ChinaAutoRegs｜GBT 39394-2020 英文版/English/翻译/LED灯、LED灯具和LED模组的测试方法
Test method for LED lamps, LED luminaires and LED modules

1 SCOPE

This standard specifies the methods for measurement of electrical, photometric, and colorimetric quantities of LED lamps, LED luminaires and LED modules, for operation with AC or DC supply voltages, possibly with associated LED control gear. LED light engines are assimilated to LED modules and handled accordingly. Photometric and colorimetric quantities covered in this standard include total luminous flux, luminous efficacy, partial luminous flux, luminous intensity distribution, centre-beam intensity, luminance and luminance distribution, chromaticity coordinates, correlated color temperature (CCT), color rendering index (CRI), and angular color uniformity. This standard does not apply to LED packages or products based on organic LEDs (OLED).

2 NORMATIVE REFERENCES

The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated references, only the editions cited apply. For undated references, the latest editions of the normative document (including any amendments) apply.
GB/T 19658-2013 Method of Measurement of Center Beam Intensity and Beam Angle(s) of Reflector Lamps (IEC/TR 61341:2010, IDT)
GB/T 20151-2006 Photometry – the CIE system of physical photometry (CIE S 010/E:2004, IDT)
GB/T 22907-2008 The photometry and goniophotometry of luminaires (CIE 121:1996, IDT)
GB/T 24826-2016 General lighting-Light emitting diode (LED) products and related equipment-Terms and definitions (IEC 62504:2014, IDT)
GB/T 26178-2010 The measurement of luminous flux (CIE 84:1989, IDT)
GB/T 26180-2010 Method of measuring and specifying colour rendering of light sources (CIE 13.3:1995, IDT)
ISO/IEC Guide 98-3:2008 Uncertainty of measurement – Part 3: Guide to the expression of uncertainty in measurement
ISO/IEC Guide 98-4: 2012 Uncertainty of measurement- Part 4: Role of measurement uncertainty in conformity assessment
ISO/IEC Guide 99: 2007 International vocabulary of metrology – Basic and general concepts and associated terms (VIM)
IEC/TR 60725:2012 Consideration of reference impedances and public supply network impedances for use in determining the disturbance characteristics of electrical equipment having a rated current  75 A per phase
IEC 62612 Self-ballasted LED-lamps for general lighting services – Performance requirements
