編者按：燈具分布光度計是一種大型的精密光學(xué)測試設(shè)備，目前有幾種結(jié)構(gòu)形式。本文從分布光度測量要求出發(fā)，分析了現(xiàn)有幾種分布光度計在結(jié)構(gòu)上的差異及應(yīng)用中存在的問題。合理、舒適的照明，不僅可以滿足人們?nèi)粘Ｉ畹男枰?，更能提供一個安全、節(jié)能、高效工作的視覺環(huán)境。燈具的分布光度性能是影響照明質(zhì)量的最關(guān)鍵因素。采用科學(xué)的測試方法、選擇合適的儀器是獲得準(zhǔn)確的燈具分布光度特性的基礎(chǔ)。燈具的分布光度測量是燈具設(shè)計和照明設(shè)計中質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)，尤其是隨著新光源和新興照明技術(shù)的發(fā)展，對燈具分布光度測量提出了新的挑戰(zhàn)。國際上目前有多種結(jié)構(gòu)的燈具分布光度計，采用不同的原理方案實現(xiàn)燈具空間光分布的測量。由于設(shè)備制造商的技術(shù)水平差異，使得測試設(shè)備在實際應(yīng)用中存在各種各樣的問題。某些商業(yè)的宣傳也誤導(dǎo)了用戶的認(rèn)識，使測試數(shù)據(jù)不能應(yīng)用于實際的照明工程，無法在國際上進(jìn)行對比交流。

　　一、 分布光度測量的基本要求

　　對于分布光度計，根據(jù)測試的需要，有如下要求：

　　1、光度測量距離

　　發(fā)光強(qiáng)度的測量是通過測量某一定距離上的照度，根據(jù)光度學(xué)的距離平方反比定律，計算得到光強(qiáng)值。

　　即：I(C,r) = E(C,r) * R2(C,r)

　　其中：I 為測試方向上的光強(qiáng)，E 為探測器光電接收面的照度， R 為測試距離.

　　但是對于許多燈具，尤其是LED 燈具，近場的光度定律不適用，CIE 文件對此作了明確的規(guī)定，燈具的光度測試距離應(yīng)足夠大，滿足如下條件[1][2]

　　對于熒光燈類燈具 R>D × 10

　　對于投光燈類燈具 R>D × 200/θ

　　D: 發(fā)光面積最大尺寸 θ: 光束的半峰邊角

　　通常，采用兩種測量距離：寬光束燈具為：12m~15m，窄光束高強(qiáng)度燈為30m~35m，保證遠(yuǎn)場測量精度。

　　2、 光度測量精度

　　光度探測器是分布光度計的重要組成部分之一，探測器的光譜響應(yīng)S (λ)精度應(yīng)與人眼的明視覺光譜光視效率函數(shù)V(λ)一致，即S(λ) =V(λ)。根據(jù)國際照明委員會CIE 規(guī)定，對于氣體放電燈的光強(qiáng)分布測量，探測器的V(λ)匹配誤差f1’應(yīng)不超過2%。要使探測器的光譜響應(yīng)匹配到與V(λ)曲線一致，通常采用一組不同材料的濾光片，加在硅光池前面。由于受玻璃材料的光譜透射比曲線的限制，要達(dá)到f1’小于2%的精度并非易事。因此高精度的分布光度計的探頭還需從德國進(jìn)口。也有一些探頭采用部分濾光片法實現(xiàn)精確V(λ)的匹配。這種光度探測器只適合于均勻光束的測量。在分布光度測量中，空間光束分布極不均勻，部分濾光片法匹配的探測器，實際應(yīng)用的誤差會非常大。

　　目前在分布光度計中應(yīng)用的硅光電探測器，靈敏度會隨溫度升高而降低，溫度變化1℃，大約會引起0.1%的靈敏度變化。此外光電流放大電路的倍率也會受溫度的影響。因此必須對光度探頭和電路恒溫，溫度應(yīng)控制在1℃以內(nèi)。

　　3、 角度精度

　　分布光度計測試的是燈具在各個方向上的光度數(shù)據(jù)，對其旋轉(zhuǎn)和定位系統(tǒng)的角度精度有較高的要求，包含角度精度、軸線精度、反光鏡面形精度等。

　　對于帶反光鏡的分布光度計，反光鏡的平面度非常重要，面形誤差和角度安裝誤差都會以兩倍影響角度精度;面形誤差還會影響測量光束的空間特性，引起更大的測量誤差。如果在測量過程中探測器的測量光束軸相對于反光鏡需作空間旋轉(zhuǎn)(錐面)運(yùn)動，那么反光鏡的面形誤差將以四倍影響角度精度。目前國際上高檔的分布光度計，反光鏡與鏡架均采用特殊的結(jié)構(gòu)連接，浙大三色公司和德國LMT 公司制造的分布光度計，反光鏡采用局部連接的方法，鏡面的平行度通過激光精確校準(zhǔn)。某些設(shè)備的反光鏡采用直接粘結(jié)的方法，鏡面平面度很難保證，粘結(jié)膠固化會引起鏡面內(nèi)的應(yīng)力，使鏡面鍍層脫落、鏡面玻璃產(chǎn)生雙折射誤差等問題。長期使用中鋼架會時效變形，使鏡面造成永久性的扭曲，不可調(diào)校。

　　4、 雜散光

　　雜散光是分布光度測量中影響測試精度最重要的因素之一。在分布光度測量設(shè)備的選購、實驗室建造中必須引起足夠的重視。應(yīng)該注意的是，任何黑色的表面也都存在百分之幾的光學(xué)反射。雜散光的影響對于測量窄光束燈具尤其明顯，例如，若投光燈的光束角為4°，即使環(huán)境的反射比只有1%，背景雜散光的影響將引起總光通量的誤差約達(dá)40%以上。因此，分布光度計中的光電探測器應(yīng)只接收燈具發(fā)光面或僅從反光鏡反射后的光束，其它雜散光，如反光鏡邊緣、地面、墻面等反射引起的雜光應(yīng)予消除。實際的實驗室中應(yīng)在測試燈具、反光鏡和探頭之間分別設(shè)置一系列的光闌，光闌的通光孔徑與測量光束的孔徑相對應(yīng)，嚴(yán)格控制環(huán)境的雜散光。

圖1：旋轉(zhuǎn)反光鏡式分布光度計