汽車光源光通量的測量方法

明文威

長春市產品質量監督檢驗院 吉林省長春市 130000

1 引言

汽車光源光通量的測量方法有三種：一種是積分法，即在積分球探測窗口上設置光度計，測量光通量。第二種方法是分光法，即在積分球探測窗口上設置光譜輻射的取樣裝置，使用光譜輻射計計算光通量。第三種方法是積分-分光結合法，在積分球探測窗口同時設置光度探頭和光譜輻射計的取樣裝置，光度計測量光源模塊的光通量。積分法是簡單而且能夠快速得到的光源光通量的最實用方法，本文采用第一種方法，用H7標準光源和H7普通光源，通過實驗對比計算光源在標稱電壓下的光通量，和在額定光通下的電壓和功率。

2 光通量的測量原理

積分球又稱光通球，是一個中空的球殼，內壁涂白色漫反射層，且球內壁各點漫射均勻。

如圖1所示，光源S在球壁上任意一點B上產生的光照度是由反射光多次反射產生的光照度疊加而成的。由積分學原理可得，球上任意一點B的光照度E為：

公式（1）中，E1為光源 S 直接照在 B點上的光照度，E1的大小不僅與 B 點的位置有關，也與光源在球內的位置有關。如果在光源S和 B點間放一擋屏，擋去直接射向B點的光，則E1 = 0，因而在B點的光照度為：

公式（2）中，R為積分球半徑、ρ為積分球內壁反射率。R和ρ均為常數，因此在球壁上任意位置的光照度 E（擋去直接光照后）與燈的光通量Φ成正比。通過測量球壁窗口上的光照度E，就可求出光源的光通量Φ。

照度ES為：

放入待測燈點燃后，可測得的照度EC為：

比較上述兩式，可得待測燈的光通量為：

3 標稱電壓下光通量的測量

使用VL800機動車配光性能綜合測試系統，測量標稱電壓下的光通量時，選用H7標準光源和被測光源進行對比測量。H7標準光源按照GB4599-2007標準要求，在12V電壓下的光通量為1100lm。測量前，將標準光源放入積分球中點亮。光的背影將積分球擋屏罩在正中為適。待標準光源光電性能穩定后，標定為1100lm，此時儀器顯示的讀數為636.而后將標準光源從積分球中取下，換上被測光源。按照標準要求調節試驗電壓為13.2V，待試驗電壓穩定后，點擊“樣品測試”，儀器左側顯示的數據就是被測光源的光電參數，如下圖2所示。從試驗數據看出，此被測光源在試驗電壓13.2V下的功率為56.45W，而被測光源的光通量為1475lm，符合GB4599-2007中對被測光源功率和光通量的要求。

圖1 積分球原理

圖2 被測光源光通量

圖3 額定光通下的電壓

4 額定光通量下的實驗電壓和功率

利用VL800機動車配光性能綜合測試系統，不僅可以測量光源在試驗電壓下的光通量和功率，而且可以測量光源在額定光通下的實驗電壓和功率。要得到被測光源在標準光通下得實驗電壓和功率等數據，需要記下初始標準光源在標稱電壓下儀器的讀數，依據光源光通量的測量原理，此時可以將儀器光通量微調到636，而此時儀器顯示的電壓和電流就是被測光源在額定光通下得電壓和電流，通過換算可以得到額定光通下的功率，如下圖3所示。

5 結語

汽車光源做為汽車燈具重要的組成部分，其自身的光電性能直接影響到行車安全。本文應用積分球，對光源光通量的測量原理進行了分析，通過理論與實驗相結合的方法，測定了光源在標稱電壓下的光通量，同時也測定了光源在額定光通量下的電壓和功率。準確、快速地測出光源的光電性能，對于提升汽車燈具生產企業的產品質量有著積極的影響。