ООО "Архилайт"
Лаборатория исследований источников света

Исходя из этих условий, нахождение необходимого рас- стояния от источника излучения до фотометра для корректно- го выполнения измерений не представляет определенных сложностей. Однако на этот счет существует и рекомендация в [1]: «11.2.2.3. Расстояние фотометрирования, определяемое расстоянием от фотометрического центра гониофотометра до центра  приемной  поверхности  фотометрической головки  (с учетом отражения от зеркал при их наличии), должно быть таким, при котором его отношение к максимальному размеру светящей поверхности светильника составляет, не менее:

десяти  —  для  осветительных приборов с  концентрированной кривой силы света;

семи — для осветительных приборов с глубокой кривой силы света;

пяти — для осветительных приборов со всеми остальными типами кривой силы света».

Имеются также и рекомендации МКО для расстояния фотометрирования при измерении силы света светодиодов.Документ № 127-2007 CIE предписывает пользоваться двумя стандартными значениями: А — 100 и В — 316 мм при площади фотометра 100 мм2. Стоит отметить, что на этих рекомендациях и построено большинство стандартных измерительных приборов и установок, используемых производителями светодиодов, на основе измерений которых они формируют свои спецификации и «даташиты», а также осуществляют сортировку по параметрам. Более подробно о проблемах фотометрирования светодиодов описано в [1,2].Однако вернемся к рис. 3, где, помимо источника света, показаны несколько фотометров и фотометрическая трасса с различными расстояниями. Для удобства рассмотрения выбраны элементарные световые потоки df, формирующие пропорциональную освещенность на площадке фотометра. Они заключены в телесный угол, образованный плоским основанием, равным диаметру площадки фотометра, и при по- вороте (угловом перемещении) источника света перемещаются в соответствии с минимальным шагом угла поворота. На рис. 3а можно заметить, что при одном и том же угле отклонения  источника от  оси  измерения (повороте), Фотометр 1  и Фотометр 2 оказываются в разных условиях фотометрирования (условиях освещенности потоками df0, df1, df2). Фото- метр 2, находящийся на гораздо большем расстоянии L2 с каждым шагом поворота освещается разным световым потоком df, не пересекающимся с предыдущим и не имеющим с ним разрыва и являющимся его продолжением. В то же время отсутствуют участки диаграммы, не охваченные фотометром, а следовательно, с незафиксированной силой света, как на рисунке 3б, где шаг угла поворота   слишком велик, и Фото- метр 2 фиксирует только один из шести условных df. Это особенно нежелательно при условии, что значения df0, df1, df2, df3 и т.д. не равны (а это бывает в 100% случаев — как теоретически, так и на практике), т.е. значения силы света в этих точках различны. Однако Фотометр 1 при том же угле поворота практически несколько раз фиксирует одно и то же значение силы света, находясь одновременно в режиме, близком к пределу своего динамического диапазона из-за довольно большой разницы сигналов в максимуме и минимуме  диаграммы. В  этом  случае  он  каждый  раз  интегрирует части соседних потоков, и поэтому возникает большая ошибка в измерении как самого значения силы света в большинстве точек углов поворота, так и, как следствие, различных угловых характеристик по разным уровням Iv и особенно светового потока. Таким образом, получается, что расстояние фотометрирования L2, при котором элементарные потоки df0, df1, df2 (рис. 3а) не пересекаются, является оптимальным для измерения пространственного распределения силы света данного источника излучения с минимальной ошибкой, в пре- деле определяемой только точностью фиксации угла поворота и погрешностью фотометра. Однако здесь имеется еще и Фотометр 3, площадь которого существенно (в девять раз) больше площади Фотометра 2. Находясь на большем, чем Фотометр 2 расстоянии, тем не менее, он также одновременно засвечен всеми потоками df0, df1, df2, образующими на рис. 3а суммарный поток Sdf. Таким образом, измеренная им сила света окажется результатом интегрирования элементарных потоков и ее значение будет одно, вместо девяти различных. На сноске к рисунку наглядно показана разница в пятне засветки различающихся по площади Фотометров 2 и 3, указывающая на существенное различие в разрешении измерения силы света. Отсюда совершенно понятно, что каким бы ни был малым минимальный угол поворота гониометра, он не сможет обеспечить физическое разрешение диаграммы по этому углу с фотометром такой площади. Таким образом, все перечисленные обстоятельства — это и есть подтверждение трех условий корректности измерений, описанных выше. Другими словами, для обеспечения высокой точности фотометрических измерений необходимо выбрать такое расстояние фотометрирования и такую площадь фотометра, чтобы, с одной стороны, каждый последующий шаг угла поворота обеспечивал новый элементарный поток, освещающий фото- метр, а с другой — не позволял формировать разрывы между соседними df0, df1, df2, df3 (рис. 6), т.е. угол поворота дол- жен быть в приближении равен телесному углу, образованно- му плоским с основанием, равным диаметру площадки фотометра. Только тогда мы получим корректно измеренное фотометрическое тело источника с заданным физическим раз- решением и рассчитаем производные единицы (световой поток) с предельно высокой точностью. Расчет геометрических размеров применённых фотометрических трасс и соответствующих характеристик фотометров показывает, что за- явленное физическое разрешение измерения силы света с шагом угла поворота 0,02о обеспечено: при длине трассы порядка 20 м площадь фотометра составляет менее 40 мм2. Практика измерений силы света и ее пространственного распределения гониофотометрическим методом, а также расчетов светового потока при отклонении от обсужденных условий даже в небольшой степени, свидетельствует о возможности получения ошибки до 20% (как правило, в большую сторону), что сравнимо с точностью измерений в сферическом интеграторе, а некорректные измерения узконаправленных источников света искажают расчеты потока в разы.

Следует отметить, что метод измерения характеристик источников с помощью гониометра универсален: при соблюдении  условий  фотометрирования  им  можно  пользоваться для измерений параметров любых источников — протяженных и точечных, монохромных и широкополосных, с любой неравномерностью яркости выходного отверстия, с любой формой пространственного распределения силы света (КСС) и излучающих вплоть до 4fср. Также при использовании в качестве датчика радиометрической головки возможно измерение указанных выше характеристик (в энергетических единицах) источников, излучающих за пределами видимого диапазона.  При  перечисленных условиях  и  типах  измеряемых источников все возможности минимизации погрешности будут доступны. Интегрирование гониофотометра со спектральными приборами позволяет с обозначенными точностями углов поворота измерять пространственное распределение параметров цветности, что удовлетворяет условиям «стандартно- го наблюдателя МКО» для дневного зрения и поэтому может использоваться корректно.

Рис. 3. Схематическое изображение процесса измерения углового распределения силы света: а) с минимальным дискретом угла поворота, оптимизации расстояния фотометрирования и площади фотометра; б) с некорректным выбором минимального дискрета угла поворота и расстояния фотометрирования. 

Измерительное оборудование собственного производства

УСТАНОВКА РАДИОМЕТРИЧЕСКАЯ «БИОФОТ» для измерения параметров энергетической экспозиции по ГОСТ IEC 62471 (ГОСТ Р МЭК 62471) Подробнее ...

Установка для измерения силы света и её пространственного распределения «Флакс» Подробнее ...

Эталонный источник излучения на основе светодиодов (изготовлен по ГОСТ Р 8.749-2011) Подробнее ...

По вопросам приобретения оборудования и измерения параметров обращаться в лабораторию «АРХИЛАЙТ». тел. (495) 773 11 57, www.arhilight.ru