CN102507150A - Led灯具光、色、电参数在线实时检测装置 - Google Patents

Led灯具光、色、电参数在线实时检测装置 Download PDF

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褚君浩
苏锦文
梅伟芳
刘万春
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Abstract

本发明公开了一种LED灯具光、色、电参数在线实时检测装置，该装置包括：总流明测试部件、光纤光谱仪、数字功率计、计算机、测试启动开关、与计算机配套的条形码打印机及机械部件。总流明测试部件、光纤光谱仪、数字功率计均通过USB总线与计算机相连，测试启动开关通过串口和计算机连接。总流明测试部件由大面积太阳能电池、视见函数匹配滤光片和聚四氟乙烯漫透射薄膜组成。本发明的最大优点是采用大面积太阳能电池作为LED灯具的总流明测量，使测量装置光学结构简单，制造工艺简便，成本低，实用性强，既可应用于工业生产的在线检测，也可应用于实验室作为非在线的检测设备，具有广泛的推广应用前景。

Description

LED灯具光、色、电参数在线实时检测装置
技术领域
本发明涉及LED灯具的检测装置，具体是指一种用于LED灯具总流明输出、显色指数、色温和灯具流明效率参数的在线实时检测装置。
背景技术
LED灯具总流明输出、显色指数、色温和流明效率是LED灯具基本的光、色、电参数。其中，流明效率参数是评价LED灯具实际节能的重要指标，这一参数测试的关键在于对灯具的总光通量测试。
现有光源输出总光通量测试，最常用的方法是应用由积分球组成的球形光度计，但它不适用于灯具的测试；目前灯具总光通量测试，较普遍的是应用分布光度计测试技术，其原理是通过灯具各个方向发光强度的测试数据，经空间积分计算而导出灯具输出的总光通量数据。这是对LED灯具全方位辐射不同时间所测试数据记录的测试过程，因此，分布光度测试技术实际上是应用一种间接测试方法，不是实时瞬态检测灯具的流明输出。分布光度技术对一个灯具的测试约需20分钟，因此对灯具发光稳定性的要求很高。
另一方面，分布光度计是一种巨型测试装置。例如，杭州三色公司GMS2000分布光度计，测光距离15和30米，分布光度计设备高度5.6米，设备重量约1500公斤；杭州远方公司G0-R3000 2M3D分布光度计，测试距离20到30米。此外，分布光度计的测试操作条件也非常苛刻，尤其是测试环境杂散光等因素引起的测试误差很大，需要训练有素的操作人员。从经济上看，分布光度计本身的造价就很高，安装测试装置所需庞大建筑物的费用又很高，因此分布光度计测试设备一般只能为精密光学计量部门应用，难以普及到一般实验室，更不能应用于LED灯具产品在线实时检测。
LED灯具的显色指数和色温的检测，已有光纤光谱仪产品可应用，如美国海洋公司的光纤光谱仪及其应用软件；灯具的电功率测试，同样已有多种数字功率计产品可应用。但到目前为止还没有一种将光、色、电参数测试集成在一台仪器中，可同时对LED灯具的光、色、电参数在线实时检测。
发明内容
基于上述现有的总光通量测试技术存在的缺陷和现成产品技术基础，本发明提出一种为LED灯具生产线提供实时检验产品合格和合格等级分类的LED灯具光、色、电参数在线实时检测装置。
本发明的LED灯具光、色、电参数在线实时检测装置，包括：总流明测试部件、光纤光谱仪、数字功率计、测试启动开关、机械部件、计算机及与计算机配套的条形码打印机。总流明测试部件、光纤光谱仪、数字功率计均通过USB总线与计算机相连，测试启动开关通过串口和计算机连接。
所述的总流明测试部件由大面积太阳能电池、视见函数匹配滤光片和聚四氟乙烯(F4)漫透射薄膜组成。视见函数匹配滤光片覆盖在大面积太阳能电池的入射光面上，聚四氟乙烯漫透射薄膜覆盖在视见函数匹配滤光片上。
所述的总流明测试部件的接收光面形状要与LED灯具的发光面几何形状相似，并且总流明测试部件的有效接收光面要覆盖被检测的LED灯具发光面。
所述的大面积太阳能电池由单元太阳电池串、并联组成，每个单元太阳电池并联100Ω电阻，满足器件短路电流输出条件，使其经串、并联后产生的总短路电流信号与光照度成线性关系，定标测试LED灯具的总流明输出测量值。
所述的视见函数滤光片为QB21滤光玻璃或应用与QB21滤光玻璃透射光谱相近的浅蓝色塑料薄膜，使太阳电池的光谱响应与视见函数相匹配。
所述的光纤光谱仪光信号采样光纤安装在大面积太阳能电池的边缘或单元太阳能电池的拼接缝处。
所述的机械部件，包括：底座，在底座上安装有一测试隧道及贯穿测试隧道输送LED灯具的导轨。
