KR101108604B1

KR101108604B1 - 적분구 광도계 및 그 측정 방법

Info

Publication number: KR101108604B1
Application number: KR1020100018356A
Authority: KR
Inventors: 박성종; 이동훈; 박승남
Original assignee: 한국표준과학연구원
Priority date: 2010-03-02
Filing date: 2010-03-02
Publication date: 2012-01-31
Also published as: KR20110099380A; US8451438B2; WO2011108813A2; WO2011108813A3; US20120320371A1

Abstract

본 발명은 지향성이 있는 광원의 전광선속을 정확히 측정할 수 있도록 해주는 적분구 광도계 및 그 측정 방법을 제공한다. 이 적분구 광도계는 복수의 관통홀들을 포함하는 적분구, 관통홀들에 배치된 복수 개의 광도계들, 광도계들 앞에서 광도계들와 이격되어 배치되는 차광막들, 적분구 내부에 배치된 보조 광원, 보조 광원 앞에 배치된 보조 차광막, 및 적분구 내의 중심 영역에 배치된 측정 대상 광원의 광에 대하여 광도계들의 출력 신호를 합산하는 합산부를 포함한다.

Description

적분구 광도계 및 그 측정 방법{INTEGRATING SPHERE PHOTOMETER AND MEASURING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 발광소자의 광학적 특성 중 하나인 전광선속(total luminous flux, 단위: lm)을 측정하는 적분구 광도계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적분구 내부에서 전광선속 표준광원과 측정대상 광원을 비교하여 측정하는 과정에서 다수의 광도계들 이용하여 공간적으로 평균화하여 측정대상 광원의 출력공간분포가 표준광원의 출력공간분포와 달라서 발생하는 오차의 보정을 생략할 수 있는 적분구 광도계에 관한 것이다.

광원의 전광선속이란 상기 광원이 모든 방향으로 방출하는 광선속(luminous flux, 단위:lm)을 모두 더한 양이다. 상기 광원의 조명효율(단위: lm/W)은 입력 전력(단위:W)에 대한 광출력인 전광선속(단위:lm)의 비율로써 결정한다. 따라서, 정확한 전광선속의 측정은 조명기기의 성능 평가에 매우 중요하다.

통상적으로, 상기 전광선속의 측정은 측각광도계(gonio-photometer)를 사용하여 수행된다. 출력 광선속(output luminous flux)의 공간분포를 각도 별로 분해하여 측정한 후, 상기 전광선속은 각도별로 측정된 상기 출력 광선속을 수학적으로 적분하여 구해질 수 있다.

또는, 상기 전광선속의 측정은 적분구 광도계(integrating sphere photometer)를 사용하여 출력 광선속을 공간적으로 평균한 후 신호를 읽는 방법으로 구해질 수 있다. 원리적으로 적분구광도계는 적분구 내 광선속에 비례하는 출력신호를 내며, 이러한 비례관계로부터 전광선속이 알려진 표준광원과 측정하고자 하는 광원을 적분구광도계에 순차적으로 넣어 각각 점등하고 그 출력신호를 측정, 비교함으로써 전광선속을 측정하게 된다. 적분구 광도계는 측각광도계에 비해 기구적 구성이 간단하고 측정시간이 짧으며, 표준광원와 측정 대상 광원이 동일한 종류일 경우에는 상기 적분구 광도계는 단순 비교측정을 통하여 손쉽게 높은 정확도의 상기 전광선속을 얻을 수 있는 장점이 있어 실무에 많이 사용된다.

그러나, 표준광원과 측정대상 광원의 형태, 출력 분광분포, 출력 공간분포 등이 다를 경우, 상기 적분구 광도계는 보정 과정을 추가하여야만 정확한 측정이 가능하다. 상기 보정 과정은 흡수오차 보정, 분광불일치 보정, 공간불일치 보정 등을 포함할 수 있다. 이중 흡수오차 보정과 분광불일치 보정은 상대적으로 어려움 없이 수행할 수 있으나, 공간불일치 보정은 측정대상광원의 각도 별 광도분포 뿐 아니라 측정이 매우 까다로운 상기 적분구광도계의 공간응답함수를 추가로 측정하여야 하는 어려움이 있어 공간불일치가 큰 지향성이 있는 광원의 전광선속을 측정할 경우 정확한 측정이 현실적으로 어렵다.

