色彩照度計在LED燈具測量中的應用

標簽：LED 照明 光源

前沿

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

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)光源的測量方法如光通量(Luminous Flux)、光強度(Luminous Intensity)及光效(efficacy)的測量，已不能滿足對LED照明產(chǎn)品的品質(zhì)控制。 針對LED照明產(chǎn)品在顏色方面測量的要求，國內(nèi)外各大標準起草者和協(xié)會已對LED的色度、相關色溫(Correlated Color Temperature;CCT)、顯色指數(shù)(Color Rendering Index;CRI)等要求增補入列。如美國國家標準照明組提出的《固態(tài)照明產(chǎn)品的色度指標》被作為能源之星項目評估燈具光色的重要參考，日本致力LED研究的幾個團體最早也提出了《照明用白色LED測光方法通則》，對日本的白光LED的發(fā)展有明確指導。我國在LED照明燈具的光度和色度檢測要求目前沒有相關的國家標準規(guī)定，但一些地方性標準的出臺，給LED燈具廠家在顏色品控和研發(fā)上提供重要參考。

由于中國政府對節(jié)能環(huán)保的LED照明的推廣，十城萬盞計劃的實施，各地對LED路燈的評測項目陸續(xù)進行，深圳、上海等地的LED路燈項目對光色度檢測也提起了很大重視。

目前，針對整個LED燈具或發(fā)光面積大的LED燈泡，其光度和色度的檢測與單顆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，在實際照明環(huán)境中，我們更關心燈盤或燈管的照度、均勻度、亮度，燈具在點亮后溫度與顏色的變化以及燈具對人眼感覺的影響，所以用照度計或亮度計測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燈盤由許多單顆LED組成，不同顆粒間一致性不同容易導致亮度和色溫有差異;

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

3)LED發(fā)光有很強的方向性，一般LED發(fā)光是中間亮、兩側(cè)暗;燈具的光學設計至關重要;

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

在實驗室，一般可通過積分球或分布式光度計進行測量，但這無法替代燈具在現(xiàn)場安裝后的實地測量。而現(xiàn)場的實地測量就要求能有一款小巧、方便攜帶，同時測量準確的照度、亮度和色溫測量計。

在上海半導體照明工程技術研究中心舉辦的LED路燈測試大賽中，柯尼卡美能達生產(chǎn)的色溫照度計CL-200就因為滿足了上述要求，而且發(fā)揮了重要的作用!為現(xiàn)場的實地測量提供了準確而高效的測量數(shù)據(jù)!

輕巧的色度和色溫測量計CL-200A，LED照明色彩測量的理想工具

2010年8月，百年光學產(chǎn)品老店柯尼卡美能達針在CL-200的基礎上，針對LED市場推出了新一代的色彩照度計CL-200A，一款既可以用于測量整個LED燈具也可以測量單顆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對傳感器技術作了改進，使之與CIE(International Commission On Illumination)制定的人眼視覺匹配函數(shù)非常吻合，保證了測量的精度，尤其在測量LED等非連續(xù)性發(fā)光光譜的光源時;同時CL-200A在CL-200的基礎上增加了LED常用的色純度和主波長測定功能。CL-200A還可以通過配套電腦軟件評定LED的等級，方便直觀地為工程師對提供LED燈具光度和色度參考。

作為全球領先的光學測量專家，柯尼卡美能達的新品色彩照度計可用于LED光源或者投影儀光源的照度、色度、色溫、主波長和色純度等參數(shù)測量，為全球眾多LED燈具和LED模組以及投影儀生產(chǎn)商的設計研發(fā)部門和生產(chǎn)部門提供了可靠的測量工具。

對從事LED照明燈具設計和舞臺射燈研發(fā)的人員來說，CL-200A也是理想的測量工具。為了更好地了解照明環(huán)境及舞臺空間的色溫、色度、照度等數(shù)據(jù)，以指定空間內(nèi)光度和色度的分配，實現(xiàn)二次配光設計，方便工程人員與LED燈具供應商作進一步的數(shù)據(jù)溝通，使用CL-200A進行測量無疑是為燈具研發(fā)工程師提供精準的燈光改良參照，也為照明工程調(diào)光提供了愜意的設計方向。

CL-200A完全符合關于非有害接觸物質(zhì)的歐洲RoHS標準，以五號堿性或充電電池為電源，設計便攜輕巧，可幫助測量人員簡便實現(xiàn)戶外測量作業(yè)。下面讓我們了解下色彩照度計CL-200A的功能及其應用：

我們可以用色彩照度計CL-200A的測量什么?

