专利名称：具有太阳能电池的总光功率流明计的制作方法
具有太阳能电池的总光功率流明计
技术领域：
本发明是关于一种流明计，尤其是一种具有太阳能电池的总光功率流明
计。背景技术：
利用发光二极管(LED)作为计算机背光板或照明光源已日益普遍，但是要正 确量测一个由多个LED所组成的照明灯具、或计算机背光板使用的LED光棒 (LEDLightBar)的总光功率的流明数，却仍相当困难。
以往用于量测一个光源总光功率的流明计，需要如图1所示将发光组件9 置入一个积分球8中，以积分球8接收所有来自光源9所发光束，利用积分球8 内部均匀全反射，借助置于积分球8另一处的小面积光传感器82推估其总光功 率(Total-flux)或总流明数。为容纳待测光源9且正确量测， 一般而言，积分球8 开口 84大小必须小于其直径的1/3。
如果待测LED灯具或LED光棒的面积较大，则积分球也必需如上述相应 加大。因此如果待测LED光棒或LED灯具大小为30公分，则需要一个约100 公分直径的积分球才能有效量测。如此大的积分球，不但价格超过百万元，平 添量测成本；又需占用相当庞大的空间，使得量测的区域与相关范围规划困难; 且为保持其量测结果正确，内部不能被如灰尘或其它物品污染，所以需频繁保 养清洁，更增添使用上的不便，这样不易维护的问题，又使这种常用设备通常 被排除于LED总光功率量测领域之外。
随LED的应用日益广泛，业界因而存有强烈的需求，期盼能有价格相对低 廉、置放保存容易、且维修保养便捷的流明计诞生。本案申请人已提出第 96137543号发明专利申请案，如图2所示，其中揭示一种采用太阳能电池72 作为光感测装置，并以光纤74分光进行频谱分析，最后由处理装置70分析 该发光组件9的全光通量；本案则以此为基础而更进一步，制成具有上述各 项优点的流明计。
发明内容
因此，本发明的一个目的，在于提供一种易于制造的具有太阳能电池的 总光功率流明计。
本发明另一目的，在于提供一种造价大幅降低的具有太阳能电池的总光 功率流明计。
本发明的再一目的，在于提供一种维修保养便捷的具有太阳能电池的总 光功率流明计。
本发明的又一目的，在于提供一种易于容纳较大尺寸光源的具有太阳能 电池的总光功率流明计。
因此，本发明所揭示的具有太阳能电池的总光功率流明计，包括 一组 至少包括一片具有一个受光面及一个波长响应函数的太阳能电池的太阳能电 池组；设置于该至少一片太阳能电池受光面一侧、具有一个与该波长响应函 数相乘后对应于标准视效函数的透射函数的滤光片组；及一组用以接收该太 阳能电池组的电信号的处理装置。
通过预先量得太阳能电池的波长响应函数，并在其光路上游设置一组滤 光片，选择该组滤光片的透射函数与太阳能电池的波长响应函数相乘恰好对 应于标准视效函数，即可获得良好的总光功率数据，此种量测结构不仅因太 阳能电池的价格低廉而降低成本，亦可根据光源的形状及不同需求而改变结 构，更使保养维修简化，从而一举达成上述目的。
图1是常用积分球与待测组件关系示意图2是本发明申请人的前一个发明的结构示意图3是太阳能电池的等效电路示意图4是本案第一较佳实施例的结构侧视示意图5是波长与标准视效函数关系示意图6是本案第二较佳实施例的立体示意图7是本案第三较佳实施例的侧视示意图；及
图8是图7实施例的立体示意图。主要组件符号说明
8...积分球
10、 10"、 72...太阳能电池 12…滤光片 14、 70...处理装置 62、 142...检流计 74…光纤 82...光传感器 140…处理器
l(V-l(V、 1012，...太阳能电池 12r 122，、 12"…滤光片组 14"…环绕侧壁 Is…定电流源 RSH、 Rs、 Rt...电阻
具体实施方式
有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合附图的较 佳实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。且为便于说明，以下均是以LED 作为光源的范例，但实际使用时并不限于量测LED的发光。
目前常见的太阳能电池，基本结构是一个PN半导体二极管，以其中一面 接受光照产生光电流而发电；并在其两端以金属形成导电的电极而引出端电 流。其等效电路如图3所示，其中Is定电流源代表该太阳能电池10受光后的 光电流，二极管D代表太阳能电池10的PN 二极管特性，RsH代表该太阳能 电池10的旁路电阻，Rs代表其内部串联电阻。也可串接一检流计62及负载 Rl，并接一个电压计64，以量测受光照射时，太阳能电池10的输出电流与电 压。
由于太阳能电池在可见光波长范围内具有大致均匀的波长响应函数 (Responsibility)R(;i)，如图4所示，本例中利用一片例如5吋见方的单晶硅太
9、 9'…光源(光棒)
64...电压计 84…开口
16"…置放座 D...二极管阳能电池10，其两端电极串联检流计142，以读取该太阳能电池10受光束照 射所产生的短路电流Is。在此太阳能电池10的受光面前侧置放一片合适的滤 光片12，此滤光片12的透射函数(Transmittance fiinction)T(;i)与太阳能电池的 波长响应函数R(;i)的结合，必须符合如图5中Li所示，C正1931所规定的标 准视效函数(luminosity fiinction)V(义)。 也就是T(;i)xR(;i)-aV(;i)……(1)
