光源測(cè)試應(yīng)用，您需要知道什么

一、光源的表征
1.照明設(shè)計(jì)及配光曲線
隨著照明行業(yè)的發(fā)展，照明設(shè)計(jì)軟件已經(jīng)發(fā)展成為照明設(shè)計(jì)的主要工具，照明軟件使用的文件通常都是燈具的配光曲線文件，因此燈具的配光曲線就必須采用標(biāo)準(zhǔn)的電子文檔格式書(shū)寫(xiě)，以便能夠被各種照明應(yīng)用軟件讀取和編輯，目前在世界范圍內(nèi)廣泛被應(yīng)用的是北美的IES文件和歐洲的LDT文件，測(cè)量燈具的配光曲線和輸出這兩類文件也因此變得非常的普遍和重要。

如上圖在模擬軟件中導(dǎo)入IES文件，很容易得到燈具的模型，對(duì)照明設(shè)計(jì)帶來(lái)很大的方便

配光曲線是指光源在空間各個(gè)方向的光強(qiáng)分布，有坐標(biāo)和直角坐標(biāo)等表示方法，如上圖，通常用坐標(biāo)表示。得到燈具的配光曲線，用軟件就能得到燈具在空間的光分布，對(duì)照明設(shè)計(jì)提供了可靠的依據(jù)。
照明是利用各種光源照亮工作和生活場(chǎng)所或個(gè)別物體的措施，照明的首要目的是創(chuàng)造良好的可見(jiàn)度和舒適愉快的照明環(huán)境。要實(shí)現(xiàn)良好的可見(jiàn)度和舒適愉快的照明環(huán)境并不是一件簡(jiǎn)單的事，生活中我們經(jīng)常會(huì)遇到一些照明設(shè)計(jì)讓我們的眼睛感覺(jué)不舒服的情況。
圖中左邊燈光直接照射人眼，會(huì)使人眼感覺(jué)不適；右側(cè)燈光照射到工作區(qū)，光線反射到人眼，工作區(qū)可見(jiàn)度高，人眼也舒適。

當(dāng)照明設(shè)計(jì)師有燈具的準(zhǔn)確配光曲線時(shí)，就能避免產(chǎn)生上述照明設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的不當(dāng)設(shè)計(jì)。
 
2、光源的色彩還原及能效
在實(shí)際照明應(yīng)用中，我們除了要知道燈具光的空間分布，我們還關(guān)心燈具發(fā)出光的顯色品質(zhì)。生活中我們經(jīng)常遇到不同的東西在不同的照明光下，顯示出的顏色會(huì)有差異，這是因?yàn)椴煌臒麸@色指數(shù)不一樣。當(dāng)你在金銀珠寶店選擇喜歡的首飾時(shí)，店里的鉆石珠寶永遠(yuǎn)晶瑩剔透，黃金鉑金戒子總是絢麗奪目，而當(dāng)你買回家后，卻發(fā)現(xiàn)沒(méi)有店里那么漂亮。同理的還有我們?cè)诔匈I青菜，肉類時(shí)，看起來(lái)很新鮮，回家看卻并非如此。這是商家有意用燈光來(lái)使得產(chǎn)品看起來(lái)更亮麗，從而提升顧客的購(gòu)買欲，這種燈也只能用在特定的環(huán)境，回到現(xiàn)實(shí)生活中來(lái)，我們需要恰恰是能真實(shí)顯現(xiàn)物體原本顏色的光源。
自然界的物體顏色是在太陽(yáng)光照明下所表現(xiàn)出來(lái)的，人眼顏色視覺(jué)也是在自然環(huán)境中進(jìn)化形成的，因此我們通常認(rèn)為太陽(yáng)光照射下，物體顯示出的顏色是“真實(shí)”的顏色。實(shí)踐中，人們也會(huì)選取一些光譜接近太陽(yáng)光的燈做標(biāo)準(zhǔn)燈參考，比如CIE開(kāi)始用于表征光源顯色性的CRI，用的是標(biāo)準(zhǔn)D光源（5000K色溫）作為標(biāo)準(zhǔn)，Ra=100，并選取8種非飽和色和4種飽和色以及白種人膚色、黃種人膚色和樹(shù)葉綠共計(jì)15種樣品作為參考，但是在計(jì)算的時(shí)候，只采用了前八種非飽和色來(lái)計(jì)算光源的Ra。
隨著照明的發(fā)展，NIST意識(shí)到用CRI表示光源顯色性的不足，從而引出了CQS光色品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，CQS是采用的十五種飽和色來(lái)做參考標(biāo)準(zhǔn)，并且使用了新的計(jì)算公式，在保留了CRI優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，對(duì)于光源的顯色品質(zhì)表征更為準(zhǔn)確。除此之外還有北美照明協(xié)會(huì)的TM-30-15顯色標(biāo)準(zhǔn)。

