一种蓝光加权辐射亮度的测量装置及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光电检测领域，特别是一种蓝光加权辐射亮度的测量装置及其方法。
【背景技术】
[0002] LED已经成为常用的照明和显示光源。随着技术的发展，LED光输出越来越大。带 来了高效照明和高亮的显示屏，同时，也带来了"蓝光危害"。
[0003] 目前，国内外标准，如CIES009/E:2002、IEC/TR62471-2-2009、IEC/TR 62778-2012,我国的GB/T20145-2006等，均定义"蓝光加权辐射亮度"来描述蓝光危害的 大小。根据这些标准，蓝光加权辐射亮度"是由光源光谱辐射亮度L(λ)加权蓝光危害系 数Β(λ)得到：
[0005] 蓝光加权辐射亮度测量的核心是测量标准规定的条件下，光源的光谱辐射亮度 L(λ)。对应的测试装置如杭州远方光电股份有限公司的0ST-300光辐射安全测试系统。但 是，在实际测量中，测试装置主要是由亮度计和300nm到700nm范围的光谱仪组成，对于LED 光源，要想得到准确的结果，光谱仪步长要求为〇. 2nm，光谱误差不大于3%，灯具需要放在 导轨上，需要暗室，因此，该方法条件过于苛刻，只能在实验室使用，不能对普通照明进行蓝 光危害的评估。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种适用于日常生活，设备结构简单， 价格便宜，可快速、精确、方便地评估普通照明用灯具的蓝光加权辐射亮度的测量装置及其 方法。
[0007] 本发明的目的通过以下技术方案实现。
[0008] -种蓝光加权辐射亮度的测量装置，包括测试系统和瞄准系统，所述的测试系统 依次包括物镜、带孔反射镜、透镜、第一色散元件、衰减片、第二色散元件和光电池，所述的 光电池上连接有电压表，所述的物镜、透镜、第一色散元件、衰减片、第二色散元件、光电池 的光学中心和带孔反射镜的孔与光源在同一光轴上，所述的物镜的出射光线通过带孔反光 镜的孔入射在透镜上，所述的透镜的出射光线入射在第一色散元件上，所述的衰减片在第 一色散元件和第二色散元件之间，所述的瞄准系统依次包括物镜、反射镜、延时透镜组、光 标和目镜，所述的带孔反光镜的反射光线入射到反光镜上，所述的反光镜的反射光线通过 延时透镜组和光标入射至目镜上，所述的物镜与人眼、光电池共辄。
[0009] 所述的衰减片为分布式衰减片。
[0010] -种蓝光加权辐射亮度的测量方法，校准步骤包括：
[0011] 1)选择一只蓝光加权辐射亮度为L1标准灯放置光源处，调节带孔反射镜沿着反 射镜平面平行移动，使得光反射至人眼，人眼通过瞄准系统瞄准标准灯；
[0012] 2)保持仪器不动，调节带孔反射镜沿着反射镜平面平行归位，使得标准灯发出的 光从孔中进入测试系统，经透镜依次平行进入第一色散元件、分布式衰减片，第二色散元件 至到光电池，从电压表中读取示数为U1;
[0013] 测量步骤包括：
[0014] 3)将待测光源放置在光源处，调节带孔反射镜沿着反射镜平面平行移动，使得人 眼通过瞄准系统瞄准待测光源；
[0015] 4)保持仪器不动，调节带孔反射镜沿着反射镜平面平行归位，从电压表中读取示 数为U2;
[0016] 5)计算待测光源的蓝光加权辐射亮度为U2L1/U1。
[0017] 相比于现有技术，本发明的优点在于：结构简单，体积小，重量轻，使用方便，响应 速度快，价格便宜，技术难度小，适合室内和室外等多种场合下使用。
【附图说明】
[0018]图1为本发明一种蓝光加权辐射亮度的测量装置的结构示意图。
[0019] 图2为三棱镜色散原理图。
[0020] 图中：1、光源2、物镜3、带孔反射镜4、透镜5、第一色散元件6、分布式衰减片 7、第二色散兀件8、光电池9、电压表10、反射镜11、延时透镜组12、光标13、目镜。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。
[0022] 如图1所示，一种蓝光加权辐射亮度的测量装置，一种蓝光加权辐射亮度的测量 装置，包括测试系统和瞄准系统，所述的测试系统依次包括物镜2、带孔反射镜3、透镜4、第 一色散元件5、分布式衰减片6、第二色散元件7和光电池8,所述的光电池8上连接有电压 表9,所述的物镜2、透镜4、第一色散元件5、分布式衰减片6、第二色散元件7、光电池8的 光学中心和带孔反射镜3的孔与光源1在同一光轴上，所述的物镜2的出射光线通过带孔 反光镜的孔入射在透镜4上，所述的透镜4的出射光线入射在第一色散元件5上，所述的分 布式衰减片6紧贴在第二色散元件7,所述的瞄准系统依次包括反射镜10、延时透镜组11、 光标12和目镜13,所述的带孔反光镜的反射光线入射到反光镜上，所述的反光镜的反射光 线通过延时透镜组11和光标12入射至目镜13上，所述的物镜2与人眼、光电池8共辄。
[0023] "第一色散元件5,分布式衰减片6,第二色散元件7, "是本专利的核心装置。第一 色散元件5的作用是将入射光按光谱分布在空间内分开，第二色散元件7的作用相反，是将 按光谱分布分开的光合在一起。它们可以是三棱镜和菲涅尔透镜，也可以是其他色散元件， 衰减片6的的光衰减率随空间位置不同而不同，是空间位置的函数。
[0024] -种蓝光加权辐射亮度的测量方法，校准步骤包括：
[0025] 1)选择一只蓝光加权辐射亮度为L1标准灯放置光源1处，调节带孔反射镜3沿着 反射镜10平面平行移动，使得人眼通过瞄准系统瞄准标准灯；
[0026] 2)保持仪器不动，调节带孔反射镜3沿着反射镜10平面平行归位，使得标准灯发 出的光从孔中进入测试系统，经透镜4依次平行进入第一色散元件5、分布式衰减片6,第二 色散元件7至到光电池8,从电压表9中读取示数为U1;
[0027] 测量步骤：
[0028] 3)将待测光源放置在光源1处，调节带孔反射镜3沿着反射镜10平面平行移动， 使得人眼通过瞄准系统瞄准待测光源；
[0029] 4)保持仪器不动，调节带孔反射镜3沿着反射镜10平面平行归位，从电压表9中 读取示数为U2 ;
[0030] 5)计算待测光源的蓝光加权辐射亮度为U2XL1/U1。
[0031] 如图2所示，第一色散元件5(以三棱镜为例）将入射光L(X)按照波长不同分别 透射到分布式衰减片6上，如下图，这样不同的位置X与不同的波长λ-一对应，如果按照 适当的衰减函数Α(χ)衰减，经过第二色散元件的出射光就相当于就对入射光L(X)按照波 长Α(λ)进行衰减，记为?(λ)Α(λ)。
[0032] L( λ)入射第一色散元件5的光，λ是光波长，X表不分布衰减片的位置或坐标， 图中，λ1对应的位置在最上端，而λ4对应的位置在最下端。Α(χ)是分布衰减片的衰减函 数，即L(x)通过该衰减片后，变成L(x)A(x).
