積分球校準(zhǔn)操作說明

積分球校準(zhǔn)操作說明第一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一Photometry光度測量Whatisphotometry?什么是光度測量Photometryisthemeasurementoflight.光度測定是用來測量光Ifyoucannotmeasurewhatyouproduce,youwillnotbeinbusinessforlong.如果你不能測量你自己的產(chǎn)品,那么你不會有長久的買賣2第二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一ElectromagneticSpectrum

電磁波頻譜3第三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一Radiation輻射LightistheportionoftheElectromagneticSpectrumthatcanexcitetheretinaandproduceavisualsensation.光是電磁波頻譜的一部分,它能刺激視網(wǎng)膜產(chǎn)生視覺VisibleLight可見光380to800nmUltraVioletRadiation紫外輻射UV-C-200to260nmUV-B-260to320nmUV-A-320to400nm長波紫外線InfraRedRadiation紅外輻射800to3600nm4第四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一RelativeEyeSensitivities眼睛相對的靈敏度ScotopicEyeSensitivityCurve暗視覺靈敏度曲線PhotopicEyeSensitivityCurve適光5第五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一IntegratingSpheres–Whyusethem?積分球Inpractice,luminousfluxismeasuredusinganintegratingsphere.習(xí)慣上積分球用來測量光通量Thespheresarecoatedwithahighlydiffuse,reflectiveandspectrallyflatcoating.球面上覆蓋有一層高反射物質(zhì)Theadvantageofasphereisthatthelightfromthetestsourceis“integrated”viamultiplereflectionssuchthatthereflectedlightstrikinganypointonthespherewallisproportionaltotheluminousfluxemittedbythelamp.球的優(yōu)勢是測試源的光是”完整的”,經(jīng)過多次反射,反射光照到球面內(nèi)任何一個點上的燈發(fā)出的光通量是均衡的6第六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一SystemDesign系統(tǒng)設(shè)計TestLamp測試燈Baffle擋片Detector探頭Baffle擋片AuxiliaryLamp輔助燈PowerSystem第七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一SphereDesign球設(shè)計Detectortomeasurethelightoutput.探頭測量光的輸出Baffletoblockthedirectlightfromthelampfromthedetector檔片阻擋從燈管直接到探頭的光Weareinterestedintheintegratedreflectedlightinthespherenotdirectlight(Illuminance).我們要測定的是在球內(nèi)完整的反射光而不是直接照射光AuxiliaryLampandbaffletomonitorthespherecalibrations.輔助燈和擋片是監(jiān)控球的標(biāo)準(zhǔn)8第八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一SpherePhotometer球面光度計9第九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一SphereTheory球原理E=I/r2E=Illuminance照度I=LuminousIntensity發(fā)光強(qiáng)度10第十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一11E=I/AE=IlluminanceI=LuminousIntensity

LINE1HASONEREFLECTION直線1有一個反射E1=r/ASphereTheory第十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一11222E=I/ALINE2HASTWOREFLECTIONSE2=rr/ASphereTheory第十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一112223333E=I/ALINE3HASTHREEREFLECTIONSE3=rrr/ASphereTheory第十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一ETOTAL=I/r2+