1) 照度值

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

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

4)主波長 (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)透鏡配光效果評估

如何在品控和研發(fā)中應用CL-200A?

色彩照度計 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，通常會用LED發(fā)散的藍光和磷發(fā)出的黃光混合。但由于LED發(fā)出的藍光譜線分布較廣，容易導致混合出的白光不穩(wěn)定。因此，LED燈通常會使用多個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)光的輻射曲線會有所偏移，而且LED在藍光波段能量較集中，與傳統(tǒng)光源相比，LED色度與主波長的偏移誤差明顯增大。針對這一特性，CL-200A可以更好地測出誤差，協(xié)助研發(fā)工程師解決LED在顏色表現(xiàn)方面的問題。無論是單顆LED和磷的色度，還是最后裝配起來的白色LED燈，CL-200A都可以對其色彩輸出質(zhì)量進行精確的評估。

常規(guī)應用：

1) 測量每個LED的發(fā)光特性并劃分等級

2) 測量磷的發(fā)光特性并劃分等級

3) 根據(jù)不同等級的LED和磷，組合成期望的白光

4) 檢測輸出的光線質(zhì)量并配成白色LED燈

2 可拆卸的測量探頭

儀器的測量探頭可從主機身上拆卸下來，并通過一根連接線與主機相連，這樣可使測量探頭單獨進入積分球、暗室、檢測系統(tǒng)等裝置。機身可選配一套適配器和連接線，最多可連30個探頭同時測量，方便測量燈具的照度均勻度。

3 內(nèi)置LED評級功能

CL-200A配置的數(shù)據(jù)管理軟件CL-S10w可針對LED行業(yè)中最為關心的色彩變化，提供一個量化數(shù)據(jù)和評級的功能。讓操作人員在掌握顏色數(shù)據(jù)基礎上對LED進行色品評級，對燈具的光斑進行測量，方便對多個LED燈在色坐標、色溫、色純度等方面進行綜合對比，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 多點測量及用戶校準功能

CL-200A最多可擴展連接30個測量探頭同時進行多點測量。另外，用戶校準的功能可使測量數(shù)據(jù)更接近理想的目標值。CL-200A可通過單點校準或RGB校準進行用戶校準。

柯尼卡美能達為客戶提供精確的光學傳感技術和解決方案，除了有適用于LED照明的色彩照度計CL-200A，還有適用于照明亮度和色度方面檢測的分光輻射色彩亮度計CS-2000、色彩亮度計CS-200、CS-100A等?？履峥滥苓_專注為客戶提升光學測量的重要價值。

CL-200A應用案例

下面，我們來介紹Longman international Group(以下稱Longman Lighting)使用CL-200A測定光斑色度的案例，通過測定光斑的色度值x,y，計算燈具RGB的混光充分度指標SDC，即色品標準方差。

Longman Lighting根據(jù)內(nèi)部制定的測量標準SDC, 以圓形LED燈具為例，在距離燈具中心1-2米處放置一個大尺寸黑屏，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點，從中心向外緣光強從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象限上均勻取8個點，并分別用CL-200A測每個點的色度值，然后用SDC公式計算RGB的混色充分度比例。

對非圓形LED燈具，燈具垂直投射在黑屏上產(chǎn)生光斑，透過在不同的光束角和測量距離，在1平米的黑屏上等分取11×11=121個點，并用CL-200A測定每個點的色度值(x,y)，然后根據(jù)SDC公式計算RGB混光充分度比例。以下是SDC計算方法和對其他類型燈具的測量方法：

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