CN209764269U - 一种led光源的光通量测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光度测量技术，尤其涉及一种LED光源的光通量测量装置。上述测量装置包括：中空球体，其内部设有漫反射涂层，中空球体的球壁上设有至少三个安装孔；2π标准光源，通过中空球体的第一安装孔设于中空球体的外部，2π标准光源的发光面朝向中空球体的内部；测量平台，用于放置待测LED光源，测量平台通过中空球体的第二安装孔设于中空球体的外部，其出光面朝向中空球体的内部；照度探测器，通过中空球体的第三安装孔设于中空球体的外部，照度探测器的入光面连接中空球体的内部；以及光谱辐射计，通过光纤连接照度探测器。本实用新型能够准确地测量不同类型LED光源的光通量，从而从根本上解决LED光通量的测量问题。

Description

一种LED光源的光通量测量装置

技术领域

本实用新型涉及光度测量技术，尤其涉及一种LED光源的光通量测量装置，以及一种LED光源的光通量测量方法。

背景技术

自上世纪80年代以来，半导体技术得到了飞速发展，LED作为新兴光源迅速成为研究热点。利用半导体PN结把电能转换成光能的器件称为发光二极管（Light-emittingdiode，LED）。LED器件通常把其核心的半导体发光芯片固定在导电、导热的金属支架上，再以环氧树脂封装其外围，从而起到聚光和保护芯片的作用。

光通量是LED光源最重要的性能指标。现有的LED光源光通量的测量方法主要包括分布光度计法和积分球光度计法。

上述分布光度计法使用分布式光度计测量到达约定球面上各点的照度分布，再通过数字积分的方式得到光源的光通量。分布式光度计是用于测量待测光源发光强度（亦即在约定球面上的光照度）空间分布的仪器。虽然分布光度计法能够准确地测量光源的光通量，但是整个测量过程繁琐耗时，并容易受到杂散光的影响，而且还存在仪器设备成本高昂的问题。

上述积分球光度计法使用积分球式光度计，通过分别测量标准光源和待测光源的照度值，再根据该照度值来计算得到待测光源的光通量。理想积分球是一个空心球体，球体内壁用理想白色漫反射材料均匀涂布而成，其壁上的漫射照度与预期接收到的光源的光通量成正比。虽然积分球光度计法的测量速度快、操作简单，但是要求采用的标准光源需要与待测光源具有相似的功率、结构、封装、发散角和光谱功率分布等，否则就会引入较大的测量不确定度。

近年来，随着LED产业的不断发展和技术水平的不断提升，照明用新型LED层出不穷。与传统LED相比，新型LED的功率更大、结构更复杂、封装形式也更加多种多样。

因此，一方面受限于LED光源自身窄带高斯分布的发光特性，另一方面受限于新型LED光源封装形式（单管、贴片、TOP和COB等）和发光颜色多样的特性，难以通过有限的LED标准光源来满足所有待测LED光源的比对需求。现有的积分球光度计法势必会因为无法找到匹配于待测LED光源的标准光源，而引入较大的测量不确定度。

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本领域亟需一种LED光源的光通量测量技术，用于准确地测量不同类型LED光源的光通量，从而从根本上解决上述LED光通量的测量问题。

实用新型内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本实用新型提供了一种LED光源的光通量测量装置，以及一种LED光源的光通量测量方法，用于准确地测量不同类型LED光源的光通量，从而从根本上解决上述LED光通量的测量问题。

本实用新型提供的上述LED光源的光通量测量装置，包括：

中空球体，其内部设有漫反射涂层，所述中空球体的球壁上设有至少三个安装孔；

2π标准光源，通过所述中空球体的第一安装孔设于所述中空球体的外部，所述2π标准光源的发光面朝向所述中空球体的内部；

测量平台，用于放置待测LED光源，所述测量平台通过所述中空球体的第二安装孔设于所述中空球体的外部，其出光面朝向所述中空球体的内部；

照度探测器，通过所述中空球体的第三安装孔设于所述中空球体的外部，所述照度探测器的入光面连接所述中空球体的内部；以及

光谱辐射计，通过光纤连接所述照度探测器。

优选地，在本实用新型提供的上述LED光源的光通量测量装置中，所述2π标准光源可以包括：

匀光器，设于所述2π标准光源的发光面，并连接所述第一安装孔，所述匀光器可以用于对射向所述中空球体内部的光进行漫透射处理；

卤钨灯光源，设于所述匀光器的后方，可以用于发出可见光波段的全光谱辐射；以及

反光杯，设于所述卤钨灯光源的后方，可以用于将所述卤钨灯光源发出的光全部反射向所述中空球体内部。

优选地，在本实用新型提供的上述LED光源的光通量测量装置中，所述匀光器可以包括由多个微透镜组成的微透镜阵列，所述多个微透镜可以朝向多个不同的方向，以使所述2π标准光源的出射光的辐射强度与出射角的余弦值成正比。

