LED成像分布光度计的研究

4 LED成像测试计算原理

4.1计算原理

假设一抛物型反射器方程为Y2=2px，如图4所示，LED任意发射的一条光线经过l1，通过抛物反射器反射后，以l3路径达到半透明接收屏。根据抛物线性质，l1+l2=l2+l3=C，C是常数；则根据公式（1），可计算得到LED出射角度，其中对于一特定抛物线，可求得角度值，如公式（2）所示。一般测量LED光强时，满足平方反比定律，E=l/d2，采用抛物型反射器的特性，LED各处发射光线到接收屏，经过的光程为常数，因此接收屏相应位置接收到的光度量值与LED光强成线性关系。


图4 光路计算示例


如果使LED在垂直方向有一个5℃的变化，计算方法相同，最终计算出的角度偏离5℃，而相应的光强值位置也会相应变化，原来0℃方向的光强值，将会出现在5℃位置。如此处理，可以解决两个问题，一是LED本身遮挡住O℃方向的光强，通过偏转角度，可以得到使光强值在新的角度出现，修正这一角度光强；二是通过偏转角度，可以得到多幅光强分布图像，从而可以对整体光强分布进行修正。

对于光强，要计算进抛物面反射率和接收屏透射率。如果光源光强值超过CCD测试范围，则接收屏前加逐级加多片柔光镜，得到多级测试光斑，从而可比较精确地得到整体光强分布值。

4.2软件模拟示例

采用照度模拟软件，可获得模拟光斑图像，如图5所示。设定P取值为10cm，接收屏距抛物面反射器距离80cm，计算可得配光曲线如图6所示。


图5 模拟光斑图像

图6 模拟配光曲线

4.3实拍光斑测试示例

通过在实验室里搭建测试平台，采用朗伯型LED光源进行测试，实际拍摄LED光斑图像如图7所示。其参数设置P取值为lOcm，接收屏距抛物面反射器距离80cm.经过计算可得到LED配光曲线，如图8.


图7 实际拍摄光斑图像


图8 模拟配光曲线

5小结

本文介绍并探讨了一种新型的基于成像方法的测试光度计，并且对其进行了研究，对于具有半面发光特点的LED光度测试，给出了一种解决方案。目前测试的结果，比较吻合实际LED的配光曲线，具有可行性，但是精确度不够，仍然需要通过进一步控制仪器精度，以及通过包括光斑图像校正，多级光斑图像处理等手段，来改善其精确度。文中主要探讨并研究了这种测试光度计的原理及实现过程，没有对其精度的控制进行讨论。