LED和LED燈具全空間分布光度測量技術(shù)

摘要：LED這一新興光源在光學(xué)特性、燈具設(shè)計(jì)和照明應(yīng)用等方面與傳統(tǒng)光源有很大的差別，遠(yuǎn)距離下測得的空間光強(qiáng)分布不足以完全表征LED或LED燈具的空間光度特性，這給LED和LED燈具開發(fā)和應(yīng)用帶來了挑戰(zhàn)。隨著近年來測光技術(shù)的長足發(fā)展，光源和燈具的全空間分布光度測量成為可能，它能為LED和LED燈具提供空間各方向的亮度分布、光強(qiáng)分布和全空間任意截面的照度分布等詳盡的空間光度量。
　1. LED和LED燈具的特點(diǎn)

　　隨著半導(dǎo)體照明的進(jìn)一步快速和深入發(fā)展，LED在道路照明、室內(nèi)照明、汽車燈、手提燈具等多個領(lǐng)域等到了越來越廣泛的應(yīng)用，而同時，業(yè)界對LED燈具的二次光學(xué)設(shè)計(jì)以及利用LED燈具的空間光度數(shù)據(jù)進(jìn)行照明設(shè)計(jì)的要求也越來越高。

　　就單顆封裝LED而言，由于透鏡作用不能將其簡單地視作點(diǎn)光源[1]，LED燈具通常由多顆LED組成，LED燈具一般具有復(fù)雜的幾何外形和出光面;在距離燈具較遠(yuǎn)處和較近處的光分布會存在明顯的差別，并且某些部位還會由于亮度高而產(chǎn)生嚴(yán)重的眩光。上述很多LED和LED燈具的空間光分布特點(diǎn)是傳統(tǒng)的光強(qiáng)分布所不能表征的。

　　2. 全空間分布光度學(xué)概述

　　為了完全表征上述LED和LED燈具的空間光分布特性，需要使用全空間光度學(xué)為真實(shí)的光源建立模型。在全空間分布光度學(xué)中，用戶能夠了解光源或燈具的光從哪里出來，射向哪個方向，各光線的通量是多少，在空間任意距離下任一截面內(nèi)的照度分布，以及從不同方向觀察光源或燈具的亮度分布，如圖1所示。

典型大功率LED

該大功率LED的光線分布

用該LED設(shè)計(jì)成小LED燈具

圖1：全空間分布光度參量示意圖

　3. 全空間分布光度的測量方法

　　全空間分布光度的測量包括近場測量、遠(yuǎn)距離測量以及軟件的校準(zhǔn)和推導(dǎo)計(jì)算。遠(yuǎn)距離測量與傳統(tǒng)方法相似，在距光源或燈具較遠(yuǎn)處測量其照度和光強(qiáng)值。近場分布光度計(jì)是全空間分布光度測量的關(guān)鍵，近場分布光度計(jì)由分布光度計(jì)和具有2維CCD陣列的成像亮度計(jì)組成，成像亮度計(jì)能夠通過一次取樣測得光源或燈具在某一方向的發(fā)光平面內(nèi)各點(diǎn)的亮度值。