적분구 광도계를 사용하여 전광선속을 측정하는 방법에서 발생할 수 있는 주요 오차 요인 중 하나는 공간불일치오차(spatial mismatch error)이다. 상기 공간불일치오차(spatial mismatch error)는 표준 광원과 측정대상 광원이 빛을 방출하는 공간적인 분포(공간출력분포)가 다를 경우 발생한다.

상기 공간불일치오차는 사용하는 적분구의 구조와 특성이 모든 방향으로 균일한 응답을 가지는 이상적인 적분구의 조건을 만족시킬 수 없으므로 인해 발생하며 이를 보정하기 위해서는 상기 적분구 광도계의 공간응답분포함수(spatial response distribution function, SRDF)를 측정하고 측정대상 광원의 공간출력분포를 측정하여 계산을 통한 공간응답 보정(spatial response correction)을 수행해야 한다. 그러나, 이러한 공간응답 보정을 정확하게 수행하기 위해서는 측각광도계를 사용하는 절대적인 전광선속 측정방법보다 더 복잡한 과정을 거쳐야 하므로 일차적인 표준을 유지하는 목적이 아닌 산업현장에서 이용하는 적분구 장치에서는 측정대상 광원와 동일한 공간출력분포를 갖는 표준광원를 사용하여 공간응답 오차를 최소화하는 것이 일반적이나, 이 경우 측정대상 광원이 바뀔 경우 또 그에 맞는 표준전구를 각 광원별로 준비해야하는 어려움이 있다.

본 발명은 적분구 광도계를 사용하여 다양한 지향성을 가지는 광원의 전광선속을 측정할 때 발생하는 공간 불일치에 의한 오차를 제거하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 적분구 광도계는 복수의 관통홀들을 포함하는 적분구, 상기 관통홀들에 배치된 복수 개의 광도계들, 상기 광도계들 앞에서 상기 광도계와 이격되어 배치되는 차광막들, 및 상기 적분구 내의 중심 영역에 배치된 표준 광원이 조사하는 광에 대하여 동일한 반응 특성을 가지도록 상기 광도계들의 출력 신호를 보정하는 보정부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 적분구 광도계는 복수의 관통홀들을 포함하는 적분구, 상기 관통홀들에 배치된 복수 개의 광도계들, 상기 광도계들 앞에서 상기 광도계들와 이격되어 배치되는 차광막들, 상기 적분구 내부에 배치된 보조 광원, 상기 보조 광원 앞에 배치된 보조 차광막, 및 상기 적분구 내의 중심 영역에 배치된 측정 대상 광원의 광에 대하여 상기 광도계들의 출력 신호를 합산하는 합산부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 적분구 광도계의 측정 방법은 복수의 관통홀들을 포함하는 적분구의 상기 관통홀들에 배치된 복수 개의 광도계들 및 상기 광도계와 이격되어 배치된 차광막을 제공하는 단계, 상기 적분구의 내부에 보조 광원 및 상기 보조 광원 앞에 보조 차광막을 제공하는 단계, 및 상기 적분구 내의 중심 영역에 배치된 표준 광원이 조사하는 광에 대하여 동일한 반응 특성을 가지도록 상기 광도계들을 보정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 적분구 광도계의 측정 방법은 적분구 내부에 복수의 광도계들 및 상기 광도계들 앞에 차광막을 제공하는 단계, 상기 적분구의 내부에 보조 광원 및 상기 보조 광원 앞에 보조 차광막을 제공하는 단계, 상기 적분구 내부의 중심 영역에 측정 대상 광원 또는 표준 광원 제공하는 단계, 및 상기 적분구 내의 중심 영역에 배치된 상기 측정 대상 광원 또는 상기 표준 광원의 광에 대하여 상기 광도계들의 출력 신호를 합산하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 상기 적분구의 표면상에 균일한 간격으로 또는 대칭적으로 배치된 복수 개의 광도계는 적분구의 공간응답을 균일하게 하는 효과를 내어 점광원 형태의 일반적인 표준 광원을 사용하더라도 지향성이 있는 광원의 측정 시 공간불일치 오차를 효과적으로 제거할 수 있다.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 적분구 광도계를 설명하는 단면도 및 광도계의 출력 신호를 나타내는 도면들이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 적분구 광도계를 설명하는 사시도 및 단면도이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 적분구 광도계의 측정 방법을 설명하는 단면도들이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 적분구 광도계를 설명하는 부분 단면도이다.

