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区域光通量检测

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发布时间：2025-07-05 15:27:02 更新时间：2025-07-04 15:27:02

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

区域光通量检测：关键技术与应用要点

区域光通量检测是照明工程、光学测量及产品质量控制中的核心环节之一。它特指测量光源或灯具在特定空间角度范围内（一个或多个立体角区域）所发出的总可见光辐射功率（即光通量）。与总光通量不同，区域光通量关注的是光在空间特定方向上的分布特性。这项检测对于评估光源的方向性、照明设计的均匀性、眩光控制、特定区域（如工作面、道路路面）的照度达标情况以及符合能效标准（如定向光源的能效要求）至关重要。广泛应用于LED灯具、汽车车灯、投影仪、显示器背光模组、室内外照明工程验收等领域。

核心检测项目

区域光通量检测通常围绕以下关键项目展开：

特定角度区域内的总光通量： 测量在预设的立体角（如0°-30°, 30°-60°, 60°-90°等）内发出的总光通量，单位流明(lm)。
区域光通量分布： 绘制不同角度区域光通量的分布图或数据表，直观显示光的方向性。
区域光通量占比： 计算特定区域光通量占光源总光通量的百分比，评估光的有效利用率。
区域光通量均匀性： 分析目标平面或区域内光通量分布的均匀程度，这对工作照明和视觉舒适度尤为重要。
部分光通量（如光束角内光通量）： 测量在灯具标称光束角（如半峰光束角）内发出的光通量。

核心检测仪器

实现精确的区域光通量检测需要专业的仪器设备：

分布式光度计（Goniophotometer）： 这是进行区域光通量检测的主力设备。它通过机械臂（C型、B型或A型臂架）或转台精确控制被测光源与光度探头（通常配备余弦校正器）在三维空间中的相对位置和角度。高精度分布式光度计能测量光源在空间任意方向的发光强度，进而通过积分计算指定角度区域内的总光通量。
积分球（Integrating Sphere）： 主要用于测量总光通量。对于区域光通量，需配合特殊设计的挡板或仅在特定条件下（如测量具有明确、对称光束角的光源时）进行间接评估。其精度在测量非对称或复杂光源的区域光通量时通常低于分布式光度计。
精密旋转台与光度探头： 对于特定方向的简单测量，可采用精密旋转台固定探头或光源，按设定步进角度进行扫描测量，再手动积分计算区域光通量。
成像亮度计/照度计阵列： 可用于快速测量平面上的光分布（亮度或照度图），通过软件处理可推算出特定角度区域的光通量，尤其适合大面积或现场测量，但精度和动态范围可能受限。

标准检测方法

区域光通量检测遵循标准化的流程以确保结果的可比性和可靠性：

仪器校准： 使用标准光源对分布式光度计或积分球系统进行校准，确保光度探头、角度定位和软件计算的准确性。
样品稳定： 将被测光源/灯具在额定条件下点燃足够时间，使其达到稳定的光、色、电输出状态。
环境设置与安装：
- 对于分布式光度计：将被测光源精确安装于转台中心，确保其光度中心与旋转中心重合。设置暗室环境消除杂散光干扰。
- 对于积分球：安装光源于球心位置，并正确使用辅助灯和挡板（若用于部分光通量测量）。
测量程序：
- 分布式光度计法： 设定所需的测量网格（角度步长，如每5°或更密），系统自动旋转光源和探头，逐点测量空间各方向的发光强度。软件根据预设的区域角度边界（立体角范围），对落入该区域内的所有测量点的发光强度值进行数值积分（求和），得到该区域的总光通量。公式为：Φ_zone = ∫ I(θ, φ) dΩ (积分区域为指定的立体角Ω_zone)。
- 积分球挡板法（特定情况下）： 在积分球内放置特殊形状的挡板，阻挡来自非目标区域的光线直接到达探测器。测量有挡板和无挡板时的光通量差值（需校正挡板引入的误差），结合几何因子计算目标区域光通量。此方法局限较大，精度较低，应用较少。
数据处理与报告： 测量软件自动计算各指定区域的流明值、占比、分布图等。报告需包含测试条件、仪器信息、区域定义、测量结果及不确定度评估。

主要检测标准

区域光通量检测需遵循国际、国家或行业标准，确保测试方法、条件和结果表述的规范性：

IEC/国际电工委员会标准：
- IEC 60598-1: 灯具第1部分：一般要求与试验 - 涉及安全，但也包含光度性能的一般要求。
- IEC 60529: 外壳防护等级(IP代码) - 影响灯具的安装和测试环境。
- IEC 61341: 反射灯中心光束强度和光束角的测量方法 - 包含部分光通量测量。
- IEC TR 61547: 一般照明用设备电磁兼容抗扰度要求 - 影响测量系统的稳定性。
- IEC 62612: 普通照明用自镇流LED灯性能要求 - 包含光通维持率等，区域光通量是评价定向性的基础。
CIE/国际照明委员会标准：
- CIE S 025/E:2015: LED灯、灯具和模组的光度测试标准 - 这是目前LED光度测量的核心标准，详细规定了使用分布式光度计测量总光通量、光强分布、区域光通量（部分光通量）、光效等的方法和要求（如角度步长、测量距离）。
ANSI/美国国家标准学会标准：
- ANSI/IES LM-79-19: 固态照明产品电气和光度测量批准方法 - 北美广泛采用的标准，与CIE S 025类似，详细规定了SSL产品的光度测量方法，包括区域光通量。
- ANSI/IES LM-80-20: LED光源光通量维持的测量 - 长期可靠性测试，其初始数据依赖LM-79测试。
GB/中国国家标准：
- GB/T 9468: 灯具分布光度测量的一般要求 - 规定了分布光度测量的一般原则、设备要求和方法。
- GB/T 24824: 普通照明用LED模块测试方法 - 包含LED模块的光度性能测试要求。
- GB/T 34452: 照明工程用分布光度计 - 规定了分布光度计的技术要求。
- GB 7000系列: 灯具安全国家标准（等同IEC 60598系列）。
- GB 17625系列, GB/T 17743: 电磁兼容标准（等同IEC相关标准）。
- 针对具体产品（如道路/隧道灯、读写台灯、教室灯）的国家标准或行业标准中，通常包含对其区域光通量或光分布的特定要求（如上下半球光通比、特定角度范围内的光通量限值）。