常用方法介绍及测量建议！环氧乙烷消毒柜如何测量LED光通量和辐射功率？

作者：杨超月

慧聪LED屏网报道　

　　通常，光通量和辐射功率是LED最重要的光学参数，但是有时也会提到光强空间分布。对于较小的器件，平均LED的强度仍然很常见。现实中，部分LED光通量只是一个不断增加的数字，但仍未被广泛测量过。对于固态照明源来说，光度学和比色辐射特性很重要。

　　测量总辐射功率和光通量的两种主要方法是使用积分球或侧角光度计/光谱辐射计。接下来的两节将介绍这两种测量方法，以及测量时会有哪些挑战。

　　积分球法和测量几何尺寸

　　光通量有时也被称为总光通量，以此强调它是所有方向的总和。它也被称为4π通量，因为一个完整的球体有4π的立体角。要收集4π立体角的所有光，光源须在球体的中心。图1a为测量光通量的常规4π几何结构。捕获所有方向发射的辐射，并测量总光通量。

　　图1.国际照明委员会为所有光源（a）和不具有后向辐射的光源（b）推荐的球体几何图形

　　对于可以忽略不计或没有辐射的光源，可以以更方便的前向通量或2π几何空间测量总通量。在图1b中，光源位于球壁的端口处。只有前半球发射的光辐射才用于测量。这种前向辐射是大多数LED产品的典型特征。积分球必须根据测量几何、同时遵循替代原理进行绝对校准。替代原理指出，应该通过与相似空间和光谱分布的标准源进行比较来测量测试光源。

　　选择正确的尺寸

　　检测样品应始终小于球体的内径，目的是让样品本身引起的干扰因素尽可能低。然而，随着球体越来越大，探测器上的入射光的强度就会降低。根据经验，积分球的光通量是球体半径的平方反比。因此，选择测试对象的大小与球体尺寸对于高精度测量和好流量之间的有效平衡至关重要（参见图2）。

　　图2.直径1m的球体（左）是用于4π和2π几何结构中测量大多数LED和模块的理想选择。直径2m的球体（右）适用于大型灯具和固态照明产品。

　　对于给定尺寸的检测样品，选择球体的正确尺寸有一些准则。使用4π几何图形，检测样品的总表面应小于球体表面的2％。线性灯的长度应小于球体直径的2/3。使用2π几何图形，计量口的直径及检测样品的最大延伸度不应超过球体直径的1/3。

　　自吸收产生的误差及修正方法

　　检测对象本身就会吸收积分球中的光辐射。这种干扰形式，被称为自吸收，可导致光辐射明显衰减并导致测量偏差。检测样品越大越暗，衰减就越明显。图3就展示了两个检测样品与所得到的传输与波长。自吸收可导致多达10％的误差。

图3.两台待测设备的自吸收光谱

　　因此，自吸收修正需要适当的辅助光源，才能进行精确测量。全光谱的卤素灯正符合这个要求。辅助光源必须位于挡板后面，以避免直接照射样品，并应由稳定的电源进行操作。此光源用于确定被测设备、样品架和连接电缆的光谱吸收特性，然后用实际测量值进行抵消。随着涂层的反射率上升，球体面积与试样的比例降低，自吸收效果增加。

　　近场吸收

　　处于光源附近的任何物体（例如插座）都会明显吸收光，并可能导致较大的误差。这种所谓的近场吸收不能通过自吸收测量来修正。因此应避免这种影响。物体应尽可能远离灯，避免形成空腔。此外，推荐用高反射率材料覆在物体表面。图4展示了线性管架的一个良好解决方案。

图4.避免近场吸收效应的例子。线性管的支架被放置在尽可能远离光源的地方并涂覆有高反射率材料。

　　燃烧的位置