上述所提到的三種光源顯色質(zhì)量表征的標(biāo)準(zhǔn)，都是致力于提高照明光源的色彩還原，使我們看到的物體顏色更真實(shí)。

除了色彩還原，人們還關(guān)注產(chǎn)品的能效，也即是光源的光效，光效是指光通量與電功率的比值，簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)就是消耗單位功率的電能，產(chǎn)生了多少光通量，這個(gè)值越高，說(shuō)明達(dá)到相同的光通量時(shí)，消耗的電能越少，也就是越節(jié)能。

光效是通過(guò)測(cè)量光通量和燈具的功率，比值即是光效。

二、光源測(cè)量解決方案
Viso Systems于2005年成立于丹麥，主要為照明市場(chǎng)提供高質(zhì)量和高精度的創(chuàng)新控制和測(cè)量技術(shù)方案。主要產(chǎn)品是通用型分布光度計(jì)，Viso的分布光度計(jì)具有系統(tǒng)精簡(jiǎn)、測(cè)量速度快、集成度高等特點(diǎn)，系統(tǒng)涵蓋大、中、小燈具的測(cè)量，在歐美地區(qū)使用非常的廣泛。同時(shí)Viso在照明動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)解決方案的硬件和軟件開(kāi)發(fā)方面有著豐富的經(jīng)驗(yàn)。
先鋒科技（香港）股份有限公司，是Viso Systems在中國(guó)大陸的代理商，負(fù)責(zé)大陸地區(qū)的銷售和推廣，將的產(chǎn)品帶給中國(guó)客戶。
測(cè)量配光曲線需要借助兩軸測(cè)角儀和光譜儀來(lái)實(shí)現(xiàn)，在測(cè)量的時(shí)候，測(cè)角儀獲取燈具的旋轉(zhuǎn)角，光譜儀獲取即時(shí)角度的光強(qiáng)信息和光譜信息。
Viso Systems 通用分布光度計(jì)測(cè)量系統(tǒng)：

LabSpion

 
LabSpion正面圖                                          LabSpion系統(tǒng)整體圖

 
測(cè)量項(xiàng)目：
? 光通量
?  峰值光強(qiáng)
?  色溫
?  顯色指數(shù)（CRI）&光色品質(zhì)指數(shù)（CQS）&TM-30
?  光束角
?  配光曲線（可輸出IES、LDT、PDF文件）
?  功率
?  功率因素
?  光效
LabSpion是Viso Systems系列里面向大尺寸燈具的一款產(chǎn)品，可測(cè)量直徑1.5m、重量25kg以內(nèi)的大型燈具的配光曲線。
系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：
?  系統(tǒng)精簡(jiǎn)、體積小、安裝空間小

相較于傳統(tǒng)的分布式光度計(jì)的笨重和大體積，LabSpion擁有非常精簡(jiǎn)的結(jié)構(gòu)和較小的體積，非常的節(jié)省放置空間。測(cè)角儀機(jī)構(gòu)部分到背景墻的距離只需要0.5m，光譜儀距離燈具的距離是燈具光源部分（而不是物理尺寸）直徑的8-10倍。

