RU2547163C1 - Method to measure parameters and characteristics of radiation sources - Google Patents

Method to measure parameters and characteristics of radiation sources Download PDF

Info

Publication number
RU2547163C1
RU2547163C1 RU2013158588/28A RU2013158588A RU2547163C1 RU 2547163 C1 RU2547163 C1 RU 2547163C1 RU 2013158588/28 A RU2013158588/28 A RU 2013158588/28A RU 2013158588 A RU2013158588 A RU 2013158588A RU 2547163 C1 RU2547163 C1 RU 2547163C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
parameters
receiver
source
radiation source
Prior art date
Application number
RU2013158588/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Сергеевич Перетягин
Елена Васильевна Горбунова
Александр Николаевич Чертов
Екатерина Николаевна Пантюшина
Валерий Викторович Коротаев
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО)
Priority to RU2013158588/28A priority Critical patent/RU2547163C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2547163C1 publication Critical patent/RU2547163C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: during realisation of the method, a receiver of optical radiation is placed with the possibility of movement along three coordinates in the radiated zone of the investigated source of radiation. They determine maximum value of source radiation capacity in the analysis of the receiver. Prior to start of measurements they set parameters of measurements of the investigated source, and on the basis of the determined maximum capacity value they set the time of receiver integration. Then they perform measurement by three coordinates of radiation force value, measurement of spectral distribution of energy and calculation of spectral, energy and colour parameters of the source. The received parameters are compared to reference ones. Measurements are carried out in continuous mode with output of measurement and analysis results to a video control device. A fibre-optic spectrometer is used as a receiver of optical radiation.
EFFECT: increased functionality and universality of the method with simultaneous reduction of error and time of measurement, processing and analysis of produced results.
3 dwg, 3 tbl

Description

Настоящее изобретение относится к измерительной технике, а именно к технологиям определения спектральных, энергетических параметров и характеристик любых источников излучения ультрафиолетового, видимого и инфракрасного диапазонов, а также цветовых параметров и характеристик источников излучения видимого диапазона, и может быть использовано для осуществления одновременного анализа и контроля всех ключевых параметров и характеристик современных источников излучения как на стадии производства (контроль качества), так и в процессе эксплуатации.The present invention relates to measuring technique, and in particular to technologies for determining the spectral, energy parameters and characteristics of any radiation sources of the ultraviolet, visible and infrared ranges, as well as color parameters and characteristics of radiation sources of the visible range, and can be used to simultaneously analyze and control all key parameters and characteristics of modern radiation sources both at the production stage (quality control) and in the process of operation.

Известно, что на сегодняшний день разработки в области технологий освещения занимают одну из ведущих позиций в сфере инноваций. Новейшие системы освещения, в частности светодиодные, актуальны и востребованы по причине малого энергопотребления и длительных сроков службы, что выгодно отличает их от традиционных источников света. Стоит отметить, что большой интерес к светодиодам и излучающим диодам (ИД) вообще обусловлен также широкими возможностями по созданию на их основе специализированных устройств подсветки (с требуемыми спектром, интенсивностью, диаграммой направленности, цветом излучения), в том числе управляемых. Однако создание высококачественных и функциональных многоэлементных устройств освещения невозможно без обеспечения тщательного контроля за их параметрами и характеристиками.It is known that today, developments in the field of lighting technology occupy one of the leading positions in the field of innovation. The latest lighting systems, in particular LED ones, are relevant and in demand due to their low power consumption and long service life, which distinguishes them from traditional light sources. It is worth noting that the great interest in LEDs and emitting diodes (IDs) in general is also due to the wide possibilities for creating specialized illumination devices based on them (with the required spectrum, intensity, radiation pattern, radiation color), including controlled ones. However, the creation of high-quality and functional multi-element lighting devices is impossible without careful monitoring of their parameters and characteristics.

На данный момент известно множество различных способов измерения параметров и характеристик источников излучения.At the moment, there are many different methods for measuring the parameters and characteristics of radiation sources.

Известна заявка на патент «Light intensity distribution testing device for light-emitting diode» (CN 202454141 U, МПК G09B 23/22, G01J 1/00, опубл. 08.02.2012), из описания этого диагностического прибора для измерения распределения интенсивности света светоизлучающих диодов известен способ, заключающийся в том, что анализ параметров и характеристик источников излучения осуществляют на основе измерений, произведенных с помощью люксметра. Люксметр закрепляют на оптической скамье соосно источнику излучения, который устанавливают на подвижное устройство. В качестве подвижного устройства применяют гониометр. После каждого шага подвижного устройства в пределах установленного диапазона углов поворота производят измерение пространственного распределения интенсивности света светодиодов и устройств на их основе, затем специалисты анализируют полученные данные.Known patent application "Light intensity distribution testing device for light-emitting diode" (CN 202454141 U, IPC G09B 23/22, G01J 1/00, published 08.02.2012), from the description of this diagnostic device for measuring the distribution of light-emitting light emitting A method is known to diodes in that the analysis of parameters and characteristics of radiation sources is carried out on the basis of measurements made with a light meter. The light meter is mounted on an optical bench coaxially to a radiation source, which is mounted on a mobile device. A goniometer is used as a mobile device. After each step of the mobile device, within the specified range of rotation angles, the spatial distribution of the light intensity of the LEDs and devices based on them is measured, then the specialists analyze the obtained data.

Известна заявка на патент «Light field measuring device of a light emitting element» (TW 201040510 А, МПК G01J 1/24, G01J 1/28, опубл. 16.11.2010), из описания которой известен способ, заключающийся в том, что на центральную ось симметрично устанавливают и равномерно распределяют в радиальном направлении набор чувствительных элементов. Измерения пространственного распределения силы света светодиодов производят на основе контроля расстояния между исследуемым светодиодным источником и чувствительным элементом, при этом синхронно изменяя угол и расстояния между чувствительными элементами. Затем специалисты анализируют полученные данные.Known patent application "Light field measuring device of a light emitting element" (TW 201040510 A, IPC G01J 1/24, G01J 1/28, publ. 16.11.2010), from the description of which the method is known, which consists in the central axis is symmetrically mounted and the set of sensing elements is evenly distributed in the radial direction. The spatial distribution of the light intensity of the LEDs is measured based on the control of the distance between the LED source under study and the sensitive element, while simultaneously changing the angle and distance between the sensitive elements. Then experts analyze the data.

Однако эти способы обладают ограниченной функциональностью, т.к. позволяют измерить только одну характеристику источника излучения (распределение силы света) в одной плоскости и предназначены для измерения только светоизлучающих диодов. Кроме того, способы обладают низкой степенью автоматизации, поскольку для их осуществления применяют механические поворотные и движущиеся части приборов.However, these methods have limited functionality, because allow measuring only one characteristic of the radiation source (distribution of light intensity) in one plane and are intended for measuring only light-emitting diodes. In addition, the methods have a low degree of automation, since mechanical rotary and moving parts of devices are used for their implementation.

Известен патент на полезную модель «Устройство для измерения пространственного распределения силы излучения твердотельных источников излучения» (RU 114151 U1, МПК G01J 1/00, опубл. 10.03.2012). Из описания этого устройства известен способ анализа параметров и характеристик источников излучения, заключающийся в том, что специалисты анализируют результаты измерений пространственного распределения силы излучения твердотельных источников излучения (лазерных и светодиодных излучателей), которые осуществляют посредством использования фотометра (для определения силы света от источников видимого диапазона излучения) или радиометра (для определения силы излучения от источников УФ- и ИК-диапазонов излучения), системы термостабилизации (для определения температуры). Одновременно с этим с помощью компьютера регистрируют значения тока и напряжения твердотельных излучателей.A patent is known for a utility model “A device for measuring the spatial distribution of the radiation force of solid-state radiation sources” (RU 114151 U1, IPC G01J 1/00, publ. 10.03.2012). From the description of this device, a known method for analyzing the parameters and characteristics of radiation sources is that specialists analyze the results of measurements of the spatial distribution of the radiation force of solid-state radiation sources (laser and LED emitters), which are carried out by using a photometer (to determine the light intensity from sources in the visible range radiation) or a radiometer (for determining the radiation intensity from sources of UV and IR radiation ranges), thermal stabilization systems nation (to determine the temperature). At the same time, the values of current and voltage of solid-state emitters are recorded using a computer.

