照明光学丈量做战有积分球测试系统、光色散布测试系统、照度计、亮度计、光辐射功率丈量计、光生物平安丈量系统等。探测机议和企业都广大操纵或者说操纵至多的是积分球测试系统来丈量灯的光色电参数。这边不管其影响巨细，先紧要剖析积分球测试系统中潜在的或者影响成分。

积分球丈量法的根底办事旨趣

积分球丈量法的旨趣是在积分球中先用准则参考灯定标，再丈量被测灯，再由电脑举行对照解决的相对法丈量。

当被测灯与准则参考灯在各方面都彷佛时，过错就会缩小到最小。但即便是如许，在理论的做战和测试进程中都市有不少成分使其孕育偏离，更况且大多半被测灯与准则参考灯之间的差别很大。

即便有的成分偏离志愿情状较少，简单成分对丈量后果影响不大。不过偏离志愿的成分太多，其交错关连影响的或者性就会越大，过错也会越大。因此，应尽管缩小做战和测试进程中的百般偏离。

1积分球丈量法中光谱仪的办事旨趣

积分球丈量法有光度丈量法和光谱丈量法之分。初期纯真用指针式光电检流计表来读取光度探头中的光电流，再用手工筹划的法子，其过错很大，早曾经不必了。以后改善为用数字表读数，但仍旧过期好久了。现在，操纵不少的是积分球光谱丈量法。它又可分为光电倍增管式和CCD阵列式两种。

（1）光电倍增管式光谱仪内部的办事旨趣

被测灯发出的复色光在积分球内平均混光后被光纤输入端头接管，并由光纤传递加入光谱仪，再经滤色加入输入狭缝，投射到光栅上对光谱光功率记号举行分解。

由于做为光电变换的光电倍增管自己没法分辨光谱，因此由呆板装配动弹光栅来把确定带宽的单色光功率记号遵从波长巨细顺次投射到输出狭缝，由紧贴狭缝的光电倍增管接管并把光功率记号变换并多级强调为电记号，再由外部电路进一步强调输出到电脑中举行解决。在这一系列进程中，本领稀奇繁杂。

其余，丈量需求确切的波长扫描(这关于光谱延续的灯的丈量确切性不是题目，但对离开光谱的灯的光色参数稀奇是色参数丈量确切性很要紧，譬喻白炽灯的色温丈量确切度很高而三基色节能灯的色温丈量确切度较差)，丈量的分辩率和确切度又与输入输出狭缝宽度、波长定位及扫描步长瓜葛很大。

因此光电倍增管式光谱仪的丈量速率较慢，初期的光谱仪寻常需2～3分钟，近期的也需求10秒钟左右。

光电倍增管式光谱仪的丈量确切度也许很高，但光电倍增管也出毛病：

①智慧度因强光映照或因映照功夫太长而升高，中止映照后会部份地复原，这类景象称为“怠倦”。咱们在对一台操纵了多时间电倍增管式光谱仪对统一白炽灯延续反复丈量90分钟实验中，其光通量陆续单向降落达3%，但色温变动很小在5K内(0.2%)；

②年华极表面各点智慧度不平均；

③在理论丈量中施加的电压过高会孕育噪声。

（2）阵列式CCD光谱仪内部的办事旨趣

与光电倍增管式不同的场合是，阵列式CCD光谱仪由光栅把被测灯的复色光分解为按波长巨细按次摆列的光谱光功率记号，并一次性同时投射到可分辨光谱波长的CCD阵列上，这类一次成像接管并取得各波长光谱光功率记号的方法替换了需求扫描顺次把单色光输入到光电倍增管中来“分时段”接管各波长光谱光功率记号。并由此不再需求光栅扫描的呆板动弹装配。

因此，丈量速率稀奇快，可达毫秒级。现在，照明用的较好的CCD变换器为位，筹划可得最高波长精度为0.2nm。各方面整体来讲，现在精度还比不上光电倍增管式光谱仪。

CCD的毛病有：①基底噪声较大；②暗电流与温度瓜葛亲昵，需冷却，每升高5～7℃，暗潮就减小一半，业余运用的CCD罕用液氮制冷，使其温度低于-℃；半导体系冷寻常为-10℃至-20℃，难以到达很高程度；③CCD器件各个像素的量子效率不一致，会孕育各波长光功率巨细丈量过错，这比上头提到的光电倍增管年华极表面各点智慧度不平均的影响要严峻。