종래의 표준광원를 사용하는 적분구 광도계와 기능면에서 차이가 없으면서도 지향성이 있는 측정대상 광원에서 전광선속을 측정할 수 있는 적분구 광도계가 요구된다. 상기 적분 광도계는 공간불일치에 의한 측정오차를 제거할 필요가 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

이하에서 본 발명의 동작 원리를 설명한다.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 적분구 광도계를 설명하는 단면도 및 광도계의 출력 신호를 나타내는 도면들이다.

도 1a를 참조하면, 측정 대상 광원(240)은 적분구(202) 내부의 중심 영역에 배치된다. 상기 측정 대상 광원(240)은 지향성을 가진다. 상기 측정 대상 광원(240)은 광원(244) 및 상기 광원(244)에 방향성을 제공하는 반사컵(242)을 포함할 수 있다. 상기 측정 대상 광원(240)의 조사 방향은 CC 방향일 수 있다. 광도계(210)는 CC 방향에서 상기 적분구(202)의 내부 표면에 장착될 수 있다. 차광막(220)은 상기 광도계(210)의 앞에 장착되어 상기 측정 대상 광원(240)에서 발산하는 광을 상기 광도계(210)에 직접 도달하는 것을 차단할 수 있다.

상기 측정 대상 광원(240)은 CC 방향을 기준으로 회전할 수 있다. 이 경우, 상기 CC 방향에 고정된 상기 광도계(210)의 출력 신호 특성은 도 1b에 표시된다. 이 때 도 1b를 적분구의 공간응답분포함수(spatial response distribution function, SRDF)라고 일컫는다.

도 1b를 참조하면, 상기 광도계(210)의 출력 신호는 CC 방향과 상기 측정 대상 광원(240)의 조사 방향 사이의 각도(θ)에 의존한다. 상기 광도계(210)의 출력신호는 상기 측정 대상 광원(240)의 조사 방향이 상기 광도계(210)를 마주보고 있는 경우 최대값(S_MAX)을 가진다. 한편, 상기 광도계(210)의 출력 신호는 상기 측정 대상 광원의 조사 방향이 상기 광도계(210)를 등지고 있는 경우 최소값(S_MIN)을 가진다. 즉, 적분구 광도계는 도 1b에 보이는 것처럼 똑같은 전광선속을 갖는 광원이라할이지라도, 지향성이 있는 광원의 경우 어느 방향으로 향하느냐에 따라 적분구광도계의 응답신호가 달라져 전광선속 측정값이 응답신호에 비례해 달라진다. 광원의 지향성이 높으면 높을수록 최대값(S_MAX)과 최소값(S_MIN)의 차이가 크며 이러한 차이가 공간불일치오차가 된다. 이 오차를 보정하기 위해서는 하나의 적분구광도계에 대해 지향성이 매우 높은 광원을 이용해 도 1b와 같이 공간응답함수를 측정하고, 측정하려는 광원의 출력공간분포를 측정하여 보정하여야한다.

