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专利名称：灯具空间色度与光强分布的快速测量装置与方法
技术领域：
本发明涉及LED測量技术领域，特别涉及一种灯具空间色度与光强分布的快速测
量装置与方法。
背景技术：
LED (Light-emitting diode,发光二极管)具有高光效、单色性好、响应快、固态、安全、环保、长寿命等诸多显著优点，已成为继白炽灯、荧光灯和高强度气体放电灯之后的第四代光源，其取代传统照明光源已大势所趋，LED照明产品的大規模批量化生产时代已经到来。为保证产品的出厂质量，必须进行性能測量。作为ー款照明应用产品，衡量其工作状态的最主要指标为在一定电流驱动下产品的照明光学參数，即空间光强分布与总光通量。 首先是空间光强分布，也称为灯具的配光曲线，描述了灯具在空间各个方向上的光强强弱。对于空间光强分布測量，现有的标准测量方法为利用空间光强分布测试仪，通过转动灯具或反射镜获取灯具在全空间各方位角下的照度分布。由于测量过程中需要进行机械转动，且测量的方位角较多，整体测量效率低下，仅单灯測量将花费半小时以上，且测量前的安装工作亦需要花费较多时间。对于大批量的エ业化生产而言，采用传统的标准測量方法，不可能满足快速与在线测量的产业线需求。其次是灯具的总光通量，指光源在球面立体角内的光通量总和，反映了灯具的发光能力，为计算灯具光效的必要參数。若要精确地测量绝对光通量，需要用经过标定的探測器系统，可采用分布光强测试系统，也可采用“积分球+探測器”的方式来测量的。就LED灯具而言，一般为LED阵列组成的面光源，自身长度或面积较大，需要体积很大的积分球才能满足测量准确性的需求，而这往往很高的成本。另外，在进行积分球测量时，安装与拆卸过程往往比较繁琐，若进行大量产品的測量，需频繁开关积分球，测量效率非常低下，在批量化生产中不可能实现。由以上分析可知，现有的标准测量方法耗时长，完全不能满足エ业化批量化生产检测工作的需求。在产品在线检测方面，现有ー种灯具总光通量快速测量的方法，即将待测灯具置于太阳能电池板构成的空间内，利用电池板的光电转换功能获得近似的灯具总光通量。但以上设计有所不足，具体表现在
1.产品的主要目的是测量总光通量，由于太阳能电池板面积较大，该系统不能完成空间光强分布的測量；
2.对于不同类型的灯具，必须进行不同的封闭空间结构设计，而太阳能电池板因面积较大，给设计带来ー些困难。譬如，由于太阳能电池板为矩形板，封闭空间必须为立方体或柱形结构，不能保证灯具发出的光线垂直于电池板入射，且对于每块电池板的入射角度均不相同，为数据处理带来较大困难；
3.系统需要采用多片太阳能电池板，每片均需要进行独立的数据采集，拼接的太阳能电池板越多，需要进行的数据采集通道也越多，直接导致数据采集系统复杂，并大幅提升了总体系统的成本；
虽然采用太阳能电池板系统可近似测得灯具的总光通量，并可实现在线快速測量，但由于以上功能性和成本问题，目前很少有企业采用。针对以上问题，急需ー种LED灯具在线快速測量装置与方法，在获取灯具的空间光强分布、总光通量以及色度信息时，同时进一歩降低整套系统成本，且整套系统还可根据不同类型的灯具測量做自由调整，更加符合实际在线测量的需求。

发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供ー种LED灯具在线快速測量装置与方法，在获取灯具的空间光强分布、总光通量以及色度信息时，同时进一歩降低整套系统成本，且整套系统还可根据不同类型的灯具測量做自由调整，更加符合实际在线测量的需求。本发明的目的之ー是提出一种灯具空间色度与光强分布的快速測量装置；本发明 的目的之ニ是提出一种灯具空间色度与光强分布的快速測量方法。本发明的目的之一是通过以下技术方案来实现的
本发明提供的灯具空间色度与光强分布的快速測量装置，包括框体、光纤束、待测灯具置放座、成像系统、光电图像探測器、控制器和数据处理装置；