IEC/PAS 62717:2011 LED Modules for General Lighting – Performance requirements
IEC/PAS 62722-1:2011 Luminaire performance – Part 1: General requirements
IEC/PAS 62722-2-1:2011 Luminaire performance – Part 2-1: Particular requirements for LED luminaires
ISO 11664-1:2007(E)/CIE S 014-1/E:2007 Colorimetry- Part 1: CIE Standard Colorimetric Observers
ISO 11664-2:2007(E)/CIE S 014-2/E:2006 Colorimetry – Part 2: CIE Standard llluminants
ISO 11664-3:2012(E)/CIE S 014-3/E:2011 Colorimetry – Part 3: CIE Tristimulus Values
ISO/CIE 19476:2014(E) Characterization of the Performance of Illuminance Meters and Luminance Meters
CIE S 017/E:2011 ILV: International Lighting Vocabulary
CIE15:2004 Colorimetry, 3rd edition
CIE DIS 024/E:2015 Light Emitting Diodes (LEDs) and LED Assemblies – Terms and Definitions
CIE 198:2011 Determination of Measurement Uncertainties in Photometry
CIE 198-SP1:2011 Determination of Measurement Uncertainties in Photometry – Supplement 1: Modules and Examples for the Determination of Measurement Uncertainties
ILAC P10:01/2013 ILAC Policy on the Traceability of Measurement Results

4 测试实验室要求

4.1 一般要求
4.1.1 标准测试条件
LED 装置的光度、色度和电学特性的测量应在规定的标准测试条 件下采用适当的设备和测试程序 进行。标准测试条件包括一个设定值和一个允差区间。在精确的设定值(如 测试电压)下 对 DUT 的参 数实施测量是理想情况。但在实际情况中,考虑到实际值与设定值存在偏差,因此本测试方法中对每个 设定值规定了允差区间。如有必要,可对实际值进 行校正以调节到设定值。 测量结果应在标准测试条 件设定值下给出。此外,测试设备应符合规定要求,通 常应规定设备性能参数的最大值或最小值 (或 者 给出一个范围值)。允差区间和要求见4.2、4.3、4.4和4.5。
当仪器用来测量相关量的 绝 对 值 时,所 有 的 测 量 都 应 溯 源 到 SI。 测 试 报 告 应 包 含 测 量 不 确 定 度 (具体见第8章)。第4 章 中 所 有 关 于 仪 器 的 测 量 不 确 定 度 值 都 通 过 扩 展 不 确 定 度 表 示,置 信 区 间 为 95%(通常包含因子k=2)。
测试应在所有测试条件处于设定值允差区间内的条件下进行,所 有的仪器应满足 4.2、4.3、4.4 和 4.5中的规定要求,此时测量条件被认为 是符合本标准要求。 为了进一步减少测量不确定度,可 对设备 的实际值修正,进而确保与标准测试条件设定值的 偏差处于允差区间内。 设定值通常是允差区间的中 心值,但也并非总是如此。
当某些标准测试条件或要求无法满足时,若相关的测量已经校正到标准测试条件,则超过允差区间 或要求的偏差也是可以的,且此时应 评估被校正参数的不确定度分量,并 纳入最终的总不确定度计算 中。同时,应在测量报告中对实际的测量条件以及对参数校正至标准测试条件的情况进行说明。
为了实施校正,应确定 DUT 的敏感系数。只有在 DUT 相对于修正系数中所包含的所有量值都处 于稳定状态时,才能实施校正。
注:如若测量多个相同型号的产品 ,测 得该型号或相近型号中某一 DUT 的敏感系数 ,可 用于校正其他 DUT。
对于不确定度计算,宜分析 DUT 的主要性能(及其相关的敏感系数)。然而,实际上,对 DUT 所有 的性能做详细的评估既不可能也不现实。因此,如若没有详细的信息可用,附录 C 中关于 DUT 性能的 一些敏感值可用于评估测量不确定度,但这些敏感值不可用于校正。
不确定度评估的基础模型,所有校正因子的细节以 及所做的不确定度因素评估都应由实验室来保 存并根据需要使用。
在本标准中没有明确描述的测试设备的设计以及配置,只 有当它们宣称可产生等同的结果时才能
接受。
更多纳入实际实验室条件的细节和例子请参见附录 A,不 确定度评估的指导见第 8 章以及参见附 录 D。
4.1.2 允差区间