다시, 도 1a 및 도 1c를 참조하면, 상기 광도계(210)와 상기 차광막(220)은 제거되고, 제1 광도계(210a)와 제1 차광막(220a)은 CC 방향을 기준으로 제1 각도(θ_A)에 배치된다. 또한, 제2 광도계(210b)와 제2 차광막(220b)은 CC 방향을 기준으로 제2 각도(θ_B)에 배치된다. 이 경우, 상기 측정 대상 광원(240)이 회전하는 경우, 상기 제1 광도계(210a)의 출력신호는 SA 이고, 상기 제2 광도계(210b)의 출력 신호는 SB이다. 상기 제1 광도계(210a)의 출력 신호와 상기 제2 광도계(210b)의 출력신호의 합은 ST이다. 상기 제1 광도계(210a)의 출력 신호와 상기 제2 광도계(210b)의 출력신호의 합산은 합산부(262)에 의하여 수행된다. 즉, 복수의 광도계들(210a,210b)이 상기 적분구(202) 내부에 배치되어 상기 광도계들(210a,210b)의 출력 신호의 합산 신호를 적분구광도계의 대표신호로 이용할 경우, 적분구광도계 신호의 최대값(TS_MAX)과 최소값(TS_MIN)의 차이는 도 1b에서 보이는 차이에 비해 줄어든다. 상기 광도계들(210a,210b)의 출력 신호의 합은 공간응답분포함수를 평균하는 효과를 제공하며, 상기 ST의 최대값과 최소값의 차 (TS_MAX - TS_MIN)는 감소한다. 결과적으로 공간불일치에 의한 측정오차를 감소시키게 된다. 도 1c는 두 개의 광도계가 배치된 경우를 설명하였으나, 3개 이상의 경우에도 본 발명의 동작 원리는 적용되며, 그 개수가 많아질수록 그 차이는 더 줄어든다.

또한, 실질적으로 적분구 광도계의 상기 측정 대상 광원은 회전하지 않는다. 이 경우에도, 본 발명의 동작원리는 동일하게 적용된다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 적분구 광도계를 설명하는 사시도 및 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 적분구 광도계(100)는 복수의 관통홀들(103)을 포함하는 적분구(102), 상기 관통홀들(103)에 배치된 복수 개의 광도계들(110a~110f), 상기 광도계들(110a~110f) 앞에서 상기 광도계들와 이격되어 배치되는 차광막들(120a~120f), 상기 적분구(102) 내부 표면에 배치된 보조 광원(132), 상기 보조 광원(132) 앞에 배치된 보조 차광막(134), 및 상기 적분구(102) 내의 중심 영역에 배치된 측정 대상 광원(140)의 광에 대하여 상기 광도계들(110a~110f)의 출력 신호를 합산하는 합산부(162)를 포함한다.

상기 적분구(102)의 지름은 수십 센치미터 내지 수 미터일 수 있다. 상기 적분구(102)의 내주면의 반사율(R)은 90 퍼센트 이상일 수 있다. 상기 적분구(102)의 내주면은 실질적으로 구면일 수 있다. 상기 적분구(102)는 분리 결합할 수 있는 복수의 부품으로 구성될 수 있다. 상기 적분구(102)의 내주면은 확산 반사할 수 있다.

상기 관통홀들(103)은 상기 적분구(102)의 중심에 대항 대칭적으로 상기 적분구(102)의 표면에 형성될 수 있다. 상기 적분구(102)의 중심을 원점으로 하고 적분구의 반경을 L이라고 할 때, 직각 좌표계(x,y,z)에서, (L, 0, 0), (-L, 0, 0), (0, L, 0 ), (0, -L, 0), (0, 0, L), (0, 0, -L)에 배치될 수 있다.

상기 광도계(110a~110f)는 광자(photon)가 상기 광도계(110a~110f)에 도달할 때의 전기 신호가 발생하는 원리를 이용하여, 전류의 세기와 복사 세기가 비례하는 출력신호를 제공한다. 상기 광도계들(110a~110f)은 상기 적분구(102) 표면에 형성된 관통홀들(103)에 삽입되거나, 상기 관통홀들(103) 뒤에 배치될 수 있다.

상기 차광막(120a~120f)은 상기 광도계(110a~110f)와 이격되어 상기 적분구(102)의 내부에 배치될 수 있다. 상기 차광막(120a~120f)은 상기 적분구(102)의 중심을 원점으로 하고 적분구(102)의 반경을 L이라고 할 때, 직각 좌표계(x,y,z)에서 (L, 0, 0), (-L, 0, 0), (0, L, 0 ), (0, -L, 0), (0, 0, L), (0, 0, -L) 근처 6 곳에 장착될 수 있다. 상기 차광막(120a~120f)의 중심축과 상기 광도계(110a~110f)의 중심축은 서로 일치할 수 있다.