可选地，在本实用新型提供的上述LED光源的光通量测量装置中，所述2π标准光源还可以包括：

灯具座，可以用于固定所述卤钨灯光源，并连接直流电源来为所述卤钨灯光源供电；以及

散热器，设于所述反光杯的后方，并连接所述灯具座，所述散热器可以用于将所述卤钨灯光源发出的热量导出所述2π标准光源并散发。

可选地，在本实用新型提供的上述LED光源的光通量测量装置中，所述测量平台可以包括：

温控片，可以用于散发所述待测LED光源发出的热量；

绝缘导热层，设于所述温控片的上方，可以用于放置所述待测LED光源并将所述待测LED光源发出的热量传导至所述温控片；以及

可调电极，通过绝缘片设于所述温控片的上方，并在水平方向上位置可调，所述可调电极可以用于电性连接所述待测LED光源的引脚。

优选地，在本实用新型提供的上述LED光源的光通量测量装置中，所述测量平台还可以包括：

恒温控制器，连接所述温控片，可以用于调节所述温控片的温度以控制所述待测LED光源的结温恒定。

可选地，在本实用新型提供的上述LED光源的光通量测量装置中，所述照度探测器可以包括：

适配器，连接所述中空球体的第三安装孔和所述光纤；以及

辐射修正片，设于所述照度探测器的入光面，并连接所述光纤的入射端面，所述辐射修正片可以用于对入射到所述照度探测器的光辐射进行余弦修正和均匀化处理。

可选地，在本实用新型提供的上述LED光源的光通量测量装置中，所述光谱辐射计可以包括：

导光装置，连接所述光纤的出射端面，可以用于将所述光纤中的光辐射导入所述光谱辐射计；

单色仪，设于所述导光装置的后端，可以用于将所述导光装置导入的所述光辐射分离为多个单色的窄波光辐射；

探测模块，设于所述单色仪的出射狭缝处，可以用于探测所述多个单色的窄波光辐射的辐射照度，并将所述多个单色的窄波光辐射的辐射照度转换为相应的数字信号；以及

信号处理模块，通讯连接所述探测模块，所述信号处理模块可以配置用于根据所述多个单色的窄波光辐射的辐射照度计算所述待测LED光源的光通量。

优选地，在本实用新型提供的上述LED光源的光通量测量装置中，所述信号处理模块还可以配置用于根据线性校正方法校正所述光谱辐射计的非线性响应，所述线性校正方法可以包括步骤：

