[发明专利]一种基于自由曲面透镜的LED光通量测量系统

说明书

技术领域

本发明属于光源测量技术领域，具体涉及一种基于自由曲面透镜的LED光通量测量系统。

背景技术

LED潜在的高光效使其在普通照明中有良好的应用前景。国家的十一五规划中，明确将高光效的LED发展作为重点加以支持，除支持提高LED光效的上游技术研究外，也对LED光效等技术指标的检测技术等予以支持。光源光效的测试实际上难点在光通量的测试。光效的测量包括总光通量和电功率两部分，对于封装LED、LED模块和 LED灯具等各种形态的LED产品，不管其控制器是内置还是外置，是交流供电或是直流供电，电功率的测量都相对简单，且可以达到很高的测量精度；然而由于LED 产品的特殊发光性能，LED总光通量的精确测量却极具挑战性，这也使得总光通量测量成为LED相关标准研究和制定过程中的重点关注问题。

光源的总光通量可以采用绝对法或相对法进行测量。前者对各种光源均能达到高准确度，但测量费时费力。后者通常采用积分球加光度计实现，是一种光通量的快速测量系统。积分球系统具有测量速度快，无需暗室等优点，然而对于LED产品,积分球系统存在温度控制困、窄光束角LED灯具有夹持方向依赖性和光谱功率与常用标准灯差异大等问题。目前，LED光通量的测量误差甚至达到40~50%，而传统光源光通量测量误差仅有几个百分点。

发明内容

本发明的目的在于提出一种可快速便携式测量，且测量误差小的LED光通量测量系统。

本发明提出的LED光通量测量系统，是一种基于自由曲面透镜的LED光通量测量系统，采用自由曲面透镜收集待测可见光LED光通量，并照射到光电探测器，从而进行可见光LED总光通量测量。

本发明提出的基于自由曲面透镜的LED光通量测量系统，由LED固定装置1、待测LED光源2、自由曲面透镜3、光电探测器6、余弦校正器4、V(λ)修正片5和信号处理放大电路7组成。其中：待测LED光源2通过LED固定装置1固定于自由曲面透镜3底部，使待测LED光源2的发光中心定位在自由曲面透镜3底端中心；自由曲面透镜3顶端依次连接余弦校正器4、V(λ)修正片5和光电探测器6；光电探测器6连接信号处量放大电路7；待测LED光源2发出的光线一部分经由自由曲面透镜3直接透射到光电探测器6上，另一部分光线在经过自由曲面透镜3与空气的界面时发生全反射改变光路后，也透射到光电探测器6上，最终实现所有光线的收集；光电探测器6将接收到的光信号转换为电信号，完成光通量的测量。

本发明中，所述自由曲面透镜3能够利用全反射收集LED发出的边缘光线。

本发明中，所述自由曲面透镜3中心部分的形状可以为：

（1）焦点位于LED发光中心的凸透镜，以实现对LED发出的中心光束的准直；

（2）圆心位于LED发光中心的半球形凹透镜，使LED发出的光线在入射到透镜时不发射折射；

本发明中，所述光电探测器6可使用但不限于硅光电池、光敏电阻或光电倍增管等器件。

本发明的有益效果在于：

1、针对不同封装形式的LED采用不同构造的夹具固定，以保证LED的发光中心定位在自由曲面透镜底端中心，且LED发出的小于等于180于出光角度的光线都能入射到透镜上。

2、采用特殊设计的自由曲面透镜作为LED的光通收集装置，待测LED光源发出的光线一部分经由自由曲面透镜直接透射到光电探测器上，另一部分光线在经过自由曲面透镜与空气的界面时发生全反射改变光路后，也透射到光电探测器上，最终实现所有光线的收集，完成光通量的测量。

3、光通量探测器采用硅光电池作为探头材料，探头受光面安装余弦修正器和V(λ)修正片。探头紧密贴合自由曲面透镜后端，以保证出射光完全为探测器所收集。

附图说明

图1是本发明LED总光通量测试系统示意图。

图2是一种自由曲面透镜内的光路示意图。

图3是一种自由曲面透镜的设计原理图。

图中标号： 1为LED固定装置，2为待测LED光源，3为自由曲面透镜，4为余弦校正器，5为V(λ)修正片，6为光电探测器，7为信号处理放大电路。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。

实施例1：