所述待测灯具置放座设置于框体内部中央，所述光纤束用于传输框体内部待测灯具发出的光线，所述成像系统将光纤束导出的光点图成像于所述的光电图像探測器，所述控制器获取光电图像探測器的像素数据信号后输入到数据处理装置中进行数据处理。进ー步，所述框体为半封闭框体，所述半封闭框体为半球形或柱形，所述框体围成腔室的容积大于待测灯具的体积，所述待测灯具置放座设置于框体内中心处。进ー步，所述光纤束的一端呈点阵式布置于框体上，并朝向待测灯具发光面的中心处。进ー步，所述光电图像探测器为CXD或CMOS探測器。进ー步，所述成像系统将光纤束的每个出光点成像至光电图像探測器，并建立光电图像探測器的像素点与其相对应的方位角的相对位置关系，获取各方位角下的空间色度分布数据和空间光强分布数据。进ー步，所述数据处理装置用于将读取光电图像探測器的各像素点信息并将其与布置于框体上的光纤相对应，从而得到待测灯具在一定方位角下发光的空间色度分布值与相对空间光强分布数据。本发明的目的之ニ是通过以下技术方案来实现的
本发明提供的灯具空间色度与光强分布的快速測量方法，包括以下步骤
Si:将待测灯具安装在待测灯具置放座上，并通电点亮，灯具发出的光线将通过光纤束及成像系统成像于光电图像探測器；
S2 :控制器接收由光电图像探測器生成的电信号，并输入到数据处理装置中；
S3:数据处理装置得到光电图像探測器生成的电信号，将光电图像探測器每个像素点的信号数据与像素点所对应的布置于框体上的光纤相关联，根据框体上布置的光纤端头与待测灯具的方位角建立各像素点的信号数据与方位角对应关系；
S4:根据步骤S3，将所有方位角的像素信号数据对应并综合，构成待测灯具的空间色度分布；得到空间RGB色度分布；
S5:通过色度学的转换计算，将RGB值转换为其它色度表示值以及相对光强值，获得灯具在其它色度表不方式下的空间色度分布与相对光强分布。进ー步，还包括以下步骤
56:通过将获取的各方位角下空间色度分布信息进行平均计算可获得灯具的平均色度
值；
57:通过将获取的各方位角下空间光强分布进行积分计算，可获得灯具的总光通量。进ー步，所述待测灯具置放座设置于框体内部中央，所述光纤束用于传输框体内部待测灯具发出的光线，所述成像系统将光纤束导出的光点图成像于所述的光电图像探測器，所述控制器获取光电图像探測器的像素数据信号后输入到数据处理装置中进行数据处 理。进ー步，所述框体为半封闭框体，所述半封闭框体为半球形或柱形，所述框体围成腔室的容积大于待测灯具的体积，所述待测灯具置放座设置于框体内中心处。本发明的优点在干本发明提供的装置是利用光纤导光的方式来进行的，相对于目前普遍采用的机械转动式光參数分布測量方法而言，測量非常迅速，并使得系统设计非常灵活，便于实现多点同时测量，相比传统的光电池测量方式，还具有优良的抗振、抗电磁干扰能力，特别有益于实现生产线在线快速測量。本发明利用光纤导光成像配合CCD探測的方式实现，可同时快速获得空间光强分布、空间色度分布、总光通量等參数，功能性强；采用目前已非常成熟的CCD作为探测器，每个像素点在理论上均可代表ー个方位角的測量点。即使是现有的低端CCD对于空间光强分布测量而言具有足够多的通道，不会因通道数的提高而増加系统成本；且CCD可同时测量色度信息，进而省去光谱仪成本。快速获取灯具的空间光强分布、总光通量以及色度信息，同时可进一歩降低整套系统成本，且整套系统还可根据不同类型的灯具測量做自由调整，更加符合实际在线测量的需求。本发明的其它优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其它优点可以通过下面的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。


为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中
图I为本发明实施例提供的灯具空间色度与光强分布的快速測量装置示意图2为本发明实施例提供的灯具空间色度与光强分布的快速測量方法示意图。
