JJF 1501-2015 小功率LED单管校准规范-（高清版）.pdf

中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 5 0 12 0 1 5小功率L E D单管校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rS i n g l eL o wP o w e rL E D 2 0 1 5-0 1-3 0发布2 0 1 5-0 4-3 0实施国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 发 布小功率L E D单管校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rS i n g l eL o wP o w e rL E DJ J F1 5 0 12 0 1 5 归 口 单 位:全国光学计量技术委员会 主要起草单位:中国计量科学研究院 参加起草单位:北京师范大学上海市计量测试技术研究院 本规范委托全国光学计量技术委员会负责解释J J F1 5 0 12 0 1 5本规范主要起草人:刘 慧(中国计量科学研究院)参加起草人:赵伟强(中国计量科学研究院)张保洲(北京师范大学)刘 建(北京师范大学)杨臣铸(中国计量科学研究院)黄必勇(上海市计量测试技术研究院)J J F1 5 0 12 0 1 5目 录引言()1 范围(1)2 引用文件(1)3 术语(1)3.1 L E D平均发光强度(1)3.2 总光通量(1)3.3 色品坐标(1)3.4 峰值波长(1)3.5 半峰值带宽(1)3.6 主波长(1)3.7 兴奋纯度(2)4 概述(2)5 计量特性(2)6 校准条件(2)6.1 环境条件(2)6.2 测量标准及其他设备(2)7 校准项目和校准方法(3)7.1 校准项目(3)7.2 校准方法(4)8 校准结果(1 1)9 复校时间间隔(1 1)附录A L E D管校准证书数据页格式(1 2)附录B 原始记录格式(推荐)(1 4)附录C L E D管平均发光强度测量不确定度评估实例(1 8)附录D L E D管颜色参数测量不确定度评估实例(2 1)附录E L E D管总光通量测量不确定度评估实例(2 4)J J F1 5 0 12 0 1 5引 言 本规范参照C I E1 2 7:2 0 0 7L E D测量(M e a s u r e m e n t o fL E D s)和我国现行有关光度、色度计量的规程及L E D光色参数测量技术的要求制定,适用于单颗供电电流为2 0mA的直插式L E D的光度和颜色参数的校准。J J F1 5 0 12 0 1 5小功率L E D单管校准规范1 范围本规范适用于供电电流为2 0mA的直插式单颗发光二极管(以下简称L E D)的光度和颜色参数的校准,其他功率的单颗L E D可参照本校准规范执行。2 引用文件本规范引用下列文件:J J G2 1 32 0 0 3 分布(颜色)温度标准灯J J G3 8 42 0 0 2 光谱辐射照度标准灯J J F1 0 3 22 0 0 5 光学辐射计量名词术语及定义C I E1 2 7:2 0 0 7 L E D测量(M e a s u r e m e n to fL E D s)凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3 术语3.1 L E D平均发光强度 a v e r a g e dL E Dl u m i n o u s i n t e n s i t yL E D管前端面与光度探测器有效接收面(面积为1 0 0mm2)的距离为规定值时测得的发光强度,单位为c d。C I E标准条件A(远场):测量距离为3 1 6 mm。相应立体角为0.0 0 1s r,符号为IL E DA。C I E标准条件B(近场):测量距离为1 0 0 mm。相应立体 角 为0.0 1s r,符 号为IL E D B。3.2 总光通量 t o t a l l u m i n o u s f l u x光源向整个空间发出的光通量的总和,符号为,单位为1m。3.3 色品坐标 c h r o m a t i c i t yc o o r d i n a t e s每个三刺激值与其总和之比。