配光曲線儀架構(gòu)發(fā)展久遠(yuǎn)

　　藉由量測(cè)光強(qiáng)度分布I（θ，Φ）如圖9所示，光通量可由公式（4）求得。若以亮度探頭量測(cè)照度值E（θ，Φ）進(jìn)行校正，光通亮的計(jì)算方式可由公式（5）計(jì)算出來。其中γ為相對(duì)于亮度探頭參考平面的旋轉(zhuǎn)半徑。量測(cè)光強(qiáng)度時(shí)，γ須要有足夠的長(zhǎng)度。

　　常見幾種配光曲線儀的運(yùn)作架構(gòu)，有中心旋轉(zhuǎn)反射鏡式及圓周運(yùn)動(dòng)反射鏡式。這兩種架構(gòu)都已有幾十年的歷史了，中心旋轉(zhuǎn)反射鏡式其運(yùn)作方式如圖10，待測(cè)燈具必須在相當(dāng)大的空間范圍內(nèi)繞著反射鏡反向且同步旋轉(zhuǎn)，在暗室中上部溫度高及下部溫度低的現(xiàn)象，溫差有時(shí)達(dá)到2～5℃，此時(shí)對(duì)溫度變化和氣流敏感的燈具如固態(tài)照明燈具，極可能出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，為降低氣流流動(dòng)對(duì)燈具的影響，在運(yùn)行時(shí)須放慢速度，量測(cè)時(shí)間也就增加了。

　　圖10 中心旋轉(zhuǎn)反射鏡式之配光曲線儀架構(gòu)示意

　　圓周運(yùn)動(dòng)反射鏡式其運(yùn)作方式如圖11，待測(cè)燈僅自轉(zhuǎn)不須做大范圍的繞行，相對(duì)于中心旋轉(zhuǎn)反射鏡式的配光曲線較為穩(wěn)定，但根據(jù)CIE-70的規(guī)定，入射到偵測(cè)器的主光線應(yīng)被限制在2.5度內(nèi)，因此須要將量測(cè)距離拉長(zhǎng)才可滿足此要求，但對(duì)于光線較弱的小型光源，如此長(zhǎng)的量測(cè)距離，可能受限偵測(cè)器的靈敏度，不易量測(cè)。

　　圖11 圓周運(yùn)動(dòng)反射鏡式之配光曲線儀架構(gòu)示意

　　工研院量測(cè)中心目前使用配光曲線儀為圖12的架構(gòu)，燈具僅緩步自轉(zhuǎn)，且量測(cè)時(shí)燈具為使用時(shí)的擺放姿態(tài)，穩(wěn)定性佳。量測(cè)時(shí)有兩種模式，一為透過雙面反射鏡提供大型燈具的遠(yuǎn)距離量測(cè)；另一模式不透過反射鏡提供小型燈具如嵌燈、E27燈等的近距離（約1公尺）的量測(cè)。

　　圖12 工研院量測(cè)中心之配光曲線儀及其量測(cè)光源路徑示意

　　配光曲線儀的校正

　　使用配光曲線儀進(jìn)行光強(qiáng)度分布的測(cè)試，須使用照度或光強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)燈進(jìn)行國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)追溯。若量測(cè)全光通量則須使用全光通量標(biāo)準(zhǔn)燈進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)追溯，原則上標(biāo)準(zhǔn)燈的光型分布建議與待測(cè)燈源的光型相似。

　　LM-79特別說明使用配光曲線儀量得的光強(qiáng)度分布數(shù)據(jù)，須依照IES LM-63規(guī)范定義的格式，形成IES電子文件，以方便后續(xù)于照度分度上的模擬計(jì)算使用。

　　發(fā)光效率ηv的計(jì)算如下列公式（6）所述，為待測(cè)固態(tài)照明產(chǎn)品的總光通量ΦTEST除以總消耗功率PTEST，此指標(biāo)是用以評(píng)估固態(tài)照明電光效能轉(zhuǎn)換的重要指標(biāo)。