r/A

+rr/A

+rrr/A+...ETOTAL=I/r2+

r/A

+r2/A

+r3/A+...ETOTAL=I/r2+/AS(r+r2+r3+...)ETOTAL=I/r2+

r A(1-r)SphereTheoryETOTAL=

r AfterBaffleInsertiontoBlockDirect

A(1-r)Thedetectorsignalisproportionaltoluminousflux!探測到的信號與光通量成比例第十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一BasicPhotometrySystems15第十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一Units:Lumens–1lmis1“l(fā)ightWatt”.單位:Lumens-1lm是1”光瓦”Eyesensitivitycorrectedpower.Definition:Thetimerateofflowofradiantenergy(radiantpower)asweightedbythephotopicspectralsensitivityoftheeye.定義:光源在單位時間內(nèi)所發(fā)出的光量,其中可產(chǎn)生視覺者Ifauniformpointlightsourceof1cdluminousintensityispositionedatthecenterofasphereof1-mradius,everyareaof1m2ontheinsideofthespherewillreceivealuminousfluxof1lm.如果在一個半徑為1m的球內(nèi)的中心位置有一個光強(qiáng)度為1cd的均勻點光源,在1m2內(nèi)表面接收到的光通量是1lm.LuminousFlux(Φ)光通量16第十六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一DeterminedbyEquation:方程式Pλ()isthespectralpowerdistribution(SPD)ofthelightsourceinW/nmPλ()是光源的光譜能量分布W/nmV()isthephotopicspectralsensitivityoftheeye–usedhereasa“weightingfactor”V()是眼睛產(chǎn)生的視覺-”權(quán)重因數(shù)”Thisisthefundamentalphotometricequation這是光度的基本方程k=683lm/WLuminousFlux(Φ)17第十七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一P(l)=lamppowerspectra燈能量范圍V(l)=eyesensitivitycurve視覺靈敏曲線P(l)*V(l)=effectivepowerspectratheeyesees可見功率范圍YoucanthinkoftheeyeasadetectorwitharesponsecurveV(l)眼睛就象是V(λ)曲線所反應(yīng)PhotometrySystem

Calibration18第十八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一PhotometrySystemCalibration

光度系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)Whycalibrate?為什么用標(biāo)準(zhǔn)？PropercalibrationlinksPhilips’measurementstoStandardInternationalUnits—opticalwattandlumen.飛利蒲測量單位是以國際單位為標(biāo)準(zhǔn)-瓦特和流明USFederalTradeCommissionrequiresthatratingsincatalogues,inadvertising,etcbebasedinactualmeasurements.美國商務(wù)委員會要求刊登在目錄、廣告等要基于實物測量ManycustomersrequestcertificationtoANSI,CSA,orotherstandards.Photometricmeasurementsareapartofmanycertifications.許多顧客要求有ANSI,CSA或者其它標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證。光度測量也是這些標(biāo)準(zhǔn)中的一部分。Governmentalcontracts(stateandnational)manytimesrequirecertification.政府合同大多數(shù)要求有證明PhilipsLightingisinthebusinessofprovidinglightandlightingsolutions,NOTselling“l(fā)ightbulbs”.Wemustbeabletomeasurewhatwesell.飛利蒲照明是供應(yīng)燈和照明方案，不出售“電燈泡”。我們必須有能力測試我們所賣的。Luminousflux,color,CRI,Lifetime,etciswhatwesellandhowwedifferentiateourselvesfromothers.我們出售的產(chǎn)品的光通量、色溫、CRI、壽命等，如何與其它公司區(qū)別19第十九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一PhotometrySystemCalibrationWhycalibrate?Withoutgoodmeasurements,wecannot:沒有好的測量法，我們不能：Determineourquality.決定我們的質(zhì)量Judgetheeffectivenessofimprovementsorproductcostreductions.判定效力的提升或者生產(chǎn)成本減少Properlyanalyzecustomercomplaints.完整的分析顧客抱怨Effectivelybenchmarkthecompetition.有效的競爭基點Providegooddataforcourtcases.提供對案例有益的資料Rebutcompetitionclaimsandmisinformation.反駁競爭要求和誤傳Supportsales.支持銷售20第二十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一FundamentalCalibrationEquation

標(biāo)準(zhǔn)方程的基本原理CalibrationsaretypicallyperformedbymeasuringaknownvalueandthenestablishingaCalibrationFactororCorrectionFactorastheratiooftheknownandMeasuredValue:標(biāo)準(zhǔn)代表測量一個已知值，設(shè)定一個校準(zhǔn)因數(shù)或者修正因數(shù)當(dāng)作已知和測量值的比率Measuredvaluesofunknownsarethencalculatedas:測量未知值計算如下21第二十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一FundamentalCalibrationEquation

