CN205091245U - 一种测光积分球 - Google Patents

Abstract

一种测光积分球，包括内表面涂有均匀漫反射材料的中空球体积分球体，积分球体设置样品测量口、至少一个光信号采样口和观测口，被测样品置于样品测量口，积分球体内部设置挡住从被测样品到光信号采样口的直射光的挡光板，光信号采样口处设置用于接收来自被测样品的在积分球体内经充分漫反射的光信号的测量装置，观测口处设置用于接收来自被测样品的直射光线的观测设备。本实用新型提供的一种快速、高效、功能齐全的测光积分球，可以随时判断被测样品是否对准，仅需一次测试即可同时实现被测样品光参量的测量及其质量缺陷的甄别，具有一体化程度高、测试效率高等特点，不仅适用于实验室测试，也适用于产线测试。

Description

一种测光积分球

【技术领域】

本实用新型涉及光辐射测量领域，具体涉及一种测光积分球。

【背景技术】

积分球是一个内壁涂有均匀漫射材料的中空球体，常用作混光器或光束收集器。如今，积分球已广泛应用于光辐射测量领域，适用于光源以及物体的光学参数的测量。

传统的积分球功能比较单一，仅能测量光谱或者光度信息，对于被测物的状态信息获取较少。而事实上，被测样本在测量中的实际状态对测量结果有很大的影响。比如，被测样本本身是否有缺陷、在测量中是否对准、在测量过程中是否发生变化等，这些传统的测光积分球都无法实现。以产线检测为例，样品的外貌缺陷只能靠肉眼判断，宏观质量缺陷比较好辨识，但微观质量缺陷却往往难以识别，测光积分球在这一环节基本不会发挥作用；而通过手动或机械运转将被测样品送到测试窗口时，样品是否对准，也无法判断，所以当最后结果出现偏差时并不能准确评判是样品本身的问题还是对准或其它测量问题。

【实用新型内容】

本实用新型提供了一种快速、高效、功能齐全的测光积分球，可以随时判断被测样品是否对准，仅需一次测试即可同时获得被测样品的光学参数及其质量缺陷，具有一体化程度高、测试效率高等特点。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种测光积分球，包括积分球体，所述的积分球体为内表面涂有均匀漫反射材料的中空球体，其特征在于，所述的积分球体上设置样品测量口、至少一个光信号采样口和观测口，被测样品置于样品测量口，积分球体内部设置挡住从被测样品到光信号采样口的直射光的挡光板，所述的光信号采样口处设置用于接收来自被测样品的在积分球体内充分漫反射的光信号的测量装置，所述的观测口处设置用于接收来自被测样品的直射光的观测设备。

本实用新型提供的设有一个及以上光信号采样口的测光积分球，可适用于各种类型的光参量测量，比如光度、光谱、亮度、色度等光信息的测量，同时测光积分球的球壁上还设有观测口，观测设备通过观测口直接对准被测样品，接收来自被测样品的直射光，不仅可观测测试时积分球体内的状况，判断样品是否对准光信号采样口，还可更为直观、清晰的观测被测样品的质量缺陷。以LED芯片COB封装技术为例，LED芯片COB封装技术将电参数相同的LED芯片颗粒，按功率设计好组合光源的矩阵排列，通过COB封装工艺流程将N个颗粒的LED绑定在铝基板或陶瓷基板上，再在基板上装一个凸曲面的透镜以聚集LED发出的光，形成理想的点光源。测试时，将封装好的样品放入积分球内点亮，采用诸如电子摄像头或者电子相机的观测设备对样品进行观测，将观测设备与上位机电连接，操作人员可通过上位机操作软件界面清晰、快捷的判断透镜封装的位置是否准确、甄别白点、眩光、透镜内部是否存在杂质等缺陷，而这些往往都是仅通过肉眼所难以判断的。此外，在LED芯片(或者LED封装、LED模块、LED模组、LED灯/灯具)生产过后，在排除明显的外观缺陷后，也需对其是否能够点亮进行判断，传统的做法是在低于额定功率的情况下点亮并作出判断，然而实际由于内部芯片排列紧凑且芯片体积小，即使通过微点亮的方式肉眼也难以有效的判断是否存在有未能点亮的灯珠，本实用新型中利用观测设备，配合上位机，操作人员可根据需要将所需观测的部位放大、调清，以便快速、有效的判断出是否存在未被点亮的芯片及数量。本实用新型的技术方案除可用于普通实验室的光参数测量，还可适用于产线检测，既可实现对被测样品光学参数的测量，还可实现对被测样品缺陷的检测，具有一体化程度高、测试效率高等特点。