상기 차광막들(120a~120f)은 상기 측정대상 광원(140) 또는 표준 광원(미도시)에서 발산하는 광이 직접 상기 광도계(110a~110f)에 입사하는 것을 방지할 수 있다. 상기 차광막(120a~120f)은 원판형일 수 있다. 상기 차광막(120a~120f)의 반사율은 90 퍼센트 이상일 수 있다. 상기 차광막(120a~120f)의 지름은 상기 광도계(110a~110f)의 지름, 상기 관통홀(103)의 지름, 상기 측정대상광원(140)의 지름, 또는 표준 광원(미도시)의 지름보다 클 수 있다.

보조 광원(132)은 상기 적분구(102)의 내부 표면에 인접하여 배치될 수 있다. 보조 차광부(134)는 상기 보조 광원(132)의 주위에 배치될 수 있다. 상기 보조 광원(132)은 텅스텐 할로겐 전구, 중수소 아크 전구, 글로바, 헬륨-네온 레이저, 레이저 다이오드, 및 백색 LED 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 보조 차광막(134)은 상기 보조 광원(132)으로부터 발산되는 광이 상기 광도계들(110a~110f)에 직접 조사되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 보조 차광막(134)은 상기 측정대상 광원(140) 또는 표준 광원으로부터 발산되는 빛이 상기 보조 광원(132)에 직접 조사되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 보조 차광막(134)은 상기 보조 광원(132)으로부터 발산되는 빛이 상기 측정대상 광원(140)에 직접 조사되는 것을 방지할 수 있다. 상기 보조 차광막(134)은 "L" 형태의 판으로 제작될 수 있다.

상기 측정 대상 광원(140)의 각도에 따른 광도분포는 점광원 형태 또는 지향성이 있는 광원일 수 있다. 상기 측정 대상 광원(140)이 지향성이 있는 것이 바람직할 수 있다. 상기 측정 대상 광원(140)은 광원(142) 및 반사컵(144)을 포함할 수 있다. 상기 반사컵(144)은 지향성을 제공할 수 있다. 상기 측정 대상 광원(140)은 지지봉(146)에 의하여 상기 적분구(102)에 고정 결합할 수 있다. 상기 지지봉(146)은 전력을 상기 측정 대상 광원(140)에 제공할 수 있다.

따라서, 도 1a 내지 도 1c에서 설명한 바와 같이, 적분구 내부에 복수의 광도계들이 배치되고, 상기 광도계들의 출력 신호를 합산하여, 지향성을 가진 측정 대상 광원에 기인한 공간 불일치 오차를 감소시킬 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 합산부(162)는 상기 광도계들(110a~110f)의 출력신호를 합산할 수 있다. 상기 합산부(162)는 아날로그 회로 수준에서 합산하거나, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 후 디지털 연산을 통해 합산할 수 있다.

상기 합산부(162)와 상기 광도계들(110a~110f) 사이에 보정부(150)가 배치될 수 있다. 상기 보정부(152)는 상기 적분구(102) 내의 중심 영역에 배치된 표준 광원이 조사하는 광에 대하여 동일한 반응 특성을 가지도록 상기 광도계들(110a~110f)의 출력 신호들을 보정할 수 있다.

상기 보정부(150)는 상기 광도계들(110a~110f)의 출력 신호를 증폭하는 전단 증폭기들(152a~152f)을 포함할 수 있다. 상기 전단 증폭기들(152a~152f)은 상기 표준 광원을 점등하고, 동일한 신호의 세기를 출력하도록 이득이 조절될 수 있다.

상기 전단 증폭기들(152a~152f)의 이득은 조절될 수 있다. 상기 전단 증폭기들(152a~152f)과 상기 합산부(162) 사이에 스위치들(160)이 배치될 수 있다. 상기 스위치들(160)은 상기 합산부(162)와 상기 전단 증폭기들(152a~152f)을 선택적으로 연결할 수 있다. 상기 스위치들(160)은 동시에 또는 순차적으로 상기 전단 증폭기들(152a~152f)과 상기 합산부(162)를 전기적으로 연결할 수 있다.