Однако этот способ имеет недостатки, а именно: ограниченное применение, поскольку с помощью этого способа можно анализировать только энергетические параметры и характеристики только твердотельных источников излучения; ограниченную функциональность, поскольку измерения осуществляются только в одной плоскости; низкую точность измерений, поскольку для их реализации необходимо большое количество калиброванных концевых мер и угольников; длительное время подготовки к измерениям, т.к. перед началом измерений необходимо произвести юстировку положения центра светодиода и центра фоточувствительной плоскости фотометра.However, this method has disadvantages, namely: limited use, since using this method you can analyze only the energy parameters and characteristics of only solid-state radiation sources; limited functionality, since measurements are carried out in only one plane; low accuracy of measurements, since their implementation requires a large number of calibrated end measures and squares; long preparation time for measurements, as Before starting measurements, it is necessary to adjust the position of the center of the LED and the center of the photosensitive plane of the photometer.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ анализа параметров и характеристик источников излучения, известный из описания измерительной лаборатории для комплексного исследования характеристик светодиодов, производства фирмы «АТВ Наружные системы» [Сергей Никифоров. Измерительная лаборатория для комплексного исследования характеристик светодиодов, применяемых в системах отображения информации // «Компоненты и Технологии», 2007, №7].The closest in technical essence to the claimed method is a method for analyzing the parameters and characteristics of radiation sources, known from the description of the measuring laboratory for a comprehensive study of the characteristics of LEDs, manufactured by ATV Outdoor Systems [Sergey Nikiforov. Measuring laboratory for a comprehensive study of the characteristics of LEDs used in information display systems // "Components and Technologies", 2007, No. 7].

Этот способ заключается в том, что измеряемый светодиодный источник излучения закрепляют на подвижном устройстве (гониометре) и позиционируют его относительно осей измерительной системы (совокупность фотометра, спектрофотометра и фотоколориметра). С помощью вольтметра устанавливают необходимый режим питания источника излучения. Затем определяют максимальное значение мощности излучения источника излучения в зоне анализа приемника оптического излучения, перемещая при этом источник излучения с помощью подвижного устройства (гониометра). Затем производят измерение величины силы излучения с помощью фотометра и спектрального распределения излучения источника излучения с помощью спектрофотометра, перемещая при этом источник излучения с помощью подвижного устройства по двум координатам. С помощью фотоколориметра Minolta CS 100А измеряют яркость и координаты цветности источника излучения. Полученные данные передают на персональный компьютер, где с помощью пакетов MathCAD и Excel рассчитывают спектральные, энергетические и цветовые характеристики источника излучения и строят диаграммы пространственного распределения излучения.This method consists in the fact that the measured LED radiation source is fixed on a movable device (goniometer) and positioned relative to the axes of the measuring system (a set of photometer, spectrophotometer and photocolorimeter). Using a voltmeter, the necessary power supply mode of the radiation source is set. Then determine the maximum value of the radiation power of the radiation source in the analysis area of the optical radiation receiver, while moving the radiation source using a movable device (goniometer). Then measure the magnitude of the radiation force using a photometer and the spectral distribution of radiation of the radiation source using a spectrophotometer, while moving the radiation source using a mobile device in two coordinates. Using a Minolta CS 100A photocolorimeter, the brightness and color coordinates of the radiation source are measured. The data obtained are transmitted to a personal computer, where the spectral, energy and color characteristics of the radiation source are calculated using the MathCAD and Excel packages and diagrams of the spatial distribution of radiation are built.

Этот известный способ измерения параметров и характеристик источников излучения выбирается в качестве прототипа, так как он имеет наибольшее число существенных признаков, совпадающих с существенными признаками заявляемого изобретения.This known method of measuring the parameters and characteristics of radiation sources is selected as a prototype, since it has the largest number of essential features that match the essential features of the claimed invention.

Однако прототип имеет существенные недостатки, а именно:However, the prototype has significant disadvantages, namely:

- длительное время измерений, т.к. сложно позиционировать исследуемый светодиодный источник излучения относительно приемника оптического излучения из-за необходимости обеспечить привязку измерений к одной точке измеряемого пространства;- long measurement time, as it is difficult to position the investigated LED radiation source relative to the optical radiation receiver due to the need to ensure that the measurements are linked to one point of the measured space;

- высокая погрешность измерения из-за применения неэффективного метода позиционирования приемника оптического излучения (фотометр, спектрофотометр и фотоколориметр относительно друг друга) и источника излучения, а также из-за сложности осуществления комплексного анализа полученных результатов (т.к. процедура сравнения полученных результатов измерений с эталонными (т.е. заданными производителем или рассчитанными для данного типа источника излучения) значениями параметров для исследуемого источника излучения не предусмотрена);- high measurement error due to the use of the inefficient method of positioning the optical radiation receiver (photometer, spectrophotometer and photocolorimeter relative to each other) and the radiation source, as well as due to the complexity of carrying out a comprehensive analysis of the obtained results (since the procedure for comparing the obtained measurement results with reference (i.e., specified by the manufacturer or calculated for a given type of radiation source) parameter values for the studied radiation source are not provided);

- низкая универсальность, связанная с измерением параметров и характеристик только одного типа источников излучения (только светодиодная продукция), а также с измерением параметров излучения только в одной плоскости и только при одном режиме питания;- low versatility associated with the measurement of parameters and characteristics of only one type of radiation sources (only LED products), as well as with the measurement of radiation parameters in only one plane and only with one power mode;

- ограниченная функциональность и недостаточная автоматизация способа, связанная с необходимостью проведения дополнительных расчетов и построения диаграмм или графиков в отдельных пакетах программ после проведенных измерений.- limited functionality and insufficient automation of the method associated with the need for additional calculations and construction of charts or graphs in separate software packages after measurements.

Задачей настоящего изобретения является создание нового способа анализа параметров и характеристик источников излучения, позволяющего достичь следующего технического результата, а именно повысить функциональность и универсальность при одновременном уменьшении погрешности и времени измерения, обработки и анализа полученных результатов.The objective of the present invention is to provide a new method for analyzing the parameters and characteristics of radiation sources, which allows to achieve the following technical result, namely to increase functionality and versatility while reducing the error and time of measurement, processing and analysis of the results.

Поставленная задача решена за счет того, что перед началом измерений задают параметры измерений исследуемого источника излучения, затем на основе определенного максимального значения мощности излучения источника излучения производят настройку времени интегрирования приемника оптического излучения. При этом дополнительно измеряют распределение силы излучения источника излучения по третьей координате. Причем приемник оптического излучения закрепляют с возможностью его перемещения по трем координатам, а измерения осуществляют в непрерывном режиме, с одновременным выводом результатов измерений на видеоконтрольное устройство. Далее анализируют параметры и характеристики исследуемого источника излучения путем сравнения полученных результатов измерений с эталонными для исследуемого источника излучения, а результаты анализа выводят на видеоконтрольное устройство. При этом в качестве приемника оптического излучения применяют волоконно-оптический спектрометр.The problem is solved due to the fact that before the measurements are set, the measurement parameters of the investigated radiation source are set, then, based on a certain maximum value of the radiation power of the radiation source, the integration time of the optical radiation receiver is set. In this case, the distribution of the radiation power of the radiation source along the third coordinate is additionally measured. Moreover, the optical radiation receiver is fixed with the possibility of its movement in three coordinates, and the measurements are carried out in a continuous mode, with the simultaneous output of the measurement results to a video monitoring device. Next, analyze the parameters and characteristics of the investigated radiation source by comparing the obtained measurement results with the reference for the investigated radiation source, and the analysis results are output to a video monitoring device. At the same time, a fiber optic spectrometer is used as an optical radiation receiver.