本实用新型还可通过以下技术方案进一步限定和完善：

作为一种技术方案，所述的观测口上装有观测设备，所述的观测设备具有成像镜头和面阵探测器，包括但不限于电子摄像头或者电子相机或者成像亮度计，所述的观测设备的摄像方向朝向积分球体内部。由于积分球在工作时处于封闭状态，设置如电子摄像头或者电子相机在内的具备图像传感功能的观测设备可便于操作人员实时对准以观察球体内部的状况，例如判断COB封装中透镜封装的位置是否准确、甄别白点、眩光等缺陷、透镜内部是否存在杂质等，是否存在未被点亮的芯片及其数量等。此外，所述的观测设备应具有较宽的动态线性范围以及较大的宽容度，拍摄的画面对比度高、层次丰富、自然，有效杜绝了高光溢出、暗部缺失等现象的出现。

作为一种技术方案，包括至少一个减光片，所述的减光片设置在被测样品与观测设备之间的光路上，观测设备接收经减光片作用后的光信号。减光片可设置在观测口与被测样品之间的光路上；或者减光片设置在观测口与观测设备之间的光路上，此时减光片的尺寸需大于观测设备镜头的尺寸以便观测口的出射光源能完全经过减光后被观测设备所接收。

作为一种技术方案，所述的减光片设置在观测口与被测样品之间的光路上，减光片的尺寸大于积分球体上观测口的尺寸，例如可将减光片贴紧观测口设置，以使观测口的出射光源能完全经过减光后被观测设备所接收。

作为优选，所述的减光片设置在减光盘上，减光盘上包括两片或以上不同光强衰减程度的减光片，通过减光盘将不同的减光片切换到光路中，观测设备接收经过相应减光片衰减的光信号。在上述设置滤色片的对应位置处，还可设置用放置多个滤色片的滤色盘，譬如，一个以上的具有不同光强衰减程度的减光片设置在减光盘上的同一圆弧上，通过减光盘的旋转将减光片沿圆弧切入至光路中，或者一个以上的减光片在减光片沿直线设置，通过减光盘的平移将减光片沿直线切入光路中，观测设备接收经过相应减光片作用后的光信号。

为一种技术方案，包括导光装置，所述的导光装置包括输入端和一个及以上的输出端，经积分球体匀光后的光线通过光信号采样口出射后导入所述导光装置的输入端，导光装置的输出端将待测光线分光或者整体输入对应的测量装置中。这里的导光装置可以是光纤或可以传导光的光路。一种情况下，通过如光纤式的导光装置可将一个光信号采样口出射的光线分光后导入不同测量装置中，此种情况下仅需在积分球上设置一个光信号采样口，即可同时获得多个光参数值，可有效减少积分球上开口的数量，降低测量误差；另一种情况下，导光装置可以是具有会聚光线功能的传导光的光路，将通过光信号采样口出射的光线会聚到后续的测量装置中，以提高后续测量装置的光接收效率，提高测试的灵敏度和精度。

作为一种技术方案，所述的光信号采样口包括用以探测所述光信号光谱信息的光谱采样口和/或用以探测所述光信号光度信息的光度采样口。未设置导光装置时，所述的光谱采样口和/或光度采样口直接设置在积分球上；设置导光装置时，光信号采样口出射的光线经导光装置分光后，导光装置的一个以上输出端分别作为光谱采样口和光度采样口；或者设置在积分球上的光谱和/或光度采样口出射的光线经导光装置整体导入测量装置中。

