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三恩時色差儀的標準照明光源

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三恩時色差儀的標準照明光源

發布時間:2015-12-15 瀏覽:616 次

LED是21世紀具有競爭力的新型固體光源,它具有效率高、光色純、能耗低、壽命長、可靠耐用、應用靈活、安全、響應快、無污染、控制靈活等優點。所以目前三恩時研發的色差儀都是采用LED組件來做為光源系統。這也是未來三恩時光學儀器的照明光源核心。

影響LED光強分布的因素很多,根據發光二極管的結構特點,根據光計算公式中的反光碗的張角α、插入深度l、環氧樹脂的折射率n以及透鏡的曲率半徑r為主要影響因素。這里不給出計算公式,光學的計算公式比較復雜,在色差儀的研發過程中專家們都比較頭疼,所以我們只要簡單的了解LED在色差儀器行業中作為光源的使用和影響就好,對其具體的照明計算公式就不做具體分析了。

一般LED的反光碗為圓錐形,反光碗張角決定光子經過反光碗作用后分布的張角大小。下圖一中(a)(b)(c)對應的發光碗張角分別為55/80/90°,對應的法向光強分別為1.304/1.519.1.482cd。

圖一 不同張角的反光碗對光強分布的影響

法向光強取決于Ⅰ類光線所占比例和Ⅱ類光線中經反光碗作用后直接射向球面的光線經球面折射后偏離法向的角度。

在僅改變反光碗的張角,而保持反光碗的高和底面直徑以及LED其他參數不變的條件下,當反光碗的張角很大時,Ⅰ類光線的比例不變,Ⅲ類光線的比例增大,Ⅱ類光線的比例減小而且該類光線經反光碗作用后偏離法向的角度隨著張角的進一步增大而增大,導致直接從球面出射的光線將減少,因而法向光強有減小趨勢。當反光碗的張角很小時,Ⅰ、Ⅲ類光線的比例減少,Ⅱ類光線的比例增大。然而Ⅱ類光線經發光碗作用后偏離法向的角度隨著張角的進一步減小而增大,同樣導致直接從球面出射的光線減少,因而法向光強也存在減小的趨勢。

因此,隨著張角由小變大,最大光強先變化后變小。同時,由圖一可知:張角的變化并為引起半功率角大幅度變化,即半功率角變化很小,具有很好的指向性。

芯片深度對光強分布的影響

封裝時支架的插入深度決定LED的出射角度參數和法向光強。改變芯片深度,光強分布變化如圖二所示。

圖二(a)(b)(c)對應的插入深度分別為1.6/2.3/3.5mm,對應法向光強分別為0.841、1.512、0.549cd。

圖二 插入深度對光強分布的影響

在僅改變支架的插入深度,而不改變LED其他參數的情況下,當反光碗離球面頂端較遠時,Ⅰ類光線的比例減小,Ⅱ類光線的比例不變,Ⅲ類光線的比例增大。由于芯片里球面頂端較遠,當Ⅰ類光線射到球面時,將有很大一部分光線產生全反射從除球面之外的其他面射出,并且產生全反射的光線所占的比例隨著芯片離球面頂端距離的增大而增大,從而導致法向光強變小。

三恩時色差儀在研發過程中,LED作為內置標準光源這些問題都是研究因素之一。研發部門根據LED光源的發光碗與球面位置不同的光線率分析出做適合工業檢測顏色所使用的LED組件。

當反光碗離球面頂端較近時,Ⅰ類光線的比例增大,Ⅱ類光線的比例不變,Ⅲ類光線入射到球面的入射角變小,經球面折射之后光線偏離法向的角度變化,光線變得發散,光強分布比較均勻,導致法向光強變小。只有當芯片離球面頂端距離使得Ⅰ類光線比例較大,經球面折射后偏離法向的角度較小,且產生全反射的光線較少時,法向光強才能達到最大。

因此,隨著芯片深度的增大,法向光強先變大后變小。同時,隨著芯片深度增大,半強度角將逐漸變大。

 

三恩時色差儀的LED組件光源在光的標準照射和反射也是符合這些情況的,在研發儀器時,注意光源的芯片、深度等等一些列問題都有可能影響色差的值。

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