采用完成定标的光谱辐射照度灯进行大照度范围调光，并以所述光谱辐射计测量多个实测照度值；

根据所述实测照度值确定所述光谱辐射计的理想响应线性范围；

根据大于所述理想响应线性范围的实测照度值和所述理想响应线性范围的递推照度值，确定照度饱和部分的饱和响应校正系数；

根据小于所述理想响应线性范围的实测照度值和所述理想响应线性范围的递推照度值，确定暗电流和噪声部分的噪声响应校正系数；以及

根据所述饱和响应校正系数校正所述照度饱和部分的非线性响应，并根据所述噪声响应校正系数校正所述暗电流和噪声部分的非线性响应。

优选地，在本实用新型提供的上述LED光源的光通量测量装置中，所述信号处理模块可以进一步配置用于：

对所述多个实测照度值采用最小二乘法拟合，以获取所述多个实测照度值的线性方程；以及

根据所述实测照度值与所述线性方程的递推照度值的差值，确定所述光谱辐射计的理想响应线性范围。

可选地，在本实用新型提供的上述LED光源的光通量测量装置中，还可以包括：

第一挡板，设于所述第一安装孔与所述第三安装孔之间，可以用于防止未经所述中空球体漫反射的所述2π标准光源发出的光直接进入所述照度探测器的入光面；以及

第二挡板，设于所述第二安装孔与所述第三安装孔之间，可以用于防止未经所述中空球体漫反射的所述待测LED光源发出的光直接入射所述照度探测器的入光面。

根据本实用新型的另一方面，本文还提供了一种LED光源的光通量测量方法。

本实用新型提供的上述LED光源的光通量测量方法，包括步骤：

采用2π标准光源对上述任意一种LED光源的光通量测量装置进行定标；

关闭所述2π标准光源，并使待测LED光源向中空球体内部发出光辐射；

采用照度探测器从所述中空球体内部获取经过所述中空球体漫反射的光辐射；

采用光谱辐射计从所述照度探测器获取所述经过所述中空球体漫反射的光辐射，以测量所述照度探测器处的光谱辐照度；以及

根据所述光谱辐照度确定所述LED光源的光通量。

优选地，在本实用新型提供的上述LED光源的光通量测量方法中，所述采用2π标准光源对上述任意一种LED光源的光通量测量装置进行定标，可以包括步骤：

使所述2π标准光源向所述中空球体内部发出可见光波段的全光谱辐射；

采用所述照度探测器从所述中空球体内部获取经过所述中空球体漫反射的所述2π标准光源发出的光辐射；

采用光谱辐射计从所述照度探测器获取所述2π标准光源发出的光辐射，以测量其光谱辐照度；以及

根据已知的所述2π标准光源的光谱辐照度和所述光谱辐射计测得的光谱辐照度对所述光谱辐射计进行定标。

优选地，在本实用新型提供的上述LED光源的光通量测量方法中，所述使所述2π标准光源向所述中空球体内部发出可见光波段的全光谱辐射，可以包括步骤：

为所述2π标准光源中的卤钨灯光源供电以产生可见光波段的全光谱辐射；

采用反光杯向所述中空球体内部反射所述卤钨灯光源产生的光辐射，以产生朝向所述中空球体内部的2π空间角的光辐射；以及

采用匀光器对所述卤钨灯光源产生的光辐射及所述反光杯反射的光辐射进行漫透射处理，以使所述2π标准光源的出射光的辐射强度与出射角的余弦值成正比。

可选地，在本实用新型提供的上述LED光源的光通量测量方法中，所述测量所述照度探测器处的光谱辐照度，可以包括步骤：

采用单色仪将所述经过所述中空球体漫反射的光辐射分离为多个单色的窄波光辐射；以及

分别测量所述多个单色的窄波光辐射的光照强度以获取所述照度探测器处的光谱辐照度。

可选地，在本实用新型提供的上述LED光源的光通量测量方法中，所述测量所述照度探测器处的光谱辐照度，还可以包括步骤：

采用完成定标的光谱辐射照度灯进行大照度范围调光，并以所述光谱辐射计测量多个实测照度值；

根据所述实测照度值确定所述光谱辐射计的理想响应线性范围；

根据大于所述理想响应线性范围的实测照度值和所述理想响应线性范围的递推照度值，确定照度饱和部分的饱和响应校正系数；

根据小于所述理想响应线性范围的实测照度值和所述理想响应线性范围的递推照度值，确定暗电流和噪声部分的噪声响应校正系数；以及

根据所述饱和响应校正系数校正所述照度饱和部分的非线性响应，并根据所述噪声响应校正系数校正所述暗电流和噪声部分的非线性响应。

优选地，在本实用新型提供的上述LED光源的光通量测量方法中，所述根据所述实测照度值确定所述光谱辐射计的理想响应线性范围，可以包括步骤：

对所述光谱辐射计测得的多个实测照度值采用最小二乘法拟合，以获取所述实测照度值的线性方程；以及

根据所述实测照度值与所述线性方程的递推照度值的差值，确定所述光谱辐射计的理想响应线性范围。

可选地，在本实用新型提供的上述LED光源的光通量测量方法中，所述根据所述光谱辐照度确定所述LED光源的光通量，可以包括步骤：

对所述光谱辐照度求取积分以获取所述照度探测器处的光照强度；

根据所述照度探测器处的光照强度和所述中空球体内部的面积，确定所述LED光源的光通量。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本实用新型的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1示出了根据本实用新型的一方面提供的LED光源的光通量测量装置的结构示意图。

图2示出了根据本实用新型的一个实施例提供的2π标准光源的结构示意图。

图3示出了根据本实用新型的一个实施例提供的测量平台的结构示意图。

图4示出了根据本实用新型的一个实施例提供的照度探测器的结构示意图。

图5示出了根据本实用新型的另一方面提供的LED光源的光通量测量方法的流程示意图。

图6示出了根据本实用新型的一个实施例提供的线性校正方法的流程示意图。

附图标记

1 中空球体；

2 2π标准光源；

21 匀光器；

22 反光杯；

23 卤钨灯光源；

24 灯具座；

25 散热器；

3 测量平台；

31 待测LED芯片；

32 铝基板；

33 绝缘导热层；

34 绝缘片；

35 温控片；

36 LED芯片引脚；

37 可调电极；

4 照度探测器；

5 光纤；

6 光谱辐射计；

7 第一挡板；

8 第二挡板；

501-505 LED光源的光通量测量方法的步骤；

601-605 线性校正方法的步骤。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。虽然本实用新型的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此实用新型的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作实用新型介绍的目的是为了覆盖基于本实用新型的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本实用新型的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本实用新型也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本实用新型的重点，有些具体细节将在描述中被省略。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“水平”、“垂直”应被理解为该段以及相关附图中所绘示的方位。此相对性的用语仅是为了方便说明之用，其并不代表其所叙述的装置需以特定方位来制造或运作，因此不应理解为对本实用新型的限制。

