[发明专利]一种微型发光器件空间光色分布检测系统及其检测方法

权利要求书

1.一种微型发光器件空间光色分布检测系统，其特征在于包括电流源、三维台、底板、带空腔的半球体、光纤、光纤集成面板、分束镜、CCD相机、高光谱成像光谱仪和计算机；所述带空腔的半球体位于底板上固定的位置；所述三维台固定在底板的中心位置，电流源用于连接待检测微型发光器件；带空腔的半球体上设有若干光纤孔；光纤的一端插入半球体的光纤孔内，光纤的另一端按角度对应关系固定在光纤集成面板上，分束镜将光纤集成面板采集到的光谱信息分成两束光路，一束光由CCD相机接收，另外一束光由高光谱成像光谱仪接收，CCD相机用于采集二维图像信息传送至计算机，并辅助定位发光器件处于半球体中心位置；高光谱成像光谱仪采集到光纤集成面板的光谱数据并传送至计算机，计算机进行数据处理，得到发光器件的三维空间光色分布；

所述底板与带空腔的半球体上设有多个定位标记，通过底板与半球体之间的定位标记，以确保半球体位于底板上固定的位置；所述三维台固定在底板中心位置，通过调节三维台，用于调整待测微型发光器件与半球体的相对位置。

2.如权利要求1所述一种微型发光器件空间光色分布检测系统，其特征在于所述带空腔的半球体的半径和三维台的大小根据待测微型器件尺寸进行设计。

3.如权利要求1所述一种微型发光器件空间光色分布检测系统，其特征在于所述半球体为带空腔的半球体，光纤孔随球腔呈现空间立体式分布；以球心为坐标原点，建立三维坐标系，在球表面每隔α和θ角度预留一个光谱采集装置光纤孔；根据光纤尺寸以及精度要求，进行不同规格光纤孔的设计，实现光纤孔的多样化布局。

4.如权利要求1所述一种微型发光器件空间光色分布检测系统，其特征在于所述光纤孔球心为坐标原点，建立三维坐标系，在半球体表面每隔一定角度预留一个光纤孔；根据光纤尺寸以及精度要求，进行不同规格光纤孔的设计，实现光纤孔的多样化布局。

5.如权利要求1所述一种微型发光器件空间光色分布检测系统，其特征在于所述光纤集成面板上每根光纤对应半球面特定空间角度；每条光纤根据半球体光纤孔的布局，在光纤集成面板上密集规则排列，即每条光纤对应发光器件特定空间角度光分布。

6.一种微型发光器件空间光色分布检测方法，采用如权利要求1～5任一项所述的一种微型发光器件空间光色分布检测系统，其特征在于其具体步骤如下：

1)依次连接好检测系统，将微型发光器件与电流源相连接，置于球心处，通过调节三维台调整发光器件与半球体的相对位置；按微型发光器件定位方案，将已知辐照度光谱分布数据的标准光源置于半球体中心位置，进行系统校准；

2)各光纤将空间光分布传输到光纤集成面板上，高光谱成像光谱仪采集光纤集成面板二维图像及光谱信息，通过计算机数据处理，得到微型发光器件三维空间光色分布，包含色温、显色指数、峰值波长、主波长，所有光纤光分布积分后即为微型发光器件光通量或光功率。

7.如权利要求6所述一种微型发光器件空间光色分布检测方法，其特征在于在步骤1)中，所述微型发光器件定位方案包括：

(1)底板与半球体设计多个定位标记，通过底板与半球体之间的定位标记，确保半球体位于底板上固定的位置；

(2)点亮发光器件，通过分束镜将集成面板光谱信息分成两道光路，CCD相机通过半球体光纤采集发光器件的二维平面轮廓图形，通过调整三维台旋钮，使发光器件二维平面轮廓图形位于视野中心位置，即发光器件处于半球体中心位置。

8.如权利要求6所述一种微型发光器件空间光色分布检测方法，其特征在于在步骤1)中，所述系统校准的具体步骤为：

依次连接好检测系统设备，按微型发光器件定位技术方案，将已知辐照度光谱分布数据R₀(λ)的标准光源置于半球体中心位置；先关闭标准光源，测出标准光源在暗环境下的光谱分布D₀(λ)；然后点亮标准光源，待其发光稳定后，调整曝光时间t₀，高光谱成像光谱仪收集光谱分布P₀(λ)；进而通过得到光谱辐照度校正系数曲线C(λ)；

9.如权利要求6所述一种微型发光器件空间光色分布检测方法，其特征在于在步骤2)中，所述微型发光器件三维空间光色分布测试方法具体如下：

将待测微型发光器件置于半球体中心位置；分别在关闭光源和点亮光源情况下用高光谱成像光谱仪测试光源光谱分布，实际测试得到的辐照度光谱分布R(λ)：

R(λ)＝(P(λ)-D(λ))xC(λ)/t；

其中，P(λ)为待测光源光谱分布，D(λ)为待测光源暗环境下光谱分布，t为高光谱成像光谱仪所用时曝光时间；

则对应的辐照度Eei为：

则对应的照度Evi为：

其中，V(λ)为光谱光视效率；

由于每根光纤对应半球面特定空间角度，因而通过集成面板光纤二维光分布即得到发光器件的三维空间光色分布；

所述微型发光器件光通量或光功率的计算方法如下：

根据光纤探头分布情况，将半球体表面分成对应的块数，每根光纤对应一块表面；

选取单位区域面积为Si，因是个定值，所以每个区域的面积：

其中，α和θ为与x轴和z轴方向变化的弧度；α和θ为固定值，根据设计需要不同角度取不同量；

则该区域的光功率φei为：

φei＝Eei·Sii＝1,2,3…

所以，总光功率其中n为光纤个数；

光通量Φvi为：

Φvi＝Evi·Sii＝1,2,3…

所以，总光通量其中n为光纤个数。