用于照明器表征的方法及设备技术

本发明专利技术揭示一种用于测量具有未知特性的照明器的照明特性的方法及相关联设备。所述方法包含以下步骤：在接近于安装部位的已知部位中提供经校准光检测器阵列，及接着用具有未知照明性质的照明器照明所述阵列。使用所得数据来计算发光强度对与所述照明器的角度及所述照明器的发光通量。本发明专利技术呈现用已知照明器校准测量的方法以及确定所述阵列中的所述检测器的角位置的方法。可使用色敏检测器来确定角分布及所述照明器的相关色温的平均值。

Method and apparatus for illumination characterization

The invention discloses a method and an associated device for measuring the illumination characteristics of an illuminator with unknown characteristics. The method includes the steps of providing a calibrated photodetector array in a known location close to the mounting site, and illuminating the array with an illuminator with an unknown illumination property. Using the data obtained to calculate the intensity of the illumination and the light flux of the illuminator. The present invention provides a method for calibrating a measurement with a known illuminator and a method for determining the angular position of the detector in the array. A color sensitive detector can be used to determine the angular distribution and the average value of the color temperature of the luminaire.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请案本申请案主张2014年2月26日提出申请的序列号为14/190,538的美国专利申请案的优先权权益，所述美国专利申请案以其全文引用方式并入本文中。
技术介绍
本专利技术一般来说涉及用于光度学、辐射度学、光谱辐射度学及/或色度学的测角光度计及积分球，所述测角光度计及积分球用于测量来自各种照明器的发光强度及发光通量。更特定来说，本专利技术涉及用于测量来自照明器的发光强度的方法及设备，所述发光强度随观察角度而变。在灯光照明系统设计的领域中，需要知晓照明器以从照明器的所有观察角度发射的发光强度。特定来说，照明器使用的发光二极管(LED)具有定制透镜及反射体，所述透镜及反射体经设计以形成不均质的特定受控制灯光照明分布。每当照明大区域且需要单个以上照明器时，必须确定每一照明器以各种角度发射的光的发光强度以确保整个区域被充分照明。因此，系统设计需要用以确定以从照明器的不同角度发射的光的发光强度，及从照明器发射的总发光通量的测量装置及方法。此外，照明器供应商必须规定其产品中的每一者的这些值。照明器客户及管理机构使用所公布值来比较不同产品，且确保产品满足所需要规范。因此，需要用以准确地测量照明器的发光强度分布及发光通量的设备及方法。当前所接受的用于确定随从照明器的角度而变的发光强度的装置为测角光度计。此设备使用单个光检测器(针对总光量)或分光光度计(针对颜色信息)。图1展示现有技术测角仪的一个实施例，其中照明器101安装于旋转座架102上，所述旋转座架相对于照明器绕水平轴103旋转。来自照明器的光从旋转镜113反射出，所述旋转镜相对于照明器绕垂直轴104旋转。孔隙105后面的分光光度计106测量处于经设定水平角度及垂直角度的光。测角光度计位于暗室100内部以防止杂散光或经反射光使测量失真。当通过旋转照明器座架或镜而使观察角度变化时，测角光度计测量在距照明器的给定距离处的检测器上接收到的发光强度。在一些实施方案中，使用介于照明器与检测器之间的一个或两个旋转镜来变化所述角度。可通过对跨围绕照明器的参考球的测角光度计结果求积分而获得发光通量。现有技术的常见方面为使用单个检测器来测量单独角度处的发光强度而检测器相对于照明器的角度是由机械手段而变化。用于照明器的官方表征所需要的测角光度计的使用可追溯到国家标准及技术协会(NIST)标准，其中测量是在国家认可测试实验室(NRTL)处完成。测角光度计具有用于商业应用的两个显著限制。第一显著限制是用于测量所需要的时间。精确的机械旋转连同用于运用单个检测器进行测量所需要的时间意味着需要数个小时的测量来表征一个照明器。第二缺点是成本。大规模测角光度计需要具有精度控制件的大的机械座架，从而导致花费大约$100,000的完整系统。这些限制使得难以在灯光照明系统设计周期期间以合理成本快速地表征照明器。举例来说，如果期望比较照明器上的数个不同LED透镜，那么必须将每一透镜安装于照明器中的LED上，将照明器安装于测角光度计中，且接着针对每一透镜花费数个小时的测量。因此需要用以在设计阶段期间快速表征并比较照明器设计而不必需要NIST准确度的系统及方法。此处所呈现的系统提供用以表征照明器的低成本、实时测量系统及方法。现有技术中所关注的是关于以下各项的专利：测角光度计(例如，US 7,800,745及US 5,949,534)、积分球(例如，US 6,721,048)、来自英特硅尔(Intersil)的可商购数字勒克斯(lux)传感器(部件号ISL29023)及来自AMS的数字彩色传感器(部件号TCS3472)，及联网传感器的系统(例如，US 8,587,414)。
技术实现思路
