球形光度计计量LED总光通量的关键技术解析

球形光度计是用测量LED产品光通量和光效的一种高效快速的设备，涉及光通量测量的计量机构、产品检测中心和企业质控部门，是目前用于LED光通量和光效检测的最主要设备。如何合理使用球形光度计获得准确的光通量值是测试人员普遍关心的问题。本文将尝试讨论球形光度计计量LED总光通量的关键技术要点。

1 球形光度计原理

球形光度计是利用积分球测量光源总光通量的光度计，基本结构见图1。光源S放在积分球内(常见位置是球中心位置的4π测量方式，或者球壁附近的 2π测量方式)，光探头D在球壁上贴着探测孔。该孔在球壁上，并放置有漫射器。若探头D是光度探头，其输出电流经I/V转换成电压，最后在读数仪表R上显示出来;若探头D是光纤收集面，其采集光线后通过光纤连接光谱辐射计，根据测得的可见光区的光谱功率，利用光谱光视效率函数计算出总光通量。也存在两者结合使用的情况，即同时使用光度探头和光谱辐射计，利用光度探头测量光通量，光谱辐射计测量光源的光谱功率分布。

图1a. 球形光度计(探测系统为光照度计)的结构示意图

图1b. 球形光度计(探测系统为光谱辐射计)的结构示意图

积分球内部是用白色漫反射材料均匀地涂布的，材料要求漫反射特性好，无光谱选择性。设球壁的反射为ρ，比球半径为R，光源S所发出的总光通量为φ。根据积分球理论，光源S在球壁上产生的反射照度为

对于一个确定的积分球，R和ρ都是固定的。于是上式表示，由于积分球内壁的多次漫反射作用，光源在球内壁各点形成的间接照度值相等，且正比于光源的总光通量。图1中，挡板B的作用是阻挡光源S直接照射到探头D。若积分球内去掉挡板B，从光源发出的光会直接照射到探头D上，此时探头D处位置的照度将依赖于光源在此方向上的发光强度。球内壁上各点照度值不相等，将不正比于光源的总光通量。

根据公式(1)我们可以通过比较被测灯和标准灯之间的光电读数，测量出被测灯的总光通量为

其中Rtest是被测灯的光电读数，Rstd是标准灯的光电读数，φstd是标准灯的总光通量值，C是光通量常数。

2 LED特点

LED是新一代节能光源，具有高效能、长寿命、色彩丰富、动态调节范围大等特点，受到人们的高度关注，也是**实现节能减排的一种高科技产品。一般认为，相对于传统的白炽灯，LED灯具有如下特点：