建議的小房間

如上表可以看到，安裝尺寸相較于傳統(tǒng)分布光度計(jì)小很多，高度上， 單層樓（通常3m高）的高度就夠了，寬度2m就足夠了。而且暗室設(shè)計(jì)只需要將兩軸測(cè)角儀的部分覆蓋即可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量。
?  測(cè)量速度快
   要得到光源的配光曲線，隨著二軸系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)，光譜儀要不停的測(cè)量，光譜儀的測(cè)量速度決定了測(cè)量系統(tǒng)的效率，傳統(tǒng)的分布式光度計(jì)，測(cè)量一個(gè)完整面（兩個(gè)C面）的時(shí)間約為8min。Viso系統(tǒng)由于采用了快速光譜儀，測(cè)量一個(gè)面只需要30s，測(cè)量速度是傳統(tǒng)分布式光度計(jì)的16倍，大大的提高了測(cè)量效率。

?  不需要嚴(yán)格的暗室
通常在進(jìn)行光測(cè)量時(shí)，需要一個(gè)*黑暗的房間。 但是對(duì)于LabSpion來(lái)說(shuō)，整個(gè)房間并不是必須的，因?yàn)閭鞲衅魇褂昧艘粋€(gè)特殊的方向傳感器，這意味著只有測(cè)角儀區(qū)域黑暗就足夠了。如下右圖所示，光譜儀傳感器方向性（25°開(kāi)口）非常強(qiáng)，基本上只有燈具一側(cè)的背景墻壁的反光會(huì)影響測(cè)量。因此，LabSpion能做到只需要測(cè)角儀光源部分所在的區(qū)域是暗室就能的完成測(cè)量，暗室的墻壁可以刷黑漆，也可以用黑色的褶皺窗簾，這對(duì)于傳統(tǒng)分布式光度計(jì)是革命性的，客戶可以省去大筆建造暗室的費(fèi)用。

LabSpion甚至可以在房間長(zhǎng)度不夠的情況下，將光譜儀sensor這部分移到房間門外面，如下圖所示（注：如果房間外不是暗環(huán)境，則需要使用環(huán)境光校準(zhǔn)功能，來(lái)消除環(huán)境光的影響）

?  測(cè)量項(xiàng)目多
上文中我們介紹了LabSpion可以測(cè)量的項(xiàng)目，單就分布式光度計(jì)，很多系統(tǒng)就只是單純的測(cè)量配光曲線，而總的光通量、主波長(zhǎng)、CRI、光效這些沒(méi)辦法測(cè)量，LabSpion集合了分布式光度計(jì)和積分球&光譜儀系統(tǒng)的功能，同時(shí)還集成了功率計(jì)，可以測(cè)量功率和分析功率因子。另外還集成了激光測(cè)距、對(duì)位功能。

 
軟件主界面各種測(cè)量項(xiàng)目

?  測(cè)試報(bào)告可聯(lián)網(wǎng)追溯
為了滿足測(cè)試數(shù)據(jù)的追溯要求，Labspion的生產(chǎn)商Viso發(fā)布了一項(xiàng)名為“測(cè)量跟蹤”的新功能。測(cè)量跟蹤為每個(gè)測(cè)量提供Viso跟蹤服務(wù)器驗(yàn)證的跟蹤編號(hào)。然后將測(cè)量結(jié)果存儲(chǔ)在Viso的跟蹤服務(wù)器上，包括測(cè)量的日期，時(shí)間和位置。

根據(jù)跟蹤編號(hào)查詢的網(wǎng)頁(yè)截圖

    只需要在測(cè)試的時(shí)候，保持電腦聯(lián)網(wǎng)，軟件中勾選追蹤功能，測(cè)試完成后就會(huì)生成一個(gè)追蹤編號(hào)（下圖搜索框中），通過(guò)編號(hào)即可到Viso站查詢?cè)紨?shù)據(jù)和修正數(shù)據(jù)。點(diǎn)擊圖中紅色虛線框中的深灰色按鈕，即可下載相應(yīng)的文件。
面向中小型燈具的型號(hào)
為了適配不同尺寸燈具的測(cè)量，除了Labspion，Viso Systems還推出了面向中、小尺寸光源的測(cè)試系統(tǒng)BaseSpion以及LightSpion。
BaseSpion（實(shí)驗(yàn)室桌面級(jí)） 