能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种组件、区域、层和/或部分，这些组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的组件、区域、层和/或部分。因此，以下讨论的第一组件、区域、层和/或部分可在不偏离本实用新型一些实施例的情况下被称为第二组件、区域、层和/或部分。

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本实用新型提供了一种LED光源的光通量测量装置的实施例，以及一种LED光源的光通量测量方法的实施例，用于准确地测量不同类型LED光源的光通量，从而从根本上解决上述LED光通量的测量问题。

请参考图1，图1示出了根据本实用新型的一方面提供的LED光源的光通量测量装置的结构示意图。

如图1所示，本实施例提供的上述LED光源的光通量测量装置可以包括：中空球体1、2π标准光源2、测量平台3、照度探测器4，以及光谱辐射计6。

在一个实施例中，上述中空球体1可以选用积分球。积分球1可以由上、下两个半球拼接而成，中空球体的内壁可以均匀地涂布有漫反射系数接近于1的白色漫反射材料。上述白色漫反射材料包括但不限于氧化镁、硫酸钡，以及聚四氟乙烯制成的漫反射涂层。

在一个实施例中，积分球中空球体1的球壁上可以设有至少三个安装孔，其中，第一安装孔可以用于安装2π标准光源2；第二安装孔可以用于安装测量平台3；第三安装孔可以用于安装照度探测器4。

在本实施例的一个优选方案中，2π标准光源2、测量平台3、照度探测器4与中空球体1的接触面可以优选地设置为相同于中空球体1内壁弧度的曲面，从而防止这些接触面对测量2π标准光源2或待测LED的光通量产生干扰。

在本实施例的另一个优选方案中，上述LED光源的光通量测量装置还可以包括第一挡板7和第二挡板8。第一挡板7可以设于第一安装孔与第三安装孔之间，用于防止未经中空球体1漫反射的2π标准光源2发出的光直接进入照度探测器4的入光面。第二挡板8可以设于第二安装孔与第三安装孔之间，用于防止未经中空球体1漫反射的待测LED光源发出的光直接入射照度探测器4的入光面。

通过设置第一挡板7和第二挡板8，可以进一步确保所有入射照度探测器4的光辐射都是经过中空球体1漫反射的均匀光辐射，从而确保照度探测器4的入光面接收到的漫射光照强度与预期接收到的光源的光通量成正比，进而获得更高的测试精度。

在本实施例提供的上述LED光源的光通量测量装置中，用于标定上述光通量测量装置的标准光源可以选用可溯源的2π标准光源2。2π标准光源2是指照射空间角为2π的标准光源，也就是只能基于光源所在平面向前照射的标准光源。可溯源的标准光源是指该标准光源在可见光波段（380nm-780nm）光谱辐射照度值已经经过准确地标定，用户可以根据所需的任意波长获知该标准光源对应的辐射照度值。

如图1所示，在一个实施例中，2π标准光源2可以通过中空球体1的第一安装孔设于中空球体1的外部，而2π标准光源2的发光面可以朝向中空球体1的内部，从而将其发出的所有光辐射都发射到中空球体1的内部。

相比于现有的将光源置于积分球球心的积分球光度计法，本实施例提供的上述2π标准光源2及其配套的温控夹具无需安装在积分球1的球心，因此可以适用于各种尺寸大小的积分球1，同时也可以有效地避免冷凝水对积分球1内壁的破坏。

本实施例提供的上述LED光源的光通量测量装置不但安装方便，而且不会对2π标准光源2和待测LED光源发出的光辐射产生任何的遮挡，因此可以获得更均匀的积分球响应，从而获得更高的测试精度。

请进一步参考图2，图2示出了根据本实用新型的一个实施例提供的2π标准光源的结构示意图。

如图2所示，在一个实施例中，2π标准光源2可以包括匀光器21、反光杯22，以及卤钨灯光源23。

上述匀光器21可以设于2π标准光源2的最前端，也就是2π标准光源2的发光面，并与第一安装孔相连。匀光器21可以用于对2π标准光源2发出的光进行均匀化漫透射处理，以使其出射角度尽可能大，并均匀地射向中空球体1内部。

在本实施例的一个优选方案中，匀光器21可以优选地设计为由多个微透镜组成的微透镜阵列。微透镜阵列中的多个微透镜可以分别朝向多个不同的方向，以使2π标准光源2构成朗伯辐射体。也就是说，经过匀光器21的漫透射处理，2π标准光源2出射光的辐射强度可以与其出射角的余弦值成正比，从而进一步地提升其出射光的均匀度以降低空间响应的影响。

如图2所示，上述卤钨灯光源23可以设于匀光器21的后方，用于提供2π标准光源2的出射光。由于卤钨灯光源23可以发出可见光波段（380nm-780nm）的全光谱辐射，因此卤钨灯光源23可以配合单色仪使用而产生任意波长的窄波光辐射，从而模拟任意待测LED光源的发光特性。

