試結果影響很大


3、機械定位精度與重復精度,以及圖像格式


全光譜光線文件測試技術比較


照明用的LED通常采用藍光芯片+熒光粉的技術,因此造成空間的色度分布不均勻。因此如果有全光譜的光線文件,就可以對空間顏色特性進行仿真,進而進行優化設計,消除顏色的不均勻性。


要獲得全光譜的光線文件,主要要三種技術:


1、采用高光譜相機,在每個位置采集不同波長的圖像。


該技術已經用于遙感、生物細胞成像,在這些領域已經是很成熟的技術。但是用于LED測量,其采樣時間、數據校正處理、成本等,均沒有現實意義,因此還沒有廠家采用這種技術。


2、采集每個位置的色度圖像,根據LED的平均光譜,由色坐標的差異反向推算光譜值。


這種方法的中大缺陷有三點:


a)光譜式推算出來的,我們知道同色不一定同譜,同譜一定同色。


b)色度坐標測試精度差。這是原理決定的,采用濾光片式的色度計存在天然的光譜匹配誤差問題


c)測試時間的限制:由于在同一個位置,測色的時間至少4倍于亮度測試,因此沒有辦法取得足夠的樣本,進行測試,只能犧牲空間掃描間隔,例如通常使用20°的采樣間隔,不足的數據采用差值補充。


3、將測試波段分為藍光和黃光兩個波段,分別測試光線文件,然后融合處理。


這種方法無疑抓住了色度分布不均勻的關鍵,也就是不同方向藍光、黃光比例不同導致的色度不均勻。

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