[0033] 经过第二个棱镜7后输出的光注入光电池8,转换成电输出，设光电池8的光谱响 应为S(X)，则电输出与光辐射量
成正比，很明显，A(x)的选择条件为 Β(λ) =A(A)S(A)。
[0035] 最后，该值通过电压表9显示出来。
[0036] 三棱镜是一种可选择的色散元件，为了提高色散效果，还可以用二元面等其他元 件。
[0037] 本专利的创新性在于：将比较困难的蓝光危害加权函数Β(λ)匹配，变成比较简 单的分布式衰减片6的设计，大大降低了设计难度。
[0038] 分布式衰减片6可以通过改变透光片的厚度，改变透光面积等方式实现，也可以 通过镀膜直接将分布式衰减片6镀到7上。这些加工技术得到的分布衰减率可以达到很高 的精度，可以满足本专利的需要。
【主权项】
1. 一种蓝光加权辐射亮度的测量装置，包括测试系统和瞄准系统，其特征在于所述的 测试系统依次包括物镜、带孔反射镜、透镜、第一色散元件、衰减片、第二色散元件和光电 池，所述的光电池上连接有电压表，所述的物镜、透镜、第一色散元件、衰减片、第二色散元 件、光电池的光学中心和带孔反射镜的孔与光源在同一光轴上，所述的物镜的出射光线通 过带孔反光镜的孔入射在透镜上，所述的透镜的出射光线入射在第一色散元件上，所述的 衰减片在第一色散元件和第二色散元件之间，所述的瞄准系统依次包括物镜、反射镜、延时 透镜组、光标和目镜，所述的带孔反光镜的反射光线入射到反光镜上，所述的反光镜的反射 光线通过延时透镜组和光标入射至目镜上，所述的物镜与人眼、光电池共辄。2. 根据权利要求1所述的一种蓝光加权辐射亮度的测量装置，其特征在于所述的衰减 片为分布式衰减片。3. -种蓝光加权辐射亮度的测量方法，其特征在于校准步骤包括： 1) 选择一只蓝光加权辐射亮度为Ll标准灯放置光源处，调节带孔反射镜沿着反射镜 平面平行移动，使得光反射至人眼，人眼通过瞄准系统瞄准标准灯； 2) 保持仪器不动，调节带孔反射镜沿着反射镜平面平行归位，使得标准灯发出的光从 孔中进入测试系统，经透镜依次平行进入第一色散元件、分布式衰减片，第二色散元件至到 光电池，从电压表中读取示数为Ul ; 测量步骤包括： 3) 将待测光源放置在光源处，调节带孔反射镜沿着反射镜平面平行移动，使得人眼通 过瞄准系统瞄准待测光源； 4) 保持仪器不动，调节带孔反射镜沿着反射镜平面平行归位，从电压表中读取示数为 U2 ； 5) 计算待测光源的蓝光加权辐射亮度为U2XL1/U1。
【专利摘要】本发明公开了一种蓝光加权辐射亮度的测量装置及其方法，装置包括测试系统和瞄准系统，测试系统依次包括物镜、带孔反射镜、透镜、第一色散元件、衰减片、第二色散元件和光电池，光电池上连接有电压表，物镜、透镜、第一色散元件、衰减片、第二色散元件、光电池的光学中心和带孔反射镜的孔与光源在同一光轴上，衰减片紧贴在第二色散元件，瞄准系统依次包括物镜、反射镜、延时透镜组、光标和目镜，带孔反光镜的反射光线入射到反光镜上，反光镜的反射光线通过延时透镜组和光标入射至目镜上，物镜与人眼、光电池共轭。本发明结构简单，体积小，重量轻，使用方便，响应速度快，价格便宜，技术难度小，适合室内和室外等多种场合下使用。
【IPC分类】G01M11/02
【公开号】CN105241640
【申请号】CN201510825104
【发明人】饶丰, 郭杰, 楮静, 徐安成, 朱锡芳
【申请人】常州工学院
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年11月24日