상기 합산부(162)의 출력 신호는 신호처리부(164)에 제공될 수 있다. 상기 신호처리부(164)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 데이터를 저장할 수 있다. 상기 신호처리부(164)의 출력 신호는 제어부(166)에 제공될 수 있다. 상기 제어부(166)는 상기 전단 증폭기(152a~152f) 및 스위치(160)를 제어할 수 있다.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 광도계들의 출력신호는 아날로그 디지털 변환기에 의하여 디지털 신호로 변환될 수 있다. 상기 디지털 신호는 컴퓨터에 의하여 처리될 수 있다. 이에 따라, 상기 광도계들의 출력 신호들은 합산될 수 있다.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 적분구 광도계의 측정 방법을 설명하는 단면도들이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 적분구 광도계의 측정 방법을 설명하는 흐름도이다.

도 4a 및 도 5를 참조하면, 적분구 광도계의 측정 방법은 적분구(102) 내부에 복수의 광도계들(110a~110f) 및 상기 광도계들(110a~110f) 앞에 차광막(120a~120f)을 제공하는 단계(S100), 상기 적분구(102)의 내부에 보조 광원(132) 및 상기 보조 광원(132) 앞에 보조 차광막(134)을 제공하는 단계(S200), 상기 적분구(102) 내부의 중심 영역에 측정 대상 광원(140) 또는 표준 광원(172)을 제공하는 단계(S300), 및 상기 적분구(102) 내의 중심 영역에 배치된 상기 측정 대상 광원(140) 또는 상기 표준 광원의 광에 대하여 상기 광도계들(110a~110f)의 출력 신호를 합산하는 단계(S500)를 포함한다.

도 4a 를 참조하면, 상기 표준 광원(172)이 점등되고, 상기 광도계들(110a~110f)의 출력신호의 크기는 동일하게 조절될 수 있다(S400). 상기 광도계들(110a~110f)은 제1 내지 제 6 광도계를 포함할 수 있다. 상기 광도계들(110a~110f)의 출력 신호는 상기 보정부(150)의 입력 신호로 제공된다. 상기 보정부(150)는 제1 내지 제 6 전단 증폭기(152a~152f)를 포함할 수 있다. 상기 보정부(150)의 출력은 합산부(162)의 입력으로 제공된다.

구체적으로, 상기 표준광원(172)이 상기 적분구(102)에 배치되어 점등된다. 이어서, 스위치(160)는 전단 증폭기들(152a~152f)을 차례로 상기 합산부(162)에 연결한다. 이에 따라, 상기 합산부(162)는 상기 광도계들(110a~110f)이 배치된 위치에 따라 서로 다른 측정 신호를 출력할 수 있다. 이 경우, 상기 전단 증폭기들(152a~152f)의 출력 신호가 동일하도록 상기 전단 증폭기들(152a~152f)의 이득이 조절될 수 있다. 결국, 상술한 이득 조절 단계를 거친 후, 상기 제1 광도계 내지 제6 광도계(110a~110f)의 출력 신호는 동일한 크기를 가질 수 있다. 상기 표준 광원(172)에 대하여, 상기 광도계들의 위치에 불문하고 상기 전단 증폭기(152a~152f)는 동일한 반응 특성을 제공한다.

이하에서는 상기 광도계들의 출력 신호를 합산하는 단계(S500)를 설명한다.

상기 스위치(160)는 상기 전단 증폭기들(152a~152f)과 상기 합산부(162)를 동시에 연결한다. 이에 따라, 상기 표준 광원(172)에 대하여 상기 합산부(162)는 상기 광도계들의 출력 신호의 합(y_REF)을 구할 수 있다(S510). 상기 광도계들(110a~110f)의 출력 신호의 합은 공간적으로 평균하는 효과를 제공하여, 공간 불일치 오차를 감소시킬 수 있다. 즉, 상기 표준 광원(172)을 상기 적분구 내의 중심 영역에 배치하고 상기 표준 광원(172)을 점등하여 상기 광도계들(110a~110f)의 전류를 측정하여 합산한다. 상기 표준 광원(172)의 전광 선속(Φ_REF)은 이미 알고 있다. 합산된 전류는 y_REF 이다.

