一种利用半积分球测量长尺寸日光灯光通量的方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种利用半积分球测量长尺寸日光灯光通量的方法及装置。它包括辅助标准灯(1)、长尺寸日光灯(12)、光通量计(3)、直线导轨(8)、步进电机(9)、半积分球(5)等。半积分球由内表面涂漫反射材料的半球(51)、挡板(52)、遮光筒(53)和镀高反射材料的平面反光镜(54)组成。日光灯穿过半积分球放置，在半积分球内的一段日光灯通过半球漫反射和平面镜反射，再由探头(2)检测，在光通量计上显示。步进电机带动直线导轨运动将日光灯进行分段光通量的测量，并对各段光通量求和实现总光通量的测量。
【专利说明】一种利用半积分球测量长尺寸日光灯光通量的方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用半积分球测量长尺寸日光灯光通量的方法及装置，属于光电测量领域。
【背景技术】
[0002]积分球广泛地应用于各个光学领域，例如纤维光学、激光技术、天体物理、照相化学和医学技术中的光测量。积分球内表面由BaS04、MgO等漫反射材料喷涂而成，因此具有高的、均匀的漫反射特性，光在球壁上作漫反射，最后在球体内空间形成均匀的照度分布。
目前国内生产的积分球直径范围有80mm至3000mm不等，其中目前市场上测试长尺寸大功率日光灯的光通量的积分球所用直径为2000mm、2500mm、3000mm，此类积分球体积大，占地面积大，测量使用不便捷，为了克服上述存在的问题，则需要对目前大积分球进行结构改进来满足市场需求。本发明提出一种利用半积分球测量长尺寸日光灯光通量的方法及装置，它不仅能利用镜面反射产生的虚像形成完整积分球，从而有效地减少积分球的体积，而且能够便捷地对长尺寸日光灯光通量进行测量。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种利用半积分球测量长尺寸日光灯光通量的方法及装置，它不仅能利用镜面反射产生的虚像形成完整积分球，从而有效地减少积分球的体积，而且能够便捷地对长尺寸日光灯光通量进行测量。
[0004]本发明的光通量测量装置包括:辅助标准灯(I)、长尺寸日光灯(12)、光通量计
(3)、直线导轨(8)、步进电机(9)、半积分球(5)等。半积分球由内表面涂漫反射材料的半球(51)、挡板(52)、遮光筒(53)和镀高反射材料的平面反光镜(54)组成。日光灯穿过半积分球放置，在半积分球内的一段日光灯通过半球漫反射和平面镜反射，再由探头(2)检测，在光通量计上显示。步进电机带动直线导轨运动将日光灯进行分段光通量的测量，并对各段光通量求和实现总光通量的测量。
[0005]挡板是为了避免光源没有经过散射均匀化直接照射光纤探头，造成极大的测量误差。同时挡板的大小、位置与形状设计以不影响光线的均匀化为前提，即需要保证光纤探头部位的光照度与其它部分的光照度相同。
[0006]半积分球由内表面涂漫反射材料的半球、挡板、遮光筒和镀高反射材料的平面反光镜组成，直径为300mm-1OOOmm不等。其中半积分球的平面镜中心和其对应半球部一端各自安装有高为50mm的圆柱形遮光筒。漫反射材料主要为硫酸钡、氧化镁或聚四氟乙烯等。
[0007]长尺寸日光灯的常用规格一般为T8、T5、T4，其长度分别为600mm、1200mm、1500mm。测量时将日光灯穿过半积分球放置，日光灯两端长为50mm的灯脚安装在灯座上，而长为50mm的灯座固定于直线导轨的支架上，并将长尺寸日光灯左端灯座与平面镜持平，则日光灯的光通量从最左端开始测量。对于不同尺寸的日光灯，采用的直线导轨长度范围控制在1000mm-2000mm之间。[0008]步进电机采用二四相混合式步进电机，其步距精度为±5%。光通量计测量的分辨率为0.011m，测量速度为5次/S。
[0009]辅助标准灯是为了减小光通量测量误差而设置的，因为漫反射光在未经均匀化之前就可能被半积分球内的其他物体吸收掉一部分，为了避免测量误差的存在，测量开始时需进行校准。
[0010]本发明主要是利用半积分球测量长尺寸日光灯光通量，它不仅能利用镜面反射产生的虚像形成完整积分球，从而有效地减少积分球的体积，而且能够便捷地对长尺寸日光灯光通量进行测量。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明的整体结构示意图。
【具体实施方式】
[0012]为了使本发明实现的技术手段与达成的功效易于明白了解，下面结合具体实施事例，进一步阐述本发明。