具体实施例方式以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。图I为本发明实施例提供的灯具空间色度与光强分布的快速測量装置示意图，如图所示本发明提供的灯具空间色度与光强分布的快速測量装置，包括框体I、待测灯具置放座2、光纤束3、成像系统4、光电图像探測器5、控制器6和数据处理装置7 ；
所述待测灯具置放座设置于框体内部中央，所述光纤束用于传输框体内部待测灯具发出的光线，所述成像系统将光纤束导出的光点图成像于所述的光电图像探測器，所述控制器获取光电图像探測器的像素数据信号后输入到数据处理装置中进行数据处理。所述框体为半封闭框体，所述半封闭框体可根据待测灯具的形貌设置为半球形或柱形，所述框体围成腔室的容积大于待测灯具的体积，所述待测灯具置放座设置于框体内中心处。所述光纤束的一端呈点阵式布置于框体上，并朝向待测灯具发光面的中心处。所述光电图像探测器为CXD或CMOS探測器。所述成像系统将光纤束的每个出光点成像至光电图像探測器，并建立光电图像探 测器的像素点与其相对应的方位角的相对位置关系，获取各方位角下的空间色度分布数据和空间光强分布数据。所述数据处理装置用于将读取光电图像探測器的各像素点信息并将其与布置于框体上的光纤相对应，从而得到待测灯具在一定方位角下发光的空间色度分布值与相对空间光强分布数据。图2为本发明实施例提供的灯具空间色度与光强分布的快速測量方法示意图，如图所示本发明实施例提供的灯具空间色度与光强分布的快速測量方法，包括以下步骤
51:将待测灯具安装在待测灯具置放座上，并通电点亮，灯具发出的光线将通过光纤束及成像系统成像于光电图像探測器；
52:控制器接收由光电图像探測器生成的电信号，并输入到数据处理装置中；
S3:数据处理装置得到光电图像探測器生成的电信号，将光电图像探測器每个像素点的信号数据与像素点所对应的布置于框体上的光纤相关联，根据框体上布置的光纤端头与待测灯具的方位角建立各像素点的信号数据与方位角对应关系；
S4:根据步骤S3，将所有方位角的像素信号数据对应并综合，构成待测灯具的空间色度分布；由于光电图像探測器的像素数据为RGB值，此步骤得到的为空间RGB色度分布；
S5 :通过色度学的转换计算，将RGB值转换为其它色度表示值以及相对光强值，获得灯具在其它色度表不方式下的空间色度分布与相对光强分布。S6:通过将获取的各方位角下空间色度分布信息进行平均计算可获得灯具的平均色度值；
S7:通过将获取的各方位角下空间光强分布进行积分计算，可获得灯具的总光通量。所述待测灯具置放座设置于框体内部中央，所述光纤束用于传输框体内部待测灯具发出的光线，所述成像系统将光纤束导出的光点图成像于所述的光电图像探測器，所述控制器获取光电图像探測器的像素数据信号后输入到数据处理装置中进行数据处理。所述框体为半封闭框体，所述半封闭框体为半球形或柱形，所述框体围成腔室的容积大于待测灯具的体积，所述待测灯具置放座设置于框体内中心处。本发明利用光纤导光成像配合CXD探測的方式实现，采用目前已非常成熟的CXD作为探测器，每个像素点在理论上均可代表ー个方位角的測量点。目前面阵CCD的分辨率达800*600以上，线阵C⑶达2048以上。若获得间距角为5°的空间光强分布，需要的测点数为1369个，若获得间距角为10°的空间光强分布，需要的测点数仅为361个。因此，即使是现有的低端CCD对于空间光强分布测量而言具有足够多的通道，不会因通道数的提高而增加系统成本；且CCD可同时测量色度信息，进而省去光谱仪成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.灯具空间色度与光强分布的快速测量装置，其特征在于包括框体、光纤束、待测灯具置放座、成像系统、光电图像探测器、控制器和数据处理装置； 所述待测灯具置放座设置于框体内部中央，所述光纤束用于传输框体内部待测灯具发出的光线，所述成像系统将光纤束导出的光点图成像于所述的光电图像探测器，所述控制器获取光电图像探测器的像素数据信号后输入到数据处理装置中进行数据处理。
