一种球形光度计等价光谱透射比的测量方法

本文提出一种球形光度计等价光谱透射比的原位测量方法。使用球形光度计测试光源总光通量,因标准灯与被测灯的光谱差异进行光谱失配修正,等价光谱透射比是计算该修正的输入参数之一。为避免对积分球上的毛玻璃和球壁上的涂层样品拆卸安装,使用原位方式,通过比较毛玻璃漫透射出口处和积分球中心标准灯的光谱差异,计算等价光谱透射比的值。应用该方法,使用球形光度计测试白、红、绿、蓝四色LED样品的总光通量,与分布光度计的测试结果比较,实验数据显示两者在不确定度内一致,验证了所提出的等价光谱透射比测量方法可行性。

LED照明体的应用及发展趋势

国际照明委员会(CIE)在最新出版的CIE 251:2023中发布了用于光度校准的标准光谱L41,这是CIE继1931年标准照明体A之后的另一种基于LED的用于光度计量的照明体,是光度计量史上近百年来的首次变化,必将对光度计量领域产生重大的影响。本文介绍了L41产生的背景、光谱分布选择方法和过程、LED标准灯的光谱分布与L41光谱失配的评价方法。基于分析比较L41与A光源的差异和特点,提出了我国建立基于LED的光度量值传递体系的路线图。

照明光源频闪测量仪的校准方法讨论

本文介绍照明光源频闪测量仪基本原理、量值溯源方法、校准设备配置、校准步骤和过程,并给出校准实例,讨论频闪仪可能存在的共性关键问题,为国内其他机构和实验室开展频闪测量仪校准工作提供了技术支持和经验借鉴,有助于生产企业提高仪器质量。

像增强型图像传感器在总剂量辐照下的光响应度

采用60 Co-γ射线对像增强型图像传感器进行了总剂量辐照实验,以便评估该器件在空间总剂量辐照下的微光探测性能。当总剂量达到预定剂量点时,采用离线测试的方法定量测试了器件的光响应度变化情况。实验结果表明,随着辐照总剂量的增加,器件的光响应度迅速下降;当总剂量达60krad(Si)时,相对光响应度降低至辐照前的6%。根据像增强型图像传感器的构成,分析了光响应度下降的原因,并推导了光响应度随辐照剂量变化的经验公式。实验显示,提高像增强型图像传感器的增益电压可补偿光响应度的衰减,总剂量达25krad(Si)时,增益提高0.23V其光响应度即可恢复至未接受辐照前的100%,并保持良好的微光探测能力。研究表明,像增强型图像传感器可承受25krad(Si)的总剂量辐射。

紫外LED与计量技术

紫外LED是一种新型的紫外辐射源,具有小巧便携、环保安全的特点。COVID-19疫情的出现加深了人们对深紫外LED杀菌消毒产品的认知。紫外LED与气体放电灯的光谱分布、照射距离、均匀性、功率水平等方面不同,基于传统紫外辐射源形成的计量测试方法,并不能直接套用于紫外LED的测量。本文介绍了现有紫外辐射测量仪器,分析了其用于紫外LED测量时影响测量结果不确定度的关键因素,给出了从仪器标定方法、标准器选择、积分球涂层选择和荧光评价等方面出发,提高测量结果准确度的方法,并对积分型紫外辐射照度计的改进方向提出了建议。

LED灯丝筛选方法研究

从商业途径获得的LED灯丝相互之间总光通量的偏差达到7%,电压偏差高达0.6%。若灯丝不经过筛选直接用来制作标准灯,将达不到预期的光强空间分布,且发光稳定性降低,有效寿命减小。实验分析了LED灯丝在低驱动电流与额定驱动电流下电压、光通量的相关性,提出了一种在低于灯丝额定驱动电流下对LED灯丝进行快速筛选的方法。实验表明:采用驱动电流5mA代替额定驱动电流10mA进行筛选,电压、光通量的最大偏差仅为0.09%和0.65%,能满足筛选需要。采用这种筛选方法及开发的专用软件使得筛选过程操作简单、结果判定准确可靠,且不会减小灯丝的有效寿命,为LED灯丝总光通量标准灯的研制奠定了良好的基础,还可推广应用到LED灯丝生产过程中的质量控制。

可见波段LED光谱标准灯的研制

在光辐射测量领域由于缺少在380～450 nm波段光谱功率足够大的标准光源,使得该波段的测量不确定度明显高于其余可见光波段,不能满足高精度测量的需求。基于LED多光谱匹配技术,研制了一种宽波段LED光源,将白光LED的光谱拓展至整个可见光波段。该方法为标准光源的研制提供了一条新的技术路线。实验结果表明,6种LED芯片与特制荧光粉所匹配的宽光谱LED具有良好的重复性和稳定性,光通量的重复性优于0.3%,色温的重复性为3 K,与白炽标准灯相当;用所研制的宽光谱LED作为标准灯标定红、绿、蓝、白LED的总光通量和色品坐标与白炽标准灯的偏差在不确定度范围之内。

