光電轉(zhuǎn)換器件在LED照明產(chǎn)品光色測(cè)量中的應(yīng)用

　　LED照明出現(xiàn)后，有關(guān)測(cè)量問(wèn)題一直是熱議話題。本文結(jié)合廣東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局資助的《LED照明產(chǎn)品光色測(cè)量準(zhǔn)確性和一致性研究》科研課題，通過(guò)對(duì)光度、色度測(cè)量方面及測(cè)量設(shè)備知識(shí)的學(xué)習(xí)、實(shí)踐和分析研究，對(duì)其中的一些問(wèn)題提出了自己的看法和觀點(diǎn)與大家分享。

　　一、光色測(cè)量用光電轉(zhuǎn)換器件和儀器概述

　　照明光學(xué)測(cè)量一般分為光度和色度兩方面參數(shù)的測(cè)量。目前，照明光色參數(shù)的測(cè)量設(shè)備系統(tǒng)中，有相對(duì)法測(cè)量（例如積分球光色電測(cè)量系統(tǒng)等）和絕對(duì)法測(cè)量（例如光度和色度分布計(jì)測(cè)量系統(tǒng)、照度計(jì)、亮度計(jì)等）兩大類。

　　照明工程測(cè)量用得多的照度計(jì)、亮度計(jì)絕大多數(shù)仍采用積分法光度探頭；照明產(chǎn)品光色參數(shù)測(cè)量的積分球測(cè)量系統(tǒng)中已基本上不使用積分法光度探頭而使用分光法光譜儀，先測(cè)得光譜功率分布，再由軟件計(jì)算出總光度參數(shù)和總色度參數(shù)；照明產(chǎn)品光色分布計(jì)測(cè)量系統(tǒng)中仍以采用光度探頭為主，測(cè)量并記錄各方向的光度參數(shù)，同時(shí)由軟件可計(jì)算得到總光度參數(shù)。

　　此外，大多數(shù)光分布計(jì)系統(tǒng)都附加有光譜單色儀，包括機(jī)械掃描式的，按波長(zhǎng)順序掃描測(cè)得某一方向上光譜功率分布，原理上測(cè)量精度高，但速度太慢；或CCD式的，一次性測(cè)得某一方向上光譜功率分布，目前精度較高且速度快；或三刺激值法儀（一次性測(cè)得某一方向上紅、綠、藍(lán)三原色各功率，速度最快但精度較差，已基本上不符合實(shí)驗(yàn)室測(cè)量精度要求）來(lái)測(cè)量各方向的色度參數(shù)，并可同時(shí)由軟件計(jì)算得到總色度參數(shù)。

　　無(wú)論相對(duì)法測(cè)量還是絕對(duì)法測(cè)量，儀器設(shè)備出廠前、使用前或使用一段時(shí)間后，都必須對(duì)其進(jìn)行定標(biāo)或校準(zhǔn)，而長(zhǎng)期的歷史已形成了都是用標(biāo)準(zhǔn)白熾燈作校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)源，這有很多優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些缺點(diǎn)。無(wú)論使用積分法（光度探頭）或使用分光法（光譜儀）的測(cè)量?jī)x器設(shè)備，其中人眼光譜光視效能函數(shù)V（λ）（簡(jiǎn)稱“視見(jiàn)函數(shù)”）的匹配誤差系數(shù)f1′是照明光色測(cè)量?jī)x器設(shè)備中最重要的精度參數(shù)，f1′越小，精度就越高。

　　目前，各照明檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)和照明企事業(yè)單位擁有大量的積分球光譜光色電測(cè)量系統(tǒng)和不少的光色分布計(jì)測(cè)量系統(tǒng)，更有大量的照度計(jì)。有國(guó)產(chǎn)的，也有進(jìn)口的，有早期購(gòu)買的（一般f1′較大），也有近期購(gòu)買的（一般f1′較?。Ｗ鳛榻^大多數(shù)設(shè)備使用者來(lái)說(shuō)一般只知道設(shè)備標(biāo)稱的光度探頭指標(biāo)f1′是多少，而不清楚f1′實(shí)際是多少。更不知紅、綠、藍(lán)各波長(zhǎng)和波段中哪些波長(zhǎng)和波段的誤差分別為多少。這些使得在測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)白熾燈光譜分布區(qū)別大的照明產(chǎn)品時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。而且還不知道主要來(lái)自哪些波段的測(cè)量誤差。

　　有報(bào)道稱［1］，即使采用目前所見(jiàn)的匹配函數(shù)誤差系數(shù)f1′最精確的光度探頭（f1′=0.5%），對(duì)于藍(lán)色波段的測(cè)量其誤差都非常驚人，見(jiàn)圖1。

　　當(dāng)然，后面的分析會(huì)提到，藍(lán)色波段的測(cè)量誤差對(duì)整個(gè)可見(jiàn)光波段的總光通量誤差的影響力較小，但對(duì)色度誤差的影響力會(huì)很大。

　　二、光度測(cè)量及設(shè)備簡(jiǎn)述

　　光度涉及明視覺(jué)和暗視覺(jué)。人眼是由視網(wǎng)膜的桿狀細(xì)胞來(lái)感受明度（或亮度）的，人眼視見(jiàn)函數(shù)V（λ）見(jiàn)圖2，其中右邊的黑色曲線為明視覺(jué)視見(jiàn)函數(shù)V（λ）曲線。