當(dāng)人們?cè)谙硎躄ED燈具帶來(lái)的節(jié)能、舒適的時(shí)候，并不知道LED燈具研發(fā)工程師如何被LED的交叉光線和空間顏色不均勻虐得死去活來(lái)，一遍一遍的建模、修改模具、申請(qǐng)更多修模預(yù)算......

而當(dāng)工程師聽(tīng)說(shuō)一種可以準(zhǔn)確測(cè)試光源光線文件（Ray Data 或 Ray file，Ray Set）的儀器的時(shí)候，無(wú)不眼放亮光，以為神器….，然而當(dāng)他真正擁有這樣的一臺(tái)神器的時(shí)候，卻發(fā)現(xiàn)并不是那么容易，甚至嘀咕，怎么向老板交代啊......

OK，今天我們就聊聊近場(chǎng)分布式光度計(jì)的前世今生，以及如何選擇一臺(tái)真正解決問(wèn)題的近場(chǎng)分布式光度計(jì)，尤其是如何獲得全光譜的光線文件，來(lái)優(yōu)化LED燈具空間顏色不均勻的問(wèn)題。

近場(chǎng)分布式光度計(jì)的“前世”：

Idea of Prof. Riemann

雖說(shuō)大部分行業(yè)人士也是這幾年才知道“近場(chǎng)分布式光度計(jì)”，然而，這其實(shí)并非什么最新的科技。

上世紀(jì)80年代，在德國(guó)的Illmenau 工業(yè)大學(xué)，Riemann 教授產(chǎn)生了使用成像亮度計(jì)取代光度探頭進(jìn)行燈具配光特性測(cè)試的想法，并帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了大量的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證工作，并成功做出了世界第一臺(tái)近場(chǎng)分布式光度計(jì)。

該分布式光度計(jì)技術(shù)在1991年獲得了德國(guó)的國(guó)家專(zhuān)利，并授權(quán)給TechnoTeam公司。實(shí)際上TechnoTeam公司就是由該項(xiàng)目轉(zhuǎn)化而成立公司。

近場(chǎng)分布式光度計(jì)的原理

近場(chǎng)分布式光度計(jì)原理其實(shí)很簡(jiǎn)單，就是用成像式亮度計(jì)圍繞光源做球形掃描，獲得每個(gè)空間位置上光源的亮度圖像，并將該圖像經(jīng)過(guò)處理得到該位置的光線文件，不同位置的光線文件融合集成，就得到了整個(gè)光源的光線文件。

近場(chǎng)分布式光度計(jì)的今生

在當(dāng)時(shí)，LED還是個(gè)未來(lái)事物，TechnoTeam的近場(chǎng)分布式光度計(jì)主要以取代傳統(tǒng)的遠(yuǎn)場(chǎng)分布式光度計(jì)為主要目標(biāo)。主要賣(mài)點(diǎn)就是體積小，總體投入低。

例如，測(cè)試2米的燈具，在層高略高一點(diǎn)的辦公樓層里就可以安裝、運(yùn)行，而且精度高，對(duì)傳統(tǒng)的德國(guó)分布式光度計(jì)廠家，例如LMT等造成不小的威脅，這是后話(huà)，我們以后文章再專(zhuān)門(mén)說(shuō)明。

隨著時(shí)間來(lái)到21世紀(jì)，LED在照明市場(chǎng)逐漸火熱，大家發(fā)現(xiàn)近場(chǎng)分布式光度計(jì)在測(cè)試配光過(guò)程中的近場(chǎng)文件對(duì)照明設(shè)計(jì)太有用了。

只要將這些近場(chǎng)光線數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，變?yōu)椴煌彰鞣抡嬖O(shè)計(jì)軟件兼容的格式，就可以大大解放照明設(shè)計(jì)工程師，這個(gè)好處實(shí)在太大了，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，解決了以下幾個(gè)問(wèn)題：

建立一個(gè)高質(zhì)量的光源模型需要精確的定義幾何尺寸、光學(xué)性能、熱性能等所有與光相關(guān)的因素，很多情況下，幾乎是不可能完成的任務(wù)。

在最新的LED技術(shù)及短弧燈設(shè)計(jì)方面，建立一個(gè)真實(shí)仿真模型需要耗費(fèi)大量的時(shí)間、極大的工作量，而且很難獲得理想的模型。