　　固態(tài)照明在顏色特性的量測(cè)上包含色度坐標(biāo)、相對(duì)色溫、演色性，對(duì)于固態(tài)照明其顏色特性在不同的空間角度可能是不同的，LM-79規(guī)范在第12.1至12.2節(jié)當(dāng)中進(jìn)行定義。

　　第12.1節(jié)為使用積分球-光譜輻射計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行分光輻射通量的量測(cè)，再計(jì)算出顏色特性，此時(shí)量得的固態(tài)照明顏色特性為空間分布的平均表現(xiàn)。

　　第12.2節(jié)為使用前述配光曲線儀的機(jī)構(gòu)方式，搭配光譜輻射計(jì)或是色度計(jì)進(jìn)行空間顏色特性分布量測(cè)。這個(gè)方式適用于無法使用積分球進(jìn)行量測(cè)，如大型燈具。重要的是，此方法可量得固態(tài)照明光源的空間顏色差異。若要得到空間平均的顏色特性，就將空間中各點(diǎn)的顏色數(shù)據(jù)進(jìn)行平均即可得到。

　　在量測(cè)θ=0°和90°（或更多的θ角）的色度坐標(biāo)和光強(qiáng)度時(shí)，首先在每個(gè)θ角上取平均，表示為x（θi）、y（θi）以及I（θi），這里的θi=0°、10°、20°等直到180°。然后平均色度坐標(biāo)xa由下列加權(quán)平均式子算出，量測(cè)示意圖如圖13。

　　圖13 圖中為使用配光曲線儀量測(cè)固態(tài)照明顏色特性示意圖，該燈具為僅朝下半面發(fā)光之形式。

　　平均色度坐標(biāo)ya 也是使用相同的算法。此計(jì)算方式是近似算法但對(duì)于實(shí)際應(yīng)用已算是足夠正確。嚴(yán)格說來，若要很精確的進(jìn)行顏色特性的空間積分須要經(jīng)由三刺激值計(jì)算X、Y、Z。

　　在使用光譜輻射計(jì)進(jìn)行顏色特性的量測(cè)時(shí)，LM-79定義光譜輻射計(jì)的量測(cè)波長(zhǎng)范圍至少為380～780奈米，這是可見光的波長(zhǎng)范圍，掃描間隔為5奈米或是更小的間距，如此才可確保量測(cè)的精確性。

　　在兩個(gè)空間垂直平面（ψ=0o，ψ=90o）量測(cè)，空間平均色度坐標(biāo)是由前述公式（7）取得。LM-79中所定義的固態(tài)照明燈具空間色差Δu’’v’’為從計(jì)算空間平均色度坐標(biāo)的所有量測(cè)點(diǎn)中，對(duì)空間平均色度坐標(biāo)的最大差異（即在CIE（u’’v’’）坐標(biāo)圖中，兩點(diǎn)間最大距離）所決定的。

　　量測(cè)方法一致性可推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展

　　固態(tài)照明的發(fā)展目前正如火如荼的進(jìn)行，為使固態(tài)照明取代傳統(tǒng)照明能順利推動(dòng)，美國(guó)能源之星正積極展開相關(guān)計(jì)劃，期望藉由對(duì)固態(tài)產(chǎn)品特性量測(cè)方式定義的一致性，使產(chǎn)品能有一致的手法來評(píng)估，而得以分出固態(tài)照明產(chǎn)品的優(yōu)劣，使此產(chǎn)業(yè)有正向推動(dòng)力。國(guó)內(nèi)業(yè)者要推動(dòng)固態(tài)照明產(chǎn)業(yè)除了國(guó)內(nèi)內(nèi)需市場(chǎng)、大陸市場(chǎng)，另一部分應(yīng)是歐美市場(chǎng)。而了解能源之星對(duì)固態(tài)照明的驗(yàn)證量測(cè)方法并進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證，將有助于質(zhì)量的提升。