由于LED的光谱功率分布为窄带高斯分布，即使峰值波长只相差几纳米，也会导致很大的光谱功率分布差异。相比于现有技术需要准备大量不同封装、带宽、颜色的LED光源作为标准光源的方案，本实施例提供的上述卤钨灯光源23可以作为一种通用的标准光源来降低测量成本。相比于现有技术采用相近封装、带宽、颜色的LED光源作为标准光源的方案，本实施例提供的上述以卤钨灯光源23配合单色仪的模拟方案也能更准确匹配待测LED光源的峰值波长，从而获得更高的测试精度。相比于光谱功率分布为窄带高斯分布的LED光源，卤钨灯光源23更容易溯源，并且易于进行光谱校准。而相比于同样能够产生可见光波段全光谱辐射的白炽灯，卤钨灯光源23具有更小的体积，因此可以获得更好的积分球均匀性。

上述反光杯22可以设于卤钨灯光源23的后方，其反光面可以由金属材料制成。通过相应于卤钨灯光源23具体位置的优选设计，反光杯22可以尽可能多收集卤钨灯光源23发出的向后的光辐射，并将这些向后的光辐射全部反射向匀光器21，进而射向中空球体1内部。通过这种优选的设计，2π标准光源2可以产生理想的高效能光谱辐射。

由于市面上大部分LED光源都仅在向前的2π空间内发光，而没有后向发射光辐射的LED光源，因此上述反光杯22的结构不但可以有效地提升2π标准光源2的光效，还能更好地模拟待测LED光源的发光特性，从而获得更高的测试精度。

如图2所示，在本实施例的一个优选方案中，上述2π标准光源2还可以进一步包括灯具座24和散热器25。

上述灯具座24可以用于固定卤钨灯光源23，并连接直流电源来为卤钨灯光源23供电。采用直流供电方式来为卤钨灯光源23供电，可以有效地提高卤钨灯光源23的辐射稳定性，从而进一步获得更高的测试精度。

上述散热器24可以设于反光杯22的后方，并连接灯具座23。散热器24可以设计成片状结构，通过增大金属材料与空气接触面积的方法，达到将卤钨灯光源23发出的辐射热量快速导出2π标准光源2并散发的目的。

如图1所示，在本实施例提供的上述LED光源的光通量测量装置中，用于放置待测LED光源的测量平台3可以通过中空球体1的第二安装孔设于中空球体1的外部。测量平台3的出光面可以朝向中空球体1的内部，从而将待测LED光源发出的所有光辐射都发射到中空球体1的内部。

相比于现有的需要替换标准光源和待测光源的积分球光度计法，本实施例提供的上述测量平台3可以与2π标准光源2同时安装于积分球1的球壁上，从而更便于测量待测LED光源的光通量。在测量多个不同待测LED光源的光通量时，测量人员不必反复地拆装标准光源，而只需要卸下测量平台3以更换其中的待测LED光源，即可继续下一个待测LED光源的测量。

请进一步参考图3，图3示出了根据本实用新型的一个实施例提供的测量平台的结构示意图。

如图3所示，在一个实施例中，测量平台3可以包括绝缘导热层33、温控片35和可调电极37。

由于LED光源的发光特性受PN结温度影响较大，因此需要在光通量的测量过程中对LED芯片进行恒温控制。在一个实施例中，温控片35可以简单地选用金属的铜制散热片，用于散发待测LED芯片31发出的热量，从而确保待测LED芯片31的发光特性不会因结温升高而发生变化。而在另一个优选方案中，测量平台3还可以优选地包括恒温控制器（未绘示）。该恒温控制器可以电性连接温控片35，通过调节对温控片35施加的电压和电流来调节温控片35的温度，从而控制待测LED芯片31的结温恒定。

在一个实施例中，上述绝缘导热层33可以选用电绝缘的导热硅胶或导热硅片。绝缘导热层33可以设于温控片35的上方，用于放置待测LED芯片31，并将待测LED芯片31发出的热量传导至温控片35。由于导热硅胶或导热硅片具有良好的电绝缘能力，绝缘导热层33可以在待测LED芯片31的引脚36和温控片35之间形成良好的电气隔离，从而防止温控片35上的电压和电流影响待测LED芯片31的发光特性，并防止两个可调电极37通过导电的铜制温控片35发生短路。

在一个实施例中，上述可调电极37可以是两个分别通过绝缘片34设于温控片35两端的金属滑片。一个金属滑片电极可以连接外接直流电源的正极，而另一个金属滑片电极可以连接外接直流电源的负极。两个金属滑片可调电极37可以在水平方向上左右滑动以调节其相对位置，从而用于电性连接待测LED芯片31的引脚36。

