目前業(yè)界對(duì)于LED光源及燈具的光色電性能快速測(cè)量，*常用的設(shè)備是積分球系統(tǒng)。作為一名專業(yè)第三方檢測(cè)認(rèn)證機(jī)構(gòu)的測(cè)試人員，我們?cè)谂c客戶的交流過(guò)程中經(jīng)常有客戶會(huì)問(wèn)到這樣一個(gè)問(wèn)題——選擇什么樣的積分球測(cè)試系統(tǒng)在設(shè)備穩(wěn)定性及測(cè)試結(jié)果精準(zhǔn)度方面更高？所以下面針對(duì)上述疑問(wèn)，我非常樂(lè)意把我多年從事積分球系統(tǒng)檢測(cè)的心得以及目前我司使用的積分球測(cè)試系統(tǒng)分享給大家，并把我們所碰到的疑惑羅列出來(lái)，做一下討論，以資學(xué)習(xí)借鑒并釋疑解惑。

這篇文章，我首先想從積分球涂料及系統(tǒng)校正用的標(biāo)準(zhǔn)燈兩方面進(jìn)行闡述；后續(xù)的文章我會(huì)再?gòu)妮o助燈、測(cè)量計(jì)算方法、光譜儀、配套電學(xué)儀器、LM-79-08標(biāo)準(zhǔn)的要求、具體實(shí)現(xiàn)方法等方面來(lái)展開(kāi)討論。

在使用積分球進(jìn)行光通量測(cè)量過(guò)程中，與普通光源不同，LED產(chǎn)品的光通量測(cè)量在測(cè)試準(zhǔn)確性方面對(duì)設(shè)備提出了很大的挑戰(zhàn)。一方面LED較普通光源通常具有較強(qiáng)的方向性，通常不會(huì)在整個(gè)空間均勻地發(fā)光。該特性使得LED直射光在積分球表面的分布呈不均勻分布，該不均勻分布又直接導(dǎo)致不同LED的直接反射光相對(duì)探測(cè)器的反射特性不同。因?yàn)樘綔y(cè)器口的位置及擋板的設(shè)置是固定的，而不同的反射分布直接表現(xiàn)為信號(hào)起伏。在普通的測(cè)量系統(tǒng)中，不同的正向發(fā)散角的LED、同一LED不同的放置方向、同一方向不同位置等差異，即使光通量是一致，表現(xiàn)出來(lái)的測(cè)量值也表現(xiàn)出極大的差異性。根據(jù)客戶的驗(yàn)證結(jié)果，普通LED測(cè)量系統(tǒng)LED的放置方向?qū)馔繙y(cè)量結(jié)果的影響往往超過(guò)50%(這一點(diǎn)尤其在國(guó)產(chǎn)設(shè)備上表現(xiàn)特別明顯)。在測(cè)量不同LED不同發(fā)光角度時(shí)，由于在積分球內(nèi)表面的分布差異使得直接反射的分布對(duì)探測(cè)器的影響也不同，從而直接影響到兩者測(cè)量的準(zhǔn)確性的差異。如圖1所示。

圖1 不同發(fā)光角度的不同LED測(cè)量時(shí)的影響

另一方面LED測(cè)量系統(tǒng)通常使用鹵鎢燈作為標(biāo)準(zhǔn)光源，使用的標(biāo)準(zhǔn)燈本身與LED無(wú)論是在外形上、發(fā)光的分布特性上還是光譜特性上都有較大的差異。因此二者的差異性必須進(jìn)行必要的修正。

原因分析：

LED的方向性對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確性影響的一個(gè)重要原因是積分球的內(nèi)表面反射特性。在普通的LED測(cè)量系統(tǒng)中，積分球表面涂層的反射率和朗伯特性都不是很理想。一個(gè)是反射率偏低，另一個(gè)是漫反射特性不好。國(guó)內(nèi)廠家積分球涂層主要采用氧化鎂或硫酸鋇，反射率僅可達(dá)到ρ=0.9左右，而且該涂料較容易受潮脫落及高溫環(huán)境下氧化、變色，這些都會(huì)造成數(shù)據(jù)測(cè)試誤差。目前我司使用的進(jìn)口美國(guó)藍(lán)菲積分球系統(tǒng)，其球體內(nèi)壁噴涂藍(lán)菲**Spectraflect涂料，該涂層在可見(jiàn)光光譜范圍內(nèi)具有很高的反射率。在厚度0.5mm以上、波長(zhǎng)400-1100nm之間時(shí)，反射率超過(guò)99%；在360nm-830nm的光譜范圍內(nèi)提供97%的反射率，并且能擴(kuò)展至300-2400nm范圍。其涂料反射率是目前國(guó)內(nèi)積分球上使用的涂料性能所達(dá)不到的。低反射率的積分球表面導(dǎo)致的一個(gè)結(jié)果就是，LED的直接照射光經(jīng)過(guò)很少的幾次反射后就逐漸衰減，而在整個(gè)的光混合過(guò)程中，直接照射光和直接反射光占了很大的比重，起了主導(dǎo)作用。而在某些條件下，低反射率材料會(huì)在某些條件下在擋板的后部探測(cè)器處產(chǎn)生強(qiáng)烈的陰影效應(yīng)。而導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確的原因正是直的反射光和陰影效應(yīng)。

另外較低的漫反射率對(duì)信號(hào)的衰減非常嚴(yán)重。由于光測(cè)量過(guò)程中，光在積分球內(nèi)多次反射，每次反射都有一定的衰減，而反射率的高和低對(duì)光強(qiáng)的影響在多次反射后得以加強(qiáng)。以反射光在球內(nèi)進(jìn)行15次反射為例，如果兩者的反射率相差5%，則信號(hào)的衰減可能會(huì)超過(guò)一倍以上。而實(shí)際上積分球內(nèi)的反射率差別遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于此。

另外目前的積分球測(cè)試系統(tǒng)還沒(méi)有用于儀器校正用的標(biāo)準(zhǔn)LED光源，在測(cè)量過(guò)程中，還是使用校準(zhǔn)的穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)的鹵鎢燈作為標(biāo)準(zhǔn)光源。由于標(biāo)準(zhǔn)燈的外形結(jié)構(gòu)和待測(cè)LED的差別很大，LED支架對(duì)光有吸收效應(yīng)，以及標(biāo)準(zhǔn)燈安裝位置與LED安裝位置的差別，這些也是影響測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性的重要因素。

解決方案及測(cè)試結(jié)果：

在目前的積分球測(cè)試系統(tǒng)中，為了克服以上這些問(wèn)題，提高測(cè)試數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性，通常采用指定LED以特殊的安裝方向進(jìn)行測(cè)試，或者將系統(tǒng)設(shè)計(jì)成待測(cè)光源直接朝向探測(cè)端口或背向端口方式。但是一個(gè)角度無(wú)法解決所有問(wèn)題，不同發(fā)光角度的LED的測(cè)試以及反射率等影響仍然需要解決。