注:1 因为三个色品坐标之和等于1,所以只用其中两个就足以确定色品。2 在C I E标准色度系统中,色品坐标分别用符号X,Y,Z表示。3.4 峰值波长 p e a kw a v e l e n g t h光谱功率分布的最大值所对应的波长,符号为p,单位为n m。3.5 半峰值带宽 s p e c t r a l b a n d w i d t ha th a l f i n t e n s i t y l e v e l s光谱功率分布曲线上,纵坐标等于1/2峰值的两点对应波长之差,单位为n m。3.6 主波长 d o m i n a n tw a v e l e n g t h(o f ac o l o u r s t i m u l u s)当单色刺激与特定无彩刺激以适当比例相加混合,用以匹配所考虑色刺激时,该单色刺激的波长。符号为d单位为n m。对于L E D的参考无彩刺激为等能白(照明体1J J F1 5 0 12 0 1 5E),色品坐标为x=0.3 3 33和y=0.3 3 33。3.7 兴奋纯度 e x c i t a t i o np u r i t y(o f ac o l o u r s t i m u l u s)在C I E1 9 3 1标准色度系统色品图上,同一直线上的两个距离之比NC/ND所定义的量,符号为pe。NC是表示特定无彩刺激的点N和表示所考虑色刺激的点C之间的距离;ND是点N和光谱轨迹上表示所考虑色刺激主波长的点D之间的距离。此定义导出下列表达式:pe=y-ynyd-yn或pe=x-xnxd-xn 式中(x,y),(xn,yn),(xd,yd)分别为点C,N和D的x,y色品坐标。注:1 两个式子计算的pe应该相等,但数值大的计算结果更精确。2 对于自发光体,特定无彩刺激为E光源。4 概述L E D是一种半导体电致发光器件,主要由发光芯片和封装构成。不同材料和工艺的L E D发出不同颜色的准单色光,也可由几种芯片集成或在封帽中加入荧光粉制成白光L E D,发光的空间分布由封装的几何形状决定。这些均与传统光源有很大差异,因此在测量L E D管的光度和颜色参数时要考虑L E D自身的特点,采取相应的测量方法。5 计量特性L E D管平均发光光强度测量范围为(0.11 0 0)c d,不确定度为U=(1.55.0)%(k=2);L E D管光通量测量范围为(0.5 2 0 0)l m,不确定度为U=(1.5 3.0)%(k=2);L E D管颜色参数色品坐标测量不确定度为U=0.0 0 17-0.0 0 30(k=2)。注:以上指标不适用于合格性判别,仅供参考。6 校准条件6.1 环境条件6.1.1 环境温度:(2 33),相对湿度:7 0%。6.1.2 环境应清洁,无腐蚀性气体,周围无影响仪器正常工作的粉尘、震动和电磁场的干扰。6.2 测量标准及其他设备6.2.1 标准灯标准 灯 的 性 能 应 符 合J J G 3 8 42 0 0 2 光 谱 辐 射 照 度 标 准 灯 的 规 定,或J J G2 1 32 0 0 3 分布(颜色)温度标准灯的规定,并在有效检定期内。6.2.2 L E D标准管用于保持和传递L E D管平均发光强度单位c d以及光通量单位l m量值的标准计量器具,包括红、绿、蓝、白四种颜色,每种颜色至少3支,发光性能稳定,组成标准管2J J F1 5 0 12 0 1 5组。白色和绿色的量值的扩展不确定度U2.5%(k=2),其他颜色的量值扩展不确定度U3.0%(k=2)。6.2.3 L E D标准光度计标准光度计由硅光电二极管、滤光片、光阑和光电流的信号处理和显示单元组成。标准探测器的V()匹配误差f13.0%,响应度的年变化率优于0.8%。用于平均发光强度测量的探测器的有效接收面积为1 0 0mm2,接收面上各点响应度与平均响应度的偏差3%。6.2.4 光谱辐射计采用光栅或棱镜作为色散器件,面阵C C D或光电倍增管作为接收器件,用于测量光源光谱功率分布的仪器。光谱辐射计的输出带宽2.5n m,扫描间隔5n m,波长的示值误差绝对值0.3n m。6.2.5 测光导轨(简称光轨)光轨长度1m,测距尺的分辨力0.1mm,1m之内测距误差绝对值0.2mm,平直性误差不超过0.3mm。