其中"为比例常数。然后以一个己经校正的光源，例如CIE所规定的A 光源，或一个已知总流明数的LED白光光源照射此组合后的太阳能电池。如 果该调校照射光源的总光流明数为PA，而由太阳能电池所得到的短路电流为 Is，则组合而成的包括该太阳能电池10的流明计的响应常数-为
"二Pa/Is(流明/安培)……(2)
如此，在太阳能电池10受光面侧配置合适的滤光片12，以构成符合 C正1931所规定的V( A )标准视效函数，再输出光电流至处理装置14的处理 器140而加以校正-值，即可成为一个太阳能电池流明计。若此太阳能电池流 明计受光照射得到的短路光电流为Ism，则可知所照射的光流明数为P=^Ism。 当然，如熟悉此技术领域者能轻易理解，本例中虽系量测太阳能电池的短路 状况电流，但实际应用时，并不限制必须量测短路电流。
此外，由于目前常用的光源除单颗LED组件外，也有将多颗晶粒焊接于 一条电路板上，从而形成前述光棒，且随着例如液晶显示器的尺寸增大，光 棒的长度也日渐增长。若要上述光棒的发光组件流明数量测，则可如图6所 示，利用多片(例如十二片)上述的太阳能电池l(V、 102，、 103，、 104，、 ...1012，， 共同围绕架构出具有四面的太阳能电池信道，此信道的空间大小将可容纳整 条光棒9'的长度。
每一片太阳能电池1(V均以受光面向内，且在受光面侧分别设置有十二片 滤光片12 、 122'、...，各滤光片12n'分别具有特定的透射函数TU义)，与所 对应的太阳能电池10n，的波长响应函数Rn(义)结合后，需符合前述CIE1931规 定的标准视效函数关系，从而组合成一个全方位的流明计。
如此，LED光棒所发出的光将分别经过各滤光片12n'而由各太阳能电池10 '所接收，由于该通道除两端外，共同形成前述的置放空间，除小部份发光 由两端逸出外，几乎可接收到LED光棒所发出的任何角度光线。由于各片太 阳能电池l(V与滤光片12n'的组合都已经过个别校正，分别有其响应常数/ 。 -2、 -3、 "4、 ...-12，其单位为lm/A，且各片太阳能电池10n，与滤光片12n， 组合的短路电流经各自的响应常数，转换为各片太阳能电池l(V与滤光片12n'
组合所接收光的流明数Pi、 P2、 P3、 P4、…Pi2(流明)，则利用加法处理器得到 该光棒的总光功率流明数P= Pi+P2+P3+P4…+P^。
由于图6的实施例中，可能会有小部份光线由置放空间两端逸出，此部 份的光流明数将无法被正确量测到。因此，若待测光源的方向较集中如图7 的LED9",则如图7及图8所示，也可选择一个六面体的结构，除图示顶面 设置有如第一实施例所示的单片太阳能电池IO"与滤光片12"组合外，其余各 侧壁均为高度反射的环绕侧壁14"，在该高度反射侧壁14"中，保留底部的一 置放座16"用以置放待测光源，如此的结构， 一方面使检测装置结构简单，从 而使得维修保养极为便捷，另一方面可确保待测光源所发光束中，绝大部分 均被太阳能电池IO"感测到，量测出较准确的总流明数。
依照上述各实施例说明，本案通过采用太阳能电池作为感测装置，不仅 易于制造，并可大幅降低结构成本；且通过各个对应的滤光片，使得各太阳 能电池的波长响应函数被成功转换为标准视效函数，可正确量测发光组件的 总光功率流明数；并可随待测发光组件的长短、形状与发光方向，弹性组合 多个太阳能电池，构成符合该尺寸的置放空间，使用上更具有弹性；有效达 成上述所有目的。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并不能以此限定本发明实施 的范围，即只要依本发明申请的权利要求范围及发明说明书内容所作的简单 的等效变化与修饰，应仍在本发明专利涵盖的范围内。
权利要求
1.一种具有太阳能电池的总光功率流明计，包括一组至少包括一片具有一个受光面及一个波长响应函数的太阳能电池的太阳能电池组；设置于该至少一片太阳能电池受光面侧、具有一个与该波长响应函数相乘后对应于标准视效函数的透射函数的滤光片组；及一组用以接收该太阳能电池组的电信号的处理装置。
2. 如权利要求1所述的总光功率流明计，其中该组太阳能电池组包括一片太 阳能电池，且该总光功率流明计更包括一个由该太阳能电池共同围绕出一个 置放空间、且在面向该太阳能电池侧具有反射面的环绕侧壁。
3. 如权利要求1所述的总光功率流明计，其中该太阳能电池组包括多个分别 具有各自波长响应函数的太阳能电池，且该滤光片组包括多个分别对应设置 于各该太阳能电池的该受光面侧、且分别具有与各该波长响应函数相乘后对 应于标准视效函数的透射函数的滤光片。
4. 如权利要求l、 2、或3所述的总光功率流明计，其中该处理装置更包括一 个检流计。
5. 如权利要求l、 2、或3所述的总光功率流明计，更包括一组储存有该太阳 能电池组的至少一片太阳能电池的调校系数，并提供该处理装置的储存装置。
全文摘要
本发明揭示一种具有太阳能电池的总光功率流明计，通过在太阳能电池受光面侧，设置具有与该太阳能电池波长响应函数相乘后对应于标准视效函数的透射函数的滤光片，作为流明计。由于此种结构可彼此结合，可根据待测组件的形状尺寸而改变；制造容易且造价远低于现用的积分球；并因为结构简单而易于保养维修，有效改善现有流明计的缺点。
文档编号G01J1/00GK101685033SQ20081016693
公开日2010年3月31日 申请日期2008年9月27日 优先权日2008年9月27日
发明者张敏宏, 李静粼, 王遵义 申请人:中茂电子(深圳)有限公司