积分球是测量光源的辐射或光通量的快捷方便的工具

标准规定了基于灯具尺寸的积分球尺寸，但MIKOŁAJPRZYBYŁA解释说，对于许多产品开发和测试目的，较小的球体可以提供可接受的测量精度。

积分球是测量光源的辐射或光通量的快捷方便的工具。这样的球体通常用于表征光源，例如封装的LED部件和各种尺寸的成品灯具。显然，产品开发和测试测量团队希望记录球体测试的准确结果。但是在某些标准中规定的测量实践会导致与需要非常大的球体相关的高成本。让我们考虑一系列实验室测试，试图确定在常规测试中使用小于规定范围的球体时会影响到多少准确度 - 而不是为了报告认可的实验室结果而进行的。

一个2米的球体需要很大的空间，并且被授权比CIE标准下的被测灯具大得多

在选择和使用系统硬件和软件的过程中，尤其是在严格遵守CIE标准的情况下，最大限度地提高测量系统的精确度需要考虑多个变量。由于这种合规性会带来巨大的规模和成本需求，因此许多公司都希望了解妥协如何影响测量精度。妥协可以最大限度地减少与测试相关的路由成本，只要能够显示准确度以满足手头任务的要求即可。

球体直径的选择

符合CIE S 025/2015 LED产品测量标准的测量必须符合特定的尺寸要求。有两种常见的球体测量几何形状 - 2π和4π。4π配置是最常用的配置，要求DUT（待测设备）安装在球体的中心。在光源不向后辐射的测试中，您可以更方便地测量DUT安装在球体外部的总通量，并将辐射照射到球体侧面的端口 - 称为2π几何体。

在4π测量几何中，DUT的面积必须小于球体内径的2％。这对应于球体直径的1/10的DUT面积。对于外部进行的2π测量，端口直径必须≤球体直径的1/3。

CIE S025标准是一份旨在协调世界各国LED测量的全球文件。本规定的条款现已在欧洲和美国IESNA光测量标准中提供。

最终的结果是，只有小直径灯才能在大多数实际尺寸的积分球中测量。图1描绘了一个2米GL Opti Sphere 2000，它可以使被测灯具变矮。更大的光源和灯具必须在非常大的积分球或使用测角仪进行测量。大的积分球体，例如直径超过3米，价格昂贵，需要大量的实验室空间。同样昂贵的测角仪需要恒定的环境条件和远离光测量仪器的距离。这两种解决方案对于日常工程和测试任务来说都是许多公司和机构所无法接受的。

打破规则

那么当测量非常大的DUT时，当积分球测量的“黄金法则”被破坏时会发生什么？在实践中，与那些寻求认可实验室地位的公司相比，采用内部标准进行测试的公司已经采用了允许高达球体直径30％的照明设备的测量方法。实验室条件下的预期测量不确定度为3-4％。

由于相对较小的球体和较大的DUT，随着DUT限制球面反射，误差增加，转化为较低的测量精度。尽管如此，还是可以考虑哪些妥协方案，同时还能让工程师为内部测试获得有意义的结果？在本文中，我们将详细介绍测试结果，与严格遵守CIE标准相比，确定了不确定性的小幅增加。

测试配置和方法

我们首先设计了一个测量台和一组DUT，可以模拟不同的灯具尺寸。基本上，每个DUT都依靠安装在不同尺寸和形状外壳上的相同LED来模拟不同的DUT测试干扰情况。

我们的测试使用GL Opti Sphere 1100球形分光辐射度计进行，该分光辐射度计由1100-mm直径积分球和GL Spectis 1.0分光辐射度计组成，光谱范围为340-780 nm。测量系统已经过校准，但是，对于这组实验测量的要求，这些测量使用参考或基准测试来测量杆或测量台顶部的LED。基本案例是DUT中最小的。其他DUT配置的结果与基准情况进行了比较。图2显示了不同的DUT配置。

我们的实验室团队在每个DUT配置的整个测试中都保持严格的测量条件：

•可编程稳定的TDK拉姆达电源

•恒定的LED积分时间和LED开启时间

•测量间的LED冷却3分钟或更长时间

每个DUT配置的测试重复数次。DUT是一款荧光粉转换白光LED，驱动电流为0.6A时功耗为5.6W。

评估结果

得出的结果比预期好。即使标准中提出的建议数次超标，误差也只有2％。

房屋大小和结构的影响令人惊讶。我们的15×25,15×55,15×67,15×80,50×67厘米DUT由黑色泡沫制成，而圆形DUT由浅色卡纸制成，填充大部分球体积。后者产生比较小的黑色泡沫DUT更小的通量测量误差。测量结果显示在表中。

结论

认可实验室测试当然必须符合适用的标准。但在内部测试中，公司会发现灯具尺寸的变化与光通量和比色测量值的微小差异相关。

随着被测器件尺寸增大，光通量读数下降，必要的自吸补偿显着。但是，重新计算后，测量结果非常重复。这意味着，即使是相对较大的DUT，具有高于97％的反射涂层指数的精心设计的测量系统也会在球体中产生十几次反射。

必须注意的是，应该为每个波长定义球 - 光谱辐射计系统的自吸系数，因此它的总量定义了被测物体吸收的通量。根据物体尺寸和颜色，系数可能在整个测量范围内不同，因此需要使用精确的光谱辐射计或光谱仪。

关于标准中定义的测量原理的更一般的结论需要对不同测量系统进行额外的测试和比较。但是，由于结果证明何时使用正确的系统和实践，对于明显大于标准中规定的光源，可以获得重复且可信的测量结果。