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в известном способе измерения параметров и характеристик источников излучения, включающем расположение приемника оптического излучения в освещаемой/облучаемой зоне исследуемого источника излучения, определение максимального значения мощности излучения источника излучения в зоне анализа приемника оптического излучения, измерение величины силы излучения источника излучения по двум координатам, измерение спектрального распределения энергии излучения источника излучения, расчет спектральных, энергетических и цветовых (для источников излучения видимого диапазона спектра) параметров и характеристик источника излучения, согласно настоящему изобретению перед началом измерений задают параметры измерений исследуемого источника излучения, затем на основе определенного максимального значения мощности излучения источника излучения производят настройку времени интегрирования приемника оптического излучения, дополнительно измеряют величину силы излучения источника излучения по третьей координате, причем приемник оптического излучения закрепляют с возможностью его перемещения по трем координатам, а измерения осуществляют в непрерывном режиме, с одновременным выводом результатов измерений на видеоконтрольное устройство, далее анализируют параметры и характеристики исследуемого источника излучения путем сравнения полученных результатов измерений с эталонными для исследуемого источника излучения, а результаты анализа выводят на видеоконтрольное устройство, при этом в качестве приемника оптического излучения применяют волоконно-оптический спектрометр.The essence of the claimed invention lies in the fact that in the known method of measuring parameters and characteristics of radiation sources, including the location of the optical radiation receiver in the illuminated / irradiated area of the investigated radiation source, determining the maximum value of the radiation power of the radiation source in the analysis zone of the optical radiation receiver, measuring the magnitude of the radiation radiation source in two coordinates, measuring the spectral distribution of the radiation energy of the radiation source, calculation with the spectral, energy and color (for radiation sources of the visible range of the spectrum) parameters and characteristics of the radiation source, according to the present invention, before measurement, the measurement parameters of the radiation source under study are set, then, based on the determined maximum value of the radiation power of the radiation source, the integration time of the optical radiation receiver is adjusted, additionally measure the magnitude of the radiation power of the radiation source in the third coordinate, and optical radiation is fixed with the possibility of its movement in three coordinates, and the measurements are carried out in a continuous mode, with the simultaneous output of the measurement results to a video monitoring device, then the parameters and characteristics of the radiation source under study are analyzed by comparing the obtained measurement results with the reference ones for the radiation source under study, and the results analysis output to a video monitoring device, while fiber optic is used as a receiver of optical radiation spectrometer.

Таким образом, заявляемый способ измерения параметров и характеристик источников излучения всей совокупностью своих существенных признаков позволяет повысить функциональность и универсальность при одновременном уменьшении погрешности и времени измерения как за счет одновременного измерения цветовых, энергетических и спектральных параметров излучения с помощью использования в качестве приемника оптического излучения спектрометра, так и за счет измерения параметров излучения любого вида источника излучения (например, лазерного, светодиодного, лампового, составного источника излучения различной формы и т.д.) по трем координатам XYZ. А также заявляемый способ позволяет повысить функциональность при одновременном уменьшении погрешности и времени измерения за счет анализа параметров и характеристик исследуемого источника излучения путем сравнения полученных результатов измерений с эталонными (т.е. заданными производителем или рассчитанными для данного типа источника излучения).Thus, the claimed method of measuring the parameters and characteristics of radiation sources with the totality of its essential features allows to increase functionality and versatility while reducing the error and measurement time both by simultaneously measuring the color, energy and spectral parameters of the radiation by using an optical radiation spectrometer as a receiver, and by measuring the radiation parameters of any type of radiation source (for example, laser, with LED, lamp, composite radiation source of various shapes, etc.) in three XYZ coordinates. And also the inventive method allows to increase functionality while reducing the error and measurement time by analyzing the parameters and characteristics of the investigated radiation source by comparing the obtained measurement results with the reference ones (i.e., specified by the manufacturer or calculated for this type of radiation source).

Кроме того, заявляемый способ позволяет повысить автоматизацию измерений за счет возможности задавать параметры измерений исследуемого источника излучения, такие как размер исследуемой области и шаг дискретизации измерений, а также за счет настройки приемника оптического излучения с помощью изменения времени интегрирования спектрометра.In addition, the inventive method allows to increase the automation of measurements due to the ability to set the measurement parameters of the investigated radiation source, such as the size of the investigated area and the sampling step of the measurements, as well as by tuning the optical radiation receiver by changing the integration time of the spectrometer.

Заявителем проведен патентно-информационный поиск по данной теме, в результате которого заявляемая совокупность существенных признаков не выявлена. Поэтому предлагаемое изобретение можно признать новым.The applicant conducted a patent information search on this topic, as a result of which the claimed combination of essential features was not identified. Therefore, the present invention can be recognized as new.

Соответствие данного изобретения критерию патентоспособности «изобретательский уровень» обосновывается следующим.The compliance of this invention with the patentability criterion of "inventive step" is justified by the following.

Данное изобретение для специалиста логически не следует из известного уровня техники. Так, например, все известные способы анализа параметров и характеристик источников излучения позволяют измерять только некоторые параметры и характеристики и только одного типа источников излучения, например светодиодов, лазерных источников и т.д., и обладают низкой степенью автоматизации.This invention for a specialist does not follow logically from the prior art. So, for example, all known methods of analyzing the parameters and characteristics of radiation sources allow you to measure only some parameters and characteristics of only one type of radiation sources, such as LEDs, laser sources, etc., and have a low degree of automation.

Так, например, известны способы измерения интенсивности света из описания следующих патентов: Диагностический прибор для измерения распределения интенсивности света светоизлучающих диодов [патент «Light intensity distribution testing device for light-emitting diode», CN 202454141 U, МПК G09B 23/22, G01J 1/00, опубл. 08.02.2012] или Устройство для измерения пространственного распределения силы излучения твердотельных источников излучения [патент на полезную модель RU 114151 U1, МПК G01J 1/00, дата публикации: 10 марта 2012]. Известны, например, способы измерения параметров и характеристик лазерных источников излучения из описания следующих документов: Стенд для измерения пространственных характеристик лазерного пучка [Ф.В. Потемкин, П.М. Михеев. Измерение пространственных характеристик лазерного пучка. // Труды конференции «Измерения и автоматизация 2006», с.68-73] или Устройство для спектральных измерений лазерного измерения [патент на изобретение US 6,320,663 В1, МПК G01B 9/02, дата публикации: 25 февраля 2000 г.]. Известны, например, способы измерения цветовых параметров и спектральных характеристик источников излучения: Метод и аппаратура для измерения спектрального состава светодиодного источника света [патент на изобретение US 6,448,550 В1, МПК H01J 5/16, дата публикации: 27 апреля 2000] или Способ определения спектрального состава оптического излучения [патент на изобретение RU 2008629 С1, МПК G01J 3/12, дата публикации 27 сентября 1997].So, for example, methods for measuring light intensity are known from the description of the following patents: Diagnostic device for measuring the light intensity distribution of light-emitting diodes [patent "Light intensity distribution testing device for light-emitting diode", CN 202454141 U, IPC G09B 23/22, G01J 1 / 00 publ. 02/08/2012] or Device for measuring the spatial distribution of the radiation force of solid-state radiation sources [utility model patent RU 114151 U1, IPC G01J 1/00, publication date: March 10, 2012]. Known, for example, are methods of measuring the parameters and characteristics of laser radiation sources from the description of the following documents: A stand for measuring the spatial characteristics of a laser beam [F.V. Potemkin, P.M. Mikheev. Measurement of the spatial characteristics of a laser beam. // Proceedings of the conference "Measurements and Automation 2006", p.68-73] or Device for spectral measurements of laser measurement [patent for invention US 6,320,663 B1, IPC G01B 9/02, publication date: February 25, 2000]. Known, for example, are methods of measuring color parameters and spectral characteristics of radiation sources: Method and apparatus for measuring the spectral composition of an LED light source [US Patent No. 6,448,550 B1, IPC H01J 5/16, publication date: April 27, 2000] or Method for determining the spectral composition optical radiation [patent for the invention RU 2008629 C1, IPC G01J 3/12, publication date September 27, 1997].