对于每一个标准测试条件,都给 出了相关参数的允差区间以设定 DUT 的燃点条件。 应纳入相关 参数的测量不确定度以确保该参数位于设定值允差区间内。为了达到这个目的,定义了一个接受区间, 等于允差区间在限值两侧减去参数的扩展测量不确定度 (95% 的置信概率)。DUT 参数的测量结果应 位于设定值允差区间内,如图1所示。参数的测量不 确定度包括测量设备的校准不确定度以及其他测 量条件的不确定度分量。关于允差区间与接受区间的其他信息以及距离可参见附录 A。更多关于接受 区间的概念信息请见ISO/IECGuide98-4:2012。

图 1 允差区间和接受区间的示意图

4.2 实验室和环境条件
4.2.1 测试室
测量应在环境(如烟、尘、水汽和振动)对被测量的影响可忽略不计的房间内进行。周边布置应保证杂散光最小,如果杂散光较大,相关的误差应被校正。更多信息参见附录 B。
4.2.2 环境温度
对于 LED 灯、LED 光引擎(根据环境温度设计的)以及 LED 灯具测量,设定的环境温度值tamb应为25.0 ℃。
允差区间:±1.2 ℃。
为了满足这个要求,温度测量的结果应位于接 受区间内 (见 4.1.2)。 例如,温 度测量的不确定度是0.2 ℃,接受区间则是±1.0 ℃。如若不确定度更大,则接受区间将更小。
应选取可代表靠近 DUT 周围温度的点进行环境温度测量。 对于积分球而言,温 度传感器宜设置 在球内且与 DUT 等高处,如果 DUT 安装于2π积分球顶部,则宜为靠近 DUT 的高度。
温度测量不应被 DUT 的直射光影响,应安装挡板以阻挡直射光照到传感器。 室内空调和加热器的位置设置应使气流和辐射热量不直接到达 DUT 或温度感应器。 应注意使温
度计和其外壳不挡住光线的测量路径。
注:可以用所有简便适合的温度计类型测量空气温度 ,比 玻璃管液体温度计 、热 电偶和热敏电阻。 通常使用外表面 抛光的金属罩住温度计以反射辐射(但 如果需要可用挡屏阻止反射光线到达探测器)。
如委托人为 DUT 指定的宣称环境温度不是25.0 ℃(例 如,冰 箱中的 LED 灯具),除 非测量是在该 指定温度下进行的,否则应首先报告25.0 ℃下的测量结果,然后应建立一 个服务转换因子将 25.0 ℃下 的测量值转换为该指定环境温度下的值。可以通过测量处于温控箱或者温控测量系统(如温控积分球) 中 DUT 的总光通量(或者光强度或者固定方向的亮度)比值来得 到服务转换因子。 单独报告服务转换 因子。
4.2.3 表面温度(tp 点温度)
除了按环境温度设计的 LED 模块以外,LED 模块的所有被测量应在额定性能温度tp 下报告。 允差区间:±2.5 ℃。 为了符合此要求,温度测试的结果应位于接受区间内。例如当表面温度测量的不确 定性为 0.5 ℃,接受区间为±2.0 ℃。不确定性越大,接受区间越小。
注 1:温 度计校准不确定度可以小至 0.2 ℃ ,但 在某些情况下 ,表 面温度的测量加进了其他因素 ,例 如温度计表面的 热接触 ,导 致测量不确定度升至 2.0 ℃。
注 2:依 据相关额定寿命的声称 ,LED 模块额定性能温度tp 可能会不止一个数值。
注 3:一 旦 LED 模块被安装进光引擎或灯具中 ,它 的tp 点 可 能 接 触 不 到 ,制 造 商 或 委 托 人 需 指 明 温 度 监 测 点 以 及 该点温度和性能温度的关系(或 者在样品上进行特殊的制备可接触到tp 点)。
宜注意确保温度计及其外壳不干扰测量光路。 表面温度测量的设备不应影响 DUT 的热行为,同 时确保 DUT 表面和温度计之间有良好的热接触。
4.2.4 空气流动
测量应在静态的空气中进行。设定值:空气流动速率为0 m/s,允差区间:0 m/s~0.25 m/s。 为了符合此要求,测 试 结 果 应 位 于 接 受 区 间 内 (见 4.1.2)。 例 如,空 气 流 动 测 量 的 不 确 定 度 为
0.05 m/s,接受区间则为0 m/s~0.20 m/s。不确定度越大,接受区间越小。
注 1:DUT 周围的空气流动会改变其有效的工作温度 ,导 致光通量值 发 生 变 化。 此 种 空 气 流 动 可 以 由 气 流 、空 调、 分布光度计中设备的运动 ,或 者分布光度计架构本身的运动所引起。
注 2:积 分球关闭时可以满足以上要求 ,除 非球内安装风力空气温度控制装置 ,此 时需特别说明。 关 闭 积 分 球 时 会 造成样品表面的气流流动 ,因 此必要时在关闭球后使样品稳定一小段时间。
注 3:对 温度变化十分敏感的 LED 装置 ,需 要达到更低的空气流动速率(如 流动速率小于 0.10 m/s)。
应在 DUT 附近测量空气流动,并且应避免 DUT 受被迫冷却或者自加热的任何影响。
对于测试过程中光源位置发生改变的分布光度计,移动速率应满足上述要求或者引入合适的校正。
4.2.5 工作姿态
规定要求:DUT 在稳定和测试周期中均应保持在其设计的工作条件下。 注:本条要求不适用于温度已被设定且维持在性能温度的 LED 模块(见 5.3.1)。 如若不能符合本条要求,则应将测量校正至设计工作姿态下。
示例:可采用辅助光度计方法校正光度测量 ,辅 助光度计监视 DUT 在某 一 固 定 方 向 的 相 对 光 强 度。 本 方 法 中 ,用参考值与各个不同工作姿态下辅助光度计的测量值的比值作为测量校正因子。参考值由光源处于设计工作姿态并达到稳定后辅助光度计的测量值来表示。辅助光度计与 DUT 的相对位置关系在整个测量过程中保持不变。
4.3 电学测试条件和电学设备
4.3.1 测试电压和测试电流
