LED路灯光效的测量与不确定度分析

时间:2022-09-27 08:37:06

LED路灯光效的测量与不确定度分析

摘 要:针对现今LED路灯光效检测系统中存在数据不稳定的情况,文章引入不确定度的概念,对样品LED路灯的光效进行不确定度的评定,并且通过分析得到,测量仪器同步追踪反光镜式分布光度计本身存在的精度误差是造成LED路灯光效不确定度的主要因子。

关键词:LED路灯;光效;不确定度

引言

1907年美国科学家Henry Joseph Round第一次发现半导体发光,自此拉开了对发光二极管(light emitting diodes,LED)研究的序幕。1992年,日本日亚公司的中村修二(Nakamura)等人用MOCVD法制备出优质的蓝光LED,并随后通过在蓝宝石衬底 GaN 基蓝光 LED 芯片涂敷钇铝石榴石(YAG)荧光粉制作出了白光 LED,LED产业更是进入了一个崭新的时代。与此同时,随着科技是进步,世界经济的高速增长,全球能源短缺的问题也日趋严重。低碳环保由此成为了现今能源发展的主题,在这种背景下,LED恰逢其会,以其长寿命,低能耗等优点逐渐取代着传统照明器件。在倡导绿色照明的道路照明中,LED路灯相较于传统的高压钠灯和卤素灯具有了更加突出的优势。

能效一直是判断LED产品优劣的标准之一,所以,在选择LED路灯时,其能效的测量也成为了当中极其重要的一个环节。但是,由于检测设备、产品质量和操作人员等种种因素,在每次测试中,对于同一盏LED路灯,往往会有不同的结果。因此,本文通过引入不确定度的概念来分析出现测量误差的应由,由此引起国内外产商的重视,提高测试水平。

1 实验设计

1.1 实验原理

所以要探究LED路灯光效,必须先测得其光通量和功率的值,其三者关系如公式(1)所示

1.2 实验装置

考虑到样品LED路灯的体积和积分球的适用条件,所以本文中光效测量采用GMS-2200同步追踪反光镜式分布光度计,实验装置如图2所示。

本实验装置结合国际照明委员会CIE No.70中推荐的中心旋转反光镜式分布光度计和圆周运动反光镜式分布光度计,在测量中可以保持LED路灯的位置不变,仅仅是反光镜作圆周运动。且测量时,同步运动的消光器可以大幅度隔离测量背面方向来的墙面、地面、天花板等反射杂散光。根据GB/T9467-2008,测量探头只能接受来自反光镜的LED路灯的像,而不能接收来自灯具部件的直射光。所以在LED路灯和探头之间放置了四面光阑,极大削弱了探头接收到的LED路灯直射光,也可以保证对杂散光作进一步的去除。

1.3 实验步骤

在测光暗室中,将被测LED路灯夹持在分布光度计上,使其光度中心处于分布光度计的旋转中心。点亮样品30min,待其稳定后,在足够多(一般为15°或更小的间隔)的C平面上以足够小的Y角度步距(一般为5°或更小)测量光强分布曲线,根据各个发光平面上的光强分布曲线数据,用数值积分的办法计算出LED路灯的总光通量。最后根据得到的总光通量和功率的值退出样品LED路灯的光效。一次实验结束后,关灯20min,继续下次实验,连续测试10次。

2 不确定度的来源

不确定度的来源一般分为两类,重复测量引起的不确定度分量和测量仪器引起的不确定度分量。其中前者称作A类不确定度,后者称作B类不确定度。A类不确定度主要是由于样品的不稳定性,一起测试条件,读数误差等因数的波动所造成的。而B类不确定度往往是由测量仪器的设计和制造精度的不同所引起。

4 结论

本文通过对样品LED路灯功率和光通量的重复测量,并引入不确定度的概念,通过分析得出测量仪器同步追踪反光镜式分布光度计本身存在的精度误差所造成的不确定度是引起LED路灯光效不确定度的最主要因子。这为将来测量仪器的设计研究和精度改进提供了现实要求,在LED路灯光效测量的方面具有重要的意义。

参考文献

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