方程基本原理Thestandardlampsareplacedinthesphereandoperatedattheelectricalcharacteristicsspecifiedbythecertificate標(biāo)準(zhǔn)燈放置在球內(nèi)然后按照說明書進(jìn)行電特性操作ThefluxvalueprovidedbythecertificateisthenusedtodeterminetheCalibrationFactor:根據(jù)說明書提供的光通量值測定校準(zhǔn)因數(shù)Forsomephotometers(LMTI1000andC1200’s)thisvaluecanbeenteredinastheattenuatorforthesystem.這個值可以當(dāng)作是一些光度計系統(tǒng)的衰減器22第二十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一SphereCorrections

球體修正CorrectionsmustbeappliedtointegratingspheremeasurementstoaccountforLampColor,Shape,Size,non-linear(ordifferent)sphereillumination,fixturing,andIntensityDistribution.修正必須適用于累計球（光度計的圓球）測量說明燈的色溫、外型、尺寸、非線形（或者不同）球照明、預(yù)定時間和亮度分布Thecorrectionsare:修正如下：SelfAbsorption自吸收Spatial空間IntensityDistribution亮度分布Spectral光譜Positional位置23第二十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一PhotometrySystemCalibration

光度測量系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)Therearetypicallyonly2calibrationsrequiredforphotometrysystems:光度測量系統(tǒng)典型的有2個要求標(biāo)準(zhǔn)Luminousflux(detectorbased)光通量（基于探頭）Spectral光譜Oncecorrectionfactorsaredetermined,theinformationcanbeputintocalculationsoftware(suchasPDAQ)orspreadsheetsandautomaticallyusedinthemeasurementprocess.一旦確定修正因數(shù)，資料應(yīng)該被輸入到計算軟件（象PDAQ）或者電子數(shù)據(jù)表格，自動使用在測量程序中。24第二十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一PhotometrySystemsCalibrationCalibration1:DetectorBasedCalibration–LuminousFluxCalibration標(biāo)準(zhǔn)1：探頭標(biāo)準(zhǔn)-光通量標(biāo)準(zhǔn)Lumens流明IncludesSAF,ID,Spectral,Spatial,PositionalCorrectionFactors包括SAF、ID、光譜、空間、位置、修正因數(shù)Equipment:LMT,sphere.