Все эти известные способы имеют ряд общих недостатков:All these known methods have a number of common disadvantages:

- ограниченная функциональность, обусловленная измерением только одного или двух параметров излучения;- limited functionality due to the measurement of only one or two radiation parameters;

- низкая универсальность, обусловленная как измерением параметров и характеристик только одного типа источников излучения (например, только светодиодной продукции или только лазерных источников), так и измерением параметров излучения только в одной плоскости, что приводит к сложным методам оценки или анализа источника излучения;- low universality, due to both the measurement of parameters and characteristics of only one type of radiation sources (for example, only LED products or only laser sources), and the measurement of radiation parameters in only one plane, which leads to complex methods for evaluating or analyzing a radiation source;

- низкая автоматизация, обусловленная, в том числе, и необходимостью выполнять дополнительный расчет после проделанных измерений в отдельных пакетах программ, что, к тому же, приводит к увеличению времени измерения.- low automation, due, inter alia, to the need to perform additional calculations after measurements in separate software packages, which, moreover, leads to an increase in measurement time.

Таким образом, ни один из известных способов не позволяет полностью автоматически и с малой погрешностью осуществлять для любого типа источника излучения одновременные измерения пространственного распределения освещенности, цветовых (для источников излучения видимого диапазона) и спектральных характеристик излучения в трехмерном пространстве, а также параметров их питания.Thus, none of the known methods allows fully automatically and with a small error to carry out for any type of radiation source simultaneous measurements of the spatial distribution of illumination, color (for radiation sources of the visible range) and spectral characteristics of radiation in three-dimensional space, as well as their power parameters.

В заявляемом же изобретении ситуация иная. В нем функциональность и универсальность достигается за счет расположение приемника оптического излучения в освещаемой/облучаемой зоне исследуемого источника излучения, при этом приемник оптического излучения закрепляют с возможностью его перемещения по трем координатам XYZ. Кроме того, универсальность способа достигается также тем, что перед началом измерений задают параметры измерений исследуемого источника излучения (размер исследуемой области, шаг дискретизации измерений), определяют максимальное значение мощности излучения источника, затем на основе определенного максимального значения мощности излучения источника производят настройку времени интегрирования приемника оптического излучения. Кроме того, измерения можно проводить при разных режимах питания исследуемых источников излучения.In the claimed invention, the situation is different. In it, functionality and versatility is achieved due to the location of the optical radiation receiver in the illuminated / irradiated zone of the investigated radiation source, while the optical radiation receiver is fixed with the possibility of its movement in three XYZ coordinates. In addition, the universality of the method is also achieved by setting measurement parameters of the radiation source under study (the size of the region under study, the sampling step of the measurements), determining the maximum radiation power of the source, and then, on the basis of the determined maximum radiation power of the source, the receiver integration time is set optical radiation. In addition, measurements can be carried out under different power conditions of the studied radiation sources.

Благодаря тому, что в качестве приемника оптического излучения используют волоконно-оптический спектрометр, повышаются функциональность и автоматизация процесса измерений (т.е. уменьшаются обработка и анализ полученных результатов, а также сокращается время измерения). Использование волоконно-оптического спектрометра позволяет одновременно измерять величину силы излучения (для точечных источников излучения) или яркости (для протяженных источников излучения) по трем координатам, спектральное распределение энергии излучения источника излучения, а также одновременно с измерением производить расчет спектральных, энергетических и цветовых (для источников излучения видимого спектра) параметров и характеристик источника излучения.Due to the fact that a fiber-optic spectrometer is used as an optical radiation receiver, the functionality and automation of the measurement process are increased (i.e., processing and analysis of the results are reduced, and the measurement time is also reduced). Using a fiber-optic spectrometer allows you to simultaneously measure the magnitude of the radiation force (for point radiation sources) or brightness (for extended radiation sources) in three coordinates, the spectral distribution of the radiation energy of the radiation source, as well as simultaneously calculate the spectral, energy and color (for visible radiation sources) parameters and characteristics of the radiation source.

После завершения измерений и расчета производится анализ параметров и характеристик исследуемого источника излучения, анализ производится путем сравнения полученных результатов измерений с эталонными (т.е. заданными производителем или рассчитанными для данного типа источника излучения) для исследуемого источника излучения, это действие также обеспечивает универсальность данного способа.After the measurements and calculation are completed, the parameters and characteristics of the radiation source under study are analyzed, the analysis is performed by comparing the obtained measurement results with the reference ones (i.e., specified by the manufacturer or calculated for this type of radiation source) for the radiation source under study, this action also ensures the universality of this method .

Кроме того, автоматизация способа достигается также тем, что измерения осуществляют в непрерывном режиме, с одновременным выводом результатов измерений на видеоконтрольное устройство.In addition, the automation of the method is also achieved by the fact that the measurements are carried out in a continuous mode, with the simultaneous output of the measurement results to a video monitoring device.

Таким образом, предлагаемое изобретение направлено на повышение функциональности и универсальности способа измерения параметров и характеристик источников излучения при одновременном уменьшении погрешности и времени измерения, обработки и анализа полученных результатов.Thus, the present invention is aimed at improving the functionality and versatility of the method of measuring parameters and characteristics of radiation sources while reducing the error and time of measurement, processing and analysis of the results.

Сущность заявляемого изобретения и возможность его практической реализации поясняется приведенным ниже описанием и чертежами.The essence of the claimed invention and the possibility of its practical implementation is illustrated by the description and drawings below.

Фиг.1 - схема реализации способа измерения параметров и характеристик источников излучения.Figure 1 is a diagram of an implementation of a method for measuring parameters and characteristics of radiation sources.

Фиг.2 - схема устройства, реализующего способ измерения параметров и характеристик источников излучения, гдеFigure 2 - diagram of a device that implements a method of measuring parameters and characteristics of radiation sources, where

1 - устройство крепления исследуемого источника излучения,1 - mounting device of the investigated radiation source,

2 - приемник оптического излучения,2 - receiver of optical radiation,

3 - входное окно,3 - input window

4 - устройство крепления приемника оптического излучения,4 - device for mounting the receiver of optical radiation,

5 - подвижное устройство,5 - mobile device

6 - блок управления подвижным устройством,6 - control unit of the mobile device,

7 - блок управления исследуемым источником излучения,7 - control unit of the investigated radiation source,

8 - блок управления и обработки информации.8 - control unit and information processing.

Фиг.3 - иллюстрации к примеру: результаты измерения: а) распределения освещенности; б) спектральная характеристика излучения; в) цветовые параметры излучения.Figure 3 - illustration for example: measurement results: a) the distribution of illumination; b) spectral characteristic of radiation; c) color parameters of radiation.

Способ измерения параметров и характеристик источников излучения (Фиг.1, 2) заключается в следующем.The method of measuring the parameters and characteristics of radiation sources (Fig.1, 2) is as follows.

Приемник оптического излучения располагают в освещаемой/облучаемой зоне исследуемого источника излучения. Перед началом измерений оператор задает параметры измерений исследуемого источника излучения (размер исследуемой области xyz, шаги дискретизации n, m, k), рассчитывается шумовая составляющая спектрального распределения мощности излучения по формуле [Букингем М. Шумы в электронных приборах и системах. М.: Мир, 1986 г., стр.37-41]:The optical radiation receiver is located in the illuminated / irradiated area of the investigated radiation source. Before starting measurements, the operator sets the measurement parameters of the radiation source under study (the size of the studied region xyz, sampling steps n, m, k), the noise component of the spectral distribution of the radiation power is calculated by the formula [Buckingham M. Noise in electronic devices and systems. M .: Mir, 1986, pp. 37-41]:

Р(λ)=Р(λ)ИИ-Р(λ)шум,P (λ) = P (λ) II- P (λ) noise ,

где Р(λ)шум - спектральное распределение мощности излучения без использования источника излучения; Р(λ)ИИ - спектральное распределение мощности излучения исследуемого источника излучения.where P (λ) noise is the spectral distribution of the radiation power without using a radiation source; P (λ) II - the spectral distribution of the radiation power of the investigated radiation source.

Далее измерения проходят в два этапа. На первом этапе определяют максимальное значение мощности излучения источника излучения в зоне анализа приемника оптического излучения (с помощью приемника оптического излучения и подвижного устройства сканируют исследуемую область xyz, результатом сканирования является матрица, включающая значения мощности излучения P(XYZ), далее на программном уровне из всей этой матрицы находится наибольшее значение Pmax(XYZ)).Further measurements are carried out in two stages. At the first stage, the maximum value of the radiation power of the radiation source in the analysis zone of the optical radiation detector is determined (using the optical radiation receiver and a mobile device, the studied region xyz is scanned, the scan result is a matrix including the radiation power P (XYZ), then at the program level from the whole this matrix is the largest value of P max (XYZ)).

