２０１３年３月 光源与照明 ２０１３年第１期 常用电光源光色电系统的检测与分析 周玉庭马小军刘怀宇南京工业大学自动化与电气工程学院（南京２１０００９） 摘要针对利用传统光谱法测试电光源参数严重失真这一情况，通过计算机及相关测试设备对电光源进行参数综合分析，简化 测试方法、提高测试精度。采用对比分析测试方法，对白炽灯、紧凑型荧光灯、发光二极管（ＬＥＤ）灯三种电光源与标准光源进行 对比，测试出三种常用电光源的光通量、光效、显色性、色温、色度坐标、峰值波长、功率、功率因数等性能参数。简要说明测试 过程，并对结果进行分析。 关键词电光源；光色电系统；对比分析测试；性能参数 ）＝ｌ０引言 丽ｐｈ（２）＝ －Ｐ￣，００ （４） 传统测试电光源参数一般使用积分法光度测试或 由式（４）求出的结果可以得到被测电光源的色坐 分光法光度测试。此次测试在以往基础上进行了一定 标、光效叩、色温和显色指数。 的改进，它有机结合了两者测试的优点，实现了宽动 色坐标：色坐标是ＣＩＥ在大量心理学和物理学实 态范围的光度线性，消除了由于标准光源与被测光源 验基础上推出的，主要是为了客观、统一地评价光源 强弱差异而引起的误差。测试原理利用了相对光谱能 或物体的颜色。公式（３）为１９３１ ＣＩＥ—ＸＹＺ系统色三 量分布比较法，即在相同测试环境下，在同一系统中， 刺激值的计算公式。 分别把待测光源和已知光通量及光谱能量分布的标准 ： Ｉ７．８０ 。灯置于同一积分球中央，光通过球壁内表面均匀漫反 ＝ Ｊ３８ （Ｐ（ ）． ） （ （ ）ｄ九 ） 射 ，经光纤，汇聚在单色仪的入射狭缝上，经单色 仪分光后的单色光由单色仪出射缝射出，并由光电倍 ｙ＝ Ｊｆ３７８０ ８０尸（ ） （一 ） （５） 增管转换成电信号，经电路放大处理、Ａ／Ｄ转换、将 数字信号送人计算机。另外，计算机发出波长控制信 ｚ：ｚ＝ ｊ ７８ｏ ．。０Ｐ（尸（ ） ）．’ （ｚ（工工））ｄｄ九九 号，驱动光栅扫描，实现从２００－８００ｎｉｎ或３８０－８００ｎｎｌ 的光谱测量。根据据色度学原理及ＣＩＥ关于色度计算 方面的有关推荐文件计算出其光通量、光效、色坐标、 色温和显色指数嘲 。 １测试理论 设光源光谱功率分布为Ｐ ），积分球的光谱反射 比为Ｐ ），光纤、光学系统及滤色片的光谱透色比 为ｆ ），单色仪的衍射效率为Ｔ ），光电倍增管的光 ｆ ｘ： 谱灵敏度为 ），那么光电流信号为 ）： ，ｐｂ ）＝ ）・Ｐ ）・ｆ ）・７ ）・Ｓ ）＝Ｐ ）－ ）（１） １ｌ ： Ｘ＋Ｙ＋Ｚ ㈣ 定义Ｋ ）为测试系统的光谱响应常数， ）由 信号放大、处理电路和计算机组成的系统测试获得。 Ｋ ）通常用已知光谱功率分布的标准辐射体对测量 系统定标得到。假设用标准光源Ｓ定标，定标时测得 的光电流为： ）＝Ｐ ）・ｐ ）・ｒ ）・７ ）・Ｓ（Ｚ）＝ ）・ｊ（＿ ）（２） 那么测试系统的光谱响应常数 ）： Ｋ ）＝，口ｈ ）／ ） （３） 代人式（１），得到被测光源光谱功率分布Ｐ ）： ・２８・ ２０１３年３月 光源与照明 ２０１３年第１期 平均日光辐射）分别照明实验色板，测出两者的颜色 ＰＭＳ一５０（增强型）可见光光谱分析系统；光度探 差△Ｅ，根据公式（５）求出特殊显色性指数Ｒｔ。结合 测器；温度探测器；积分球；ＷＹ系列精密数显直流 公式（６）可求出一般显色性指数风。 稳流稳压电源。 Ｒｉ＝１００—４．６ＡＥｉ ＝１～１４） （７） 通用标准光源Ｄ２０４；１０ Ｗ ＬＥＤ灯；７ Ｗ暖色紧 Ｒｏ＝ （８） 凑型荧光灯；４０ Ｗ白炽灯各１只。 光效：叩＝妥 （９） ３测试过程 式中： 仪器的硬件原理图如图１所示，其中虚线框内是 光源的光通量，单位为ｌｍ。 ＰＭＳ－５０（增强型）紫外一可见光一近红外光谱分析系统 Ｐ光源所消耗的电功率，单位为ｗ。 的原理图。ＰＭＳ一５０（增强型）紫外一可见光一近红外光 ，７光效，单位为ｌｍ／Ｗ。 谱分析系统的根本任务是测试Ｐ ）（Ｐ ）是待测色 ２测试仪器与测试光源 光的光谱能量分布。 图１电光源检测硬件原理图 相对光谱能量分布比较法测试过程如下： ３．３标准光源光谱定标 ３．１电源设定 完成标准光源的光通量定标后 进行标准光源的其他 在测试光源中，标准光源两端所加电压为直流， 参数定标。选择“测试”菜单，单击“光谱定标”，进 由ｗＹ系列显直流稳流稳压电源提供。其余待测光源 入“光谱定标对话框”。输入标准灯光通量值，选择扫 均可为日常使用电光源，交流２２０ Ｖ供电。 描步长为５ ｎｍ或１ ｎｍ；程序将自动完成数据采样。 ３．２标准光源光通量定标 ３．４普通电光源测试 首先把标准光源安装到积分球中。在标准灯点亮 任意选择一普通光源，选择“测试’菜单，指向 之前，把积分球关闭。然后选择“测试”菜单，指向 “电光源测试”，然后单击“５ ｎｉ－ｎ￣’（也可选择１ ｒｉｍ）， “光通量定标”，弹出光通量对话框。点击“校零”按 会出现电参数和测试信息对话框，输入电光源的电参 钮，仪器自动进行光通量校零； 数后，点击“确定”进入测试采样对话框。进行采样 在开电流源的电源之前，应将电流源的输出电流 操作。在单击“开始”按钮前，调节好灵敏度及主通 调到最小，然后再开机，目的是为了防止开机时电流 道的增益，也可选择自动调节，灵敏度选择越高，测 过大而损坏标准灯和影响灯的数据。然后再慢慢将电 试时问也就越长。单击“开始”按钮后，仪器将根据 流调上去，调节到标准值的８０％，预热２０ｒａｉｎ。预热 所选设置测试参数，然后自动扫描。扫描过程中，可 结束后，再将电流调到标定值，等待灯稳定后开始定 以停止，也可以取消扫描。采样完毕，将自动消隐‘铡 标。光通量定标时，点击“光通量标定”按钮，仪器 试对话框”。采样完毕，程序主画面显示电光源测试分 完成定标操作；可以点击“光通量检验”按钮，检验 析结果。 定标是否正确。 ・２９・