LED积分球涂层需要高反射率的原因

LED 测量所用的积分球，要求会比一般灯具高很多，因为LED 的发光角较小，方向性很强。具体如下：一、涂料积分球又称为光通球，是一个中空的完整球壳。内壁涂白色漫反射涂料，且球内壁各点漫射均匀。光源在球壁上任意一点上产生的光照度是由多次反射光产生的光照度叠加而成的。在球壁上任意位置的光照度（挡去直射光后）与灯的光通量成正比。通过测量球壁窗口上的光照度，就可求出光源的光通量。

积分球工作原理示意图

由上图可知，积分球的关键在于将不均匀的入射光均匀化，因此内壁涂料是影响测量的关键因素，而涂料的选择主要看以下四个方面：1、漫反射率。LED 的方向性很强，必须经过多次反射，才能使球体内光达到均匀分布，因此要求反射率在95%以上；投射灯的方向性更强，对漫反射率的要求更高。目前全球漫反射率最高的涂料是spectraflect，可见光反射率98%。2、琅伯特性。琅伯特性是指涂料漫反射性能，好的涂料，不管入射光从哪个角度入射，从任何角度观察，亮度值都是一样的。这种情况下，取样才有意义。而spectraflect 近似完美朗伯体。3、涂料反射率的光谱选择性。光谱反射率指的是在不同波长、涂料的反射率，光谱反射率曲线越平坦，说明涂料对波长没有选择性，测量结果越可靠。可见光范围内，spectraflect 的反射率波动小于2%，非常平坦。

4、稳定性。涂料的化学成分随时间发生的变化。有些涂料在紫外光照射下没多久就氧化、发黄甚至脱落，说明化学成分已经改变了，反射率、琅伯特性和光谱选择性等必然发生变化。spectraflect 的稳定性非常好，用它喷涂的积分球，可保证十年的稳定性。综合以上几个优点，Labsphere 的积分球在消除方向性上面是有无与伦比的优势的：同样一个车灯，放在球中心测量时，极端角度入射，测得的数据差值小于5%；放在侧面开口测量时，入射角度基本不会带来影响。二、吸收辅助灯设计通常情况下，测量都是先用标准灯对系统进行标定，然后测量待测灯，通过对光谱进行比例运算得到待测灯的数据。但是，由于材料、大小的不同，标准灯和待测灯对光的吸收是有差异的，特别是在LED 夹具和车灯这一块，差异会非常明显。Labsphere 采用了吸收辅助灯，对这个差异进行了补偿。具体过程如下：1、用光通量标准灯对系统进行标定；2、关闭标准灯，不取出来；打开辅助灯，待辅助灯稳定后，测量一次。此时，光谱仪采到的是标准灯的吸收光谱；3、取出标准灯，放入待测灯，待测灯不打开，测量一次。这一次，测到的是待测灯的吸收情况；4、关闭辅助灯，打开待测灯进行测量。测量时，软件会自动把第二步和第三步的数据进行对比并计算到输出结果中。三、光谱仪作为系统采样器件，光谱仪决定了信号的精度。1、重复是指反复测量相同的灯具，所得到的数据差值，一般以百分比来表示。Labsphere 的测量重复度好于0.02%。2、线性度决定。线性度是指在光谱范围内，光谱仪真实地还原每一个nm 波长的能力。线性度越高，重复性越好。Labsphere 的光谱仪，线性度都好于99.8%。2、杂散光是指测量某个波长值时到达探测器的其他波长的光。抑制杂散光的能力是光谱仪的一个重要指标。CDS 2100 的杂散光小于0.01%。3、动态范围是仪器能测量的最大不失真信号和最小信号之比。它表征的是仪器测量大信号和小信号的能力。通常很多光谱仪指标上写的是可以测到很大，但实际上测到大信号时就不稳定，这就是动态范围不够。特别是我们这种应用，采用一台光谱仪搭配两个球，既要测量单颗LED 又要测灯具。LED 的光通量比较小，而灯具的光通量非常大，动态范围一定要很高。CDS 2100 动态范围30000:1，完全可以满足要求。4、灵敏度。灵敏度是考量光谱仪的一个重要因素，它表征的是光谱仪对于弱信号、信号变化的响应速度和程度。CDS 2100 采用薄型背照式阵列CCD，极大的提高了量子效率同时缩短了积分时间。