光源与灯具光效的高精度测量方法与设备

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1、光源与灯具光效的高精度测量方法与设备李倩郭志军潘建根杭州远方光电信息有限公司摘要：光源或灯具的光效对于节能照明起着重要作用。本文根据不同光源或灯具的电学和光学性质，介绍了光效的高精度测量方法和设备。由于气体放电灯和LED等光源和灯具的发光不稳定性，本文重点分析了光通量测量的几种方法和设备，分析认为远方公司的GO-R30002M2D双镜双探分布光度计克服了光源或灯具在光通量测量中易受燃点状态及环境温度变化的影响和光通量定标不准确等的问题，可实现最高精度测试，且测量范围宽，适宜于各种光源和灯具的光通量测量。关键词：光效，功率计，分布光度计，高精度，动态范围1、概述

2、光源和灯具的光效是衡量光源和灯具品质的最重要的参数之一，光效指光源或灯具发出的光通量和它所用的电功率之比，单位为流明/瓦(lm/W)。光效的高低直接决定了光源或灯具的节能效果，精确地评估光效对于光源或灯具的研发和生产，提高光源或灯具的品质十分重要，对“绿色照明”的实施也有着重要影响。由光效的定义可见，精确测量光源或灯具的光效包括两方面：精确测量光源或灯具的功率和精确测量光通量。由于发光机制和发光特性的限制，光源或灯具的光通量测量受到更多外部和内部环境的影响，测量不确定度大，因此精确测量光源或灯具的光通量是高精度测量光源或灯具光效的关键。2、电功率的精确测量方法

3、与设备2.1光源和灯具电功率的测量方法和要求精确测量电功率，才能够保证高精度的量度光源或灯具的光效。光源或灯具的电功率测量相对比较简单，实现精确测量最重要的就是使用高精度的电量测量仪。衡量一般光源或灯具的光效时，所测量的电功率为连接到外电网上的镇流器两端的的电功率，为工频信号。除了这项参数外，光源和灯具的电压和电流的真有效值、峰值、波峰比、谐波等也都是必须考虑的电学参数，这些参数为光源或灯具及其镇流器的研发和工艺改进提供全面客观的分析数据。2.2光源和灯具电功率精确测量设备目前市场上有很多电量测量仪可以使用，对于工频信号电功率测试设备，精度大多在0.5%左右，

4、而对于高频信号（电子镇流器输出端）电功率测试，精度一般在2%。以上精度的测试设备只能满足光源和灯具电学特性测试的一般性要求，对于更高要求则很难满足，远方公司产品PF2010数字功率计和PF4000功率分析仪不仅能够完全满足光源和灯具的电功率测量要求，并且能达到很高的精确测量精度。两种数字功率计又各有优势和特点：PF2010数字功率计基本测试精度可达0.06%，侧重于工频电参数测试，并具有谐波分析功能。它还可以用来校准一般精度的功率计；PF2010的频率测量范围为10Hz到50kHz，电压量程为600V，电流量程为20A,可以满足一般光源和灯具的高精度测量；PF

5、4000拥有极宽的频率测量范围：10Hz到500kHz，频率50kHz测试精度可高达0.2%。PF4000的谐波分析能力强大，可以计算基波频率在20Hz～6.4kHz之间的电压、电流的谐波有效值和相对值，最高可达50次；电压峰值量程为2000V，电流峰值量程为50A。3.光源和灯具光通量的精确测量3.1各种光源的发光特性由于发光机制的不一样，各种光源及其灯具的发光受外部和内部环境因素干扰的影响也不一样。对于气体放电灯，如各种荧光灯、高压汞灯，金属卤化物灯以及高压和低压钠灯而言，在不同的姿态下燃点，灯管内的气体以及未被汽化的固体分布也不同，因此光通量测量时要特别

6、注意灯的燃点姿态必须与指定的姿态相一致；其次某些光源如荧光灯对环境温度很敏感，典型的例子是在静止的空气环境中，当环境温度为25℃时，40W荧光灯的光输出量大，当环境温度低于15℃时，灯的光输出随温度的降低很快减少，温度高于最佳温度时，光输出也要减少；另外周围的空气对流也会影响光源和灯具的光通量的测量，下表列出了各种光源的主要敏感因素，测量电压、环境和其它方面的要求。表1：各种光源发光的敏感因素和测量要求类型敏感因素允许电压环境温度备注波动范围20℃~27℃间，工白炽灯/钨建议使用四线灯供电电压0.1%作时允许波动头丝灯<±3℃环境温度，空气应避免灯周围产荧光灯

7、流动和燃点姿0.5%25±1℃生气流态20℃~27℃间，工高压汞灯燃点姿态0.2%作时允许波动<±3℃使用不同的灯在20℃~27℃间，工所需燃点姿态上燃点姿态金卤灯0.2%作时允许波动老炼，在热状态工作历史时禁止移动该种<±3℃灯20℃~27℃间，工热状态时禁止移动，即使在冷却低压钠灯燃点姿态0.2%作时允许波动后也必须轻拿轻<±3℃放20℃~27℃间，工高压钠灯外部环境温度0.2%作时允许波动<±3℃3.2积分球测量光通量的方法测量光源和灯具光通量有一般两种方法：积分球测量和分布光度计测量。使用积分球是一种比较方便的测量光通量的方法，它的主要原理是光被积分球

8、内均匀漫反射涂层多次反射，达到空间积分