色彩照度計(jì)在LED燈具測(cè)量中的應(yīng)用

標(biāo)簽：LED 照明 光源

前沿

隨著LED(發(fā)光二極管)大幅度在照明領(lǐng)域應(yīng)用的提升，LED已迅速進(jìn)入照明市場(chǎng)并逐步取代傳統(tǒng)光源，許多照明廠家在收獲LED的高能效所帶來(lái)的喜悅同時(shí)，也不忘對(duì)LED的發(fā)光屬性及色度改進(jìn)作深入研究。

由于具有與傳統(tǒng)照明光源截然不同的空間發(fā)光特性，原本適用傳統(tǒng)光源的測(cè)量方法如光通量(Luminous Flux)、光強(qiáng)度(Luminous Intensity)及光效(efficacy)的測(cè)量，已不能滿足對(duì)LED照明產(chǎn)品的品質(zhì)控制。 針對(duì)LED照明產(chǎn)品在顏色方面測(cè)量的要求，國(guó)內(nèi)外各大標(biāo)準(zhǔn)起草者和協(xié)會(huì)已對(duì)LED的色度、相關(guān)色溫(Correlated Color Temperature;CCT)、顯色指數(shù)(Color Rendering Index;CRI)等要求增補(bǔ)入列。如美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)照明組提出的《固態(tài)照明產(chǎn)品的色度指標(biāo)》被作為能源之星項(xiàng)目評(píng)估燈具光色的重要參考，日本致力LED研究的幾個(gè)團(tuán)體最早也提出了《照明用白色LED測(cè)光方法通則》，對(duì)日本的白光LED的發(fā)展有明確指導(dǎo)。我國(guó)在LED照明燈具的光度和色度檢測(cè)要求目前沒(méi)有相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，但一些地方性標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，給LED燈具廠家在顏色品控和研發(fā)上提供重要參考。

由于中國(guó)政府對(duì)節(jié)能環(huán)保的LED照明的推廣，十城萬(wàn)盞計(jì)劃的實(shí)施，各地對(duì)LED路燈的評(píng)測(cè)項(xiàng)目陸續(xù)進(jìn)行，深圳、上海等地的LED路燈項(xiàng)目對(duì)光色度檢測(cè)也提起了很大重視。

目前，針對(duì)整個(gè)LED燈具或發(fā)光面積大的LED燈泡，其光度和色度的檢測(cè)與單顆LED截然不同，LED燈具(如LED路燈，LED燈管)面積較大，發(fā)光方向性強(qiáng)，在實(shí)際照明環(huán)境中，我們更關(guān)心燈盤(pán)或燈管的照度、均勻度、亮度，燈具在點(diǎn)亮后溫度與顏色的變化以及燈具對(duì)人眼感覺(jué)的影響，所以用照度計(jì)或亮度計(jì)測(cè)量安裝后燈具的色度和光度是常用的方法。

與傳統(tǒng)照明燈具相比，LED燈具發(fā)光特性的不同主要表現(xiàn)為：

1)LED燈盤(pán)由許多單顆LED組成，不同顆粒間一致性不同容易導(dǎo)致亮度和色溫有差異;

2)即使同一批次的單顆LED也會(huì)產(chǎn)生色度和主波長(zhǎng)飄移，從而引起燈具整體的色度和照度不均勻;

3)LED發(fā)光有很強(qiáng)的方向性，一般LED發(fā)光是中間亮、兩側(cè)暗;燈具的光學(xué)設(shè)計(jì)至關(guān)重要;

4)LED燈在點(diǎn)亮后顏色和亮度會(huì)隨溫度升高發(fā)生變化，所以隨著時(shí)間的推移，LED燈具會(huì)出現(xiàn)色溫偏移、亮度和色溫不均勻等現(xiàn)象。

在實(shí)驗(yàn)室，一般可通過(guò)積分球或分布式光度計(jì)進(jìn)行測(cè)量，但這無(wú)法替代燈具在現(xiàn)場(chǎng)安裝后的實(shí)地測(cè)量。而現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)地測(cè)量就要求能有一款小巧、方便攜帶，同時(shí)測(cè)量準(zhǔn)確的照度、亮度和色溫測(cè)量計(jì)。

在上海半導(dǎo)體照明工程技術(shù)研究中心舉辦的LED路燈測(cè)試大賽中，柯尼卡美能達(dá)生產(chǎn)的色溫照度計(jì)CL-200就因?yàn)闈M足了上述要求，而且發(fā)揮了重要的作用!為現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)地測(cè)量提供了準(zhǔn)確而高效的測(cè)量數(shù)據(jù)!