测量装置各部件外表面应发黑,同时配有调整装置,可准确调整L E D管和探测器的状态及位置。6.2.6 球形光度计球形光度计由积分球和光度测量系统组成。积分球为一中空球壳。球壳应采用不易变形、不易受环境影响的材料制成。球壳内表面应力求为一完整球面,不应有裂痕和凹凸不平等缺陷。球的内壁和球内物件如挡屏、导线、灯座等应均匀涂上一层白色漫反射涂料。球内设置的与测量有关的物件的表面积和件数应减到最少。球内设置的挡屏,其大小以遮住探测器窗口使之不被球内光源直接照射即可,不宜过大。所用积分球的直径不得小于0.3m。光度测量系统为光度计,光度计的V()匹配误差f13.0%。6.2.7 供电电源直流稳流电源的最大输出电压和输出电流均应分别不小于工作电流和工作电压的1.2倍,1 0m i n内输出电流变化小于0.0 2%。7 校准项目和校准方法7.1 校准项目L E D管的校准项目见表1。表1 校准项目一览表序号校准项目1平均发光强度2总光通量3颜色参数3J J F1 5 0 12 0 1 57.2 校准方法7.2.1 校准前检查被校准L E D管应该经过充分老化,要求点亮1 0 0h时的光通量变化应小于或等于1.0%;校准平均发光强度的L E D管,其空间光强分布应接近余弦分布,且几何轴线与光轴接近。用目视检查。L E D管封装应圆滑、光洁、规整,没有破损、擦伤、条纹、气泡等缺陷,且管脚平整。外观检查不合格者应终止校准。在取放、安装和使用L E D管时,应戴手套,不得用手直接接触管壳。若管壳上有污迹,应及时清除。7.2.2 平均发光强度量值7.2.2.1 如图1所示,将L E D管和探测器安装在夹具上,调整L E D管和探测器的状态及位置,使L E D管的几何轴通过探测器接收面的中心并与之垂直,且与测光导轨的轴线一致。L E D管的安装应该使其向后发出的光不进入光路,在探测器和L E D管之间放置光阑,以消除杂散光。L E D管封装的前端面作为测量距离的起始点,调整二者之间的距离分别为3 1 6mm和1 0 0mm进行测量。C I E标准条件A:d=3 1 6mmC I E标准条件B:d=1 0 0mm图1 L E D管平均发光强度测量示意图7.2.2.2 L E D管采用恒流方式供电,四线法接线,按图2所示的方式供电和测量电压。测量时控制管电流为额定值,同时监测管电压。预热不少于3m i n,发光稳定时方可进行测量。图2 L E D管供电与电测线路图电示意图4J J F1 5 0 12 0 1 57.2.2.3 量值的校准a)直接比较测量法标准L E D管与被测L E D管必须在相同的标准条件(A或B)下测量,将标准管、待测管先后对准光度探测器,对应测出光度计的读数,每次测量应有3个以上测量读数,取其平均值ms、mt作为测量值。如果单次测量读数对平均值的相对偏差大于0.3%,应适当增加测量次数,剔除偏差大的读数,再做平均。单支管的光强常数见公式(1):Ci=Ii(s)mi(s)(1)式中:mi(s)标准管所对应的光度计读数值;Ii(s)标准管的平均发光强度值,m c d;i 标准管序号(i=1,2,3,n)。计算光强常数平均值:C=C1+C2+C3+Cnn(2)式中:n 标准管个数;C 平均光强常数。单只管的光强常数对平均值的相对偏差为:i=Ci-CC1 0 0%(3)式中:Ci 第i支标准管光强常数;i 第i支标准管的光强常数对平均值的偏差。测量时应至少使用三支同色标准管,单只管的光强常数对平均值的相对偏差i1.5%,否则该标准管应予重测,重测后仍超出规定,则剔出该标准管,另换一只标准管进行标定,并重新计算C。计算被测管的平均发光强度:It=Cmi(s)(4)式中:It 待测管的平均发光强度值,m c d;mi(s)标准管所对应的光度计读数值。如果被测L E D管与标准L E D管的相对光谱功率分布不同,需要进行光谱失配修正。It=CmtF(5)式中:F 光谱失配修正因子。5J J F1 5 0 12 0 1 5F=7 8 03 8 0Pt()V()d7 8 03 8 0Ps()V()d7 8 03 8 0Ps()Sr e l()d7 8 03 8 0Pt()Sr e l()d(6)式中:Pt()被测L E D管的相对光谱功率分布;Ps()标准L E D管的相对光谱功率分布;Sr e l()光度探测器的相对光谱响应度;V()C I E明视觉光谱光视效率。