作为一种技术方案，所述的测量装置为光度计或者光辐射计。作为优选，所述的光谱采样口处设置的测量装置为光谱辐射计，所述的光度采样口处设置的测量装置为光度计。

作为一种技术方案，包括设置在积分球样品测量口外侧的装载平台和用于安装被测样品的光源基座，所述的光源基座设置在装载平台上。在装载平台上设置多个光源基座，通过光源基座在装载平台上的平动以带动被测样品依次到达样品测量口，完成各个被测样品的测试，实现该测光积分球在工业产线上的应用。

作为一种技术方案，包括激发光源，所述的激发光源设置在积分球内；或者在积分球的球壁上设置入射光孔，所述的激发光源设置在积分球外部，所述的激发光源的光通过入射光孔引入积分球体内。对于如荧光材料等需要经过光致发光的被测样品，通过在积分球体内设置特定波长或指定光谱的激发光源，测试时首先点亮激发光源，被测样品在激发光源的激发下发光，并经积分球充分混光后出射被测量装置接收测量。此外，还可以通过在积分球体的球壁上开设入射光孔，外部的激发光源通过入射光孔引入积分球体内。

作为优选，还包括上位机，所述的上位机与观测设备通过电连接或者无线连接或者蓝牙连接，通讯方式的多样化可满足实际检测环境的不同需求。通过配合上位机软件，可实现远程自动或手动控制摄像时机，还可将采集后的图片放大，便于操作人员利用更为清晰的图像作出判断。

与现有技术相比，本实用新型通过在积分球上设置观测口、光信号接收口等，仅需一次测试，即可同时实现对各种类型被测样品光学参数的测量以及对被测样品质量缺陷的甄别，具有一体化程度高、测试效率高等特点。

【附图说明】

附图1是实施例1的示意图；

附图2是实施例2的示意图；

附图3是实施例2中减光盘上设置减光片的示意图；

附图4是实施例3的示意图。

1-积分球体；2-样品测量口；3-光信号采样口；31-光度采样口；32-光谱采样口；4-被测样品；5-测量装置；51-光度计；52-光谱辐射计；6-挡光板；7-观测设备；71-电子摄像头；8-观测口；9-减光片；10-减光盘；11-导光装置；12-装载平台；13-光源基座；14-激发光源。

【具体实施方式】

实施例1

如图1所示，本实施例中公开了一种测光积分球装置，包括积分球体1，样品测量口2，光度采样口31，光谱采样口32，挡光板6，光度计51，光谱辐射计52，观测口8，观测设备7，其中，光度计51为照度计，观测设备7为电子摄像头71，观测口8设置在积分球体1的球壁上，被测样品4安装在样品测量口2上，两个挡光板6分别挡住从被测样品4到光度采样口31和光谱采样口32的直射光，照度计接收测量由光度采样口31射出的光线，光谱辐射计52接收测量由光谱采样口32射出的光信号，电子摄像头71接收来自被测样品4的直射光。

本实施例中所用被测样品4内部封装有多个排列紧凑且体积微小的LED芯片，测量时，在低于额定功率的情况下点亮各个LED芯片，并利用电子摄像头71对被测样品4内部各个LED芯片的点亮情况作出判断，同时，可通过照度计获得被测样品4的平均照度，通过光谱辐射计52获得被测样品4的平均光谱。

实施例2

如图2和图3所示，与实施例1不同的是，本实施例还包括多个减光片9、减光盘10、导光装置11、装载平台12和多个光源基座13，其中，不同光强衰减程度的多个减光片9设置在减光盘10上的同一圆弧上，减光盘10设置在电子摄像头71的镜头前，减光片9的尺寸大于其镜头的尺寸，通过减光盘10的旋转将测试所需的减光片9沿圆弧切入电子摄像头71之前的光路中；积分球体1上仅设置一个光信号采样口3，由导光装置11将光信号采样口3分为光度采样口31和光谱采样口32；装载平台12设置在样品测量口2的一侧，多个光源基座13设置在装载平台12上，一个光源基座13上安装一个被测样品4。