如图3所示，待测LED芯片31可以设于其一体成型的铝基板32上，铝基板32的两侧可以设有用于为待测LED芯片31供电的引脚36。测量人员可以使用外接的直流电源，从引脚36为待测LED芯片31供电以使其稳定地发光。而在一个优选方案中，测量人员还可以使用外接脉冲电源，通过引脚36来控制待测LED芯片31以特定的频率和脉宽来发光。

在测量不同待测LED芯片31的光通量时，由于不同的待测LED芯片31可能具有不同的封装结构和尺寸，测量人员可以左右滑动可调电极37以调节其相对位置，从而适应不同尺寸的待测LED芯片31的安装需求。

在一个优选方案中，可调电极37还可以具有一定的弹性，从而将待测LED芯片31紧紧地压在温控片35上，从而确保芯片引脚36与可调电极37的良好接触，并确保恒温控制器对待测LED芯片31精确的恒温控制。实验数据表明，在该实施例中，恒温控制器对待测LED芯片31的温度控制精度可达±0.1℃。

如图1所示，在本实施例提供的上述LED光源的光通量测量装置中，用于探测积分球1内部平均光照强度的照度探测器4，可以通过中空球体1的第三安装孔设于中空球体1的外部。照度探测器4的入光面可以连接中空球体1的内部，从而从中空球体1的内壁获取经过中空球体1漫反射的光辐射。

请进一步参考图4，图4示出了根据本实用新型的一个实施例提供的照度探测器的结构示意图。

如图4所示，照度探测器4可以包括适配器41和辐射修正片42。

上述适配器41可以连接中空球体1的第三安装孔和用于为光谱辐射计6传递光辐射的光纤5，用于两者之间的紧密结合，以防止光辐射从积分球1第三安装孔的接缝处漏出。

上述辐射修正片42可以设于照度探测器4的入光面，并连接光纤5的入射端面。在一个实施例中，辐射修正片42可以对入射到照度探测器4的光辐射进行余弦修正处理和均匀化处理，从而获得更高的测试精度。

上述光纤43可以用作向光谱辐射计6传递光辐射的信号传输器件。照度探测器4可以通过光纤5将适配器41采集到的光辐射信号传递给光谱辐射计6以进行接收和处理。

如图1所示，在本实施例提供的上述LED光源的光通量测量装置中，用于计算待测LED光源光通量的光谱辐射计6可以通过光纤5连接照度探测器4。

在一个实施例中，光谱辐射计6可以包括导光装置、单色仪、探测模块，以及信号处理模块。

导光装置可以连接光纤5的出射端面，用于将光纤5中的光辐射导入光谱辐射计6，并投射在单色仪的入射狭缝上。

单色仪可以设于导光装置的后端，用于将导光装置导入的光辐射分离为多个单色的窄波光辐射，以供信号处理模块分别获取不同波长的光辐射的辐射照度，从而获得光辐射的光谱辐射照度。

探测模块可以设于单色仪的出射狭缝处，用于探测多个单色的窄波光辐射的辐射照度。探测模块可以将多个单色的窄波光辐射的辐射照度转换为相应的数字信号，以供信号处理模块获取。

信号处理模块可以通讯连接探测模块，从而根据上述多个单色的窄波光辐射的辐射照度来获取待测LED光源的光谱辐射照度。信号处理模块还可以配置用于根据上述多个单色的窄波光辐射的辐射照度计算其对应的光通量，并对这些光通量进行积分以获取待测LED光源的光通量。

根据本实用新型的另一方面，本文还提供了一种LED光源的光通量测量方法的实施例。

请参考图5，图5示出了根据本实用新型的另一方面提供的LED光源的光通量测量方法的流程示意图。

如图5所示，本实施例提供的上述LED光源的光通量测量方法，可以包括步骤：

501：采用2π标准光源对上述任意一个实施例所提供的LED光源的光通量测量装置进行定标；

502：关闭2π标准光源，并使待测LED光源向中空球体内部发出光辐射；

503：采用照度探测器从中空球体内部获取经过中空球体漫反射的光辐射；

504：采用光谱辐射计从照度探测器获取经过中空球体漫反射的光辐射，以测量照度探测器处的光谱辐照度；以及

505：根据光谱辐照度确定LED光源的光通量。

在一个实施例中，测量人员在采用2π标准光源对LED光源的光通量测量装置进行定标时，可以现采用2π标准光源向中空球体内部发出可见光波段（380nm-780nm）的全光谱辐射；再采用照度探测器从中空球体内部获取经过中空球体漫反射的2π标准光源发出的光辐射；进而采用光谱辐射计从照度探测器获取2π标准光源发出的光辐射，以测量其光谱辐照度。

如上所述，由于LED光源的光通量测量装置的标准光源选用的是可溯源的2π标准光源，其在可见光波段（380nm-780nm）光谱辐射照度值已经经过准确地标定，用户可以根据所需的任意波长获知该标准光源对应的辐射照度值。因此，测量人员可以将光谱辐射计测得的光谱辐照度与已知的2π标准光源的光谱辐照度进行对比，从而对光谱辐射计进行定标。