b)标准探测器法使用经过校准的标准光度计,其特性满足6.2.3的要求,按C I E标准条件A和C I E标准条件B要求的几何条件测量被测L E D管,被测L E D管的平均发光强度按式(7)计算。IL E DA=Fd2EA;d=0.3 1 6m(7)IL E D B=Fd2EB;d=0.1 0 0m 式中:EA,EB 光度计分别在条件A和条件B所测得的光照度,l x;d 探测器表面与被测L E D管前端面之间的距离,m;F 光谱失配修正因子,按照式(6)计算。每次测量应有3个以上测量读数,取平均值作为测量值EA,EB。如果单次测量读数对平均值的相对偏差大于0.3%,应适当增加测量次数,剔除偏差大的读数。c)每支管子应进行至少两轮独立装调测量,取平均值作为测量结果,如果两次测量结果的偏差大于1.2%,应增加测量的次数,剔除偏差大的读数,再将其余读数重新平均作为该次测量结果。7.2.3 总光通量量值7.2.3.1 球形光度计有两种布置形式,分别用于测量4空间和2空间的光通量。图3(a)为测量4空间光通量的布置形式,被测L E D管位于球的中心。图3(b)为测量2空间光通量的布置形式,L E D管位于球壁之上,此种方法只适用于后向不发光的L E D管。(a)(b)图3 用于4空间和2空间总光通量测量的球形光度计示意图6J J F1 5 0 12 0 1 57.2.3.2 测量时力求使用同待测管同类型的标准管,否则应考虑空间分布修正、吸收修正和非线性修正、光谱失配修正,若单项修正因子对待测管光通量的影响小于0.3%,则可以不进行修正。7.2.3.3 校准方法至少用三支标准管标定球形光度计,每次测量应有3个以上读数,取其平均值作为测量值m,如果单次测量读数对平均值的相对偏差大于0.3%,应适当增加测量次数,剔除偏差较大的读数。单支标准管的光通量常数Ci:Ci=i(s)mi(s)(i=1,2,3,n)(8)式中:i(s)第i支标准管的光通量。光通量常数平均值:C=C1+C2+Cnn(9)单支标准管光通量常数对平均值的相对偏差:i=Ci-CC(1 0)如果某支标准管光通量常数对平均值的相对偏差超过1.0%,该支管必须重新测量,或选用新的标准管参加测量,将超过的数据舍去,重新计算C和i,再作判断。计算被测管的总光通量值:t=mtC(1 1)如果被测L E D管与标准L E D管的相对光谱功率分布不同,应按照式(6)计算光谱失配修正因子,式(6)中Sr e l()被式(1 2)代替。Sr e l()=Sp h,r e l()()()1-()(1 2)式中:Sp h,r e l()光度探测器的相对光谱响应度;()球内壁的光谱反射比;()积分球窗口漫透射玻璃的光谱透射比。待测灯的总光通量为:t=mtCF(1 3)每支被测管子应进行至少两次独立装调测量,取平均值作为测量值。如果两次测量的偏差大于0.8%,应增加测量的次数,剔除偏差大的读数,再将其余读数重新平均作为该次测量结果。7.2.4 颜色参数7.2.4.1 L E D管颜色参数是通过光谱辐射计测量其相对光谱功率分布,经过计算得到。7J J F1 5 0 12 0 1 57.2.4.2 光谱辐射计的入射光路多采用辐照度模式,如图4所示,可以有四种安排。图(a)用一开口的小积分球接收入射辐射,积分球另一开口对着光谱辐射计的入射狭缝。一般两个开口相距约9 0;图(b)用带有漫透射器的光纤为输入光路;图(c)光源发出的光照射到漫反射器上,再被光谱辐射计接收;图(d)被测灯(标准灯)位于积分球的中心,探测器位于球壁。(a)(b)(c)图4 光谱辐射计的输入光路8J J F1 5 0 12 0 1 5(d)图4(续)7.2.4.3 在选定输入方式后,使用一支光谱辐照度标准灯或分布(颜色)温度标准灯校准光谱辐射计;测量另外两支分布(颜色)温度灯的分布或颜色温度,其对标准值的偏差应小于3K,否则应重新进行定标或更换新的标准灯。测量被测L E D管,计算其颜色参数。被测L E D管应进行至少两次独立装调测量,取两次的平均结果作为最后的测量结果,如果两次测量的色品坐标的偏差大于0.0 0 1,应增加测量次数,剔除偏差大的数据。