设定值为 DUT 的额 定 供 电 电 压,或 者 DUT 的 额 定 供 电 电 流 (直 流 电 流 输 入 的 LED 模 块 ),在DUT 的供电端实施测量。 允差区间:交流电压均方根(RMS)±0.4%;直流电压±0.2%。对 于直流电流输入的 LED 模块,直流电流±0.2%。 为了符合此要求,测量结果应位于接受区间内(见4.1.2)。如果交流电压测量不确定 度为 0.2%,则接受区间为±0.2%。对伏特表以及安培表的校准不确定度的具体要求见4.3.2。 测试电压的测量应在 DUT 的供电输入端而非供电电源的输出端,以 避免由于导线和连接器引起的电压降造成误差。
如果额定供电电压是一个范围,测试电压应根据合适的 LED 性能标准(见第2章)来选择。
4.3.2 电学测量
应使用合适的测量设备测量交流/直流电压、电流和功率。 具体要求:交流伏特表和安培表的校准不确定度应小于或等于0.2%。直流伏特表和安培表的校准
不确定度应小于或等于0.1%。 应使用合适的功率计或者功率分析仪测量交流功率。功率计应有合适的带宽以覆盖电流中的谐波成分。
具体要求:交 流 功 率 计 或 者 功 率 分 析 仪 的 校 准 不 确 定 度 应 小 于 或 等 于 0.5%。 带 宽 至 少 为100kHz。当声称不 具有显著高频成分 (分 别高于 5kHz或 者 30kHz)时,可 采用 较 低 带 宽 (5kHz或30kHz)。
注 1:LED 产品中可能存在或不存在显著高频成分(>5kHz),取 决 于 辅 助 机 构 (控 制 器 ,调 光 器 等 )的 使 用。 对 于 能够产生显著高频成分的 LED 控制器 ,带 宽为 100kHz可 能也未必足够 ,功 率分析仪的类型宜适应这种特殊 情况(如 :1 MHz带 宽)。
所有供电电流的导线和连接头都应安全固定并且有足够低的阻抗。测试电路应符合相关的国家标
准。应采用4线测量方法。对于 LED 灯具,连接端为电压测量的参考点。
测量功率消耗非常小的 LED 装置时,宜保证电压表或功率计的阻抗足够大以避免由电流泄漏产生 的误差。
具体要求:电压测量电路的内部阻抗应至少为1 MΩ。
注 2:某 些 DUT 具有高阻抗 ,因 此必要时可引入具有更高内部阻抗的测量设备。
直流功率的测量可通过合适的设备直接获得或者从测得的电压和电流中得到。
4.3.3 供电电源
4.3.3.1 电流能力
供电电源应为连接负载提供足够的电流处理能力。 特殊情况下,包 括辅助转换器的电源应具有极低的阻抗。
4.3.3.2 交流供电网络
应在 DUT 的供电端调节交流供电电源的电压。
具体要求:DUT 测量中,供电电压的漂移或是波动应处于其测试电压接受区间内(见4.3.1)。 如若超出接受区间,应对结果进行校正。
供电电源应有正弦电压波形。当连接 DUT 并接通时,供电网络(供 电单元、导 线和连接器)电 压的 总谐波失真(THD)应受到限制。
具体要求:在 DUT 供电 端 测 量 的 电 压 波 形 的 总 谐 波 失 真 (THDv)应 不 超 过 1.5%。 如 果 被 测 量
DUT 的功率因数高于0.9,则 THDv可超过1.5%但应小于3%。
注 1:总 谐波失真(THD),是 谐波成分(谐 波电压成分Uh 从 2 次到 500 次)总 和的 RMS 值 与 基 波 成 分U1 RMS 值 的比值 ,如 公式(3)所 示:
注 2:电 学测量的结果很大程度上取决于电压的 THD,而 电压 THD 由交流供电网络的电源阻抗和 LED 装置的电 流波形决定。随着 DUT 的功率因数变小(尤 其是功率因数低于 0.5),并 且产生更多高频成分时 ,这 种影响会
更大。如果电路在高频下表现出高阻抗 ,则 可能产生显著的测量误差。为了分析误差并减少测量电参量的不 确定度 ,可 引入校正步骤以补偿供电网络阻抗与IEC/TR60725:2012中 的参考阻抗的偏差带来的影响。
注 3:可 核查电路(导 线 、回 路的长度)的 阻抗对电学测量的影响 ,并 与光度测量分开 ,另 外使用低阻抗测 量 电 路 (导线长度短 ,没 有回路)。观 测到的差异宜纳入不确定度评估中。 供电电压的频率应保持为规定的频率。 具体要求:供电电压的频率应维持在规定频率,允差区间±0.2%。
4.3.3.3 直流供电
应在 DUT 的供电端调节直流电源的电压。
具体要求:在 DUT 的测量期间,电源电压漂移或波动应在测试电压接受区间内(见4.3.1)。 对于采用直流电流输入的 LED 模块,电流应在规定电流的接受区间内。 供电中应无交流纹波。 具体要求:供电电压的交流成分(RMS值)不应超过直流电压的0.5%。
4.3.3.4 电磁兼容性
供电电源以及周围的用电设备不应影响电学或光度测量设备。
4.4 测量前的稳定
测量应在 DUT 达到于稳定状态后开始。测试设备也应达到稳定状态。 在稳定期间,至少每间隔1 min测量光输出和电功率。
4.4.1 LED 灯和 LED 灯具
本步骤适用于集成式 LED 灯、半集成式 LED 灯、非集成式 LED 灯(和 LED 灯具,也适用于具有热沉的 LED 光引擎。
具体要求:DUT 应点燃至少30min,当在至少15min内其光输出和电功率的最大读数和最小读数 间的差异小于最小读数的0.5%时,认为其已经达到稳定。如果 DUT 经过预点燃,则无须点燃30 min, 并当其读数在最后15 min内符合上述要求时则认为其已稳定。