輕巧的色度和色溫測(cè)量計(jì)CL-200A，LED照明色彩測(cè)量的理想工具

2010年8月，百年光學(xué)產(chǎn)品老店柯尼卡美能達(dá)針在CL-200的基礎(chǔ)上，針對(duì)LED市場(chǎng)推出了新一代的色彩照度計(jì)CL-200A，一款既可以用于測(cè)量整個(gè)LED燈具也可以測(cè)量單顆LED照度和色度、色溫的便攜輕巧型儀器。

老產(chǎn)品CL-200已經(jīng)在傳統(tǒng)照明行業(yè)擁有廣泛的客戶。新品CL-200A對(duì)傳感器技術(shù)作了改進(jìn)，使之與CIE(International Commission On Illumination)制定的人眼視覺(jué)匹配函數(shù)非常吻合，保證了測(cè)量的精度，尤其在測(cè)量LED等非連續(xù)性發(fā)光光譜的光源時(shí);同時(shí)CL-200A在CL-200的基礎(chǔ)上增加了LED常用的色純度和主波長(zhǎng)測(cè)定功能。CL-200A還可以通過(guò)配套電腦軟件評(píng)定LED的等級(jí)，方便直觀地為工程師對(duì)提供LED燈具光度和色度參考。

作為全球領(lǐng)先的光學(xué)測(cè)量專(zhuān)家，柯尼卡美能達(dá)的新品色彩照度計(jì)可用于LED光源或者投影儀光源的照度、色度、色溫、主波長(zhǎng)和色純度等參數(shù)測(cè)量，為全球眾多LED燈具和LED模組以及投影儀生產(chǎn)商的設(shè)計(jì)研發(fā)部門(mén)和生產(chǎn)部門(mén)提供了可靠的測(cè)量工具。

對(duì)從事LED照明燈具設(shè)計(jì)和舞臺(tái)射燈研發(fā)的人員來(lái)說(shuō)，CL-200A也是理想的測(cè)量工具。為了更好地了解照明環(huán)境及舞臺(tái)空間的色溫、色度、照度等數(shù)據(jù)，以指定空間內(nèi)光度和色度的分配，實(shí)現(xiàn)二次配光設(shè)計(jì)，方便工程人員與LED燈具供應(yīng)商作進(jìn)一步的數(shù)據(jù)溝通，使用CL-200A進(jìn)行測(cè)量無(wú)疑是為燈具研發(fā)工程師提供精準(zhǔn)的燈光改良參照，也為照明工程調(diào)光提供了愜意的設(shè)計(jì)方向。

CL-200A完全符合關(guān)于非有害接觸物質(zhì)的歐洲RoHS標(biāo)準(zhǔn)，以五號(hào)堿性或充電電池為電源，設(shè)計(jì)便攜輕巧，可幫助測(cè)量人員簡(jiǎn)便實(shí)現(xiàn)戶外測(cè)量作業(yè)。下面讓我們了解下色彩照度計(jì)CL-200A的功能及其應(yīng)用：

我們可以用色彩照度計(jì)CL-200A的測(cè)量什么?

1) 照度值

2)相關(guān)色溫 CCT (用來(lái)表示顏色和溫度聯(lián)系的方法，單位: K )

3)xy色坐標(biāo) (1931 CIE定義色度圖)， u’v’色坐標(biāo) (1976 CIE定義)，三刺激值

4)主波長(zhǎng) (單位: nm)

5)色純度

6)單燈混色充分度

7)批次間燈具的色差

8)透鏡配光效果評(píng)估

如何在品控和研發(fā)中應(yīng)用CL-200A?

色彩照度計(jì) CL-200A 的主要功能

1 適用于白光LED的品質(zhì)控制

為了很好地混合白光，通常會(huì)用LED發(fā)散的藍(lán)光和磷發(fā)出的黃光混合。但由于LED發(fā)出的藍(lán)光譜線分布較廣，容易導(dǎo)致混合出的白光不穩(wěn)定。因此，LED燈通常會(huì)使用多個(gè)LED組合而成，有利于顏色的混合和穩(wěn)定。

通常同一批次的LED發(fā)光的輻射曲線會(huì)有所偏移，而且LED在藍(lán)光波段能量較集中，與傳統(tǒng)光源相比，LED色度與主波長(zhǎng)的偏移誤差明顯增大。針對(duì)這一特性，CL-200A可以更好地測(cè)出誤差，協(xié)助研發(fā)工程師解決LED在顏色表現(xiàn)方面的問(wèn)題。無(wú)論是單顆LED和磷的色度，還是最后裝配起來(lái)的白色LED燈，CL-200A都可以對(duì)其色彩輸出質(zhì)量進(jìn)行精確的評(píng)估。

