LED和LED燈具全空間分布光度測量技術

摘要：LED這一新興光源在光學特性、燈具設計和照明應用等方面與傳統光源有很大的差別，遠距離下測得的空間光強分布不足以完全表征LED或LED燈具的空間光度特性，這給LED和LED燈具開發和應用帶來了挑戰。隨著近年來測光技術的長足發展，光源和燈具的全空間分布光度測量成為可能，它能為LED和LED燈具提供空間各方向的亮度分布、光強分布和全空間任意截面的照度分布等詳盡的空間光度量。
　1. LED和LED燈具的特點

　　隨著半導體照明的進一步快速和深入發展，LED在道路照明、室內照明、汽車燈、手提燈具等多個領域等到了越來越廣泛的應用，而同時，業界對LED燈具的二次光學設計以及利用LED燈具的空間光度數據進行照明設計的要求也越來越高。

　　就單顆封裝LED而言，由于透鏡作用不能將其簡單地視作點光源[1]，LED燈具通常由多顆LED組成，LED燈具一般具有復雜的幾何外形和出光面;在距離燈具較遠處和較近處的光分布會存在明顯的差別，并且某些部位還會由于亮度高而產生嚴重的眩光。上述很多LED和LED燈具的空間光分布特點是傳統的光強分布所不能表征的。

　　2. 全空間分布光度學概述

　　為了完全表征上述LED和LED燈具的空間光分布特性，需要使用全空間光度學為真實的光源建立模型。在全空間分布光度學中，用戶能夠了解光源或燈具的光從哪里出來，射向哪個方向，各光線的通量是多少，在空間任意距離下任一截面內的照度分布，以及從不同方向觀察光源或燈具的亮度分布，如圖1所示。

典型大功率LED

該大功率LED的光線分布

用該LED設計成小LED燈具

圖1：全空間分布光度參量示意圖

　3. 全空間分布光度的測量方法

　　全空間分布光度的測量包括近場測量、遠距離測量以及軟件的校準和推導計算。遠距離測量與傳統方法相似，在距光源或燈具較遠處測量其照度和光強值。近場分布光度計是全空間分布光度測量的關鍵，近場分布光度計由分布光度計和具有2維CCD陣列的成像亮度計組成，成像亮度計能夠通過一次取樣測得光源或燈具在某一方向的發光平面內各點的亮度值。