2.根据权利要求I所述的灯具空间色度与光强分布的快速测量装置，其特征在于所述框体为半封闭框体，所述半封闭框体为半球形或柱形，所述框体围成腔室的容积大于待测灯具的体积，所述待测灯具置放座设置于框体内中心处。
3.根据权利要求I所述的灯具空间色度与光强分布的快速测量装置，其特征在于所述光纤束的一端呈点阵式布置于框体上，并朝向待测灯具发光面的中心处。
4.根据权利要求I所述的灯具空间色度与光强分布的快速测量装置，其特征在于所述光电图像探测器为CXD或CMOS探测器。
5.根据权利要求I所述的灯具空间色度与光强分布的快速测量装置，其特征在于所述成像系统将光纤束的每个出光点成像至光电图像探测器，并建立光电图像探测器的像素点与其相对应的方位角的相对位置关系，获取各方位角下的空间色度分布数据和空间光强分布数据。
6.根据权利要求I所述的灯具空间色度与光强分布的快速测量装置，其特征在于所述数据处理装置用于将读取光电图像探测器的各像素点信息并将其与布置于框体上的光纤相对应，从而得到待测灯具在一定方位角下发光的空间色度分布值与相对空间光强分布数据。
7.灯具空间色度与光强分布的快速测量方法，其特征在于包括以下步骤 51:将待测灯具安装在待测灯具置放座上，并通电点亮，灯具发出的光线将通过光纤束及成像系统成像于光电图像探测器； 52:控制器接收由光电图像探测器生成的电信号，并输入到数据处理装置中； S3:数据处理装置得到光电图像探测器生成的电信号，将光电图像探测器每个像素点的信号数据与像素点所对应的布置于框体上的光纤相关联，根据框体上布置的光纤端头与待测灯具的方位角建立各像素点的信号数据与方位角对应关系； 54:根据步骤S3，将所有方位角的像素信号数据对应并综合，构成待测灯具的空间色度分布；得到空间RGB色度分布； 55:通过色度学的转换计算，将RGB值转换为其它色度表示值以及相对光强值，获得灯具在其它色度表不方式下的空间色度分布与相对光强分布。
8.根据权利要求7所述的灯具空间色度与光强分布的快速测量方法，其特征在于还包括以下步骤 S6:通过将获取的各方位角下空间色度分布信息进行平均计算可获得灯具的平均色度值； S7 :通过将获取的各方位角下空间光强分布进行积分计算，可获得灯具的总光通量。
9.根据权利要求7所述的灯具空间色度与光强分布的快速测量方法，其特征在于所述待测灯具置放座设置于框体内部中央，所述光纤束用于传输框体内部待测灯具发出的光线，所述成像系统将光纤束导出的光点图成像于所述的光电图像探测器，所述控制器获取光电图像探测器的像素数据信号后输入到数据处理装置中进行数据处理。
10.根据权利要求7所述的灯具空间色度与光强分布的快速测量方法，其特征在于所述框体为半封闭框体，所述半封闭框体为半球形或柱形，所述框体围成腔室的容积大于待测灯具的体积，所述待测灯具置放座设置于框体内中心处。
全文摘要
本发明公开了一种灯具空间色度与光强分布的快速测量装置和方法，包括框体、光纤束、待测灯具置放座、成像系统、光电图像探测器、控制器和数据处理装置；待测灯具置放座设置于框体内部中央，成像系统将阵列式光纤构成的光点图成像至光电图像探测器，控制器获取光电图像探测器的像素数据信号后输入到数据处理装置中进行数据处理，本发明提供的装置是利用光纤导光的方式来进行的，相对于目前普遍采用的机械转动式光参数分布测量方法而言，符合实际在线测量需求，测量非常迅速，并使得系统设计非常灵活，便于实现多点同时测量，相比传统的光电池测量方式，还具有优良的抗振、抗电磁干扰能力，特别有益于实现生产线在线快速测量。
文档编号G01J1/42GK102829860SQ20121029399
公开日2012年12月19日 申请日期2012年8月17日 优先权日2012年8月17日
发明者刘显明, 陈伟民, 章鹏, 雷小华, 杜晓晴 申请人:重庆大学