目前業(yè)界對于LED光源及燈具的光色電性能快速測量，*常用的設(shè)備是積分球系統(tǒng)。作為一名專業(yè)第三方檢測認(rèn)證機(jī)構(gòu)的測試人員，我們在與客戶的交流過程中經(jīng)常有客戶會問到這樣一個問題——選擇什么樣的積分球測試系統(tǒng)在設(shè)備穩(wěn)定性及測試結(jié)果精準(zhǔn)度方面更高？所以下面針對上述疑問，我非常樂意把我多年從事積分球系統(tǒng)檢測的心得以及目前我司使用的積分球測試系統(tǒng)分享給大家，并把我們所碰到的疑惑羅列出來，做一下討論，以資學(xué)習(xí)借鑒并釋疑解惑。

這篇文章，我首先想從積分球涂料及系統(tǒng)校正用的標(biāo)準(zhǔn)燈兩方面進(jìn)行闡述；后續(xù)的文章我會再從輔助燈、測量計(jì)算方法、光譜儀、配套電學(xué)儀器、LM-79-08標(biāo)準(zhǔn)的要求、具體實(shí)現(xiàn)方法等方面來展開討論。

在使用積分球進(jìn)行光通量測量過程中，與普通光源不同，LED產(chǎn)品的光通量測量在測試準(zhǔn)確性方面對設(shè)備提出了很大的挑戰(zhàn)。一方面LED較普通光源通常具有較強(qiáng)的方向性，通常不會在整個空間均勻地發(fā)光。該特性使得LED直射光在積分球表面的分布呈不均勻分布，該不均勻分布又直接導(dǎo)致不同LED的直接反射光相對探測器的反射特性不同。因?yàn)樘綔y器口的位置及擋板的設(shè)置是固定的，而不同的反射分布直接表現(xiàn)為信號起伏。在普通的測量系統(tǒng)中，不同的正向發(fā)散角的LED、同一LED不同的放置方向、同一方向不同位置等差異，即使光通量是一致，表現(xiàn)出來的測量值也表現(xiàn)出極大的差異性。根據(jù)客戶的驗(yàn)證結(jié)果，普通LED測量系統(tǒng)LED的放置方向?qū)馔繙y量結(jié)果的影響往往超過50%(這一點(diǎn)尤其在國產(chǎn)設(shè)備上表現(xiàn)特別明顯)。在測量不同LED不同發(fā)光角度時，由于在積分球內(nèi)表面的分布差異使得直接反射的分布對探測器的影響也不同，從而直接影響到兩者測量的準(zhǔn)確性的差異。如圖1所示。

圖1 不同發(fā)光角度的不同LED測量時的影響

另一方面LED測量系統(tǒng)通常使用鹵鎢燈作為標(biāo)準(zhǔn)光源，使用的標(biāo)準(zhǔn)燈本身與LED無論是在外形上、發(fā)光的分布特性上還是光譜特性上都有較大的差異。因此二者的差異性必須進(jìn)行必要的修正。

原因分析：

LED的方向性對測量準(zhǔn)確性影響的一個重要原因是積分球的內(nèi)表面反射特性。在普通的LED測量系統(tǒng)中，積分球表面涂層的反射率和朗伯特性都不是很理想。一個是反射率偏低，另一個是漫反射特性不好。國內(nèi)廠家積分球涂層主要采用氧化鎂或硫酸鋇，反射率僅可達(dá)到ρ=0.9左右，而且該涂料較容易受潮脫落及高溫環(huán)境下氧化、變色，這些都會造成數(shù)據(jù)測試誤差。目前我司使用的進(jìn)口美國藍(lán)菲積分球系統(tǒng)，其球體內(nèi)壁噴涂藍(lán)菲**Spectraflect涂料，該涂層在可見光光譜范圍內(nèi)具有很高的反射率。在厚度0.5mm以上、波長400-1100nm之間時，反射率超過99%；在360nm-830nm的光譜范圍內(nèi)提供97%的反射率，并且能擴(kuò)展至300-2400nm范圍。其涂料反射率是目前國內(nèi)積分球上使用的涂料性能所達(dá)不到的。低反射率的積分球表面導(dǎo)致的一個結(jié)果就是，LED的直接照射光經(jīng)過很少的幾次反射后就逐漸衰減，而在整個的光混合過程中，直接照射光和直接反射光占了很大的比重，起了主導(dǎo)作用。而在某些條件下，低反射率材料會在某些條件下在擋板的后部探測器處產(chǎn)生強(qiáng)烈的陰影效應(yīng)。而導(dǎo)致測量不準(zhǔn)確的原因正是直的反射光和陰影效應(yīng)。

另外較低的漫反射率對信號的衰減非常嚴(yán)重。由于光測量過程中，光在積分球內(nèi)多次反射，每次反射都有一定的衰減，而反射率的高和低對光強(qiáng)的影響在多次反射后得以加強(qiáng)。以反射光在球內(nèi)進(jìn)行15次反射為例，如果兩者的反射率相差5%，則信號的衰減可能會超過一倍以上。而實(shí)際上積分球內(nèi)的反射率差別遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于此。

另外目前的積分球測試系統(tǒng)還沒有用于儀器校正用的標(biāo)準(zhǔn)LED光源，在測量過程中，還是使用校準(zhǔn)的穩(wěn)定驅(qū)動的鹵鎢燈作為標(biāo)準(zhǔn)光源。由于標(biāo)準(zhǔn)燈的外形結(jié)構(gòu)和待測LED的差別很大，LED支架對光有吸收效應(yīng)，以及標(biāo)準(zhǔn)燈安裝位置與LED安裝位置的差別，這些也是影響測量結(jié)果準(zhǔn)確性的重要因素。

解決方案及測試結(jié)果：

在目前的積分球測試系統(tǒng)中，為了克服以上這些問題，提高測試數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性，通常采用指定LED以特殊的安裝方向進(jìn)行測試，或者將系統(tǒng)設(shè)計(jì)成待測光源直接朝向探測端口或背向端口方式。但是一個角度無法解決所有問題，不同發(fā)光角度的LED的測試以及反射率等影響仍然需要解決。