7.2.4.4 颜色参数的计算a)色品坐标的计算要计算待测L E D管的色品坐标,必须先求得其三刺激值:X=7 8 03 8 0P()x-()dY=7 8 03 8 0P()y-()dZ=7 8 03 8 0P()z-()d(1 4)式中:x-(),y-(),z-()C I E规定的2 视场标准色度观察者的色匹配函数;P()测得的被测光源的光谱功率分布。L E D管的色品坐标为:x=XX+Y+Zy=YX+Y+Zz=ZX+Y+Z=1-x-y(1 5)b)主波长和兴奋纯度根据所测L E D管的色品坐标x,y和参照白光(E光源)的色品坐标xw=yw=9J J F1 5 0 12 0 1 50.3 3 33,可用作图法(图5)和计算法求得该颜色的主波长d。计算法是先求白点(xw,yw)与样品点(x,y)连线的斜率。x-xwy-yw 或 y-ywx-xw(1 6)选择绝对值较小的一个,查C I E1 9 3 1色度图标准光源恒定主波长线的斜率即可求得。图5 作图法求主波长兴奋纯度pe,按下式计算:pe=x-xwx-xw 或 pe=y-ywy-yw(1 7)式中:x,y 主波长对应颜色的坐标,或补波长在紫红线上对应点的坐标。c)峰值波长和半峰值宽度光源的相对光谱功率分布的峰值所对应的波长为峰值波长p,光谱功率分布曲线上,纵坐标等于1/2峰值的两点对应波长之差为半峰值带宽0.5,如图6所示。图6 峰值波长和半峰值宽度间隔示意图01J J F1 5 0 12 0 1 58 校准结果校准结果应在校准证书或校准报告上反映,校准证书数据页格式见附录A。校准证书或校准报告应至少包括以下信息:a)标题,如“校准证书”或“校准报告”;b)实验室名称和地址;c)进行校准的地点;d)证书编号、页码及总页数;e)送校单位的名称和地址;f)送校样品的名称、制造厂、型号、规格及编号;g)校准所依据的技术规范名称及代号;h)本次校准所用计量标准的名称、溯源性及有效期;i)校准环境温度、相对湿度;j)校准项目结果及测量不确定度的说明;k)校准证书或校准报告校准人签名、核验人签名、批准人签名以及签发日期;l)校准结果仅对被校样品的有效性声明;m)未经实验室书面批准,不得部分复制证书或报告的声明。9 复校时间间隔L E D管的复校时间间隔建议为1年。若累计使用时间达到1 0 0h,或发现测量结果异常时,应随时进行校准。使用者可根据实际的使用情况,自主决定复校时间间隔。11J J F1 5 0 12 0 1 5附录AL E D管校准证书数据页格式证书编号:L E D管平均发光强度校准结果管号电流/mA电压/VIL E D A/c d不确定度IL E D B/c d不确定度 校准员:核验员:证书编号:L E D管总光通量校准结果管 号电流/mA电压/V总光通量/l m不确定度 校准员:核验员:21J J F1 5 0 12 0 1 5证书编号:L E D管颜色参数校准结果管 号参数校准结果不确定度色 品坐 标xy峰值波长:p/n m主波长:d/n m兴奋纯度:pe半峰值带宽:0.5管压:VF/V电流:I/A色 品坐 标xy峰值波长:p/n m主波长:d/n m兴奋纯度:pe半峰值带宽:0.5管压:VF/V电流:I/A 校准员:核验员:31J J F1 5 0 12 0 1 5书 书 书?41J J F1 5 0 12 0 1 5书 书 书?51J J F1 5 0 12 0 1 5书 书 书?61J J F1 5 0 12 0 1 5书 书 书?71J J F1 5 0 12 0 1 5附录CL E D管平均发光强度测量不确定度评估实例本附录仅对用L E D标准管采用直接比较法,校准待测L E D管的平均发光强度量值的测量结果,进行不确定度评定。C.1 测量方法按7.2.2.3a)所述方法,标准管、待测管到光度接收器的距离为1 0 0mm,读出待测管所对应的光度计读数和标准管所对应的光度计读数,经计算得到待测管的发光强度值。C.2 测量模型C.2.1 建立测量模型:It=CmtF(C.1)式中:It 待测管的平均发光强度,m c d;C 标准管组的光强常数C(i=1,2,n)的平均值;mt 待测管所对应的光度计读数的平均值;F 光度计探测器的光谱失配修正因子。C=Cin=Isimsin(C.2)式中:Isi 第i支标准管的平均发光强度;msi 第i支标准管所对应的光度计读数的平均值。