設(shè)備：LMT、球Calibration2:SpectralBasedCalibration–SpectralPowerDistributionCalibration標(biāo)準(zhǔn)2：光譜標(biāo)準(zhǔn)-光譜能量分布SpectralPowerDistribution光譜能量分布UsedtocalculateCCT,CRI,x,y,allR-values習(xí)慣上計算CCT、CRI、X、Y、所有R值x,ycorrectionfactorsaredependentuponthiscalibration,NOTtheluminousfluxcalibration.X、Y的修正因數(shù)依賴于這個標(biāo)準(zhǔn)，不是光通量標(biāo)準(zhǔn)。Thiscalibrationiscurrentlya“relative”calibration–doesnotincludecorrectionssuchasSAF,ID,etc.這個標(biāo)準(zhǔn)是當(dāng)前“相對的”標(biāo)準(zhǔn)-不包括修正象SAF、ID等Thecalculatedvaluesneedonlyrelativevalues,notabsolutevalues.計算值需要的只是相對值不是絕對值Equipment:DAS,OMA,Monochromator,Spectrometers,etc.設(shè)備：數(shù)據(jù)采集器、OMA、單色儀、分光計等。25第二十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一PhotometrySystemsCalibrationCorrectionfactorsappliedtoluminousfluxcaninclude:修正因數(shù)適用于光通量包括：SelfAbsorptionCorrection:Alampinasphereabsorbslightemittedbyitselfandreflectedbackfromthespherewall,thusreducingthesphereresponsivity自吸收修正：一支燈在球內(nèi)吸收自身發(fā)出和球壁上反射的光，從而減少了球的敏感度SpectralMismatchCorrection:ThespectralresponsivityoftheintegratingspherephotometerisnotperfectlymatchedtotheeyesensitivitycurveV(l)function.光譜失諧修正：積分球的光譜敏感度與人眼靈敏度曲線不是完全相等SpatialNon-uniformityResponseCorrection:Theresponseofthesphereisnotspatiallyuniformbecauseofthebaffleorotherobjectsinthesphere(fixturesforu-bend),contaminationofthespherewall,gapsbetweenhemispheres,differentangularluminous-intensitydistributionsfromthoseofthetestlamp.空間不均勻反應(yīng)修正：球內(nèi)反應(yīng)不是空間均勻的，因為在球內(nèi)有擋光片和其它物體，球壁上的污染物，半球的空隙，測試燈從不同角度的照射。26第二十六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一PhotometrySystemsCalibrationCorrectionfactorsappliedtoluminousfluxcaninclude:修正因數(shù)適用于光通量包括：IntensityDistributionResponseCorrection:Theresponseofthesphereisnotspatiallyuniformduetodifferentangularluminous-intensitydistributionsfromthoseofthetestlampascomparedtothecalibrationlamp.強(qiáng)度分布反應(yīng)修正：球體反應(yīng)空間不一致取決于從標(biāo)準(zhǔn)燈不同角度發(fā)光亮度分布-PositionalCorrection:Ideally,allmeasuredtestlampsshouldbemeasuredinthesamepositionalorientationasthestandardlampsduringcalibrationprocedures.Insomecases,lampsmustbemeasuredinadifferentorientation.Thiscorrectionisalsoimportantwhenmakingmeasurementsonpositionlimitedlamps.Inordertoaccountforanyeffectsthatmayoccurduetoacombinationofnon-uniformspatialissuewiththesphere,apositionalcorrectionfactorisused.-位置修正：理想上所有測試的試驗燈應(yīng)該安裝在相同的位置方向按照標(biāo)準(zhǔn)燈的標(biāo)準(zhǔn)程序。有時候，燈必須在不同的方向上測試。這個修正同樣重要當(dāng)靠有限燈管來確定測量位置。為了解決任一效果的可能發(fā)生，取決于球的空間不一致問題，所以使用了位置修正因數(shù)。27第二十七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一PhotometrySystemsCalibrationCalibration1:DetectorBasedCalibration–LuminousFluxCalibration標(biāo)準(zhǔn)1：探頭標(biāo)準(zhǔn)-光通量標(biāo)準(zhǔn)(1)Definethe“null”conditionofthesphereExample:Emptysocket,nolamp.定義球體“無效”條件如：沒有燈(2)DetermineSAFofthecalibrationlampstandards確定SAF標(biāo)準(zhǔn)燈的標(biāo)準(zhǔn)(3)DeterminetheAttenuatorSetting確定衰減器設(shè)置Measurestandards–rawdata,nocorrectionfactors測量標(biāo)準(zhǔn)-原始數(shù)據(jù)，沒有修正因數(shù)Attenuatorsettingissettoforcethefollowing:衰減器設(shè)置是強(qiáng)制設(shè)置如下：CertificateLumens=SAF*RawLumens證明光通量=SAF*原始光通量Note:RawLumens=AttenuatorSetting*DetectorSignal.注意：原始光通量=衰減器設(shè)置*探頭信號Therefore:Lumens=SAF*AttenuatorSetting*Detectorsignal.因此：光通量=SAF*衰減器設(shè)置*探頭信號SincewehavetheSAF,wecansettheattenuatorsetting.一旦我們有了SAF，我們就可以設(shè)置衰減器設(shè)置了。