本发明的半积分球由内表面涂漫反射材料的半球、挡板、遮光筒和镀高反射材料的平面反光镜组成，该平面镜用于将光进行镜面反射，利用半球部和由平面镜所产生的半球部的虚像的合成，用于提供与以往的全球型积分球实质上相同的积分空间，用此方法可以减少积分球的所占空间和材料，同时能够便捷地对长尺寸日光灯光通量进行测量。
设半积分球内中心光 源在α方向的光强度为1(1( Ct ),半积分球的半径为r,则在积分球内壁微小面A上产生照度Eatl，其表达式为:
Ea0 = 10 ( α ) /r2(I)
半积分球漫反射层的平均反射率为P，则微小面A上反射出的光通量％，其表达式为:
% = P-Ea^dS(2)
半积分球内部微小面B在镜面上存在对应的虚像B'，微小面A上对微小面B'方向的光强度为Ia(9)，其表达式为:
Ι?(θ) = φα.οο5θ/π(3)
由于面A到面B'的距离为2r ^cose,面B'上在光强度为Ia( Θ )的情况下的照度
为:
【权利要求】
1.一种利用半积分球测量长尺寸日光灯光通量的方法及装置，由辅助标准灯、长尺寸日光灯、光通量计、直线导轨、步进电机、半积分球等组成，其特征是:日光灯穿过半积分球放置，在半积分球内的一段日光灯通过半球漫反射和平面镜反射，再由探头检测，在光通量计上显示。步进电机带动直线导轨运动将日光灯进行分段光通量的测量，并对各段光通量求和实现总光通量的测量。
2.根据权利要求书I所述的利用半积分球测量长尺寸日光灯光通量的装置，其特征是半积分球由内表面涂漫反射材料的半球、挡板、遮光筒和镀高反射材料的平面反光镜组成，直径为300mm-1000mm。其中半积分球的平 面镜中心和其对应半球部一端各自安装有高为50mm的圆柱形遮光筒。漫反射材料主要为硫酸钡、氧化镁或聚四氟乙烯粉末涂料等。
3.根据权利要求书I所述的利用半积分球测量长尺寸日光灯光通量的装置，其特征是光源的光束在半积分球内壁全体一次反射光在面B的总照度Ebi，其表达式为:EB1 = Ebl+Eb, I=(I+Pm) * P * Φ/(4 31.r2),光源在半积分球壁任意一点上产生的光照度是由多次反射产生的光照度叠加而成的，则由积分学原理得半积分球内任意一点的光照度为:
E = 10 ( a ) /r2+ P.Φ / (4.r2) + P M.P.Φ / (4 π.r2) + P 2.Φ 2/(4 τι.r2) + P Μ2.P 2.Φ/(4 3?.r2)
+ P 3.φ V (4 π.r2) + P Μ3.P 3.Φ/(4 3?.r2)......=10( α )/r2+ Φ/(4 3?.r2) { P /(1-P ) + P μ.P /(1-P Μ.P )}......由于半积分球内存在挡板，使得光线在未经散射均匀化之前，需要去掉ItlUVr2项，则在将自长尺寸日光灯照射出的光通量设为Φ的情况下，在形成于半球部与平面部之间的积分空间内被均匀化而获得的照度可以用下式来表达。即由光谱仪测量出的受光面照度E为:
4.根据权利要求书I所述的利用半积分球测量长尺寸日光灯光通量的装置，其特征是步进电机采用二四相混合式步进电机驱动直线导轨进行分步光通量的测量。光通量计测量的分辨率为0.011m，测量速度为5-10次/S。
5.根据权利要求书I所述的利用半积分球测量长尺寸日光灯光通量的装置，其特征能够测量不同规格的长尺寸日光灯，其一般型号为T8、T5、T4，长度分别为600-2000mm。测量时将日光灯穿过半积分球放置，日光灯两端长为50mm的灯脚安装在灯座上，而长为50mm的灯座固定于直线导轨的支架上，并将长尺寸日光灯左端灯座与平面镜垂直，日光灯的光通量从最左端开始测量直至最右端。对于不同尺寸的日光灯，采用直线导轨长度范围为2400mm 之内。
6.根据权利要求书I和5，对于不同规格T8、T5、T4的长尺寸日光灯，釆用内径尺寸为30mm、19mm、15mm 的遮光筒。
7.根据权利要求书I所述的利用半积分球测量长尺寸日光灯光通量的装置，其特征根据公式
8.根据权利要求书I所述的利用半积分球测量长尺寸日光灯光通量的装置，其特征是当光通量计接收到光信号后，其显示和记录下各段不同距离的日光灯光通量，最后对各段光通量求和实现总 光通量的测量。
【文档编号】G01J1/00GK104006877SQ201310061839
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2013年2月27日 优先权日:2013年2月27日
【发明者】鲁玉红, 金尚忠, 郑健, 邵茂丰, 杨初 申请人:中国计量学院