[发明专利]用于照明器表征的方法及设备

说明书

相关申请案

本申请案主张2014年2月26日提出申请的序列号为14/190,538的美国专利申请案的优先权权益，所述美国专利申请案以其全文引用方式并入本文中。

背景技术

本发明一般来说涉及用于光度学、辐射度学、光谱辐射度学及/或色度学的测角光度计及积分球，所述测角光度计及积分球用于测量来自各种照明器的发光强度及发光通量。更特定来说，本发明涉及用于测量来自照明器的发光强度的方法及设备，所述发光强度随观察角度而变。

在灯光照明系统设计的领域中，需要知晓照明器以从照明器的所有观察角度发射的发光强度。特定来说，照明器使用的发光二极管(LED)具有定制透镜及反射体，所述透镜及反射体经设计以形成不均质的特定受控制灯光照明分布。每当照明大区域且需要单个以上照明器时，必须确定每一照明器以各种角度发射的光的发光强度以确保整个区域被充分照明。因此，系统设计需要用以确定以从照明器的不同角度发射的光的发光强度，及从照明器发射的总发光通量的测量装置及方法。此外，照明器供应商必须规定其产品中的每一者的这些值。照明器客户及管理机构使用所公布值来比较不同产品，且确保产品满足所需要规范。因此，需要用以准确地测量照明器的发光强度分布及发光通量的设备及方法。

当前所接受的用于确定随从照明器的角度而变的发光强度的装置为测角光度计。此设备使用单个光检测器(针对总光量)或分光光度计(针对颜色信息)。图1展示现有技术测角仪的一个实施例，其中照明器101安装于旋转座架102上，所述旋转座架相对于照明器绕水平轴103旋转。来自照明器的光从旋转镜113反射出，所述旋转镜相对于照明器绕垂直轴104旋转。孔隙105后面的分光光度计106测量处于经设定水平角度及垂直角度的光。测角光度计位于暗室100内部以防止杂散光或经反射光使测量失真。当通过旋转照明器座架或镜而使观察角度变化时，测角光度计测量在距照明器的给定距离处的检测器上接收到的发光强度。在一些实施方案中，使用介于照明器与检测器之间的一个或两个旋转镜来变化所述角度。可通过对跨围绕照明器的参考球的测角光度计结果求积分而获得发光通量。现有技术的常见方面为使用单个检测器来测量单独角度处的发光强度而检测器相对于照明器的角度是由机械手段而变化。用于照明器的官方表征所需要的测角光度计的使用可追溯到国家标准及技术协会(NIST)标准，其中测量是在国家认可测试实验室(NRTL)处完成。

测角光度计具有用于商业应用的两个显著限制。第一显著限制是用于测量所需要的时间。精确的机械旋转连同用于运用单个检测器进行测量所需要的时间意味着需要数个小时的测量来表征一个照明器。第二缺点是成本。大规模测角光度计需要具有精度控制件的大的机械座架，从而导致花费大约$100,000的完整系统。

这些限制使得难以在灯光照明系统设计周期期间以合理成本快速地表征照明器。举例来说，如果期望比较照明器上的数个不同LED透镜，那么必须将每一透镜安装于照明器中的LED上，将照明器安装于测角光度计中，且接着针对每一透镜花费数个小时的测量。

因此需要用以在设计阶段期间快速表征并比较照明器设计而不必需要NIST准确度的系统及方法。此处所呈现的系统提供用以表征照明器的低成本、实时测量系统及方法。

现有技术中所关注的是关于以下各项的专利：测角光度计(例如，US 7,800,745及US 5,949,534)、积分球(例如，US 6,721,048)、来自英特硅尔(Intersil)的可商购数字勒克斯(lux)传感器(部件号ISL29023)及来自AMS的数字彩色传感器(部件号TCS3472)，及联网传感器的系统(例如，US 8,587,414)。

发明内容

本发明提供快速地且以相对低成本实现照明器的表征的设备及方法。此处所呈现的系统提供用于表征来自未知照明器的照明数据的实时测量设备及方法。在一个实施例中，用于测量具有未知特性的照明器的灯光照明特性的设备包含用于安装所述照明器的安装部位及由所述照明器照明的接近的表面。光检测器阵列安装于所述表面上且通过总线或无线网络连接在一起，所述总线或无线网络使得能够将来自光检测器的数据提供到处理单元。来自所述照明器的光照在光检测器上，所述光检测器提供关于光的特性的数据。在一个实施例中，光检测器阵列经布置成栅格图案，且在另一实施例中，所述光检测器经布置成其中每一光检测器与附近光检测器分开相对于照明器的指定角度的图案。