如若 DUT 表现出较大的波动,且 LED 灯在45min或 LED 灯具在150min 内还未达到稳定状态, 可以开始测量但同时应将观测到的波动加以记录。然而,如果读数并非随意波动,而是观测到测量值缓 慢降低,此时只有当达到稳定标准时才宜开始测量。
注:通常在稳定过程中光输出会缓慢降低直到达到热稳定。然而 ,由 于电子原因 ,在 接近热稳定时仍然出现波动。 稳定状态与各部件的热平衡密切相关。预点燃(在将光源安装于测试系统前的点燃操作)可以缩短 在测试系统中的稳定时间。特别是在测量相同类型的产品时,如 果宣称使用预点燃方法达到同样的稳
定状态,那么测试时间将可以缩短。
4.4.2 LED 模块
以下步骤适用于集成式 LED 模块、半集成式 LED 模块和非集成式 LED 模块,除 了包含有热沉的 LED 光引擎(设置于室温)。通过在tp 点测得的 DUT 性能温度tp 设定热条件。LED 模块的温度通常 由带温控的热沉或通过额外加热来调整。
具体要求:温度达到设定的性能温度,且 在 15 min 内性能温度tp 的变动位于 ±1 ℃ 内时,认 为该
LED 模块已达到稳定状态。
对于配置有热沉的光引擎,首 先按照 4.4.1 中 的 步 骤 在 25 ℃ 的 室 温 下 操 作,并 报 告 性 能 温 度tp。 然后再按照4.4.2中的步骤,对额外的tp 值实施测量。
4.5 光度和色度测量设备
通常用以下设备测量光度和色度参数:
a) 积分球系统:
1) 积分球-光度计(光度计探头作为探测器);
2) 积分球-光谱辐射计(光谱辐射计作为探测器)。
注 1:积 分球系统包括积分半球。积分 球-光 度计包括设置三 刺 激 值 色 度 计 探 头 的 积 分 球 ,该 探 头 作 为 光 度 计 探 头 使用(Y 通道)以 及用于相对颜色的测量 ,但 不宜用于绝对颜色的测量。
b) 分布光度计系统:
1) 分布光度计(光度计探头作为探测器);
2) 分布光谱辐射计(光谱辐射计作为探测器);
3) 分布色度计(三刺激色度计作为探测器)。
注 2:分 布光度计包括近场分布光度计。分布色度计可用于相对颜色测量 ,即 颜色均匀性测量 ,但 不 宜 用 于 绝 对 颜 色的测量。
c) 亮度计。
注 3:亮 度计包括成像亮度测量设备(ILMD)。
其他类型的测量设备包括积分半球、近场分布光度计和成像亮度测量设备,若这些设备宣称可产生 与传统积分球系统或者传统分布光度计系统相同的测试结果时也可采用。
根据产品类型和测量参数来选择设备。不要求光强分布数据的小型产品 (如 LED 灯)可 选用积分 球系统测量。灯具通常需要光强分布数据,因此需要采用分布光度计系统。测量色度参数时,需要积分 球-光谱辐射计、分布光谱辐射计或者分布色度计。
所有的测量设备均应通过校准以确保溯源至 SI。 所有的光度测量都应基于明视觉的光谱光视效 率函 数 V (λ)(见 GB/T 20151—2006)。 更 多 关 于 光 度 计 的 校 准、核 查 和 质 量 指 标 的 描 述 见ISO/CIE19476:2014。
4.5.1 光度计的光谱灵敏度要求
对于使用V(λ)修正探头的设备(积分球-光度计、分布光度计、亮度计),应满足下列要求。 具体要求:总的相对光谱响应度的V(λ)失匹配系数f1’应小于或等于3%。 如果满足此要求,测量白光 LED 装置时,虽然强烈 建议但不要求对光谱失匹配误差进行校正。 对
发射彩色光(如红色、绿 色 或 蓝 色 单 色 光 的 LED 模 块 )的 LED 装 置,则 要 求 对 光 谱 失 匹 配 误 差 进 行 校正。
如果未能满足上述对f1’的要求,也可对每 一个被测 DUT 进行光谱失匹配校正,此 时实际系统的
f1’值以及采用校正的情况应纳入报告中(见4.1.1)。
如果未对光谱失匹配进行校正,应基于系统的相对光谱响应 数据或是基于 f1’值 (系 统的相对光谱 响应数据无法得知的情况下)(参 见附录 C.3.5)评 估光谱失匹配 误 差 的 不 确 定 度 贡 献。 若 是 使 用 f1′ 值,则宜将f1’值的不确定度纳入总测量不确定度中。如果对 光谱失匹配进行了校正,仍 然存在校正不 完善带来的不确定度贡献。
注 :CIE 即将颁布一项采用暗视觉和明视觉量的光谱光视效率函数而非V(λ)的 标准。
4.5.2 积分球(所有类型)
积分球应配备有辅助灯以实施自吸收测量。
注 1:由 于自吸收与 DUT 和球的尺寸以及 DUT 与积分球涂层的反射特性有关 ,因 此当 DUT 与参考灯的形状和尺 寸存在差异时 ,自 吸收校正很重要。
积分球的尺寸相对 DUT 宜足够大,以避免由于挡板以及 DUT 本身导致的积分球空间响应度不均 匀而产生的较大误差。
具体要求:当 DUT 安装在积分球中心时(4π法),DUT 的总表面积不应超过积分球内壁总面积的 2%。(相当于立方 DUT 的边长为积分球直径的 1/10。)当 DUT 安装在积分球开口时 (2π 法),开 口直 径不应超过积分球直径的1/3。
当线型 DUT 安装在积分球中心时(4π法),它的长轴宜与探测器探头到积分球中心连线共轴,这样 挡板的尺寸可以最小。
积分球内壁的涂层应具备漫反射、高 反射率、无 光谱选择性且没有荧光。 对于积分 球-光 谱辐射计 系统涂层的反射率宜大于90%。
注 2:如 果 DUT 和参考灯的强度分布不一致时 ,积 分球上非均匀的反射率将会有较大的影响。
积分球内的光源固定装置以及辅助设备的尺寸宜尽可能地小。 积分球内的所有挡板连同 DUT 的 支撑结构都尽可能地涂有高反射率的涂层。
