GB/T 26178-2010 光通量的测量方法

ICS17.180.20

K70

中华人民共和国国家标准

/—/—

GBT261782010CIE841989

光通量的测量方法

Themeasurementofluminousflux

(—,)

CIE841989IDT

2011-01-14发布2011-06-15实施

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局

发布

中国国家标准化管理委员会

/—/—

GBT261782010CIE841989

目次

前言…………………………Ⅲ

引言…………………………Ⅳ

1范围………………………1

2术语………………………1

2.1光度量…………………1

2.2测量仪器术语…………………………2

3测量方法…………………2

4通过光强分布计算光通量………………3

4.1测试原理………………3

4.2光强分布的测量………………………3

4.3计算方法………………3

4.4误差来源………………4

5根据照度分布计算光通量………………4

5.1测试原理………………4

5.2分布光度计的种类……………………4

5.3照度分布的测量………………………6

5.4角度编码………………7

5.5照度计…………………7

5.6数据获取和光通量计算………………7

5.7杂散光…………………8

5.8被遮挡的光通量………………………8

5.9误差来源概要…………………………8

5.10性能列表………………9

5.11校准与测试……………9

6使用积分球测量…………………………10

6.1测量原理………………10

6.2球理论…………………10

6.3光谱法…………………11

6.4箱式光度计……………11

6.5积分球…………………11

6.6照度计…………………13

6.7数据获取………………14

6.8光通量标准灯…………………………14

6.9测量的实施……………14

6.10测试和修正…………………………14

6.11误差来源……………16

6.12球形光度计的描述…………………16

、

7通过光强亮度和照度确定光通量……………………16

Ⅰ

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GBT261782010CIE841989

7.1测量原理………………16

7.2测试和校准……………16

7.3特征……………………17

8一般的测量环境…………………………17

8.1工作环境………………17

8.2老炼……………………17

8.3燃点位置………………17

8.4环境温度………………17

8.5震动和冲击……………17

8.6稳定阶段………………17

8.7电气测量………………18

8.8镇流器…………………18

8.9供电电源………………18

()

附录A资料性附录测量平面…………19

参考文献……………………22

Ⅱ

/—/—

GBT261782010CIE841989

前言

—《》()。

本标准等同采用CIE841989光通量的测量方法英文版

本标准等同翻译—。

CIE841989

,:

为便于使用本标准做了下列编辑性修改

)“”“”;

a本技术报告一词改为本标准

)“”“,”。

用小数点代替作为小数点的

b.

本标准附录为资料性附录。

A

本标准由中国轻工业联合会提出。

(/)。

本标准由全国照明电器标准化技术委员会SACTC224归口

:()、、

本标准起草单位国家电光源质量监督检验中心北京杭州远方光电信息有限公司中国合格评

、、、、

定国家认可中心国家发展和改革委员会广东明家科技股份有限公司广东金莱特电器股份有限公司

中山市澳克士照明电器有限公司。

:、、、、、、、、、。

本标准主要起草人华树明潘建根陈延青吕方周建林黄格雅田畴袁建红区沃钜付名越

本标准首次发布。

Ⅲ

/—/—

GBT261782010CIE841989

引言

。(

本标准的目的是对目前所使用的光通量测量的几种主要方法进行论述其中一种方法根据照度

),()

和亮度分布进行计算主要被国家标准实验室所使用另一种方法使用积分球测量则广泛应用于工

。,:。

业然而也有个别工业企业的实验室能够采用第三种的测量方法使用分布光度计测量光强分布每

,,

一种方法的使用者都是最关注自己领域内目前使用的方法因此有必要在光通量测量方面进行一些基

,,。

础工作使它能涵盖这些主要测试方法并使之互相联系起来

Ⅳ

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GBT261782010CIE841989

光通量的测量方法

1范围

。,,

本标准定义了光通量测量的术语涉及了光通量测量的原理描述了照度分布的计算方法使用积

、。

分球光度计测量光通量的方法和通过亮度光强和照度测量来定义光通量的方法

2术语

2.1光度量

2.1.1

光通量(;)(;)

ФФluminousfluxФФ

vv

,。,

根据辐射对标准光度观察者的作用从辐射通量导出的光度量对于明视觉有

CIEФe

∞

()

dΦλ

e·()()…………()

ΦKVλdλ1

=

vm∫λ

d

0

式中:

()/———辐射通量的光谱分布;

dФλdλ

e

()———光谱光视效率。

Vλ

单位:。

lm

2.1.2

()(;;

光源在指定方向上的发光强度)(,)()

IIluminousintensitofasourceinaivendirectionII

vygv

内传输的光通量,

离开光源的在包含指定方向的立体角元d除以该立体角元之商即

dΩΦ

v

d

Φ

v…………()

I=2

dΩ

单位:/。

cd=1msr

2.1.3

()(;)()(;)

表面上某一点处的照度EEilluminanceataointofasurfaceEE

vpv

,

投射到包含该点的面元上的光通量除以该面元面积之商即

dФdA

v

dΦ

Ev…………()