常規(guī)應(yīng)用：

1) 測(cè)量每個(gè)LED的發(fā)光特性并劃分等級(jí)

2) 測(cè)量磷的發(fā)光特性并劃分等級(jí)

3) 根據(jù)不同等級(jí)的LED和磷，組合成期望的白光

4) 檢測(cè)輸出的光線質(zhì)量并配成白色LED燈

2 可拆卸的測(cè)量探頭

儀器的測(cè)量探頭可從主機(jī)身上拆卸下來(lái)，并通過(guò)一根連接線與主機(jī)相連，這樣可使測(cè)量探頭單獨(dú)進(jìn)入積分球、暗室、檢測(cè)系統(tǒng)等裝置。機(jī)身可選配一套適配器和連接線，最多可連30個(gè)探頭同時(shí)測(cè)量，方便測(cè)量燈具的照度均勻度。

3 內(nèi)置LED評(píng)級(jí)功能

CL-200A配置的數(shù)據(jù)管理軟件CL-S10w可針對(duì)LED行業(yè)中最為關(guān)心的色彩變化，提供一個(gè)量化數(shù)據(jù)和評(píng)級(jí)的功能。讓操作人員在掌握顏色數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上對(duì)LED進(jìn)行色品評(píng)級(jí)，對(duì)燈具的光斑進(jìn)行測(cè)量，方便對(duì)多個(gè)LED燈在色坐標(biāo)、色溫、色純度等方面進(jìn)行綜合對(duì)比，為研發(fā)人員了解燈具的光度和色度表現(xiàn)提供了重要參數(shù)。

4 多點(diǎn)測(cè)量及用戶校準(zhǔn)功能

CL-200A最多可擴(kuò)展連接30個(gè)測(cè)量探頭同時(shí)進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量。另外，用戶校準(zhǔn)的功能可使測(cè)量數(shù)據(jù)更接近理想的目標(biāo)值。CL-200A可通過(guò)單點(diǎn)校準(zhǔn)或RGB校準(zhǔn)進(jìn)行用戶校準(zhǔn)。

柯尼卡美能達(dá)為客戶提供精確的光學(xué)傳感技術(shù)和解決方案，除了有適用于LED照明的色彩照度計(jì)CL-200A，還有適用于照明亮度和色度方面檢測(cè)的分光輻射色彩亮度計(jì)CS-2000、色彩亮度計(jì)CS-200、CS-100A等?？履峥滥苓_(dá)專(zhuān)注為客戶提升光學(xué)測(cè)量的重要價(jià)值。

CL-200A應(yīng)用案例

下面，我們來(lái)介紹Longman international Group(以下稱Longman Lighting)使用CL-200A測(cè)定光斑色度的案例，通過(guò)測(cè)定光斑的色度值x,y，計(jì)算燈具RGB的混光充分度指標(biāo)SDC，即色品標(biāo)準(zhǔn)方差。

Longman Lighting根據(jù)內(nèi)部制定的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)SDC, 以圓形LED燈具為例，在距離燈具中心1-2米處放置一個(gè)大尺寸黑屏，燈光垂直投影在黑屏上產(chǎn)生圓弧形光斑。以光斑中心為最大光強(qiáng)點(diǎn)，從中心向外緣光強(qiáng)從100%-0%遞減，在圓周內(nèi)5%照度梯度范圍內(nèi)按照不同照度梯度和每個(gè)象限上均勻取8個(gè)點(diǎn)，并分別用CL-200A測(cè)每個(gè)點(diǎn)的色度值，然后用SDC公式計(jì)算RGB的混色充分度比例。

對(duì)非圓形LED燈具，燈具垂直投射在黑屏上產(chǎn)生光斑，透過(guò)在不同的光束角和測(cè)量距離，在1平米的黑屏上等分取11×11=121個(gè)點(diǎn)，并用CL-200A測(cè)定每個(gè)點(diǎn)的色度值(x,y)，然后根據(jù)SDC公式計(jì)算RGB混光充分度比例。以下是SDC計(jì)算方法和對(duì)其他類(lèi)型燈具的測(cè)量方法：

SDC 的定義：

Full 指整體混合的效果，F(xiàn)指顏色的數(shù)量，θ指顏色的次序