注 3:挡 板朝向探测器的一边可以具有较低的反射率 ,可 涂覆与积分球一样的涂层。 探测器端口的入射光应经过余弦校正。通常通过在入光口处设置漫射器或者卫星积分球来实现。 具体 要 求:积 分 球 上 的 光 度 探 头 或 者 光 谱 辐 射 计 的 入 光 口 应 经 余 弦 校 正,其 f2 值 应 小 于 或 等于15%。
积分球系统应有足够的机械重复性,以确保在开启或关闭 积分球后对 DUT 实施测试时,积 分球的 响应度保持恒定。
具体要求:开启和关闭积分球后的重复性应在±0.5%以内,且应纳入总不确定度考量中。 积分球系统(包括测试设备)在两次校准期间的响应度应具有足够高的稳定性。积分球系统的稳定
性宜通过以下方式核查:第一次校准后立即测量一个稳定的灯,然后定期测量同一盏灯以确定积分球响 应的漂移或变化。
具体要求:除非积分球在每次使用前都校准过,否则积分球应在合适的时间间隔重新校准以保证积分球响应的漂移量在校准间隔时间中都低于0.5%。
宜采用与 DUT 有相似光强分布的参考标准灯来校准积分球系统 (如:全 方向型或定向型 )。 参考标准灯与 DUT 的光强分布差异宜纳入不确定度评估中。
4.5.2.1 积分球-光谱辐射计
积分球-光谱辐射计系统应通过一个溯源至 SI的总光谱辐射通量标准灯来校准或验证。如果没有总光谱辐射通量标准灯,用户可从溯源至 SI的光谱辐照度标准灯以及总光通 量标准灯推
导得到。这种情况下,宜报告推导的方法以及相关数 据(如:标 准灯的光谱或相关色温的空间角度均匀性)。
与积分球配合使用的光谱辐射计不应仅校准光谱辐照度而不考虑积分球的相对光谱输出。积分球 和光谱辐射计应一起作为一个系统来校准总光谱辐射通量。
积分球-光谱辐射 计 系 统 中 的 光 谱 辐 射 计 应 覆 盖 整 个 可 见 光 波 段,并 具 备 合 适 的 带 宽 以 及 扫 描 间隔。
具体要求:
a) 波长范围至少应覆盖380nm~780nm;
b) 光谱辐射计的波长不确定度应在0.5nm(k=2)以内; c) 带宽(半峰带宽)以及扫描间隔应不大于5nm。
光谱辐射计应对可见光波段内每个波长下的辐射都具有线性响应。非线性影响应纳入不确定度评估中。
光谱辐射计内部的杂散光应纳入不确定度评估中。 自吸收测量中的辅助灯宜可发射覆盖整个可见光波长范围的辐射。
4.5.2.2 积分球-光度计
应用一个溯源至 SI的总光通量标准灯校准积分球-光度计系统。如有可能,最好采用与 DUT 有相 似光谱分布的标准灯。
积分球光度计的总相对光谱响应度 (积 分球加上光度计探头 )应 匹配到明视觉光谱光视效率函数
V(λ),V(λ)失匹配指数f1’值应满足4.5.1中的要求。
必要时,应引入光谱失匹配校正。为了校正,需要得到 DUT 的相对光谱分布以及积分球和光度计 系统的相对光谱输出。关于光谱失匹配校正,可参见附录 C。积分球光度计的f1’值由光度探头的相对 光谱响应度 和 积 分 球 的 相 对 光 谱 输 出 [ρλ/1-ρλ),其中ρλ 为积分球内表面的光谱反射率  决 定。对于光谱失匹配校正这些都是需要的。仅使用光度探头光谱响应度会导致大误差。
积分球的相对光谱响应度会随时间变化,特别是当积分球是新的时,或者当积分球已经长时间使用 并受到污染。积分球的光谱响应度宜定期测量以更新f1’值 或光谱失匹配修正数据。 当积分球内表面 为高反射率(>95%)涂层时这点尤其重要。
注:积分球系统相对光谱响应度的测量参见IESLM-78:2007中 的附录 B。
用于自吸收测量的辅助灯与被测 DUT 最好具有相似的光谱分布,特别是对于单色 LED 模块。
4.5.3 分布光度计(所有类型)
分布光度计的角度 扫 描 范 围 应 覆 盖 整 个 LED 装 置 发 射 光 的 所 有 立 体 角 度,特 别 是 测 量 总 光 通 量时。
具体要求:DUT 的角度调节应确保其方向在偏离目标方向±0.5°的角度范围内,角度显示应有0.1° 或更高的读数分辨率。
对于光强分布的测量,采用传统(远场)分布光度计时,将光源的发光区域等效为点光源。根据照度平方反比定律,在足够远的光度测试距离下通过照度测量进而获得光强。
远场绝对光度学中测试距离的具体要求:
a) 对于在所有 C-平面内具有近似余弦(朗伯)分布(光束角≥90°)的 DUT:≥5×D ;
b) 对于在某些 C-平面有不同于余弦分布的宽光束分布(光束角≥60°)的 DUT:≥10×D ;
c) 对于具有窄的光束分布、光强分布中存在陡峭梯度变化或者需严格控制眩光的 DUT:≥15×D;
d) 对于发光区域内具有比较大的不发光空间的 DUT:≥15×(D +S)。
其中 D 为 DUT 最大发光尺寸,S 为两个相邻发光区域间的最大间隔。
注1:对 于上述测试距离 ,可 以通过照度平方反比定律在光轴上符合度优于 1%、两 倍光束角以内区域优于 3% 来验 证。使用该方法验证过的其他测试距离可以无须校正(参 见附录 C.3.6)。
注2:对 于某些 LED 产品 ,其 中的单个 LED 可等效为不同方向上工作的小投光灯点(如 线性灯具上散布的 LED 或 者分散安装在灯具中的 LED 模块),上 述给出的测试距离可能不够。宜验证平方反比定律是否适用。
对于近场光度学,测试距离理论上被认为是无限远的,但宜验证。 对于总光通量(不测光强分布)的测量,不要求远场条件,因为总光通量可由照度分布积分获得。 通常分布光度计会有一些机械装置(如支承光 源的灯臂)遮 挡光源发射光的角度区域 (称 为死角)。
分布光度计的死角区域超过0.1sr(相当于约10°半径的锥角)时,不宜用于测 量非定向灯或灯具的总光 通量,除非实施了合适的校正。