Затем на основе определенного максимального значения мощности излучения источника излучения оператор производит настройку времени интегрирования t приемника оптического излучения.Then, based on the determined maximum value of the radiation power of the radiation source, the operator adjusts the integration time t of the optical radiation receiver.

На втором этапе измеряют величину силы излучения источника излучения по трем координатам. На основании полученных значений выполняют построение 3D распределения освещенности/облученности источника излучения. При этом результаты измерения распределения силы излучения аппроксимируют, например, следующим образом [Поршнев С.В. MATLAB 7. Основы работы и программирования. Учебник - М.: ООО «Бином-Пресс», 2011 г., стр.209-229]:At the second stage, the magnitude of the radiation power of the radiation source is measured in three coordinates. Based on the obtained values, a 3D distribution of the illuminance / irradiance of the radiation source is constructed. In this case, the results of measuring the distribution of the radiation force are approximated, for example, as follows [S. Porshnev MATLAB 7. Fundamentals of work and programming. Textbook - M .: Binom-Press LLC, 2011, pp. 209-229]:

Figure 00000001
Figure 00000001

где meshgrid(x, y) - функция, преобразующая область указанных векторов x и y в массивы X и Y; n и m - установленный оператором шаг дискретизации, x и y - размер исследуемой области; interp2 (X, Y, Z, X1, Y1) - функция, возвращающая матрицу z, содержащую элементы, соответствующие элементам X1 и Y1, и определяющаяся интерполяцией в двумерной функции, заданной матрицами X, Y и Z). Измеряют спектральное распределение энергии излучения источника излучения и рассчитывают спектральные, энергетические и цветовые (для источников излучения видимого диапазона спектра) параметры и характеристики источника излучения. Расчет координат цветности производят, например, по следующей формуле [Джадд Д., Вышецки Г. Цвет в науке и технике. М.: Издательство «МИР», 1978 г., стр.173-176]:where meshgrid (x, y) is a function that converts the region of the indicated vectors x and y into arrays X and Y; n and m are the sampling step set by the operator, x and y are the size of the studied area; interp2 (X, Y, Z, X1, Y1) is a function that returns the matrix z containing the elements corresponding to the elements X1 and Y1, and is determined by interpolation in the two-dimensional function given by the matrices X, Y and Z). The spectral distribution of the radiation energy of the radiation source is measured and the spectral, energy and color (for radiation sources of the visible spectrum range) parameters and characteristics of the radiation source are calculated. Calculation of chromaticity coordinates is carried out, for example, by the following formula [Judd D., Vyshecki G. Color in science and technology. M .: Publishing house "MIR", 1978, pp. 173-176]:

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

где X = k c 0 P ( λ ) x ¯ ( λ ) d λ

Figure 00000003
, Y = k c 0 P ( λ ) y ¯ ( λ ) d λ = 100
Figure 00000004
и Z = k c 0 P ( λ ) z ¯ ( λ ) d λ
Figure 00000005
- координаты цвета в цветовом пространстве; x ¯ ( λ )
Figure 00000006
, y ¯ ( λ )
Figure 00000007
и z ¯ ( λ )
Figure 00000008
- кривые сложения, k c = 100 0 P λ ( λ ) y ¯ ( λ ) d λ
Figure 00000009
множитель.Where X = k c 0 P ( λ ) x ¯ ( λ ) d λ
Figure 00000003
, Y = k c 0 P ( λ ) y ¯ ( λ ) d λ = one hundred
Figure 00000004
and Z = k c 0 P ( λ ) z ¯ ( λ ) d λ
Figure 00000005
- color coordinates in the color space; x ¯ ( λ )
Figure 00000006
, y ¯ ( λ )
Figure 00000007
and z ¯ ( λ )
Figure 00000008
- addition curves, k c = one hundred 0 P λ ( λ ) y ¯ ( λ ) d λ
Figure 00000009
factor.

Причем измерения осуществляют в непрерывном режиме, с одновременным выводом результатов измерений на видеоконтрольное устройство.Moreover, the measurements are carried out in a continuous mode, with the simultaneous output of the measurement results to a video monitoring device.

Далее анализируют параметры и характеристики исследуемого источника излучения путем сравнения полученных результатов измерений с эталонными (т.е. заданными производителем или рассчитанными для данного типа источника излучения) для исследуемого источника излучения.Next, analyze the parameters and characteristics of the investigated radiation source by comparing the obtained measurement results with the reference (i.e., set by the manufacturer or calculated for this type of radiation source) for the studied radiation source.

Анализ координат цвета в линейном пространстве RGB(R', G', B') производят, например, по соотношению [Кривошеев М.И., Кустарев А.К. Цветовые измерения. М.: Энергоатомиздат, 1990 г., стр. 42-50]:The analysis of color coordinates in linear space RGB (R ', G', B ') is performed, for example, by the ratio [Krivosheev MI, Kustarev A.K. Color measurements. M .: Energoatomizdat, 1990, p. 42-50]:

Figure 00000010
,
Figure 00000010
,

где [M]-1 - обратная (инверсная) матрица пересчета M; R=R'1/γ G=G'1/γ В=B'1/γ - цветовые координаты; γ - множитель, определенный для большинства типов цветовых пространств RGB; XYZ - координаты цвета.where [M] -1 is the inverse (inverse) translation matrix of M; R = R ' 1 / γ G = G' 1 / γ B = B ' 1 / γ - color coordinates; γ is the factor defined for most types of RGB color spaces; XYZ - color coordinates.

Результаты анализа выводят на видеоконтрольное устройство. При этом в качестве приемника оптического излучения применяют волоконно-оптический спектрометр, предварительно закрепляя его с возможностью его перемещения по трем координатам.The analysis results are output to a video monitoring device. At the same time, a fiber-optic spectrometer is used as a receiver of optical radiation, previously fixing it with the possibility of its movement in three coordinates.

Предлагаемый способ может быть реализован, например, с помощью устройства для контроля источников излучения (Фиг.2), которое содержит устройство 1 крепления исследуемого источника (не показано) излучения, приемник 2 оптического излучения, имеющий входное окно 3, устройство 4 крепления приемника 2 оптического излучения, подвижное устройство 5, блок 6 управления подвижным устройством, блок 7 управления исследуемым источником излучения, блок 8 управления и обработки информации, блок (не показано) питания. Приемник 2 оптического излучения соединен с блоком 8 управления и обработки информации. Входное окно 3 приемника 2 оптического излучения зафиксировано в устройстве 4 крепления приемника 2 оптического излучения. Устройство 1 крепления исследуемого источника (не показано) излучения и устройство 4 крепления приемника 2 оптического излучения установлены, например, на оптическую скамью (не показано) таким образом, что исследуемый источник (не показано) излучения расположен в зоне анализа приемника 2 оптического излучения. При этом устройство 4 крепления приемника 2 оптического излучения установлено на оптическую скамью (не показано) посредством закрепления его на подвижном устройстве 5, также установленном на оптической скамье (не показано) и соединенным с блоком 6 управления подвижным устройством 5, который связан с блоком 8 управления и обработки информации. Блок 6 управления подвижным устройством 5 выполнен с возможностью обеспечения контроля параметров работы подвижного устройства 5. Блок 7 управления исследуемым источником (не показано) излучения соединен с блоком 8 управления и обработки информации и с блоком (не показано) питания.The proposed method can be implemented, for example, using a device for monitoring radiation sources (Figure 2), which contains a device 1 for mounting the investigated radiation source (not shown), an optical radiation receiver 2 having an input window 3, and an optical receiver 2 mounting device 4 radiation, mobile device 5, control unit 6 of the mobile device, control unit 7 of the investigated radiation source, control unit 8 and information processing, power unit (not shown). The receiver 2 of the optical radiation is connected to the control unit 8 and information processing. The input window 3 of the receiver 2 of optical radiation is fixed in the device 4 mounting the receiver 2 of the optical radiation. The device 1 for fixing the studied source of radiation (not shown) and the device 4 for mounting the receiver 2 of optical radiation are mounted, for example, on an optical bench (not shown) so that the studied source of radiation (not shown) is located in the analysis zone of the receiver 2 of optical radiation. The device 4 for mounting the receiver 2 of the optical radiation is mounted on an optical bench (not shown) by fixing it to a movable device 5, also mounted on an optical bench (not shown) and connected to the control unit 6 of the mobile device 5, which is connected with the control unit 8 and information processing. The control unit 6 of the mobile device 5 is configured to provide control of the operating parameters of the mobile device 5. The control unit 7 of the investigated radiation source (not shown) is connected to the control and information processing unit 8 and to the power supply unit (not shown).