Measurestandardsasatest測試時測量標(biāo)準(zhǔn)Measuredlumens=SAF*Rawlumens.標(biāo)準(zhǔn)的光通量=SAF*原始光通量Confirmthedatamatchesthecertificateassignedvalue.確認(rèn)證明賦值的數(shù)據(jù)匹配28第二十八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一PhotometrySystemsCalibrationCalibration1:DetectorBasedCalibration–LuminousFluxCalibration標(biāo)準(zhǔn)1：探頭標(biāo)準(zhǔn)-光通量標(biāo)準(zhǔn)(4)DetermineLuminousFluxSpectralCorrectionFactor確定光通量光譜修正因數(shù)TheLMTcellmimicstheeyesensitivitycurve,butitisneverperfect.Therefore,errorisintroduced.LMT模仿人眼視覺靈敏度曲線，但是它還不是很完美，所以有誤差Thiscorrectionfactorisrequiredwheneverlampsaremeasuredwithdifferentspectrathantheinitialcalibrationsource.修正因數(shù)要求無論何時測量不同光譜燈管都應(yīng)和初始校準(zhǔn)源比較Aspectralcorrectionfactorisusedsothattheattenuatordoesnothavetoberesetforlampswithdifferentspectra.因為運用了光譜修正因數(shù)，所以不同光譜的燈衰減器也不用重新調(diào)整DeterminetheSAFfor“other”standards(fluorescent,u-bend,etc).確定SAF適合“其它”標(biāo)準(zhǔn)（熒光燈、U形燈等）。Measurestandards–rawlumendata,nocorrectionfactors.測量標(biāo)準(zhǔn)-原始光通數(shù)據(jù)、無修正因數(shù)。SpectralCF=CertificateLumens/(SAF*rawlumendata).光譜CF=證明光通量/（SAF*原始光通數(shù)據(jù)）Measurestandardsasatest測試的測量標(biāo)準(zhǔn)Measuredlumens=SAF*SPEC*Rawlumens.測量光通量=SAF*原始光通量Confirmthedatamatchesthecertificateassignedvalue.確認(rèn)證明賦值的數(shù)據(jù)匹配29第二十九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一PhotometrySystemsCalibrationCalibration1:DetectorBasedCalibration–LuminousFluxCalibration標(biāo)準(zhǔn)1:探頭標(biāo)準(zhǔn)-光通量標(biāo)準(zhǔn)(5)DetermineLuminousFluxIntensityDistributionCorrectionFactor(5)確定發(fā)光強(qiáng)度分布修正因數(shù)Reflectorlampsunevenlyilluminatethesphereinadifferentwayfromtheinitialstandardlamps.Thisisespeciallyanissuewithsmallerspheres.最初的標(biāo)準(zhǔn)燈以不同的方式在球內(nèi)不均衡的反射.小球的結(jié)果尤為特別.Thiscorrectionfactorisrequiredwheneverlampsaremeasuredwithdifferentilluminationpatternsthantheinitialstandards.修正因數(shù)要求無論何時測量不同光譜燈管都應(yīng)和初始校準(zhǔn)源比較Aintensitydistributioncorrectionfactorisusedsothattheattenuatordoesnothavetoberesetforlampswithdifferentspectra.運用亮度分布因數(shù),測試不同光譜燈時衰減器不必重新安裝DeterminetheSAFfor“reflector”standards.確定SAF適合“反射標(biāo)準(zhǔn)Measurestandards–rawlumendata,nocorrectionfactors測試標(biāo)準(zhǔn)-原始光通量數(shù)據(jù)、無修正因數(shù)IntensityDistributionCF=CertificateLumens/(SAF*rawlumendata)亮度分布CF=已證光通量/(SAF*原始光通量數(shù)據(jù))30第三十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一PhotometrySystemsCalibrationCalibration1:DetectorBasedCalibration–LuminousFluxCalibration(5)DetermineLuminousFluxIntensityDistributionCorrectionFactor(continued)Measurestandardsasatest檢驗測量標(biāo)準(zhǔn)Measuredlumens=SAF*ID*Rawlumens.標(biāo)準(zhǔn)光通量=SAF*ID*初始光通量Confirmthedatamatchesthecertificateassignedvalue.確定初始數(shù)據(jù)的證明賦值Calibration1:DetectorBasedCalibration–LuminousFluxCalibration標(biāo)準(zhǔn)1:探頭標(biāo)準(zhǔn)-光通量標(biāo)準(zhǔn)OtherCorrectionsFactorscanbedeterminedsuchaspositional,etc.確定其它修正因數(shù)如位置等Remember,thiscalibrationisforLumensonly!Thereisnoneedtoperformcolorcorrectionsatthetimeyouperformlumencalibration.記住這個標(biāo)準(zhǔn)僅適用光通量!當(dāng)你操作光通量標(biāo)準(zhǔn)時不必進(jìn)行顏色修正.Theuseofcorrectionfactorsisdependentuponthelamptype.使用修正因數(shù)取決于燈的型號Measuredlumens=SAF*SPEC*ID*Rawlumens.標(biāo)準(zhǔn)光通量=SAF*SPEC*ID*原始光通量31第三十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一Example-SAFProcess32第三十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一ExampleSpectralCF