도 4b를 참조하면, 상기 표준 광원(172)을 소등하고 상기 보조 광원(132)을 점등하여 상기 광도계들(110a~110f)의 전류를 측정하여 상기 전류들을 합산한다(S520). 합산된 전류는 A_REF 이다. 상기 보조 광원에 의하여 흡수 보정이 수행된다.

도 4c를 참조하면, 상기 표준광원(172)을 제거하고 상기 보조 광원(132)을 소등하고, 상기 측정 대상 광원(140)을 적분구(102)의 중심 영역에 배치한다. 상기 측정 대상 광원(140)을 점등하여 상기 광도계들(110a~110f)의 전류를 측정하여, 상기 전류들을 합산한다(S530). 합산된 전류는 y_DUT 이다.

도 4d를 참조하면, 상기 측정 대상 광원(140)을 소등하고 상기 보조 광원(132)을 점등하여 상기 광도계들(110a~110f)의 전류를 측정하는 단계를 포함한다(S540). 합산된 전류는 A_DUT 이다.

이어서, 상기 측정 대상 광원(140)의 전광 선속(Φ_DUT)은 다음과 같이 계산한다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 적분구 광도계를 설명하는 부분 단면도이다.

도 6을 참조하면, 상기 적분구 광도계는 복수의 관통홀들(103)을 포함하는 적분구(102), 상기 관통홀들(103)에 배치된 복수 개의 광도계들(110a), 상기 광도계들(110a) 앞에서 상기 광도계들과 이격되어 배치되는 차광막들(120a), 및 상기 적분구(102) 내의 중심 영역에 배치된 표준 광원이 조사하는 광에 대하여 동일한 반응 특성을 가지도록 상기 광도계들의 출력 신호를 보정하는 보정부(180)를 포함한다. 상기 보정부(180)는 상기 광도계들(110a)과 상기 관통홀들(103)의 입구 사이에 배치된 확산판(189), 및 상기 광도계들(110a)의 위치를 조절할 수 있는 이동 수단(180)을 포함할 수 있다.

상기 이동 수단(180)은 원통형의 실린더(186)와 상기 광도계(110a)를 고정할 수 있는 클램프(188)를 포함할 수 있다. 상기 광도계(110a)는 광 검출기(114)와 상기 광 검출기(114)를 지지하는 외장 케이스(112)를 포함할 수 있다. 상기 광도계(110a)는 상기 실린더(186) 내부에서 상기 광 검출기(114)와 상기 확산판(189) 사이의 거리를 조절하여 상기 광도계(110a)의 감도를 조절할 수 있다. 이에 따라, 전자 회로를 사용하지 않고, 상기 광도계(110a)의 출력 신호의 크기를 조절할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

100: 적분구 광도계
103: 관통홀들
102: 적분구
110a~110f: 광도계들
120a~120f: 차광막들
132: 보조 광원
134: 보조 차광막
162: 합산부
150: 보정부

