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光學(xué)文章
分布光度計介紹之 光電探測器

發(fā)布時間: 2015-08-24   瀏覽次數(shù): 1021   作者:邁昂科技

1    溯源等級

      目前業(yè)界幾個分布光度計生產(chǎn)廠家都號稱其光度探頭的V(λ)≤1.5%。但是其溯源等級卻各不相同。LSI的光度探頭由直接溯源至美國NIST的光度探頭校準,具有更高的溯源等級。E品牌公司光度探頭由中國國家計量院計量;L品牌公司光度探頭由德國PB計量,相對于NIST而言,其等級略低。


       LSI公司對于光度探頭非常重視,特地提供了NIST出具的計量報告。從報告數(shù)據(jù)來看,該探頭精度等級非常高。


2   感光面入射角的改變
     光電探測器的靈敏度與光線入射到感光面的角度直接相關(guān)。CIE規(guī)定,感光面法線方向與入射光的夾角應(yīng)小于2.5°。通常光線與感光面垂直時,其靈敏度最高。由于C型分布光度計的光路都為錐形結(jié)構(gòu),所以入射光線無法與光度中心軸平行,會有一定的夾角。這樣,要使光度探頭感光面與入射光垂直,則其也必須與反光鏡同步旋轉(zhuǎn),并且其傾斜角度與入射光相同。如圖所示:

光度探頭感光面與入射光線不垂直


入射光與探測器感光面垂直


探測器隨反射鏡同步轉(zhuǎn)動,保持感光面與入射光垂直


      L品牌分布光度計的反射鏡在中心傾斜45°旋轉(zhuǎn),其反射光永遠與光度中心軸平行。所以只要把光度探頭的感光面垂直放置,其法線方向與入射光平行,滿足CIE規(guī)范要求。對于這一點而言,L品牌的方案是一個最優(yōu)方案。


       LSI公司產(chǎn)品在光度探頭的前端有一個光圈,光度探頭固定在光圈上,感光面與光圈軸向垂直,隨光圈一起轉(zhuǎn)動。所以只要保證光圈的傾斜角與反射光線平行,就可以保證探頭感光面的法線與反射光平行。


       E品牌公司的光度探頭垂直的放入導(dǎo)光管底部,其法線方向與入射光不平行,所以其不滿足CIE規(guī)范要求。


3    光譜非匹配修正系數(shù)
      所有的光電探測器,其光譜靈敏度函數(shù),必須盡可能地接近于CIE的光譜發(fā)光效率函數(shù),即視效函數(shù)V(λ)。


   為了達到這個目的,在探測器的前端都會加一個視效修正濾光片,使之與V(λ)匹配。但是最終濾光片與探測器的合成光譜靈敏度響應(yīng)曲線不可能與V(λ)完全吻合。因為任何被測光源與校準光源的相對光譜分布不一致,所以探測器的視效校正誤差就一定會導(dǎo)致測量誤差。


      視效校正誤差在可見光譜的紅光和藍光端最為明顯。盡管這對于白光光源而言,不是一個太大的問題,但對于紅光和藍光光源而言(LED光源),這就會成為一個大問題。為此,CIE127:2007《LED的測量》5.2節(jié)給出了一個如何計算光譜非匹配校正系數(shù)的方法。為了計算光譜非匹配校正系數(shù)F,必須獲得被測燈的相對光譜分布,校準光源的相對光譜曲線,以及探測器的相對光譜靈敏度,然后按下式計算:


         St(λ):被測光源的相對光譜分布                    Sr(λ):校準光源的相對光譜分布

         Srel(λ):探測器的相對光譜響應(yīng)                     V(λ):CIE中規(guī)定的人眼光譜響應(yīng)

      所以視效修正就可以通過測量結(jié)果乘以視效校正系數(shù)F,從而修正其視效測量誤差。在光強測量中,通常是采用一個分光光度計結(jié)合分布光度計,就可以得到光譜非匹配校正系數(shù)中所需要的光譜數(shù)據(jù)。

LSI可以通過加裝一臺分光光度計的方法來得到光譜數(shù)據(jù)。但對于分布光度計,沒有安裝分光光度計,而是提供一個普通彩色光源的校正系數(shù)文件。在實踐中,可以把f1(λ)系數(shù)修正到小于0.5%的水平。
       E品牌和L品牌公司的產(chǎn)品都不具備該功能,所以無法修正,其V(λ)值只能達到1.5%。在某些場合,其會口頭承諾達到0.8%,但是在官方數(shù)據(jù)手冊上則沒有這方面的說明。
       LSI公司采用了軟件修正功能,對于單色LED光源,尤其適用。所以其產(chǎn)品指標的優(yōu)越性得到了較好的體現(xiàn)。

 
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