BaseSpion整體圖

BaseSpion 是面向中型燈具的測(cè)量系統(tǒng)，同時(shí)也是一款專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室桌面式測(cè)量系統(tǒng)，系統(tǒng)尺寸在205-360*56*55cm(底座為滑動(dòng)導(dǎo)軌)，可以測(cè)量直徑＜56cm、重量＜9kg、功率＜300W的中型燈具。功能和優(yōu)點(diǎn)上和Labspion保持一致，如果你想在中型研發(fā)實(shí)驗(yàn)室快速的測(cè)量一款燈具配光信息，BaseSpion將*。

LightSpion（手提式） 
Viso Systems的產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)可以說(shuō)非常的突出，大型燈具測(cè)量系統(tǒng)Labspion將傳統(tǒng)的暗室革命掉了，BaseSpion使得將分布式光度計(jì)搬到中型實(shí)驗(yàn)室成為了可能，而下面將要登場(chǎng)的這款產(chǎn)品LightSpion，將分布式光度計(jì)裝進(jìn)了20寸的行李箱。

 
LightSpion

LightSpion是市面上一款包含了光譜儀傳感器和內(nèi)置功率分析儀的便攜式系統(tǒng)，這種輕巧的專業(yè)測(cè)量解決方案可以輕松隨身攜帶。不帶拓展的情況下，LightSpion能測(cè)量直徑8cm以內(nèi)的小燈具，LightSpion 還能測(cè)量線性光源的。

便攜的系統(tǒng)、輕便的重量、可以在實(shí)驗(yàn)室或暗室外使用、系統(tǒng)里還包含一個(gè)參考燈，這些優(yōu)勢(shì)使得LightSpion成為采購(gòu)人員現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、銷售人員現(xiàn)場(chǎng)展示的工具。

當(dāng)然如果你的產(chǎn)品是＜8cm的小燈具，你想放在實(shí)驗(yàn)室使用，這款產(chǎn)品也是適合你的。Viso除了考慮到便攜外，還為小燈具廠家量身定制了拓展部分，LightSpion搭配拓展導(dǎo)軌旋轉(zhuǎn)軸后，測(cè)量燈具的大尺寸可以從8cm擴(kuò)大到22cm，這個(gè)尺寸對(duì)于小型燈具廠家來(lái)說(shuō)也是*夠用的。

LightSpion Extender

三、與傳統(tǒng)分布光度計(jì)對(duì)比
設(shè)備測(cè)試項(xiàng)目對(duì)比

測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比

案例1  Viso對(duì)比國(guó)內(nèi)大型舞臺(tái)的廠商積分球數(shù)據(jù)對(duì)比

客戶數(shù)據(jù)

Viso測(cè)試數(shù)據(jù)

對(duì)比數(shù)據(jù)偏差大在2%，在正常的精度范圍內(nèi)。

案例二  Viso對(duì)比國(guó)內(nèi)大型COB芯片廠商，不同角度光度數(shù)據(jù)

由于不同角度的光度數(shù)據(jù)量較大，直接看數(shù)據(jù)也不夠直觀，因此作如下圖，取0-80°的CIE1976色坐標(biāo)（u’和v’）的變化作圖（與0°的對(duì)比），其中藍(lán)色曲線DK為丹麥Viso數(shù)據(jù)，紫色CHN為國(guó)內(nèi)客戶在華南某計(jì)量院測(cè)試數(shù)據(jù)。由下圖可以看出，Viso與傳統(tǒng)分布光度計(jì)測(cè)試的趨勢(shì)*吻合。另外，COB從中心位置到邊緣的，越到邊緣的變化應(yīng)該是越大的，因此色坐標(biāo)的變化曲線也是應(yīng)該是越陡（斜率越大），從圖中可以看出Viso的數(shù)據(jù)更加的符合這種客觀變化。

結(jié)論：從上述兩個(gè)案例可以看出，Viso分布光度計(jì)，結(jié)合了傳統(tǒng)分布光度計(jì)和積分球&光譜儀系統(tǒng)的的功能，并且在測(cè)試結(jié)果上：
1） 光譜測(cè)試方面，與傳統(tǒng)積分球&光譜儀高度吻合；
2） 不同角度的數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)分布光度計(jì)高度吻合