C.2.2 灵敏系数式(C.1)中的C、mt、F的灵敏系数均为1。C.3 输入量的标准不确定度的评定C.3.1 输入量mt的标准不确定度的评定C.3.1.1 A类评定标准不确定度在额定 电 流下(例2 0 mA),固 定 待 测管 封 装 的 顶 点到 光 度 接 收 器 的 距 离 为1 0 0mm,连续 读 取 光 度 计 的 读 数mti(i=1,2,n):1 2 4.4,1 2 4.4,1 2 4.3,1 2 4.2,1 2 4.3,1 2 4.3,1 2 4.3,根据贝塞尔公式,计算平均值mt的实验标准差:ur e l(mt)=s(mt)=mt-mti()/mt2nn-1()=0.0 2%(C.3)其自由度为:=(n-1)=6(C.4)C.3.1.2 由于电测系统的不确定度,供给待测管的实际电流值与规定值存在差异,估81J J F1 5 0 12 0 1 5计最大差异可达0.0 3%,认为服从均匀分布,则电流值的相对标准不确定度为:ur e l(I)=0.0 3%23=0.0 0 87%(C.5)对于L E D管其正向电流与其发光强度成正比,又因为光度计读数正比于发光强度值,所以,待测管电流的不确定度对mt标准不确定度贡献为:ur e l(mt)=0.0 0 87%(C.6)ur e l(mt)=0.0 1%由于此项不确定度的估计是准确的,则认为:(mt)(C.7)C.3.1.3 光度接收器与待测管位置调整及距离测量的不确定度L E D管位置的调整以几何轴线作为测量的光学轴线,由于L E D管的管脚安装的歪心,管壳的形状、大小、对称性的差异等,使得位置调整难以达到几何轴线与光学轴线一致,同时光学导轨1m之内距离的误差最大为0.1 5mm。位置调整和距离误差所带来的不确定度为ur e l(mt d)为(0.2 01.0 0)%。同样可认为:(mt d)(C.8)C.3.2 输入量C的标准不确定度的评定由校准证书得标准管的平均发光强度的相对扩展不确定度U=2.0%,k=2。又因为光强常数C=Isms则标准管光强值的标准不确定度对C的标准不确定度的贡献为:u(C)=ak=2.0 0%2=1.0 0%(C.9)估计u(C)u(C)=0.2 5,则自由度为:C()=8(C.1 0)C.3.3 光谱失配修正系数F的不确定度评估光谱失配修正系数F按式(6)计算,不同颜色的L E D管用光度计测量同光谱光度计测量(分光法)的偏差为(0.62.0)%,光谱失配修正引起的标准不确定度为(0.51.2)%:估计u(F)u(F)=0.2 0,则自由度为:F()=1 2.5(C.1 1)C.4 标准不确定度分量的汇集标准不确定度分量及相关信息,见表C.1。91J J F1 5 0 12 0 1 5表C.1 标准不确定度分量及相关信息不确定度来源标准不确定度分量自由度i类别待测管的测量重复性0.0 2%6A电测系统0.0 1%B光度头与待测管位置调节及距离测量0.2 0%1.0 0%B标准管的平均发光强度1.0 0%8B光谱失配修正系数光强值0.5 0%1.2 0%B合成标准不确定度1.1 4%1.8 5%6 7C.5 合成标准不确定度各标准不确定度分量彼此不相关,则合成相对标准不确定度为:uc(It)=u2i=1.1 4%-1.8 5%(C.1 2)有效自由度为:e f f=u4c(It)u4ii=1.1 440.0 246+1.0481 2(C.1 3)e f f=u4c(It)u4ii=1.8 540.0 246+1.0489 4C.6 扩展不确定度取包含概率p=9 5%,由t分布表查得:t9 5(1 2)=2.1 8,t9 5(9 4)=1.9 8。扩展不确定度为:U9 5 r e l=1.1 4%2.1 8=2.5%(C.1 4)U9 5 r e l=1.8 5%1.9 8=3.7%C.7 测量不确定度报告用L E D标准管标定待测L E D管的平均发光强度的不确定度,包含概率为9 5%时为2.5%3.7%。02J J F1 5 0 12 0 1 5附录DL E D管颜色参数测量不确定度评估实例D.1 测量L E D管光谱功率分布D.1.1 用Td=28 5 6K分布温度标准灯做标准,测量被测L E D管的光谱功率分布得P()。