测量350～1100nm光源光谱总辐射通量的标准装置

为了满足快速发展的LED行业对光谱总辐射通量的计量需求,研制了一套用于测量光谱总辐射通量的积分球光谱辐射计装置,实现光谱总辐射通量量值的准确传递;介绍了该装置的基本原理、操作规范和不确定度评估。经实例评估,该装置在350～1 100 nm的扩展测量不确定度为U_(rel)=3.1%～1.3%(k=2)。对一组光谱总辐射通量标准灯与变角辐射计进行比对测量,实验结果表明在350～1 100 nm波长上该标准灯组内一致性偏差为0.2%～0.8%,能满足量值传递的需求。

基于卷积曲面的动态实时星图模拟

多星模拟器可动态刷新显示变化的星空,是星敏感器测试的关键设备。在动态条件下星点成像发生拖尾,要求星模拟器能够准确、实时仿真拖尾星图。建立了动态拖尾星点的卷积曲面模型。该模型是星点光斑弥散函数与权重函数沿着星点运动轨迹的卷积,可描述以任意形式运动产生的拖尾星点。提出了一种基于卷积曲面的像素离散算法,解决了星图仿真实时性不够的问题。先将星点轨迹分割为多段,再计算得到每段轨迹对应形成的星点光斑的像素值,将所有星点光斑累加。所提算法将多重积分化简,使得仿真速度提高了一个数量级,多星模拟器的刷新率达30 Hz。

基于可调谐OPO激光器的光度探头定标技术

OPO可调谐激光器具有光谱范围宽、功率高的特点,用于标定光度探头的光谱响应度可使蓝端功率提高两个数量级以上,信噪比显著改善。本文建立了基于可调谐OPO激光器的光度探头定标装置,采用电压积分法实现了带有I/V转换器的集成式光度探头的脉冲光电信号采集,在450~610 nm范围内,将光度探测器的相对光谱响应度测量不确定度降低至Urel=0.2%(k=2)。基于OPO可调谐激光器的光度探头定标技术,提供了一条提高光辐射探测器响应度测量精度的新技术路径,具有广泛的应用前景。

近紫外LED总辐射通量测量比较研究

总辐射通量是表征近紫外LED光辐射特性的技术指标之一,通过测量LED的光谱总辐射通量(Total Spectral Radiant Flux,TSRF)可导出总辐射通量值。近年来中国计量科学研究院开展了TSRF的测量技术研究,并建立了350~1 100 nm光谱范围的总辐射通量计量标准装置。在TSRF的计量技术研究过程中,为验证近紫外区域的不确定度评估的可靠性,分别使用TSRF标准测量装置和自行搭建的卧式变角辐射计,测量了近紫外LED的TSRF和总辐射通量值。通过比较表明,两种技术途径测量所得值在不确定度范围内具有一致性;在近紫外区域对TSRF标准测量装置的不确定度评估合理,量值可靠。

从烛光到坎德拉——发光强度单位的演变

坎德拉是唯一将物理刺激作用下产生的生理效应一人眼视觉量化的国际单位制(SI)单位,它不同于其他SI单位是一个生理、心理、物理量。1979年的坎德拉定义建立了光度和辐射度相关单位之间的联系,这对人眼所能感知的电磁辐射(光)的测量和应用具有重要意义。本文综述了光度学的发展历程及对坎德拉定义及复现方法的影响,重点介绍了发光强度单位坎德拉的起源、发展、演变过程。

LED标准灯研制的新进展

近二十年来,LED灯逐渐替代白炽灯和多种气体放电光源,成为主要的照明光源。LED灯的发光特性与白炽灯有明显差异,带来了新的计量挑战,LED灯的测量成为光辐射测量领域重点关注的方向。建立基于LED灯的量值传递体系,用LED标准灯代替白炽标准灯,是光度计量史上自1909年以来的重要变革。本文介绍了CCPR和CIE在LED计量领域的战略规划和相关工作,包括LED作为传递标准的国际比对的进展,CIE新的LED参考照明体的制订以及中国计量科学研究院研制的两种LED标准灯的特点和计量特性。最后对LED标准灯的未来发展和应用进行了分析和展望。

LED灯丝标准灯温度系数的测量

中国计量科学研究院(NIM)自主研制了LED灯丝标准灯。温度是影响LED灯丝灯量值的主要因素,研究分析LED灯丝灯特性需准确测量其温度系数。简述了LED温度系数的定义和测量原理,讨论了NIM的LED的温度系数测量装置。实验测量LED灯丝灯,分析灯电压、灯光通量值与参考点温度的关系。使用最小二乘法拟合出灯光度量值与参考点温度,以及灯电压与参考点温度的线性表达式,依次计算出光度值温度系数和灯电压温度系数。实验数据显示,所研制的LED灯丝灯的光度值温度系数是0.17%/℃,电压温度系数是−0.025 V/℃。