4.5.3.1 采用光度探头的分布光度计
光度探头的相对光谱响应度(如果使用反射镜的 话,结 合反射镜的光谱反射比)应 与明视觉光谱光 视效率函数V(λ)相匹配。V(λ)失匹配指数f1’值应满足4.5.1中的要求。
必要时,应引入光谱失匹配校 正。 为了校正,需 要获得 DUT 的相对光谱分布以及光度计探头 (如使用了反射镜也包括反射镜)的相对光谱响应度。关于光谱失匹配校正,可参见附录 C。 分布光度计应采用溯源至 SI的光强标准灯或 是照度标准灯实施校准,如 果还需测量总光通量,则总光通量的值(lm)应通过测量溯源至 SI的光通量标准灯对其进行验证。或者,测量总光通量用的分布 光度计系统可以通过溯源至 SI的总光通量标准灯来校准,前提是分布光度计的死角区域不 会对总光通 量标准灯的测量产生影响。
注:对于转镜式分布光度计 ,通 常采用光强标准灯对光度计探头进行校准 ,此 时光度测量距离和反射镜的反射率所 引起的测量误差都已自动包含在校准中。
4.5.3.2 分布光谱辐射计
分布光谱辐射计应采用溯源至 SI的光谱辐 照度标准灯或是光谱辐射强度标准灯校准。 对于转镜 式分布光谱辐射计,如果采用光谱辐照度标准,则应考虑反射镜的光谱反射比。如果需测量总光谱辐射 通量,则应通过测量一个溯 源至 SI的 总光谱辐射通量 标 准 灯 来 验 证 其 值,单 位 为 瓦 每 纳 米 (W/nm)。 或者,用于总光通量或总光谱辐射通量测量的分布光谱辐射计系统可以通过一个溯源至 SI的 总光谱辐 射通量标准灯来校准,前提是分布光谱辐射计的死角不会对总光谱辐射通量标准灯的测量产生影响。
分布光谱辐射计系统中的光谱辐射计应覆盖整个可见光波段范围,并具有适用于被测 LED 的合适 带宽和扫描间隔。波长范围至少应覆盖380nm~780nm。
具体要求:带宽(半峰带宽)和 扫描间隔应不超过 5nm。 光谱辐射计的波长不确定度应在 0.5nm (k=2)以内。
光谱辐射计可见 光 波 段 每 个 波 长 下 的 辐 射 都 应 具 有 线 性 响 应。 非 线 性 影 响 应 纳 入 不 确 定 度 评 估中。
光谱辐射计内部的杂散光应纳入不确定度评估中。
4.5.3.3 分布色度计
分布色度计采用三刺激值色度探头(滤色片与探测器结 合将其光谱响应率匹配到与 CIE 颜色匹配 函数接近)测量三刺激值 X 、Y、Z。分布色度计的Y 通道应满足4.5.3.1中的要求。
除非另有说明,否则仅一个分布色度计不应用于 绝对色度的测量,仅 可用于色差的测量 (或 对某一 特定 DUT,经光谱辐射计校准后进行相对颜色测量)。
4.5.4 亮度计
亮度计应由溯源至 SI的亮度标准进行校准。以下 内容适用于传统亮度计 (单 点亮度测量设备)以 及成像亮度测量设备(ILMD)。
亮度计的相对光谱响应度应与明视觉的光谱光视效率函数V(λ)相匹配,V(λ)失匹配 指数 f1’值 应 满足4.5.1中的要求。
必要时,应引入光谱失匹配校正。为了校正,要获得 DUT 的相对光谱分布以及光度计的相对光谱 响应度。关于光谱失匹配校正,可参见附录 C。
如果使用了成像亮度测量设备,其测量不确定度应通过与瞄点亮度计测量的同一个典型 LED 装置 亮度分布进行比较来验证。

5 准备工作、安装以及操作条件

5.1 老化
应按照合适的 LED 产品性能标准实施老化(见第2章)。
5.2 测试器件
申请人应提供所有正确使用装置的指导。除非申请人特别要求(如 维持因子的确定),否 则装置的 光学部分应保持干净。
5.3 安装
5.3.1 工作方位
除非另有规定,LED 灯应工作在自由空气中,且 位于灯头垂直朝上的位置上。 只有在申请者宣称 该灯只适用在某一特定方位下使用时,在所有测试 中该灯都应安装在宣称的方位。 如果测试过程中还 采用了不同的工作方位,4.2.5中的技术指标适用。
LED 灯具应安装在制造商给出的预期使用的工作方位上,以确保 装置内部及外部的空气流动产生 的热状态与实际使用条件相一致,并且进行正确校准,且所有的元件都严格的处在其设计位置上。同时 可调节部件应按制造商的说明正确设置。 如在测试过程中使用了不同的工作方位,应 按 4.2.5 的要求 进行校正。
对于 LED 模块,如果其温度维持在指定的性能温度tp 下,则可在任意方位下工作。 DUT 的安装应确保任何支承元件的热传导对装置本身产生的非预期冷却效应可以忽略。 注 1:例 如 ,一 个灯具可通过线或者具有低热导率的支撑材料如聚四氟乙烯悬挂在空气中。 在任何情况下,均应报告 LED 装置的工作方位。
注 2:LED 的发光过程并不会受到方位的影响(相 对于重力)。但 是 ,LED 灯和 LED 灯具的方位变化会导致装置内LED 热状态的改变 ,进 而影响装置的光输出。
5.3.2 坐标系统
发光装置的光度和色度分布与其位置和方向有关。因此应建立基于 DUT 的坐标系统,并 且光 度/ 色度分布均在该坐标系统下给出。发光装置的机械位置在坐标系统应是唯一且被宣称的。坐标系统的 中心与 DUT 的光度中心重合。
关于坐标系统的指导请见 GB/T22907—2008。
5.3.3 光度中心
一个装置的光度中心应在其发光面轮廓立体图形的中心处。
对于多面不透明的 LED 灯具,如果灯(或者模块)的 隔间是白色或者反光的,则 光度中心应处在主 灯具开口的中心;但如果灯(或者模 块)的 隔间是黑色或者不反光的,则 光度中心应处在灯的光度中心 (灯的发光面轮廓立体图形的中心处或者模块的中心)。