D.1.2 分布温度标准灯的不确定度u(Td)=T,则以Td+T=28 5 6+u(Td)和Td-T=28 5 6-u(Td)的分布,再次测量被测L E D管的分布得Pd+T()和Pd-T()。D.1.3 选用Td=28 5 6K的2 4V/5 0W-2#分布温度标准灯定标光谱辐射计;测得其Td=28 6 1K和Td=28 5 1K的电流(假设u(Td)=5K);分别测量被测L E D管白S 1 0 1 4、红S 1 0 2 4、绿S 1 0 1 4、蓝S 1 0 1 5、橙S 1 0 1 3的光谱分布P()计算得到相应的色品坐标x,y,峰值波长p,峰值带宽;升高2 4V/5 0 W-2#标准灯的灯电流至Td=28 6 1K时的电流,仍按其Td=28 5 6K时的分布定标光谱辐射计,分别测量被测L E D管白S 1 0 1 4、红S 1 0 2 4、绿S 1 0 1 4、蓝S 1 0 1 5、橙S 1 0 1 3的光谱分布P28 6 1(),计算得到相应的x1,y1,峰值波长p 1,峰值带宽1;降低2 4V/5 0 W-2#标准灯的灯电流至Td=28 5 1K时的电流,仍按其Td=28 5 6K时的分布定标光谱辐射计,分别测量被 测L E D管 白S 1 0 1 4、红S 1 0 2 4、绿S 1 0 1 4、蓝S 1 0 1 5、橙S 1 0 1 3的 光 谱 分 布P28 5 1()计算得到相应的x2、y2,峰值波长p 2、峰值带宽2。同样方法假设u(Td)=1 4K测量各被测L E D管,并计算其相应的色品坐标、峰值波长、峰值带宽。D.2 计算色品坐标的不确定度D.2.1 根据D.1.3得到的P()计算色品坐标得x,y,根据Pd+T()计算得到的色品坐标为x1,y1;根据Pd-T()计算得到的色品坐标为x2,y2。D.2.2 由此得:u(x)=m a xx-x1,x-x2u(y)=m a xy-y1,y-y2(D.1)表D.1 色品坐标不确定度颜色T=5KT=1 4Ku(x)u(y)u(x)u(y)白色0.0 0 120.0 0 130.0 0 120.0 0 13红色0.0 0 030.0 0 020.0 0 070.0 0 08绿色0.0 0 020.0 0 050.0 0 030.0 0 33蓝色0.0 0 000.0 0 000.0 0 000.0 0 01橙色0.0 0 030.0 0 040.0 0 130.0 0 0412J J F1 5 0 12 0 1 5D.3 计算主波长的不确定度计算斜率x-xwy-yw或y-ywx-xw,其中xw=yw=0.3 3 33为等能白光,由绝对值较小的斜率查C I E1 9 3 1色度图E光源恒定主波长线的斜率表得d的值。根据D.1.3得到结果,由Pd+T()计算得到的色品坐标为d 1,由据Pd-T()计算得到的主波长为d 2。由此得:u(d)=m a xd-d 1,d-d 2(D.2)表D.2 主波长不确定度颜色T=5KT=1 4Ku(d)u(d)白色0.0 8n m0.1 9n m红色0.1 3n m0.5 5n m绿色0.0 1n m0.2 7n m蓝色0.0 1n m0.0 1n m橙色0.0 5n m0.1 2n mD.4 计算兴奋纯度的不确定度由D.1.3中测得的结果,计算x,y相应的兴奋纯度pe=x-xwx-xw或pe=y-ywy-yw,同样计算x1,y1的兴奋纯度pe l,计算x2,y2;的兴奋纯度pe 2。由此得:u(Pe 2)=m a xpe-pe 1,pe-pe 2(D.3)表D.3 兴奋纯度不确定度颜色T=5KT=1 4Ku(pe)u(pe)红色0.0 0 20.0 0 4绿色0.0 0 10.0 1 0蓝色0.0 0 00.0 0 1橙色0.0 0 00.0 0 4D.5 峰值波长的不确定度由D.1.3中测得的峰值波长p、p 1、p 2,计算:p=m a xp-p 1,p-p 2(D.4)若光谱仪的波长的不确定度为u()=0.2n m,则峰值波长的不确定度为:u(p)=2p+u2()=2+0.22(D.5)22J J F1 5 0 12 0 1 5表D.4 峰值波长不确定度颜色T=5KT=1 4Kpu(p)pu(p)白色0.0 9n m0.2n m0.1 7n m0.3n m红色0.0 4n m0.2n m0.0 1n m0.2n m绿色0.4 5n m0.5n m0.4 5n m0.5n m蓝色0.1 5n m0.3n m0.2 7n m0.3n m橙色0.0 7n m0.2n m0.0 4n m0.2n mD.6 半峰值带宽的不确定度由D.1.3中测得的半峰值宽度0.5、0.5(1)、0.5(2),得:(0.5)=m a x 0.5-0.5(1),0.5-0.5(2)(D.6)按照光谱功率分布曲线分别计算0.5和0.5,计算两者之差(0.5)。