以上两种光谱仪内部本领上稀奇繁杂，各次序都有或者孕育过错，做战成本层次不同，过错级别就不同，且置备做战时已固化了的。操纵做战的探测机议和企业弗成能、也不答应敷衍动。除光谱仪以外，咱们在使历时更应留神防范或改善周全丈量行动中或者存在的很多此外过错源。

值得一提的是：关于较初期的呆板扫描光电倍增管式光谱剖析仪中，当用准则参考灯定标时，应调理光电倍增管的负高压使其各光谱中的最大光功率值在电脑中扫描显示约为20%高度，以后的丈量中该负高压调理旋钮就不要再动了，不然需从新定标。

厥后丈量中只要调理强调率旋钮，由于准则参考灯寻常为发光效率很低的白炽灯，而被测灯或LED灯发光效率或者高于它的数倍至十数倍，不确定光通量恰巧凑近的准则参考灯；其余，白炽灯的光谱与不少被测灯的差别很大。

因此，频频需求调理电流强调率旋钮来防范被测光谱功率记号防范溢出。其余，应对照一下各电流强调率旋钮的各档位在丈量统一被测灯时，其后果能否一致。当不一致时，需求用准则参考灯在各档位都探测一下，采选与计量校准值最凑近的档位。

2积分球丈量法的此外过错成分

即便积分球丈量法是采取与准则参考灯举行对照的相对丈量法，但就算被测灯与准则参考灯形状不异或彷佛，也不能是以就觉得偏离志愿积分球成分多一些也没瓜葛。

理论的积分球有的简单成分的偏离或者影响不大，但偏离的成分越多，其交错关连影响或者性就越大，总过错就或者越大。因此，应尽管缩小做战各方面的偏离。

志愿的积分球该当是内球面遍地半径绝对相等，遍地具备较高的反射率、呈光谱中性且平均一致的朗伯漫反射涂层，球体内部没有任何此外物体乃至准则参考灯和被测灯也都可是一个虚无的发光点等等。

但是，理论的积分球是确定有变形的；反射涂层不平均、反射率各不不异(涂层材料不同)以及有确定的非光谱中性；且内置物件较多譬喻灯座及支架、挡光屏、辅佐灯等。

其余，即使各探测机构置备的积分球的规格和直径或者不异，但不同品牌的积分球内部构造也或者存在较大差别。

积分球的体例延续以来是稳固式的，有在球中间点灯的4Π法和LED浮现后崛起的在球壁点灯的2Π法，操纵2Π法丈量应对照并保证LED灯程度方位发光与老例4Π法向下发光两者之间丈量后果的差池在答应领域内。比来还浮现了一种可挽救式2Π法积分球，即便它也许很简单做到向下发光，但由于斟酌到准则参考灯的原由，仍旧该当对照它与老例4Π法两者之间丈量后果的差池在答应领域内，这边不做详细敷陈。

（1）直射光掩饰屏

掩饰屏公式推导旨趣以下：

但是，志愿积分球内部该当没有任何物体。是以，掩饰屏也该当是一个既能绝对遮盖住被测灯对接管探头的直射光，其形骸又该当是虚无的。看来，在积分球内的什物掩饰屏的自己便是对志愿积分球的一种摧残，便是过错的起原。是以，什物掩饰屏除了应具备与球壁不异的反射涂层以外，还该当是既能绝对遮盖住被测灯对接管探头的直射光，其体积形态又该当是尽或者小而薄，不然孕育的过错就会增大。

理论上，各探测机议和企业所置备的不异直径积分球内的掩饰屏在形态(长条形、圆形和长条形叠加圆形)、巨细、厚度以及离中间点的间隔各不不异。因此，即使丈量以前会用准则参考灯举行校准定标，但过错巨细也仍旧会各不不异的。

情状或者更严峻的是，有的探测机构或者没有装备百般规格掩饰屏，或者不认识旨趣而在探测时没按被测物形态和巨细举行采用调换掩饰屏偏从新操纵准则参考灯举行校准定标。尚有在丈量双端荧光灯或LED灯管时，务必操纵长条形掩饰屏。但因白炽准则参考灯与被测灯形状出入太大，从旨趣上来讲长条形掩饰屏不合适白炽准则参考灯，对白炽准则参考灯定目准则确性影响较大。因此，探测后果或者孕育不小的过错。

其余，掩饰屏与球心间隔该当为球半径R的1/3，各探测机构的积分球掩饰屏场所也或者不一。即使是先用准则参考灯校准的相对法丈量，但偏离规则就会孕育过错和一致性题目。因此，掩饰屏或者是各探测机构一致性过错较大的紧要原由之一。