申言之，在该实施例的一个优选方案中，测量人员可以先为2π标准光源中的卤钨灯光源直流供电，以产生稳定的可见光波段的全光谱辐射；再采用反光杯将卤钨灯光源产生的向后的光辐射全部向中空球体内部反射，以产生朝向中空球体内部的2π空间角的光辐射；并优选地采用匀光器对卤钨灯光源产生的光辐射及反光杯反射的光辐射进行漫透射处理，以使2π标准光源构成一个朗伯辐射体。也就是说，此时2π标准光源的出射光的辐射强度与出射角的余弦值成正比，从而产生更均匀的光辐射以获得更高的测试精度。

在一个实施例中，测量人员在测量照度探测器处的光谱辐照度时，可以先采用单色仪将经过中空球体漫反射的光辐射分离为多个单色的窄波光辐射；再分别测量多个单色的窄波光辐射的光照强度，以获取积分球内壁上照度探测器处的光谱辐照度。

在本实施例的一个优选方案中，为了进一步扣除光谱辐射计的饱和非线性响应、暗电流和噪声的干扰，从而获得更高的测试精度，光谱辐射计的信号处理模块还可以优选地配置用于根据线性校正方法，校正光谱辐射计的非线性响应。

请进一步参考图6，图6示出了根据本实用新型的一个实施例提供的线性校正方法的流程示意图。

如图6所示，上述线性校正方法可以包括步骤：

601：采用完成定标的光谱辐射照度灯进行大照度范围调光，并以光谱辐射计测量多个实测照度值；

602：根据实测照度值确定光谱辐射计的理想响应线性范围；

603：根据大于理想响应线性范围的实测照度值和理想响应线性范围的递推照度值，确定照度饱和部分的饱和响应校正系数；

604：根据小于理想响应线性范围的实测照度值和理想响应线性范围的递推照度值，确定暗电流和噪声部分的噪声响应校正系数；以及

605：根据饱和响应校正系数校正照度饱和部分的非线性响应，并根据噪声响应校正系数校正暗电流和噪声部分的非线性响应。

在测量待测LED光源的光通量参数之前，测量人员可以先采用已溯源的高精度光度探测器作为标准器，对光谱辐射照度灯进行标定，从而获取光谱辐射照度灯的光谱辐射照度。

本领域的技术人员可以理解，上述标定光谱辐射照度灯的步骤只是获取光谱辐射照度灯的光谱辐射照度的一种具体方案，而非用于限制每次执行上述线性校正方法时，都需要重新标定光谱辐射照度灯。在已知光谱辐射照度灯的光谱辐射照度的实施例中，也可以不用执行上述标定光谱辐射照度灯的步骤，而直接根据实测照度值确定光谱辐射计的理想响应线性范围。

在测量待测LED光源的光通量参数的过程中，通过对光谱辐射照度灯进行大照度范围的调光，测量人员可以获取从光谱辐射计的最小照度量程到其最大照度量程之间的多个实测照度值。通过对这些实测照度值采用最小二乘法拟合，可以获取这些实测照度值的线性方程。测量人员可以进而根据这些实测照度值与线性方程的递推照度值的差值，确定光谱辐射计的理想响应线性范围。

在一个实施例中，测量人员可以定义，若实测照度值与线性方程的递推照度值的差值不大于递推照度值的0.1%（即线性度大于99.9%），则判定该实测照度值在光谱辐射计的理想响应线性范围内。

本领域的技术人员可以理解，上述线性度大于99.9%的判断标准只是本实施例提供的一种具体案例，主要用于清楚地展示本实用新型的构思，并提供一种便于公众实施的具体方案，而非用于限制本实用新型的保护范围。在其他实施例中，测量人员也可以根据LED光源光通量的实际测量精度要求，将理想响应线性范围的判定标准更低地定为99%，或更高地定为99.99%，甚至99.999%。

在确定光谱辐射计的理想响应线性范围后，测量人员可以将大于理想响应线性范围的辐射照度判定为饱和部分。由于饱和部分的实测照度值会因为光谱辐射计的辐射照度饱和，而产生测量数值偏小的误差，测量人员可以根据实测照度值和理想响应线性范围的递推照度值，确定照度饱和部分的饱和响应校正系数，用以校正实际测量待测LED光源时照度饱和部分的实测照度值。

同理，测量人员也可以将小于理想响应线性范围的辐射照度判定为暗电流和噪声部分。由于暗电流和噪声部分的实测照度值会因为光谱辐射计的暗电流和噪声，而产生测量数值偏小的误差，测量人员可以根据实测照度值和理想响应线性范围的递推照度值，确定暗电流和噪声部分的噪声响应校正系数，用以校正实际测量待测LED光源时噪声部分的实测照度值。

