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光学文章
分布光度计介绍之 光电探测器

发布时间: 2015-08-24   浏览次数:   作者:迈昂科技

1    溯源等级

      目前业界几个分布光度计生产厂家都号称其光度探头的V(λ)≤1.5%。但是其溯源等级却各不相同。LSI的光度探头由直接溯源至美国NIST的光度探头校准,具有更高的溯源等级。E品牌公司光度探头由中国国家计量院计量;L品牌公司光度探头由德国PB计量,相对于NIST而言,其等级略低。


       LSI公司对于光度探头非常重视,特地提供了NIST出具的计量报告。从报告数据来看,该探头精度等级非常高。


2   感光面入射角的改变
     光电探测器的灵敏度与光线入射到感光面的角度直接相关。CIE规定,感光面法线方向与入射光的夹角应小于2.5°。通常光线与感光面垂直时,其灵敏度最高。由于C型分布光度计的光路都为锥形结构,所以入射光线无法与光度中心轴平行,会有一定的夹角。这样,要使光度探头感光面与入射光垂直,则其也必须与反光镜同步旋转,并且其倾斜角度与入射光相同。如图所示:

光度探头感光面与入射光线不垂直


入射光与探测器感光面垂直


探测器随反射镜同步转动,保持感光面与入射光垂直


      L品牌分布光度计的反射镜在中心倾斜45°旋转,其反射光永远与光度中心轴平行。所以只要把光度探头的感光面垂直放置,其法线方向与入射光平行,满足CIE规范要求。对于这一点而言,L品牌的方案是一个最优方案。


       LSI公司产品在光度探头的前端有一个光圈,光度探头固定在光圈上,感光面与光圈轴向垂直,随光圈一起转动。所以只要保证光圈的倾斜角与反射光线平行,就可以保证探头感光面的法线与反射光平行。


       E品牌公司的光度探头垂直的放入导光管底部,其法线方向与入射光不平行,所以其不满足CIE规范要求。


3    光谱非匹配修正系数
      所有的光电探测器,其光谱灵敏度函数,必须尽可能地接近于CIE的光谱发光效率函数,即视效函数V(λ)。


   为了达到这个目的,在探测器的前端都会加一个视效修正滤光片,使之与V(λ)匹配。但是最终滤光片与探测器的合成光谱灵敏度响应曲线不可能与V(λ)完全吻合。因为任何被测光源与校准光源的相对光谱分布不一致,所以探测器的视效校正误差就一定会导致测量误差。


      视效校正误差在可见光谱的红光和蓝光端最为明显。尽管这对于白光光源而言,不是一个太大的问题,但对于红光和蓝光光源而言(LED光源),这就会成为一个大问题。为此,CIE127:2007《LED的测量》5.2节给出了一个如何计算光谱非匹配校正系数的方法。为了计算光谱非匹配校正系数F,必须获得被测灯的相对光谱分布,校准光源的相对光谱曲线,以及探测器的相对光谱灵敏度,然后按下式计算:


         St(λ):被测光源的相对光谱分布                    Sr(λ):校准光源的相对光谱分布

         Srel(λ):探测器的相对光谱响应                     V(λ):CIE中规定的人眼光谱响应

      所以视效修正就可以通过测量结果乘以视效校正系数F,从而修正其视效测量误差。在光强测量中,通常是采用一个分光光度计结合分布光度计,就可以得到光谱非匹配校正系数中所需要的光谱数据。

LSI可以通过加装一台分光光度计的方法来得到光谱数据。但对于分布光度计,没有安装分光光度计,而是提供一个普通彩色光源的校正系数文件。在实践中,可以把f1(λ)系数修正到小于0.5%的水平。
       E品牌和L品牌公司的产品都不具备该功能,所以无法修正,其V(λ)值只能达到1.5%。在某些场合,其会口头承诺达到0.8%,但是在官方数据手册上则没有这方面的说明。
       LSI公司采用了软件修正功能,对于单色LED光源,尤其适用。所以其产品指标的优越性得到了较好的体现。

 
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