下表是尝试后果：

（2）准则参考灯

志愿准则参考灯的形态、光色参数等等该当尽或者与百般被测灯都不异，这需求多数的准则参考灯，但实际中这是弗成能实行的。现在的情状是有为数未几规格的白炽灯或石英卤素钨丝灯做为准则参考灯。

志愿的准则参考白炽灯或石英卤素钨丝灯该当是全空间平均散布发光的，但理论上由于它们都有灯座掩饰光，且白炽灯是长形灯丝，因此并非是全空间平均发光。并且被测灯也是形态、光色参数等不同。有的远远偏离与准则参考灯的彷佛性请求，关于LED来讲形状、发光平均性、发光角度和光谱等与白炽灯或石英卤素钨丝灯出入迥异。因此，孕育对照大过错的或者性是确定的。

（3）准则参考灯和被测灯的尺寸

志愿积分球该当球内部没有任何物体，包罗准则参考灯和被测灯也都可是一个虚无的发光点。是以，理论的准则参考灯和被测灯都是过错起原，务必尽管缩小这个过错。

第一，按规则，灯的最大尺寸不该超越积分球半径R的1/6～1/10。看来，这关于长条形的管形荧光灯和LED灯会孕育较大过错。稀奇是操纵小积分球测大功率灯。

第二，操纵不同直径积分球丈量统一规格产物也会孕育丈量前提不一致。

第三，丈量长条形的管形荧光灯和LED灯管时，务必用长条形挡光屏，但用准则参考白炽灯定标时，两类灯的形态差别使挡光屏对定目准则确性影响较大。

（4）被测灯预热稳守功夫

不同于白炽灯的几分钟，荧光灯的二十多分钟，不同的LED灯的稳守功夫或者需30分钟或1小时不等，而准则请求的光色参数是安定后的丈量后果。因此，当各探测机构对统一只灯的预热功夫不按统一规则实行，就会孕育确切性和一致性过错。

（5）灯座支杆及支架

志愿积分球该当是球内部没有任何物体，包罗灯座支杆及支架。那末，在球心点灯的4Π法丈量LED灯管的灯座及支架都市带来过错。2Π丈量法不存在支架，但在球壁上开孔且开孔尺寸是稳固的。

一方面摧残了原球面构造，同时由于百般被测灯的尺寸不同，何如填补闲暇及反射涂层材料是一大题目；第二，被测灯或灯具与准则参考灯的尺寸出入太大；第三，由于没有与被测灯或灯具相像的此外准则参考灯或准则参考灯具，而被测灯或被测灯具是投光型的光散布，与根底上是全空间发光的准则参考灯光色散布出入大，这些或者会孕育较大过错。

（6）探头的场所、光纤歪曲和预照安定

①探头的场所、光纤挽救：探头里应有与球面持平的薄磨砂片，并且由于准则参考灯与被测灯光谱频频是不同的，因此磨砂片该当无光谱摄取筛选性；各探测机构的理论积分球内探头有的无磨沙片、有的有磨砂片不过否有光谱筛选性摄取或摄取巨细不得而知；

各探测机构的理论积分球内探头的场所各不同，有的持平、有的凹入球外；但实验后果说明，探头的场所先后10mm不同以及非摧残性光纤歪曲对丈量后果影响很小。

②预照安定：与电子仪器需开机预热安定相同，光谱系统中光电变换器也该当用与被测灯光通量相当的灯举行20分钟左右的预照安定，才举行定标和丈量，理论职掌时这一点或者不少人没留神实行。

（7）温度丈量探头的场所

温度探头该当防范直射光，迫临挡光屏的后背。且离被测灯的间隔要统一，即与球心间隔应为半径R的1/3。关于温度敏锐的灯譬喻保守荧光灯、节能灯和百般LED灯，丈量时请求处境温度为25℃(±1℃)。

在理论积分球系统中，各探测机构的积分球内温度探头场所和间隔或者各不不异，这时即便是丈量统一只灯时，灯的温度对探头影响不相同，使得需调理处境温度，因此被测灯真实感想到的处境温度或者就不相同，灯的温度也会变动。因此，光色丈量后果就会有差别，稀奇是关于大功率的灯或小积分球情状时。

（8）控温系统

有些可控温恒温积分球，采取向球内吹风来调理和恒定温度，这关于白炽灯、高强度放电灯等对处境温度不敏锐的灯，其丈量后果影响不大。但关于处境温度敏锐型的LED灯稀奇是保守双端管形荧光灯是弗成取的，影响较大，或者孕育较大过错。不向球内吹风而只向双层外壳之间吹风来控温的恒温积分球是对照好的方法。