测试前，通过光源基座13在装载平台12上的平动将被测样品4送至样品测量口2，同时通过减光盘10的旋转将所需的减光片9切入光路中，测试时，被测样品4发出的光线并非直接到达电子摄像头71，而是经过减光片9的减光作用后被电子摄像头71接收，使得观测设备7获得的图像信息更为清晰，通过对获得的图像信息进行局部放大，可更为方便、清晰、高效的分析和判断透镜封装的位置是否准确、甄别白点、眩光、透镜内部是否存在杂质等缺陷。

实施例3

如图4所示，与实施例2不同的是，本实施例中的被测样品4为荧光膜，本实施例还包括设置在积分球体1内的特定波长的激发光源14，激发光源14直射被测样品4。测试时先点亮激发光源14，被测样品4在激发光源14的激发下发光，并在积分球体1内充分混光后出射被测量装置5接收测量。

Claims (10)

1.一种测光积分球，包括积分球体(1)，所述的积分球体(1)为内表面涂有均匀漫反射材料的中空球体，其特征在于，所述的积分球体(1)设置样品测量口(2)、至少一个光信号采样口(3)和观测口(8)，被测样品(4)置于样品测量口(2)，积分球体(1)内部设置挡住从被测样品(4)到光信号采样口(3)的直射光的挡光板(6)，所述的光信号采样口(3)处设置用于接收来自被测样品(4)的在积分球体(1)内经充分漫反射的光信号的测量装置(5)，所述的观测口(8)处设置用于接收来自被测样品(4)的直射光的观测设备(7)。

2.如权利要求1所述的一种测光积分球，其特征在于，所述的观测设备(7)具有成像镜头和面阵探测器，包括但不限于电子摄像头(71)或者电子相机或者成像亮度计。

3.如权利要求1所述的一种测光积分球，其特征在于，包括至少一个减光片(9)，所述的减光片(9)设置在被测样品(4)与观测设备(7)之间的光路上，观测设备(7)接收经减光片(9)作用后的光信号。

4.如权利要求3所述的一种测光积分球，其特征在于，所述的减光片(9)设置在观测口(8)与被测样品(4)之间的光路上，所述的减光片(9)的尺寸大于积分球体(1)上观测口(8)的尺寸。

5.如权利要求3或4所述的一种测光积分球，其特征在于，所述的减光片(9)设置在减光盘(10)上，减光盘(10)上包括两片或以上不同光强衰减程度的减光片(9)，通过减光盘(10)将不同的减光片(9)切换到光路中，观测设备(7)接收经过相应减光片(9)衰减的光信号。

6.如权利要求1所述的一种测光积分球，其特征在于，包括导光装置(11)，所述的导光装置(11)包括输入端和一个及以上的输出端，经积分球体(1)匀光后的光线通过光信号采样口(3)出射后导入所述导光装置(11)的输入端，导光装置(11)的输出端将待测光线分光或者整体输入对应的测量装置(5)中。

7.如权利要求1或6所述的一种测光积分球，其特征在于，所述的光信号采样口(3)包括用于光谱信息探测的光谱采样口(31)和用于光度信息探测的光度采样口(32)。

8.如权利要求1或6所述的一种测光积分球，其特征在于，所述的测量装置(5)为光度计(51)或者光谱辐射计(52)。

9.如权利要求1所述的一种测光积分球，其特征在于，包括设置在积分球的样品测量口(2)外侧的装载平台(12)和一个及以上用于安装被测样品(4)的光源基座(13)，所述的光源基座(13)设置在装载平台(12)上。

10.如权利要求1所述的一种测光积分球，其特征在于，包括激发光源(14)，所述的激发光源(14)设置在积分球内；或者在积分球体(1)的球壁上设置入射光孔，所述的激发光源(14)设置在积分球(1)外部，所述的激发光源(14)的光通过入射光孔引入积分球体(1)内。