測(cè)量到的Ray data 準(zhǔn)確完整地描述了光源的性能，因此不需要去建立復(fù)雜物理仿真模型。

真正的Ray data 模型，考慮到了產(chǎn)品公差的影響，尤其在LED設(shè)計(jì)時(shí)，可以減少很多煩心的工作，在燈具開(kāi)發(fā)時(shí)，可以最大的降低模具修改的次數(shù)，節(jié)省費(fèi)用和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。

選擇真正有生產(chǎn)力的近場(chǎng)分布式光度計(jì)

隨著行業(yè)對(duì)光源近場(chǎng)數(shù)據(jù)的需求增長(zhǎng)，像所有的行業(yè)一樣，同類(lèi)產(chǎn)品也在不斷出現(xiàn)，所以下面我們來(lái)聊聊如何選擇近場(chǎng)分布式光度計(jì)。

1、采樣數(shù)目

采樣數(shù)目要符合 Nyquist–Shannon 采樣定理，簡(jiǎn)單說(shuō)，只有達(dá)到一定的采樣樣本數(shù)目，才能保證一定的測(cè)試精度。

對(duì)于近場(chǎng)分布式光度計(jì)來(lái)講，因?yàn)橐@得LED光源的交叉光線，因此根據(jù)光源的復(fù)雜程度，理想的采樣角度分辨率應(yīng)該在0.1-5°之間，當(dāng)然如果光型比較規(guī)則，例如是朗伯的，可以角度再大點(diǎn)，例如10°。

當(dāng)然，這個(gè)角度分辨率，大部分的機(jī)械結(jié)構(gòu)都可以做得到，不是什么問(wèn)題。

然而，如果你的采樣速度很慢很慢，例如，有一款同類(lèi)進(jìn)口產(chǎn)品，即使采用2.5°X2.5°的間隔采樣，大概也要10個(gè)小時(shí)，您覺(jué)得可以忍受嗎？測(cè)試結(jié)果可以用嗎？

因此一定要根據(jù)測(cè)試時(shí)間來(lái)考察測(cè)試的角度步進(jìn)間隔。如果你只看規(guī)格書(shū)上寫(xiě)的角度步進(jìn)間距，俺們就只能呵呵了… 實(shí)際上，對(duì)于Riemann教授的近場(chǎng)分布式光度計(jì)，2.5°X2.5°只需要25分鐘。

2、亮度測(cè)試的精度和重復(fù)性

由于近場(chǎng)分布式光度計(jì)的核心是成像亮度計(jì)，因此亮度計(jì)的精度和重復(fù)精度與測(cè)試結(jié)果影響很大

3、機(jī)械定位精度與重復(fù)精度，以及圖像格式

全光譜光線文件測(cè)試技術(shù)比較

照明用的LED通常采用藍(lán)光芯片+熒光粉的技術(shù)，因此造成空間的色度分布不均勻。因此如果有全光譜的光線文件，就可以對(duì)空間顏色特性進(jìn)行仿真，進(jìn)而進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，消除顏色的不均勻性。

要獲得全光譜的光線文件，主要要三種技術(shù)：

1、采用高光譜相機(jī)，在每個(gè)位置采集不同波長(zhǎng)的圖像。

該技術(shù)已經(jīng)用于遙感、生物細(xì)胞成像，在這些領(lǐng)域已經(jīng)是很成熟的技術(shù)。但是用于LED測(cè)量，其采樣時(shí)間、數(shù)據(jù)校正處理、成本等，均沒(méi)有現(xiàn)實(shí)意義，因此還沒(méi)有廠家采用這種技術(shù)。

2、采集每個(gè)位置的色度圖像，根據(jù)LED的平均光譜，由色坐標(biāo)的差異反向推算光譜值。

這種方法的中大缺陷有三點(diǎn)：

a）光譜式推算出來(lái)的，我們知道同色不一定同譜，同譜一定同色。

b）色度坐標(biāo)測(cè)試精度差。這是原理決定的，采用濾光片式的色度計(jì)存在天然的光譜匹配誤差問(wèn)題

c）測(cè)試時(shí)間的限制：由于在同一個(gè)位置，測(cè)色的時(shí)間至少4倍于亮度測(cè)試，因此沒(méi)有辦法取得足夠的樣本，進(jìn)行測(cè)試，只能犧牲空間掃描間隔，例如通常使用20°的采樣間隔，不足的數(shù)據(jù)采用差值補(bǔ)充。

3、將測(cè)試波段分為藍(lán)光和黃光兩個(gè)波段，分別測(cè)試光線文件，然后融合處理。

這種方法無(wú)疑抓住了色度分布不均勻的關(guān)鍵，也就是不同方向藍(lán)光、黃光比例不同導(dǎo)致的色度不均勻。