Claims

복수의 관통홀들을 포함하는 적분구;
상기 관통홀들에 배치된 복수 개의 광도계들;
상기 광도계들 앞에서 상기 광도계와 이격되어 배치되는 차광막들;
상기 광도계들의 출력 신호를 합산하는 합산부; 및
상기 적분구 내의 중심 영역에 배치된 표준 광원이 조사하는 광에 대하여 동일한 반응 특성을 가지도록 상기 광도계들의 출력 신호를 보정하는 보정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 적분구 광도계.
제 1 항에 있어서,
상기 보정부는 상기 광도계들의 출력 신호를 증폭하는 전단 증폭기들을 포함하고,
상기 전단 증폭기들은 상기 표준 광원을 점등하고, 동일한 신호의 세기를 출력하도록 이득이 조절되는 것을 특징을 적분구 광도계.
제 2 항에 있어서,
상기 합산부와 상기 전단 증폭기들 사이에 배치된 스위치들을 더 포함하고,
상기 스위치들은 동시에 또는 순차적으로 상기 전단 증폭기들을 상기 합산부에 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 적분구 광도계.
제 1 항에 있어서,
상기 보정부는
상기 광도계들과 상기 관통홀의 입구 사이에 배치된 확산판; 및
상기 광도계들의 위치를 조절할 수 있는 이동 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 적분구 광도계.
제 1 항에 있어서,
상기 적분구의 내부 표면에 배치된 보조 광원; 및
상기 보조광원의 앞에 배치되는 보조 차광막을 더 포함하고,
상기 보조 차광막은 보조 광원의 광이 상기 광도계들에 직접 조사되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 적분구 광도계.
복수의 관통홀들을 포함하는 적분구;
상기 관통홀들에 배치된 복수 개의 광도계들;
상기 광도계들 앞에서 상기 광도계들와 이격되어 배치되는 차광막들;
상기 적분구 내부에 배치된 보조 광원;
상기 보조 광원 앞에 배치된 보조 차광막; 및
상기 적분구 내의 중심 영역에 배치된 측정 대상 광원의 광에 대하여 상기 광도계들의 출력 신호를 합산하는 합산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 적분구 광도계.
제 6항에 있어서,
상기 적분구 내의 중심 영역에 배치된 표준 광원이 조사하는 광에 대하여 동일한 반응 특성을 가지도록 상기 광도계들의 출력 신호를 보정하는 보정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 적분구 광도계.
제 7 항에 있어서,
상기 보정부는 상기 광도계들의 출력 신호를 증폭하는 전단 증폭기들을 포함하고,
상기 전단 증폭기들은 상기 측정 대상 광원이 점등된 경우, 동일한 신호의 세기를 출력하도록 이득이 조절되는 것을 특징을 적분구 광도계.
복수의 관통홀들을 포함하는 적분구;
상기 관통홀들에 배치된 복수 개의 광도계들;
상기 광도계들 앞에서 상기 광도계와 이격되어 배치되는 차광막들; 및
상기 광도계들의 출력 신호를 합산하는 합산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 적분구 광도계.
제 9 항에 있어서,
상기 적분구 내의 중심 영역에 배치된 표준 광원이 조사하는 광에 대하여 동일한 반응 특성을 가지도록 상기 광도계들의 출력 신호를 보정하는 보정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적분구 광도계.
제 10 항에 있어서,
상기 합산부와 상기 보정부 사이에 배치된 스위치들을 더 포함하고,
상기 스위치들은 동시에 또는 순차적으로 상기 보정부를 상기 합산부에 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 적분구 광도계.
적분구 내부에 복수의 광도계들 및 상기 광도계들 앞에 차광막을 제공하는 단계;
상기 적분구의 내부에 보조 광원 및 상기 보조 광원 앞에 보조 차광막을 제공하는 단계;
상기 적분구 내부의 중심 영역에 측정 대상 광원 또는 표준 광원 제공하는 단계; 및
상기 적분구 내의 중심 영역에 배치된 상기 측정 대상 광원 또는 상기 표준 광원의 광에 대하여 상기 광도계들의 출력 신호를 합산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적분구 광도계의 측정 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 표준 광원을 점등하고 상기 광도계들의 출력신호를 동일하게 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적분구 광도계의 측정 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 광도계들의 출력 신호를 합산하는 단계는:
상기 표준 광원을 상기 적분구 내의 중심 영역에 배치하고 상기 표준 광원을 점등하여 상기 광도계들의 전류를 측정하는 단계;
상기 표준 광원을 소등하고 상기 보조 광원 점등하여 상기 광도계들의 전류를 측정하는 단계;
상기 표준광원을 제거하고 상기 보조 광원을 소등하고 상기 측정 대상 광원을 점등하여 상기 광도계들의 전류를 측정하는 단계; 및
상기 측정 대상 광원을 소등하고 상기 보조 광원을 점등하여 상기 광도계들의 전류를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적분구 광도계의 측정 방법.