Подвижное устройство 5 выполнено трехкоординатным. В качестве приемника 2 оптического излучения применен оптоволоконный спектрометр, входное окно 3 которого образовано с помощью оптоволоконного кабеля. Блок 8 управления и обработки информации снабжен устройством вывода информации (не показано), например монитор, и выполнен с возможностью обеспечивать управление всеми элементами заявляемого устройства. Также данный блок обеспечивает представление результатов пространственного распределения излучения (трехмерные модели и двухмерные графики распределения освещенности/облученности при заданных координатах пространства), спектральной характеристики, координат цветности и строит карту цветов (для источников излучения видимого диапазона) от источников (не показано) излучения.The movable device 5 is made three-coordinate. An optical fiber spectrometer is used as an optical radiation receiver 2, the input window 3 of which is formed using an optical fiber cable. The information management and processing unit 8 is equipped with an information output device (not shown), for example, a monitor, and is configured to provide control of all elements of the inventive device. Also, this unit provides a presentation of the results of the spatial distribution of radiation (three-dimensional models and two-dimensional graphs of the distribution of illumination / irradiation at given space coordinates), spectral characteristics, color coordinates, and builds a color map (for visible radiation sources) from radiation sources (not shown).

Заявляемый способ реализуют на этом устройстве следующим образом.The inventive method is implemented on this device as follows.

Исследуемый источник (не показано) излучения закрепляют в устройстве 1 крепления на оптической скамье (не показано). Напротив него на расстоянии, которое выбирают в зависимости от типа источника и его предназначения, на оптическую скамью (не показано) устанавливают подвижное трехкоординатное устройство 5, а на нем фиксируют устройство 4 крепления приемника 2 оптического излучения. Входное окно 3 (оптоволоконный кабель) приемника 2 оптического излучения (спектрометра) закрепляют в устройстве 4 крепления приемника 2 оптического излучения. Излучение от исследуемого источника (не показано) излучения направляют во входное окно 3. Это излучение, пройдя по каналу передачи излучения (оптоволоконному кабелю), поступает на приемник 2 оптического излучения (спектрометр). С помощью подвижного устройства 5 перемещают входное окно 3 приемника 2 оптического излучения.The investigated radiation source (not shown) is fixed in the mount device 1 on an optical bench (not shown). Opposite it, at a distance that is selected depending on the type of source and its purpose, a movable three-coordinate device 5 is mounted on an optical bench (not shown), and a device 4 for fixing the receiver 2 of optical radiation is fixed on it. The input window 3 (fiber optic cable) of the receiver 2 of the optical radiation (spectrometer) is fixed in the device 4 mounting the receiver 2 of the optical radiation. The radiation from the studied source (not shown) of radiation is sent to the input window 3. This radiation, passing through the transmission channel of the radiation (fiber optic cable), is fed to the receiver 2 of optical radiation (spectrometer). Using a mobile device 5 move the input window 3 of the receiver 2 of optical radiation.

Сканирование установленной оператором исследуемой области xyz осуществляют в три цикла. В первом цикле с помощью подвижного устройства 5 устанавливают начальное значение координат XYZ, спектрометром посредством канала передачи излучения (оптоволоконный кабель) фиксируют/измеряют спектральные и энергетические параметры излучения исследуемого источника (не показано) излучения. Далее, изменяя значения координаты X (с помощью установленного шага дискретизации n), измеряют спектральные и энергетические параметры излучения исследуемого источника (не показано) излучения до тех пор, пока координата X не примет значение, равное значению x (установленное оператором). После наступает второй цикл, в котором изменяется значение координаты Y и первый цикл измерений повторяется. Второй цикл будет продолжаться до тех пор, пока координата Y не примет значение, равное значению y (установленное оператором). После второго цикла наступает третий, в котором изменяется значение координаты Z и повторяется второй цикл измерений. Третий цикл также будет продолжаться до тех пор, пока координата Z не примет значение, равное значению z (установленное оператором).Scanning of the xyz study area set by the operator is carried out in three cycles. In the first cycle, using the mobile device 5, the initial XYZ coordinates are set, the spectral and energy parameters of the radiation of the studied source (not shown) are recorded / measured by the radiation transmission channel (fiber optic cable). Then, changing the values of the X coordinate (using the set sampling step n), measure the spectral and energy parameters of the radiation of the studied radiation source (not shown) until the X coordinate takes a value equal to the x value (set by the operator). Then comes the second cycle in which the value of the Y coordinate changes and the first measurement cycle is repeated. The second cycle will continue until the Y coordinate has a value equal to the y value (set by the operator). After the second cycle, the third occurs, in which the value of the Z coordinate changes and the second measurement cycle is repeated. The third cycle will also continue until the Z coordinate assumes a value equal to the z value (set by the operator).

Посредством приемника 2 оптического излучения осуществляют снятие значений распределения освещенности/облученности от исследуемого источника (не показано) излучения по всей освещенной данным источником области пространства. С помощью блока 8 обработки и управления осуществляют обработку измеренных данных, поступающих с приемника 2 оптического излучения, это позволяет одновременно определять спектральные и цветовые (для источников излучения видимого диапазона) параметры источника (не показано) излучения и осуществлять привязку полученных значений параметров источника (на чертеже не показано) излучения к пространственным координатам. Результаты измерения записываются, хранятся и обрабатываются в блоке 8 обработки и управления, а изображения распределения освещенности по плоской поверхности, распределения освещенности в декартовых координатах, спектра и цветовой карты (для источников излучения видимого диапазона), 3D распределения освещенности/облученности исследуемого источника (не показано) излучения поступают на устройство (не показано) вывода информации.Using the receiver 2 of optical radiation, the values of the distribution of illumination / irradiation from the studied source (not shown) of radiation are measured over the entire area of space illuminated by this source. Using block 8 processing and control, the processing of the measured data coming from the receiver 2 of optical radiation, this allows you to simultaneously determine the spectral and color (for radiation sources of the visible range) source parameters (not shown) of radiation and to bind the obtained values of the source parameters (in the drawing not shown) radiation to spatial coordinates. The measurement results are recorded, stored and processed in the processing and control unit 8, and images of the illumination distribution over a flat surface, the illumination distribution in Cartesian coordinates, the spectrum and the color map (for visible light sources), 3D illumination / irradiation distribution of the studied source (not shown ) radiation arrives at the device (not shown) output information.

ПримерExample

В качестве примера представлен способ измерения параметров и характеристик RGB источника света с сотовой структурой, содержащей по 28 светодиодных источников света красного и зеленого цветов, а также 25 светодиодных источников света синего цвета. В качестве приемника оптического излучения в данном примере был применен волоконно-оптический спектрометр фирмы OceanOptics USBQE65Pro, при этом приемник был расположен в освещаемой зоне исследуемого RGB источника (на расстоянии 140 мм до исследуемого источника). Перед началом измерений были заданы параметры измерений, а именно размер измеряемого пространства - 200×200 мм2, расстояние от источника до приемника 140-200 мм, дискретизация измерений - 20 мм.As an example, a method for measuring the parameters and characteristics of an RGB light source with a honeycomb structure containing 28 LED red and green light sources, as well as 25 blue LED light sources, is presented. In this example, an OceanOptics USBQE65Pro fiber-optic spectrometer was used as an optical radiation receiver, while the receiver was located in the illuminated zone of the RGB source under study (at a distance of 140 mm from the source under study). Before starting the measurements, the measurement parameters were set, namely, the size of the measured space is 200 × 200 mm 2 , the distance from the source to the receiver is 140-200 mm, the sampling rate is 20 mm.