本领域的技术人员可以理解，上述实施例中描述的由测量人员手动完成的线性校正方法，也可以由光谱辐射计的信号处理模块根据其内安装的软件而自动执行。也就是说，光谱辐射计的信号处理模块可以配置用于自动执行上述实施例提供的线性校正方法。

在一个优选方案中，信号处理模块还可以进一步配置用于对上述光谱辐照度求取积分以获取照度探测器处的总光照强度，进而根据该照度探测器处的光照强度和中空球体内部的面积来确定LED光源的光通量。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims (10)

1.一种LED光源的光通量测量装置，其特征在于，包括：

中空球体，其内部设有漫反射涂层，所述中空球体的球壁上设有至少三个安装孔；

2π标准光源，通过所述中空球体的第一安装孔设于所述中空球体的外部，所述2π标准光源的发光面朝向所述中空球体的内部；

测量平台，用于放置待测LED光源，所述测量平台通过所述中空球体的第二安装孔设于所述中空球体的外部，其出光面朝向所述中空球体的内部；

照度探测器，通过所述中空球体的第三安装孔设于所述中空球体的外部，所述照度探测器的入光面连接所述中空球体的内部；以及

光谱辐射计，通过光纤连接所述照度探测器。

2.如权利要求1所述的LED光源的光通量测量装置，其特征在于，所述2π标准光源包括：

匀光器，设于所述2π标准光源的发光面，并连接所述第一安装孔，所述匀光器用于对射向所述中空球体内部的光进行漫透射处理；

卤钨灯光源，设于所述匀光器的后方，用于发出可见光波段的全光谱辐射；以及

反光杯，设于所述卤钨灯光源的后方，用于将所述卤钨灯光源发出的光全部反射向所述中空球体内部。

3.如权利要求2所述的LED光源的光通量测量装置，其特征在于，所述匀光器包括由多个微透镜组成的微透镜阵列，所述多个微透镜朝向多个不同的方向，以使所述2π标准光源的出射光的辐射强度与出射角的余弦值成正比。

4. 如权利要求2所述的LED光源的光通量测量装置，其特征在于，所述2π标准光源还包括：

灯具座，用于固定所述卤钨灯光源，并连接直流电源来为所述卤钨灯光源供电；以及

散热器，设于所述反光杯的后方，并连接所述灯具座，所述散热器用于将所述卤钨灯光源发出的热量导出所述2π标准光源并散发。

5.如权利要求1所述的LED光源的光通量测量装置，其特征在于，所述测量平台包括：

温控片，用于散发所述待测LED光源发出的热量；

绝缘导热层，设于所述温控片的上方，用于放置所述待测LED光源并将所述待测LED光源发出的热量传导至所述温控片；以及

可调电极，通过绝缘片设于所述温控片的上方，并在水平方向上位置可调，所述可调电极用于电性连接所述待测LED光源的引脚。

6.如权利要求5所述的LED光源的光通量测量装置，其特征在于，所述测量平台还包括：

恒温控制器，连接所述温控片，用于调节所述温控片的温度以控制所述待测LED光源的结温恒定。

7. 如权利要求1所述的LED光源的光通量测量装置，其特征在于，所述照度探测器包括：

适配器，连接所述中空球体的第三安装孔和所述光纤；以及

辐射修正片，设于所述照度探测器的入光面，并连接所述光纤的入射端面，所述辐射修正片用于对入射到所述照度探测器的光辐射进行余弦修正和均匀化处理。

8.如权利要求1所述的LED光源的光通量测量装置，其特征在于，所述光谱辐射计包括：

导光装置，连接所述光纤的出射端面，用于将所述光纤中的光辐射导入所述光谱辐射计；

单色仪，设于所述导光装置的后端，用于将所述导光装置导入的所述光辐射分离为多个单色的窄波光辐射；

探测模块，设于所述单色仪的出射狭缝处，用于探测所述多个单色的窄波光辐射的辐射照度，并将所述多个单色的窄波光辐射的辐射照度转换为相应的数字信号；以及

信号处理模块，通讯连接所述探测模块，所述信号处理模块配置用于根据所述多个单色的窄波光辐射的辐射照度计算所述待测LED光源的光通量。

9.如权利要求8所述的LED光源的光通量测量装置，其特征在于，所述信号处理模块还配置用于校正所述光谱辐射计的非线性响应。

10. 如权利要求1所述的LED光源的光通量测量装置，其特征在于，还包括：

第一挡板，设于所述第一安装孔与所述第三安装孔之间，用于防止未经所述中空球体漫反射的所述2π标准光源发出的光直接进入所述照度探测器的入光面；以及

第二挡板，设于所述第二安装孔与所述第三安装孔之间，用于防止未经所述中空球体漫反射的所述待测LED光源发出的光直接入射所述照度探测器的入光面。