在底座中，LED灯具的测量位置下方置有一用于LED灯具的通风散热装置，总流明测试部件安装在测量位置上方的测试隧道内壁上。在底座上还有一当LED灯具输送至测量位置自动启动测试程序的测试启动开关。在测试隧道内壁还安装有与光信号采样光纤连接的光纤光谱仪及数字功率计。
本发明的优点：
1.本发明的测量装置光学结构简单，制造工艺简便，制造成本低，实用性强，既可应用于工业生产的在线检测，也可应用于实验室作为非在线的检测设备，具有广泛的推广应用前景。
2.本发明的测量装置将光、色、电参数测试集成在一台仪器中，可同时对LED灯具的光、色、电参数在线实时检测。通过计算机处理直接给出评价LED灯具实际节能效果的流明效率数据及评价LED灯具照明实际应用效果的色温和显色指数等。
3.本发明的测量装置是为LED灯具生产线提供实时检验产品合格和合格等级分类的重要检测装置；
附图说明
图1为LED灯具光、色、电参数在线实时检测装置中各部件的联接示意图；
图2为用于平面形LED灯具的在线实时检测装置的剖面结构示意图(图中未画计算机及与计算机配套的条形码打印机)；
图3为图2的A-A剖面图，被测灯具为圆柱型LED灯具；
图4(a)为用于平面型LED灯具测试的总流明测试部件的结构示意图，(b)为用于圆柱型LED灯具测试的总流明测试部件结构示意图；
图5为测试软件流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明：
见附图，本发明的在线实时检测装置，包括：总流明测试部件1、光纤光谱仪2、数字功率计3、测试启动开关4、机械部件5、计算机6及与计算机配套的条形码打印机7。总流明测试部件、光纤光谱仪、数字功率计均通过USB总线与计算机相连，测试启动开关4通过串口和计算机连接。
所述的总流明测试部件1由大面积太阳能电池101、视见函数匹配滤光片102和F4漫透射薄膜103组成。视见函数匹配滤光片覆盖在大面积太阳能电池的入射光面上，F4漫透射薄膜覆盖在视见函数匹配滤光片上。
大面积太阳能电池101由单元太阳电池串、并联组成，每个单元太阳电池并联100Ω电阻，满足器件短路电流输出条件，使其经串、并联后产生的总短路电流信号与光照度成线性关系，定标测试LED灯具的总流明输出测量值。
视见函数滤光片102为QB21滤光玻璃或应用与QB21滤光玻璃透射光谱相近的浅蓝色塑料薄膜，目的是使太阳能电池的光谱响应与视见函数相匹配。采用F4漫透射薄膜103是由于它具有漫透射特性，能降低流明光电接收部件对入射光线的镜向反射，同时使LED灯具入射光束均匀化。
总流明测试部件的接收光面形状要与LED灯具的发光面形状几何相似，也就是说：如果LED灯具的发光面是平面的，总流明测试部件的接收光面也要是平面的，灯具运行到测量位置，灯具发光面与总流明测试部件发光面贴近，见图2；如果LED灯具的发光面是圆柱形的，总流明测试部件的接收光面为半圆柱形，并且圆柱形LED灯具圆柱轴的运行轨迹与半圆柱形总流明测试部件的柱面轴重合，见图3。
为使总流明接收器能基本包容和接收LED灯具发光面全方位辐射的总光流输出，总流明接收器的有效接收光面要覆盖被检测的LED灯具发光面。
所述的光纤光谱仪2的光信号采样光纤201安装在大面积太阳能电池的边缘或单元太阳能电池的拼接缝处。光纤光谱仪执行毫秒数量级的快速检测，测试数据通过USB总线输入计算机6。
所述的数字功率计3是用于测量LED灯具8的能耗，LED灯具8经电源9、供电联接器10和数字功率计3得到供电，数字功率计3同时将LED灯具供电功率数据通过USB总线输入计算机。
所述的机械部件5，包括：底座501，在底座上安装有一测试隧道502及贯穿测试隧道输送LED灯具的导轨503。测试隧道主要用于屏蔽环境杂散光对测试的影响。
在底座501中，LED灯具的测量位置下方置有一用于LED灯具8的通风散热装置11。总流明测试部件1通过可调螺杆104安装在测量位置上方的测试隧道502内壁上，若被测LED灯具发光面是平面，通过螺杆调节使总流明测试部件发光面贴近LED灯具发光面。在测试隧道内壁处安装有与光信号采样光纤连接的光纤光谱仪2及测量LED灯具功耗的数字功率计3。在底座上还有一当LED灯具输送至测量位置自动启动测试程序的测试启动开关4。
计算机6执行如图5所示的测试软件流程图，测试数据输入条形码打印机7，将灯具产品信息，例如：灯具生产日期、出厂编号、灯具电学参数、输出光总流明、显色指数、色温、流明效率以及产品的合格等级等数据打印成条形码。
本发明装置是工业级光学测试装置，应用经计量部门精密光学计量定标的标准产品作传递，进行工业级光学测量定标。