当使用远场分布光度计测量具有多个明显间隙发光区域的装置时,如 果不能符合 4.5.3 中对测试 距离的规定,则应分成多步骤测量该装置,每次分别对准一个发光区域的中心,并 应报告每个发光区域 的数据。
注:当这些发光区域作为整体测量与平方反比定律偏差较大时 ,可 认为这些发光区域间隔较大 ,且 不可忽略。
关于光度中心补充的指导请见 GB/T22907—2008中的5.3.2。
5.4 LED 装置的工作条件
5.4.1 一般条件
对于配有调光控制 的 LED 装 置,在 所 有 测 试 中 应 调 至 最 大 光 输 出 或 者 由 申 请 者 给 出 的 预 定 义 水平。
对于配有内部反馈控制电路、外部不可调的 LED 装置,应按其所提供的状态进行测试。 对于具有可调颜色点的 LED 装置,应调节或设置到制造商或申请人指定的颜色。 对于具有白光光谱可调的 LED 装置,应调节到申请者指定或者按照相关标准要求的设定。 对于多色的 LED 装置,如 RGBLED 装置,应在各自全功率下单独测量各个颜色,并 在全功率下一
起测量所有颜色。
5.4.2 LED 灯
在标准测试条件下测量 LED 灯,并 应报告tamb =25 ℃ 时的数据。 如果制造商宣称了其他工作温 度,应报告给定温度下的测量结果,或应以图表形式提供这些温度的转化因子。
5.4.3 LED 模块
对于没有控制装置的 LED 模块,申请人应提供所用辅助设备的必要技术指标。 在标准测试条件的额定性能温度下对 LED 模块进行测试。tp 点的温度应设置为测试温度。 如果
tp 点的温度不可测,制造商或申请 人应指定一个温度监控点。 如果需要热沉来实现 LED 模块的正确 工作,并且 LED 模块本身没有热沉,可 使用一个合适的温度控制热沉。 还需引入插入技术 (参 见附录 C)。
一个 LED 模块可能有不止一个额定性能相关的最高温度值tp,n 。 不含有热沉的 LED 引擎在额定性能温度下的测试如上文所述。
含有热沉的 LED 引擎应在标准测试条件tamb=25 ℃下测量,测 量并报告tp 值。 另需在tp 点达到 指定的性能温度的条件下作进一步测量。如果tp 点的温度不可测,申请人应指定一个温度监控点。
5.4.4 LED 灯具
在标准测试条件tamb=25 ℃下测量 LED 灯具。
注 :tp 与 LED 灯具终端用户没有关系并且通常不可获得。
应报告tamb=25 ℃下的数据。如果宣称了除25 ℃以外的其他额定最大性能温度tp,n ,则 应提供该 温度下的转化因子(见4.2.2以及参见附录 C.1.2)。可以宣称有多个额定最大性能温度。

6 光度量的测量

6.1 一般测量
本标准包括以下光度量的测量: a) 总光通量;
b) 光效; c) 光强分布; d) 亮度。
所有 LED 装置都要求绝对光度学的测量方法。
6.2 总光通量的测量
关于总光通量测量的一般原则可见 GB/T26178—2010。 光源的光通量可由不同的方法获得。方法的选择取决于其他参量(颜色、强度分布)测量的需要,或
者取决于 DUT 的几何尺寸。以下方法可适用:
a) 方法 A:使用积分球(配备光度探头或者光谱辐射计)测量。
关于积分球的理论,见 GB/T26178—2010中的6.2。 b) 方法 B:从光强分布中计算得出。
计算方法见 GB/T26178—2010的第4章。 光强可通过亮度积分得到。参见 CIE70:1987中的2.2。 c) 方法 C:从照度分布以及光度距离中计算得出。 计算方法见 GB/T26178—2010的第5章。
方法 A 适用于 LED 灯和 LED 模块的测量。LED 灯具的光通量应通过适合的光强分布数据积分 或照度分布积分获得(方法 B或 C)。 如果 LED 灯具相比于积分球足够的小,方 法 A 也可适用。 对于 部分光通量的测量(见6.3):适用方法 B,或者配合合适的公式,方法 C也可适用。
在积分球内安装 DUT 有两种位置:
a) 4π法:适用于所有类型的 LED 装置,特别是非定向分 布的装置,DUT 通常以规定的方位安装 在积分球中心。如果可能的话,DUT 的安装要使落在挡板上的直射光最少。线性光源宜使其 光轴与探头和积分球中心的连线共轴。使用放置在同一位置处的光通量标准灯校准积分球。 b) 2π法:对于具有半球或定向分布且向后 无发射光的 LED 光源,可 将 DUT 以指定工作方案安 装在积分球球壁。应使用一块小挡板阻挡光源直射探测器。 这种情况下,使 用具有半球光分
布的光通量标准灯放置在与 DUT 相同的位置校准积分球。
注 1:积 分球 4π法 和 2π法 的例子可参见 CIE127:2007中 的图 9。
除非 DUT 与光通量标准灯的尺寸和反射特性都相近,且宣称结合使用的标准灯和被测 DUT 的类 型,自吸收校正可忽略,否则应采 用辅助灯法获得自吸收校正系数 (见 GB/T26178—2010),对 于积分 球-光谱辐射计,逐个光谱用辅助灯测量并校正自吸收。
注 2:如 果测量多个相同类型的 DUT,则 可针对特定标准灯采用同样的自吸收系数。
应评估 DUT 与光通 量 标 准 参 考 灯 在 空 间 光 强 分 布 上 的 差 异,如 果 差 异 明 显 的 话,宜 校 正 相 关 误差。
6.3 部分光通量
对于指定的圆锥角α,部 分光通量可从以 Δθ 和 Δφ 为扫描间隔获得的光强分布数据I(θi,φj )的 加 和推导得出。

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