Во время первого цикла измерений автоматически было найдено максимальное значение мощности излучения исследуемого источника излучения. На основе определенного максимального значения мощности излучения была произведена настройка времени интегрирования приемника оптического излучения, время интегрирования составило 35 мс. Во время второго цикла (с учетом найденного времени интегрирования) осуществляли измерение величины силы излучения и спектрального распределения энергии излучения источника, полученные результаты представлены в Таблице 1 и 2 и на Фиг 3.During the first measurement cycle, the maximum value of the radiation power of the investigated radiation source was automatically found. Based on a certain maximum value of the radiation power, the integration time of the optical radiation receiver was adjusted; the integration time was 35 ms. During the second cycle (taking into account the found integration time), the radiation strength and the spectral distribution of the radiation energy of the source were measured, the results are presented in Table 1 and 2 and in Fig. 3.

Таблица 1Table 1 Энергетические параметры RG источникаEnergy Parameters of RG Source Координаты пространства, ммSpace coordinates, mm Яркость, отн. ед.Brightness, Rel. units XX YY ZZ 00 00 140140 0,2830.283 20twenty 00 140140 0,2010.201 4040 00 140140 0,2420.242 6060 00 140140 0,2780.278 8080 00 140140 0,2940.294 100one hundred 00 140140 0,2170.217 120120 00 140140 0,2490.249 140140 00 140140 0,3150.315 160160 00 140140 0,3180.318 180180 00 140140 0,2290.229 200200 00 140140 0,4170.417 00 00 140140 0,3540.354 20twenty 00 140140 0,2860.286 4040 00 140140 0,2390.239 6060 00 140140 0,2750.275 8080 00 140140 0,2970.297 100one hundred 00 140140 0,2190.219 120120 00 140140 0,2150.215 140140 00 140140 0,2880.288 160160 00 140140 0,2450.245 180180 00 140140 0,2890.289 200200 1010 140140 0,2650.265 00 1010 140140 0,2910.291 ... ... ... ... 120120 200200 200200 0,3610.361 140140 200200 200200 0,340.34 160160 200200 200200 0,3470.347 180180 200200 200200 0,3470.347 200200 200200 200200 0,3450.345

Таблица 2table 2 Спектральные параметры RGE источникаSpectral parameters of the RGE source Значения спектра при X=Y=0 мм и Z=140 ммSpectrum values at X = Y = 0 mm and Z = 140 mm Длина волны, нмWavelength nm Яркость, отн. ед.Brightness, Rel. units 380,15380.15 0,0330,033 380,41380.41 0,0340,034 380,66380.66 0,0330,033 380,92380.92 0,0340,034 381,17381.17 0,0340,034 381,43381.43 0,0330,033 381,68381.68 0,0340,034 381,94381.94 0,0340,034 382,2382.2 0,0340,034 ... ... 524,65524.65 0,9580.958 524,9524.9 0,9720.972 525,14525.14 1one 525,39525.39 0,9730.973 525,64525.64 0,960.96 ... ... 776,09776.09 0,0310,031 776,31776.31 0,0330,033 776,54776.54 0,0310,031 776,77776.77 0,0350,035 776,99776.99 0,0310,031 777,22777.22 0,0330,033 777,45777.45 0,0310,031 777,68777.68 0,0350,035 777,9777.9 0,0320,032 778,13778.13 0,0350,035 778,36778.36 0,0330,033 778,58778.58 0,0310,031 778,81778.81 0,0320,032 779,04779.04 0,0340,034 779,27779.27 0,0330,033 779,49779.49 0,0320,032 779,72779.72 0,0330,033 779,95779.95 0,0320,032 780,17780.17 0,0330,033

По полученным результатам (Таблица 1, 2 и Фиг.3 а, б) можно сделать вывод, что исследуемый RGB источник света не освещает равномерно указанную область, спектральная характеристика данного источника света имеет три максимума, каждый максимум соответствует светодиодам трех цветов. Первый максимум находится в синей области (465 нм), второй - в зеленой области (525 нм), и третий - в желто-красной области (640 нм).According to the results obtained (Table 1, 2 and Figure 3 a, b), we can conclude that the RGB light source under study does not illuminate a uniformly indicated region, the spectral characteristic of this light source has three maxima, each maximum corresponds to LEDs of three colors. The first maximum is in the blue region (465 nm), the second is in the green region (525 nm), and the third is in the yellow-red region (640 nm).

Далее по полученным значениям были произведены расчет и анализ (путем сравнения полученных результатов измерений с эталонными) цветовых параметров (формула 1 и 2). А также были построены энергетические, спектральные и цветовые характеристики исследуемого источника света. Результаты были выведены на видеоконтрольное устройство.Further, based on the obtained values, calculation and analysis (by comparing the obtained measurement results with the reference) of color parameters (formula 1 and 2) were performed. And also were built energy, spectral and color characteristics of the investigated light source. The results were displayed on a video monitoring device.

Расчет цветового пространства xyY производится по вышеуказанной формуле.Calculation of the xyY color space is performed according to the above formula.

Таблица 3Table 3 Цветовые параметры RGB источникаRGB color options Координаты пространства, ммSpace coordinates, mm Координаты цветностиColor coordinates Значения карты цветовColor Map Values XX YY ZZ xx yy RR GG ВAT 00 00 140140 0,3600.360 0,3950.395 157157 152152 148148 20twenty 00 140140 0,2700.270 0,3740.374 153153 159159 131131 4040 00 140140 0,3800.380 0,4540.454 154154 168168 129129 6060 00 140140 0,2870.287 0,4390.439 9494 175175 105105 8080 00 140140 0,3380.338 0,3370.337 157157 152152 148148 100one hundred 00 140140 0,3370.337 0,3360.336 156156 152152 148148 120120 00 140140 0,3370.337 0,3360.336 156156 152152 149149 140140 00 140140 0,3370.337 0,3370.337 156156 153153 148148 160160 00 140140 0,3380.338 0,3370.337 156156 152152 148148 180180 00 140140 0,3380.338 0,3370.337 156156 152152 147147 200200 00 140140 0,3370.337 0,3370.337 156156 152152 148148 00 00 140140 0,3380.338 0,3370.337 156156 152152 148148 20twenty 00 140140 0,3370.337 0,3380.338 155155 153153 147147 4040 00 140140 0,3370.337 0,2390.239 154154 153153 147147 6060 00 140140 0,3370.337 0,3390.339 154154 153153 146146 8080 00 140140 0,4360.436 0,3390.339 153153 153153 147147 100one hundred 00 140140 0,3340.334 0,3430.343 148148 154154 144144 120120 00 140140 0,3350.335 0,3430.343 149149 154154 144144 140140 00 140140 0,3360.336 0,3400.340 152152 153153 146146 160160 00 140140 0,3370.337 0,3390.339 154154 153153 147147 180180 00 140140 0,4370.437 0,3370.337 9696 163163 128128 200200 1010 140140 0,2380.238 0,3370.337 156156 152152 147147 00 1010 140140 0,2380.238 0,3370.337 156156 152152 148148 ... ... ... ... ... ... ... ... 6060 200200 200200 0,3160.316 0,3590.359 148148 152152 145145 8080 200200 200200 0,3240.324 0,3520.352 148148 150150 144144 100one hundred 200200 200200 0,3120.312 0,2910.291 145145 154154 144144 120120 200200 200200 0,3560.356 0,3030,303 152152 154154 144144 140140 200200 200200 0,4010.401 0,3590.359 124124 159159 137137 160160 200200 200200 0,4060.406 0,3370.337 116116 163163 128128 180180 200200 200200 0,2980.298 0,3950.395 156156 152152 147147 200200 200200 200200 0,2980.298 0,3370.337 156156 152152 148148

По полученным результатам (Таблица 3 и Фиг.3,в) можно сделать вывод, что цвет исследуемого RGB источника света является сине-зеленым в области 60×60 мм, данная область находится на расстоянии 140 мм от приемника оптического излучения. За пределами этой области яркость становится меньше и цвет исследуемого RGB источника света (освещение) приобретает желтовато-красный оттенок.According to the results obtained (Table 3 and Figure 3, c), it can be concluded that the color of the investigated RGB light source is blue-green in the 60 × 60 mm region, this region is located at a distance of 140 mm from the optical radiation receiver. Outside this area, the brightness becomes less and the color of the investigated RGB light source (illumination) acquires a yellowish-red hue.