Process33第三十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一ExampleLumenCalibrationProcessNONote:onlyshowsafewcorrectionfactors–SAFandSpectralCF.34第三十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一LumenCalibrationProcessCont’d35第三十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一PhotometrySystemsCalibrationCalibration2:SpectralBasedCalibration–SpectralPowerDistributionCalibration標(biāo)準(zhǔn)2:光譜標(biāo)準(zhǔn)-光譜能量分布標(biāo)準(zhǔn)SpectralPowerDistribution光譜能量分布UsedtocalculateCCT,CRI,x,y,allR-values習(xí)慣用于計算CCT,CRI,X,Y,所有R值x,ycorrectionfactorsaredependentuponthiscalibration,NOTtheluminousfluxcalibration.X、y修正因數(shù)由這個標(biāo)準(zhǔn)決定,不是光通量標(biāo)準(zhǔn).CCTisdirectlycalculatedfromx,y,sothismustbecorrectfortheCCTtobecorrect.CCT是從x、y中直接計算出來,所以必須給CCT做正確的校正.CalibratewithaSpectralFluxStandard.校準(zhǔn)光譜流量標(biāo)準(zhǔn)UnitsareinW/nm單位Afilewithdataforthestandardlampiscomparedwiththerawmeasureddata.比較標(biāo)準(zhǔn)燈的檔案資料數(shù)據(jù)與原始測量數(shù)據(jù)CarefullyplacetheSpectralFluxStandardintothesphere.小心地將光譜流量標(biāo)準(zhǔn)放進(jìn)球內(nèi)Operatethelampaccordingtothecertificateforthestandard.按照標(biāo)準(zhǔn)說明書安裝燈36第三十六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一PhotometrySystemsCalibrationCalibration2:SpectralBasedCalibration–SpectralPowerDistributionCalibration標(biāo)準(zhǔn)2:光譜標(biāo)準(zhǔn)-光譜能量分布標(biāo)準(zhǔn)(3)UseappropriatesoftwaretomeasuretheSpectralFluxStandard.(3)用合適的如件來測量光譜流量標(biāo)準(zhǔn)Thesoftwarewillgenerateacalibrationfilebycomparingthespectralfluxstandardfilewiththemeasuredfile,wavelengthbywavelength.通過比較光譜流量標(biāo)準(zhǔn)文件和測試文件,軟件會產(chǎn)生一個標(biāo)準(zhǔn)文件Eachdatapointateachwavelengthinthecalibrationfileiscalculatedaccordingto:每個波長里的每個數(shù)據(jù)點在標(biāo)準(zhǔn)文件內(nèi)計算公式如下CAL=標(biāo)準(zhǔn)文件數(shù)據(jù)/原始探測數(shù)據(jù)

CAL=(StandardFileData)/(RawDetectorData).Thecalibrationfileisusedtoconvertrawdetectordatatom