=3

vd

A

-2

单位:·。

lx=lmm

2.1.4

,

()()(,

在指定方向上的实际或假想的表面上的给定点处的亮度LLluminanceinaivendirectionata

vg

)(,)

ivenointofarealorimainarsurfaceLL

gpgyv

由公式定义的量。

dΦ

v…………()

L=4

v

··

dAcosθdΩ

式中:

dΦv———是经过给定点的光束元在包含指定方向的立体角元dΩ内传播的光通量;

dA———包含给定点的该光束的截面积;

1

/—/—

GBT261782010CIE841989

———该截面法线与光束方向之间的夹角。

θ

-2-2-1

单位:···。

cdm=lmmsr

2.2测量仪器术语

2.2.1

光度计hotometer

p

测量光度量的仪器。

2.2.2

积分光度计interatinhotometer

ggp

通常与积分球结合用于测量光通量的光度计。

2.2.3

积分球interatinshere

ggp

乌布里希球形光度计Ulbrichtshere

p

表面尽可能为一非选择性漫反射层的空心球。

2.2.4

箱式光度计boxhotometer

p

,,。

箱式光度计是一个积分光度计它代替了积分球具有任意形状并且是中空的

2.2.5

光度计探头hotometerhead

p

()()。

光度计探头包括一个光敏探测器和用于光谱测量如滤光片或分光设备如光栅的设备它也可

,、。

包含定向对光进行评价的设备如漫射窗口透镜和狭缝

2.2.6

接收面accetancearea

p

接收面是光度探头接收和定向对入射光进行评价的区域。

2.2.7

分布光度计oniohotometer

gp

、、。

测试光源灯具介质或表面的方位光分布特性的光度计

3测量方法

可以采用不同的方法来测量或计算光源的光通量:

———();

计算光强分布第章

4

———();

计算照度分布第章

5

———();

使用球形光度计进行光度或光谱测量第章

6

———使用箱式光度计测量();

6.4

———、()。

通过测量照度光强或亮度的相对测试法第章

7

,()。

当测量光强分布后可以通过计算得到光通量例如灯具

。

通过测量光源照度分布来计算光通量是许多国家标准实验室用来建立光通量基准的测试方法光

。

通量的单位流明是由光强的基础单位坎德拉导出的使用这种方法同样可以对光源颜色特性及其

SI

光谱功率分布的空间变化进行精确测量。

使用球形光度计测量光通量适用于以下情况:

———用于产品控制测量的工业实验室;

———实验室和用户进行的测量;

———(),、

使用更高级别的标准灯来计量其他标准灯例如工作标准灯由于比较用光源的几何尺寸光

2

/—/—

GBT261782010CIE841989

谱和光分布的差异来对误差进行额外修正;

———(、);

测量光通量随时间变化的光源如可调光光源闪光灯

———()。

光通量的测量与时间推移成函数关系的

,,

如果光源和灯具的光强分布有很大差异则不建议使用积分球方法来测量灯具的光输出比即光源

的光通量与灯具的光通量之比。

、,

如果标准灯和被测光源的空间光强分布光谱分布和尺寸相同那么使用箱式光度计进行的光通量

测量则仅能代表光源的光通量与光度计内表面任意一点的间接照度的直接关系。

(),

对于各方向上的光谱能量分布不同的光源例如金属卤化物灯可使用积分球光度计来测量其光

。:

谱辐射通量这个方法可提供计算下列参数所需的所有信息

———光谱能量分布;

———光通量;

———辐射通量;

———颜色;

———显色指数。

、,

通过测量照度光强度或亮度来确定光源的光通量的方法在实际应用中常被用来确定某些具体参

(,,)。。

数对测量的影响例如寿命温度位置通常被视为一种相对测量测量安装在灯具上的荧光灯的光

通量时也可使用此方法。

。:

用于测试光通量的方法取决于适用的设备设备和方法的使用受以下因素影响

———光度实验室的目标;

———经济条件;

———时间消耗;

———可接受的测量不确定度。

4通过光强分布计算光通量

4.1测试原理

,,:

根据定义光通量Φ可以通过光强的空间分布得到公式

…………()

Φ=IdΩ5

∫

()

Ω

式中:是总立体角。

Ω=4πsr

光强分布可以用分布光度计测量。

4.2光强分布的测量

,

在CIE70中描述了光强分布测量方法其中包括测量光强分布和所用分布光度计的信息和测量操

作的数据。

4.3计算方法

,,()。

为了计算光通量光强值应该是由全部立体角积分得到如式所示

5

立体角的角元的三角函数表示方法是:

Ω

d

…………()

dΩsinεdεd6

=η

式中:

d为立体角角元;

Ω

ε,取决于所选择的坐标系;

η

ε仰角是在顶点时ε=0,作为方位角。

η

,,。

在光强分布的测试过程中为了与测试光强分布使用的坐标系一致角和角应该被代替

εη

3

/—/—

GBT261782010CIE841989

。,:

实际计算数值时用求和代替积分这种情况下光通量可以通过下面公式计算出

在下列各平面测试时:

A平面:

MN

(,)()()…()

{[]}

ΦΔAIαAsinnΔαsinn1Δα7a

=∑∑--

m1nN1

==-+

B平面:

MN

(,)()()…()

{[]}

ΦBIBsinnΔsinn7b

=Δ∑∑ββ--1Δβ

m1nN1

==-+

平面:

C

MN

(,)()()…()

{[]}

ΦΔCIγBcosn1ΔγcosnΔγ7c

=∑∑--

mn

11

==

和表示角度步长为/,相当于/,,,,为/(

αΔπ2NγπN另外设αγ2πM见附录和参考文

ΔΔΔΔΔA

ββ

献[])。

11

,。。

所选的角度步长越小光通量的测量值越精确光强分布急剧变化时要求角度步长尽可能小

4.4误差来源

,:

在通过计算光强分布来确定光通量时下列因素可能会产生相应的误差

———光强测量的误差[];

11

———角度步长过大;

———光源被分布光度计机械部分和灯座遮挡;

———测试过程中光源不稳定;

———光度计的机械安装不稳固。

5根据照度分布计算光通量

5.1测试原理

,,:

根据定义已知光源周围空间一个闭合表面的照度分布可以通过下式得出光通量

AEΦ

…………()

Φ=EdA8

∫

()

A

。,

照度分布能通过分布光度计在光源的球面测量出来光源不必精确地放置在虚拟球的中心位置

但是建议将它放在尽可能接近球中心的位置。

,。

由于机械原因球中心到光度计探头的最小距离取决于被测灯的最大尺寸只要照度计能根据方

(),。

向等条件正确地计算照度值余弦响应这个距离就可以小于极限测光距离

5.2分布光度计的种类

。,

用于测试照度分布的不同类型的分布光度计是能够区分开的在所有类型的分布光度计中被测

光源都要按规定燃点位置进行操作。

5.2.1光源在固定位置的分布光度计

,。

该分布光度计中光源应该保持在规定的燃点位置而不得移动用于测量的照度计的光度探头围

绕着光源在两个成直角相交的轴上旋转。

,,

如图图中描述的例子这两个轴可以依靠外部结构在空间内任意的定向而外部结构在测

1a~1c

量中保持稳定。

,。;

在附录的术语中测量是在平面进行的最内部平面框架用角表示其位置特性中间平面框

Cγ

架用角度表示其位置特性。

C

4

/—/—

GBT261782010CIE841989

:,()。

图采用光通量积分法则将紧凑光源如白炽灯固定在框架结构顶部或底部的固定架上

1aLH

,,。

固定架牢固地固定于外部框架上框架能够转到任意位置但测试时其位置保持不变

,。

两个内部框架同时旋转使光度计在一个球面上移动

E

:。

图1b被测直管行光源和外部框架都处于水平位置

。。

两个灯座提供机械支撑和电气动力两个光度计绕球面运动

HE

:,。。

图校准光度计时载着光度计的外部框架向外转外部框架的其中一个支撑架是空的

1cE180°

置于旋转框架系统外的光强标准灯以一个给定照度照射探测器。

N

,

图一个带有光源的分布光度计的图样光源在固定位置上

1

5

/—/—

GBT261782010CIE841989

5.2.2光源围绕空间固定的光中心旋转的分布光度计

,,。

在这些分布光度计中光源被固定于空间中指定的一点且沿垂直轴旋转光度计探头围绕光源在

()。。

一个垂直面内旋转图2两个轴成直角相交

图光源绕垂直轴旋转且有一个固定光中心的分布光度计

2

5.2.3光源围绕一个移动的光中心做垂直轴旋转的分布光度计

,,

该分布光度计中光源和光度计探头分别置于水平旋转光束的两端旋转光束围绕着从光束中部穿

()。。

过的水平轴旋转图3光源在其燃点位置上围绕一条垂直轴旋转光度中心围绕一条水平轴在一个

。,。,

平面内旋转与5.2.2中的光度计相比这种光度计对机械结构的要求更严格但是在光源和光度计

,。

探头间距离相等的情况下后者对房间高度要求仅为前者的一半左右两种方法也可以在同一个实验

中结合使用。

图光源围绕垂直轴旋转且光中移动的分布度光度计

3

5.3照度分布的测量

5.3.1光度计探头的移动

以下几种方法可测量照度分布:

———()。。

沿球表面围绕着光源螺旋形围绕的一条球带连续测量照度分布见图对于这种光度计

4

,。

探头的移动指定角度步长的测量时间是最短的

———()。。

沿圆锥表面固定角度连续测量照度分布光度计探头移动的角度步长是

εΔε

———()。。

沿垂直面固定角度连续测量照度分布光度计探头移动的角度步长是Δ

ηη

—