发光强度检测

发光强度检测概述

发光强度（Luminous Intensity），是光度学中的核心物理量，表示光源在特定方向上单位立体角内辐射出的光通量，其国际单位为坎德拉（cd）。该参数直接决定了光源在特定方向的明亮程度，是评价灯具、LED器件、汽车灯光、显示屏像素等各类发光产品性能的关键指标。发光强度检测广泛应用于照明设计、产品质量控制、安全认证（如CE、UL）、光生物安全评估以及科研实验等领域。精确测量发光强度对于确保产品符合设计预期、满足能效要求、保障人眼视觉舒适度与安全具有至关重要的作用。因此，建立科学、严谨、标准化的检测流程至关重要。

主要检测项目

发光强度检测项目通常围绕光源的核心光度特性展开，主要包括：

• 中心光强 (Maximum Luminous Intensity)：光源在其光轴方向（通常光强最强方向）上的发光强度值。
• 光强分布 (Luminous Intensity Distribution)：光源在不同空间角度（方位角和高度角）下的发光强度值，用于绘制光强分布曲线或等光强图。
• 光束角 (Beam Angle)：根据光强分布数据计算得出，通常指光强降至中心光强50%或10%时的角度范围。
• 特定方向光强：根据标准或客户要求，测量特定角度（如0°, 5°, 45°, 90°等）下的光强值。
• 光强均匀性 (Uniformity)：对于面光源或阵列光源，评估其表面或特定区域内光强的均匀程度。
• 光强稳定性 (Stability)：测量光源在长时间工作或不同环境条件下发光强度的变化情况。

关键检测仪器

准确测量发光强度需要专业的仪器设备，核心仪器包括：

• 分布光度计 (Goniophotometer)：这是测量光强分布的核心设备。它通过精密旋转机构（通常包含水平转台和垂直旋转臂）带动被测光源或探测器进行二维空间角度扫描，在暗室环境中精确记录各方向的光通量，进而计算出各方向的发光强度。根据测量方式可分为：
  • 旋转光源型 (Type C)：固定探测器，旋转被测光源。
  • 旋转探测器型 (Type A/B)：固定被测光源，旋转探测器。
  • 固定式/镜面反射型 (Mirror Goniophotometer)：利用旋转镜面系统改变光路方向，光源和探测器均固定。
• 光度探头 (Luminance Probe/Photometer Head)：核心传感器，内置经过V(λ)视觉函数修正的硅光电二极管，将接收的光辐射信号转换为与光度学量（如发光强度）成比例的电信号。其光谱响应度必须严格匹配CIE明视觉光谱光视效率函数V(λ)。
• 光度计/光谱辐射计 (Photometer / Spectroradiometer)：将光度探头输出的电信号进行放大、处理、数字化并转换为光度量值（坎德拉）的仪器单元。高精度光度计或光谱辐射计（后者通过测量光谱再积分计算光度值）是保证测量精度的关键。
• 标准光源 (Standard Lamp)：经过国家计量院或权威机构标定、具有已知精确光强值的灯。用于校准整个测量系统的量值溯源，确保测量的准确性。
• 精密测角装置与控制系统：控制转台和探测器臂的精确旋转角度（精度通常要求优于0.1°）和数据采集时序。
• 暗室环境：提供完全无杂散光干扰的测试环境，墙壁通常喷涂高吸光率黑漆或使用吸光材料。

检测方法

发光强度的标准化检测方法主要遵循以下两种原则：

1. 绝对法 (Absolute Measurement)

此方法利用分布光度计直接测量被测光源在空间各个方向的光通量或光强。基本步骤为：

• 系统校准：使用标准光源在特定距离和方向测量，建立探测器读数（如电压）与已知光强值之间的关系（校准因子）。
• 光源安装：将被测光源精确安装在分布光度计的转台中心，确保其光轴与仪器参考轴对齐。
• 数据采集：设置所需的角步进（如1°或更小），启动系统进行空间扫描测量，记录探测器在各个角度下的读数。
• 数据处理：将探测器读数乘以校准因子，结合立体角计算，得到各个方向上的绝对光强值（坎德拉）。绘制光强分布曲线图或等光强图。计算中心光强、光束角等参数。

2. 相对法 (Relative Measurement / Comparison Method)

当只需要测量特定方向（如0°轴向）的光强时，可简化使用此方法：

• 在暗室中，将被测光源和标准光源（其轴向光强已知）依次精确放置在与光度探头相同距离的位置，并确保光源和探头在同一光轴上。
• 分别测量被测光源和标准光源在探测器上产生的读数（如电压）。
• 被测光源的轴向光强 I_test = (Reading_test / Reading_std) * I_std，其中 I_std 是标准光源的已知轴向光强。

注意：相对法要求测量距离足够远（满足点光源近似，通常≥10倍光源最大尺寸），且必须保证被测光源与标准光源的几何尺寸、光谱分布（或使用匹配V(λ)的探头）和方向性差异不会引入显著误差。

检测标准

发光强度检测需遵循国内外相关标准，确保测试结果的可比性、可靠性和权威性。主要标准包括：

• 国际照明委员会 (CIE) 标准：
  • CIE 70:1987 《道路照明灯具光度测试》
  • CIE 121:1996 《灯具和灯具系统的光度测试》
  • CIE S 025/E:2015 《LED 灯具、灯具和模组的光度测试》 (关键标准)
• 国际电工委员会 (IEC) 标准：
  • IEC 60598-1 《灯具 第1部分：一般要求与试验》
  • IEC 61341 《反射灯中心光束强度和光束角的测量方法》
  • IEC 62931 《Goniophotometers for lighting measurement》
• 国家标准 (中国 - GB/T)：
  • GB/T 9468-2008 《灯具分布光度测量的一般要求》 (等同采用 CIE 70 和 121)
  • GB/T 34446-2017 《LED灯具性能测量方法》
  • GB/T 24824-2009 《普通照明用LED模块测试方法》
  • GB 25991-2010 《汽车用LED前照灯》 (规定了相关光强要求及测试方法)
  • JJG 245-2005 《光照度计检定规程》 (涉及光度探头的量值传递)
  • JJG 247-2008 《总光通量标准白炽灯检定规程》 (涉及标准光源)
• 行业/地区标准： 如美国ANSI/IES LM-79, 北美SAE J1383等针对特定应用的标准。

这些标准详细规定了测试的环境条件（如温度、湿度、电源稳定性）、仪器设备要求（精度、校准周期）、测试方法（距离、角度设置、采样密度）、数据处理规范以及测试报告应包含的内容。严格遵守相关标准是保证发光强度检测结果准确、有效、具有公信力的基石。