Claims (6)

1.一种LED灯具光、色、电参数在线实时检测装置，其特征在于：该装置包括：总流明测试部件(1)、光纤光谱仪(2)、数字功率计(3)、测试启动开关(4)、机械部件(5)、计算机(6)及与计算机配套的条形码打印机(7)；总流明测试部件、光纤光谱仪、数字功率计均通过USB总线与计算机相连，测试启动开关通过串口和计算机连接；
所述的总流明测试部件(1)由大面积太阳能电池(101)、视见函数匹配滤光片(102)和聚四氟乙烯漫透射薄膜(103)组成；视见函数匹配滤光片覆盖在大面积太阳能电池的入射光面上，聚四氟乙烯漫透射薄膜覆盖在视见函数匹配滤光片上；
所述的机械部件，包括：底座(501)，在底座上安装有一测试隧道(502)及贯穿测试隧道输送LED灯具的导轨(503)；
在底座中，LED灯具的测量位置下方置有一用于LED灯具(8)的通风散热装置(11)；总流明测试部件通过可调螺杆(104)安装在测量位置上方的测试隧道(502)内壁上；在底座上还有一当LED灯具输送至测量位置自动启动测试程序的测试启动开关(4)；在测试隧道内壁处安装有与光信号采样光纤连接的光纤光谱仪(2)及与LED灯具(8)连接的数字功率计。
2.根据权利要求1的一种LED灯具光、色、电参数在线实时检测装置，其特征在于：所述的总流明测试部件的接收光面形状要与LED灯具的发光面形状几何相似，并且总流明测试部件的有效接收光面要覆盖被检测LED灯具的发光面。
3.根据权利要求1的一种LED灯具光、色、电参数在线实时检测装置，其特征在于：所述的大面积太阳能电池由单元太阳电池串、并联组成，每个单元太阳电池并联100Ω电阻，满足器件短路电流输出条件，使其经串、并联后产生的总短路电流信号与光照度成线性关系。
4.根据权利要求1的一种LED灯具光色电参数在线实时检测装置，其特征在于：所述的总流明测试部件(1)是经LED灯具定标测试的。
5.根据权利要求1的一种LED灯具光、色、电参数在线实时检测装置，其特征在于：所述的视见函数滤光片(102)为QB21滤光玻璃或应用与QB21滤光玻璃透射光谱相近的浅蓝色塑料薄膜，使太阳电池的光谱响应与视见函数相匹配。
6.根据权利要求1的一种LED灯具光、色、电参数在线实时检测装置，其特征在于：所述的光纤光谱仪(2)连接有一光信号采样光纤(201)，该光信号采样光纤安装在大面积太阳能电池的边缘或单元太阳能电池的拼接缝处。
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