本专利技术提供快速地且以相对低成本实现照明器的表征的设备及方法。此处所呈现的系统提供用于表征来自未知照明器的照明数据的实时测量设备及方法。在一个实施例中，用于测量具有未知特性的照明器的灯光照明特性的设备包含用于安装所述照明器的安装部位及由所述照明器照明的接近的表面。光检测器阵列安装于所述表面上且通过总线或无线网络连接在一起，所述总线或无线网络使得能够将来自光检测器的数据提供到处理单元。来自所述照明器的光照在光检测器上，所述光检测器提供关于光的特性的数据。在一个实施例中，光检测器阵列经布置成栅格图案，且在另一实施例中，所述光检测器经布置成其中每一光检测器与附近光检测器分开相对于照明器的指定角度的图案。可通过以下操作校准系统：用具有已知照明特性的照明器来照明阵列，且形成一组缩放因子来反映已知特性与经测量特性之间的差别。首先，将具有已知照明特性的照明器安装于指定部位处且测量阵列的响应。此测量允许针对已知条件校准光检测器阵列。接着将具有未知照明分布的所述照明器放置于安装部位处且测量所述光检测器的信号。接着可基于已知照明器的阵列输出而调整结果。方法包含提供具有相对于安装部位的已知部位的光检测器阵列。可通过标准测量技术来确定阵列中的光检测器相对于安装部位的部位。在另一实施例中，在照明器安装点处具有数字角度尺的自动化常平座架上的激光器可用于使激光束在检测器阵列上方扫描。知晓激光束的角度、数字角度尺读数及来自个别光检测器的最大输出的时间使得能够已知每一光检测器的部位。一种用于测量第一照明器的照明特性的实施例方法可包含以下操作，所述操作包含：提供照明器安装部位及其上可安置光检测器阵列的一或多个表面，所述阵列中的每一光检测器具有已知位置，所述表面经定向以允许所述照明器安装部位处的照明器照明所述光检测器阵列；由计算机的处理器确定所述光检测器阵列中的所述光检测器对所述第一照明器的照明特性的响应性，以借此提供经测量照明数据；及由所述计算机的所述处理器对每一光检测器使用校准常数以计算每一光检测器的水平角度及垂直角度处的发光强度。在一些实施例中，所述方法可进一步包含对所述光检测器之间的中间角度处的所述发光强度进行插值计算；及对所述发光强度求积分以获得所述照明器的发光通量。在一些实施例中，可通过以下操作确定所述阵列中的每一光检测器的所述已知位置：在所述照明器安装部位处安装光源，所述光源提供具有已知定向的光束；使所述光束跨过所述光检测器阵列进行扫描，所述光检测器对被照明作出响应且响应于被照明而提供输出信号；及由所述计算机的所述处理器保存信息，所述信息使所述光束的所述已知定向与来自所述光检测器的所述输出信号相关以借此获得所述光检测器相对于所述照明器安装部位的所述位置。在一些实施例中，可将具有已知照明特性的第二照明器安装于所述照明器安装部位处，且所述方法进一步包含：由所述计算机的所述处理器确定所述光检测器阵列中的所述光检测器对所述第二照明器的所述已知照明特性的响应性，以借此提供校准照明数据集；由所述计算机的所述处理器基于所述第二照明器的所述已知照明特性而依据所述校准照明数据集计算每一光检测器的校准因子；及由所述计算机的所述处理器将经测量输出数据的比较的结果存储于计算机系统存储器中以借此提供针对所述光检测器中的每一者的一组缩放因子。在一些实施例中，光检测器可测量与相对于所述照明器的水平及垂直角度相对的总发光强度及色彩坐标，且所述计算机可使用所述经测量色彩坐标来计算所述照明器的相关色温。一种用于表征照明器的灯光照明特性的实施例设备可包含：安装部位，其用于安装所述照本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量第一照明器的照明特性的方法，其包括：提供照明器安装部位及其上安置光检测器阵列的表面，所述阵列中的每一光检测器具有已知位置，所述表面经定向以允许所述照明器安装部位处的照明器照明所述光检测器阵列；由计算机的处理器确定所述光检测器阵列中的所述光检测器对所述第一照明器的照明特性的响应性，以借此提供经测量照明数据；及由所述计算机的所述处理器对每一光检测器使用校准常数以计算每一光检测器的水平角度及垂直角度处的发光强度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.26 US 14/190,5381.一种用于测量第一照明器的照明特性的方法，其包括：提供照明器安装部位及其上安置光检测器阵列的表面，所述阵列中的每一光检测器具有已知位置，所述表面经定向以允许所述照明器安装部位处的照明器照明所述光检测器阵列；由计算机的处理器确定所述光检测器阵列中的所述光检测器对所述第一照明器的照明特性的响应性，以借此提供经测量照明数据；及由所述计算机的所述处理器对每一光检测器使用校准常数以计算每一光检测器的水平角度及垂直角度处的发光强度。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括：对所述光检测器之间的中间角度处的所述发光强度进行插值计算；及对所述发光强度求积分以获得所述照明器的发光通量。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述阵列中的每一光检测器的所述已知位置是通过以下操作确定的：在所述照明器安装部位处安装光源，所述光源提供具有已知定向的光束；使所述光束跨过所述光检测器阵列进行扫描，所述光检测器对被照明作出响应且响应于被照明而提供输出信号；及由所述计算机的所述处理器保存信息，所述信息使所述光束的所述已知定向与来自所述光检测器的所述输出信号相关以借此获得所述光检测器相对于所述照明器安装部位的所述位置。4.根据权利要求1所述的方法，其中将具有已知照明特性的第二照明器安装于所述照明器安装部位处，且所述方法进一步包括：由所述计算机的所述处理器确定所述光检测器阵列中的所述光检测器对所述第二照明器的所述已知照明特性的响应性，以借此提供校准照明数据集；由所述计算机的所述处理器基于所述第二照明器的所述已知照明特性而依据所述校准照明数据集计算每一光检测器的校准因子；及由所述计算机的所述处理器将经测量输出数据的比较的结果存储于计算机系统存储器中以借此提供针对所述光检测器中的每一者的一组缩放因子。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述光检测器测量与相对于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯·巴纳德，
申请(专利权)人：赛西蒂系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US