（9）反射涂层

志愿的反射涂层该当具备较高的反射率、朗伯面平均漫反射且呈光谱中性。

①反射率方面：现在有硫酸钡反射涂层、斯贝伦反射涂层等材料，反射率有80%、90%、95%等，咱们盼望涂层有高的反射率。其余，理论积分球涂层受光照稀奇是紫内线映照(譬喻永恒丈量有紫内线泄露的金属卤化物灯和荧光灯)将对涂层孕育加快老化；积分球下部反射涂层聚积了尘埃，会使上、下部反射率不一致，这些差别会致使探测后果差别较大。

②涂层光谱筛选性摄取方面：与高反射率比拟，在看来光领域内平均一致呈光谱中性的漫反射或者更要紧。关于蓝光部份反射率降落的反射涂层，整个反射率越高，则屡次反射后所孕育的蓝光与此外色光的差值就会越大。这关于准则参考灯光谱与被测灯光谱不同的稀奇是高色温的三基色荧光灯、高色温的LED灯的丈量会带来较大过错，稀奇是对色度参数丈量。但关于单谱线黄光的低压钠灯和蓝光很少的白炽灯的丈量后果影响不大。

（10）辅佐灯系统

志愿的积分球该当是球内部没有任何物体，包罗辅佐灯系统的挡屏和灯。但在已置备的理论积分球中，假如辅佐灯系统曾经存在了，那它自己也会是附加过错源，即便它带来的过错或者很小。

当被测灯与准则参考灯表面是绝对相同或差别不大时，不需求举行摄取批改，因此这时的辅佐灯系统是不该该存在的。

但当被测灯与准则参考灯表面差别大，使被测灯对光的摄取致使的丈量过错大于辅佐灯系统本身带来的过错时，应采取辅佐灯系统举行摄取批改；关于小积分球其影响更大。

（11）袖珍积分球的接缝

寻常，积分球分为两个半圆球举行开合，为减小碰撞打击，沿半圆球边都市有一个近1cm厚的海绵层举行缓冲，这部份海绵层是没有反射涂层的(即便喷涂了，操纵后也被震荡掉了)，海绵层反射率多高和光谱筛选性能否中性，不得而知。关于小积分球其影响更大。

（12）灯办事电压的取样

在直径越大的积分球系统中，从电管制柜中的电压仪容到灯座或接线端子的间隔越远，电源线的电压降就会越大，稀奇是丈量大功率灯时更是需求斟酌这个成分。

确切的灯电压取样接线法是四线法从被测灯端头取样丈量灯电压。不然，假如以电管制柜的电压仪容读数，会使被测灯电压和灯功率比额定电压和额定功率低。

譬喻，关于V电压的灯有的电源线电压降高达0.3V，约0.14%，看似小于0.2%的答应领域，但这可是电源线引发的，如斟酌电压表确切性等此外成分，电压过错或者会超标；关于低压灯情状会更严峻，例若有的24V灯30W可达0.5～1V约占2%～4%，将直接致使光参数较大差池。

（13）内置程序题目

国内绝大多半积分球光谱丈量系统没有装配北美体系的8个菱形的色容差系统。稀奇是北美体系除7步法以外，在准则中没有给出3、4、5、6步等色容差界限前提。

是以，理论丈量需求用到的话，丈量后还须用手工筹划，确切性和一致性等量齐观，或者易于出题目。

（14）稳压电源

准则中寻常实验请求的电源频次在50Hz(±0.5%)内；在灯预热稳按期间请求电源电压在额定值的±0.5%内，丈量时请求电源电压在额定值的±0.2%，内，电源电压总谐波不超越基波的3%。是以，对电源的请求不时是一些机议和企业所忽视的。

（15）电压、电流、功率仪容的确切性

关于以电压为额定值的灯举行丈量所用的电压表，以及关于以电流为额定值的灯丈量所用电流表，假如它们禁止确，将直接带来光色丈量严峻过错。功率仪禁止确将直接带来光效参数的严峻过错。

集合装配在管制机柜内的电压表、电流表、功率表该当把仪器独自掏出后送到高档别计量部门举行校准。这是提升确切性和一致性的灵验法子之一。

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本文节选自《灯光学探测确切性和一致性议论》（由李独力颁发于阿拉丁博客），做家：李独力、徐毅泉、黄灿林、邵燕宁、陈辉、李志珂。恭敬首创，转载请阐扬来由。

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