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光學文章
分布光度計介紹之 光電探測器

發布時間: 2015-08-24   瀏覽次數:   作者:卓定科技

1    溯源等級
      目前業界幾個分布光度計生產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。從報告數據來看,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。CIE規定,感光面法線方向與入射光的夾角應小于2.5°。通常光線與感光面垂直時,其靈敏度高。由于C型分布光度計的光路都為錐形結構,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,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,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規范要求。對于這一點而言,L品牌的方案是一個優秀方案。
       LSI公司產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光管底部,其法線方向與入射光不平行,所以其不滿足CIE規范要求。

3    光譜非匹配修正系數
      所有的光電探測器,其光譜靈敏度函數,必須盡可能地接近于CIE的光譜發光效率函數,即視效函數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節給出了一個如何計算光譜非匹配校正系數的方法。為了計算光譜非匹配校正系數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                     V(λ):CIE中規定的人眼光譜響應

      所以視效修正就可以通過測量結果乘以視效校正系數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合分布光度計,就可以得到光譜非匹配校正系數中所需要的光譜數據。LSI可以通過加裝一臺分光光度計的方法來得到光譜數據。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文件。在實踐中,可以把f1(λ)系數修正到小于0.5%的水平。
       E品牌和L品牌公司的產品都不具備該功能,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%,但是在官方數據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。所以其產品指標的優越性得到了較好的體現。







 
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