С помощью заявляемого способа можно:Using the proposed method, you can:

- измерять и оценивать параметры и характеристики любых типов источников оптического излучения (лазерных, светодиодных, ламповых, составных источников излучения различной формы) в любой точке поля их излучения;- measure and evaluate the parameters and characteristics of any types of optical radiation sources (laser, LED, tube, composite radiation sources of various shapes) at any point in the field of their radiation;

- одновременно определять цветовые параметры источников света в диапазоне длин волн от 380 нм до 780 нм и спектральные характеристики источников излучения в оптическом диапазоне длин волн, а также оценивать равномерность освещения/облучения зоны анализа размером, например 200×200 мм2 (размер зоны анализа определяется типом исследуемого источника излучения), источников излучения;- simultaneously determine the color parameters of light sources in the wavelength range from 380 nm to 780 nm and the spectral characteristics of radiation sources in the optical wavelength range, as well as evaluate the uniformity of illumination / irradiation of the analysis zone with a size of, for example, 200 × 200 mm 2 (the size of the analysis zone is determined type of the investigated radiation source), radiation sources;

- визуализировать получаемые параметры и характеристики исследуемых источников излучения в доступной форме и в режиме реального времени.- visualize the obtained parameters and characteristics of the studied radiation sources in an accessible form and in real time.

Таким образом, достигается технический результат заявляемого способа, а именно повысить функциональность и универсальность при одновременном уменьшении погрешности и времени измерения, обработки и анализа полученных результатов.Thus, the technical result of the proposed method is achieved, namely, to increase functionality and versatility while reducing the error and time of measurement, processing and analysis of the results.

Claims (1)

Способ измерения параметров и характеристик источников излучения, включающий расположение приемника оптического излучения в освещаемой/облучаемой зоне исследуемого источника излучения, определение максимального значения мощности излучения источника излучения в зоне анализа приемника оптического излучения, измерение величины силы излучения источника излучения по двум координатам, измерение спектрального распределения энергии излучения источника излучения, расчет спектральных, энергетических и цветовых (для источников излучения видимого диапазона спектра) параметров и характеристик источника излучения, отличающийся тем, что перед началом измерений задают параметры измерений исследуемого источника излучения, затем на основе определенного максимального значения мощности излучения источника излучения производят настройку времени интегрирования приемника оптического излучения, дополнительно измеряют величину силы излучения источника излучения по третьей координате, причем приемник оптического излучения закрепляют с возможностью его перемещения по трем координатам, а измерения осуществляют в непрерывном режиме, с одновременным выводом результатов измерений на видеоконтрольное устройство, далее анализируют параметры и характеристики исследуемого источника излучения путем сравнения полученных результатов измерений с эталонными для исследуемого источника излучения, а результаты анализа выводят на видеоконтрольное устройство, при этом в качестве приемника оптического излучения применяют волоконно-оптический спектрометр. A method for measuring the parameters and characteristics of radiation sources, including the location of the optical radiation receiver in the illuminated / irradiated area of the investigated radiation source, determining the maximum value of the radiation power of the radiation source in the analysis zone of the optical radiation receiver, measuring the radiation intensity of the radiation source in two coordinates, measuring the spectral distribution of energy radiation source radiation, calculation of spectral, energy and color (for radiation sources visible range of the spectrum) of the parameters and characteristics of the radiation source, characterized in that before starting the measurements, the measurement parameters of the radiation source under study are set, then, based on the determined maximum value of the radiation power of the radiation source, the integration time of the optical radiation receiver is adjusted, and the radiation source radiation strength is additionally measured by the third coordinate, and the optical radiation receiver is fixed with the possibility of its movement in three to the ordinates, and the measurements are carried out in a continuous mode, with the simultaneous output of the measurement results to a video monitoring device, then analyze the parameters and characteristics of the investigated radiation source by comparing the obtained measurement results with the reference for the studied radiation source, and the analysis results are output to the video monitoring device, while as The optical radiation receiver uses a fiber optic spectrometer.
RU2013158588/28A 2013-12-27 2013-12-27 Method to measure parameters and characteristics of radiation sources RU2547163C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013158588/28A RU2547163C1 (en) 2013-12-27 2013-12-27 Method to measure parameters and characteristics of radiation sources

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013158588/28A RU2547163C1 (en) 2013-12-27 2013-12-27 Method to measure parameters and characteristics of radiation sources

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2547163C1 true RU2547163C1 (en) 2015-04-10

Family

ID=53296197

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013158588/28A RU2547163C1 (en) 2013-12-27 2013-12-27 Method to measure parameters and characteristics of radiation sources

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2547163C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2808750C1 (en) * 2022-11-28 2023-12-04 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт электрофизики и электроэнергетики Российской академии наук (ИЭЭ РАН) Device for measuring parameters and characteristics of radiation sources

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2025673C1 (en) * 1990-05-31 1994-12-30 Галиулин Равиль Масгутович Method to measure image illumination intensity
JP2008070290A (en) * 2006-09-15 2008-03-27 Asahi Spectra Co Ltd Apparatus for measuring light distribution characteristics
US7532324B2 (en) * 2006-11-30 2009-05-12 Fu Dan University Equipment and method for LED's total luminous flux measurement with a narrow beam standard light source

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2025673C1 (en) * 1990-05-31 1994-12-30 Галиулин Равиль Масгутович Method to measure image illumination intensity
JP2008070290A (en) * 2006-09-15 2008-03-27 Asahi Spectra Co Ltd Apparatus for measuring light distribution characteristics
US7532324B2 (en) * 2006-11-30 2009-05-12 Fu Dan University Equipment and method for LED's total luminous flux measurement with a narrow beam standard light source

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
С. Никифоров "Измерительная лаборатория для комплексного исследования характеристик светодиодов, применяемых в системах отображения информации", КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ, N7, 2007, стр.170-175. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2808750C1 (en) * 2022-11-28 2023-12-04 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт электрофизики и электроэнергетики Российской академии наук (ИЭЭ РАН) Device for measuring parameters and characteristics of radiation sources
RU2808960C1 (en) * 2022-11-28 2023-12-05 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт электрофизики и электроэнергетики Российской академии наук (ИЭЭ РАН) Method for measuring parameters and characteristics of radiation sources

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10215640B2 (en) Method for performing color measurement using standard light source color matching observation box
US9364071B2 (en) Systems and methods for measuring spectra of skin and other objects and materials and making predictions based thereon
JP7446397B2 (en) How to screen gemstones
CN105588639B (en) A kind of standard sources is to color inspection box
CN106053024B (en) A kind of LED light source preference degree prediction technique towards monochromatic system object
CN210346910U (en) Hyperspectral color measuring system
US20230251193A1 (en) Uv-vis spectroscopy instrument and methods for color appearance and difference measurement
CN103630240A (en) Object surface color measuring device and method
CN105928895A (en) Systems And Methods For Wavelength Spectrum Analysis For Detection Of Various Gases By Using Treated Tape
CN104792710B (en) A kind of object optical characteristic measuring device
EP1914529B1 (en) Method for analyzing the apparent colour and the gonio reflectance of an object
CN104266757B (en) A kind of automatically-calibrated spectrum continuously adjustable light source analogy method
CN105136685A (en) Optical characteristic measuring device
CN205317347U (en) Blue light harm measuring device
KR20080066206A (en) Method and device to measure optical properties of led lighting
US20170089847A1 (en) Xrf/xrd system with dynamic management of multiple data processing units
JP2014020809A5 (en)
RU2547163C1 (en) Method to measure parameters and characteristics of radiation sources
CN106415243A (en) Surface characteristic measurement device
Bartczak et al. Led-based spectrally tunable light source for camera characterization
TWI479134B (en) Two - dimensional timing type colorimeter detection method and the colorimeter
RU138629U1 (en) DEVICE FOR CONTROL OF RADIATION SOURCES
CN204882357U (en) Optical characteristic measuring device
CN108362667A (en) A kind of Medium Optics parameter estimation apparatus and method
WO2015023676A1 (en) Illumination evaluation or recommendation using visual function