若光谱仪的波长的不确定度为u()=0.2n m,则峰值波长的不确定度为:u(0.5)=(0.5)2+u2()(D.7)表D.5 半峰值带宽不确定度颜色T=5KT=1 4K(0.5)u(0.5)(0.5)u(0.5)白色0.2 1n m0.3n m0.2 2n m0.3n m红色0.0 2n m0.2n m0.0 7n m0.2n m绿色0.1 2n m0.2n m0.1 1n m0.2n m蓝色0.0 1n m0.2n m0.0 6n m0.2n m橙色0.0 3n m0.2n m0.0 7n m0.2n m32J J F1 5 0 12 0 1 5附录EL E D管总光通量测量不确定度评估实例本附录仅对用一组标准L E D管,在球形光度计里标定同类型的L E D管的测量结果,进行不确定度评定。E.1 检定方法标准L E D管与被测L E D管在球形光度计里按本规范的相关规定顺序点燃,将它们各自的光电读数相互比较,计算出被测灯的总光通量量值。因为标准L E D管和被测L E D管的光谱功率分布和光通量量值相近,所以不需要作V()失配修正、非线性修正和吸收修正。E.2 测量模型用球形光度计测量,被测灯总光通量按下式计算:t=Cmt(E.1)式中:C 标准L E D管光通量常数C(i=1,2,n)的平均值。C=Cin=simsi/n(E.2)si 第i支标准L E D管的总光通量值,l m;msi 第i支标准L E D管的光电读数值;n 标准管的数量。E.3 C的不确定度评定C的不确定度主要包含三个分量:(1)L E D管的不确定度,由证书得标准L E D管的扩展不确定度为ur(s)=2.0%,k=2,故用B类方法评定相应的标准不确定度为ur(s)=1.0%。估计u(ms)u(ms)=0.2 5,则自由度为:ms()=12u(Is)u(Is)-2=8(E.3)(2)用球形光度计测量时,因所用电测系统与标定标准L E D管时的电测系统不同。因而供给标准L E D管的电流与标定时供给被测L E D管的电流有微小差异。估计最大差异数为0.0 3%,认为服从均匀分布,则电流值的相对标准不确定度为:ur(i)=0.0 1 53%=0.0 0 87%(E.4)对于L E D管其正向电流与其光通量成正比,又因为光度计读数正比于光通量值,所以,待测管电流的不确定度对mt标准不确定度贡献为:42J J F1 5 0 12 0 1 5ur(mti)=0.0 1%(E.5)因而对C也产生同样的影响。对这项不确定度的估计是比较准确的,故自由度(msi)。(3)测量过程中,由于各种随机因素的影响,使得每支标准L E D管的光通量常数不一致。本次测量用了9支标准管,它们的常数Ci(i=1,2,7)分别为0.0 0 05 0 59 7,0.0 0 05 0 46 2,0.0 0 05 0 74 4,0.0 0 05 0 69 9,0.0 0 05 0 39 9,0.0 0 05 0 64 9,0.0 0 05 0 54 3,0.0 0 05 0 72 4,0.0 0 05 0 70 5,平均值为0.0 0 05 0 61 4。用贝赛尔公式计算得光通量常数平均值的相对实验标准差,即用A类方法评定的C相对标准不确定度为:s(CA)=Ci-C()/C2n(n-1)=0.0 8%(E.6)其自由度为(C)=9-1=8。(4)C的合成相对标准不确定度为:uc(C)=1.0%2+0.0 1%2+0.0 8%2=1.0 0%E.4 被测灯量值的不确定度评定(1)被测灯测量值mt的不确定度评定,设对被测灯测量9个读数mti为62 7 4,62 6 3,62 7 5,62 7 1,62 8 3,62 9 1,62 9 3,62 5 7,62 7 8(i=1,2,j)平均值为mt=62 7 6。用贝赛尔公式计算其相对实验标准差,即用A类方法评定的mt的相对标准不确定度:sr(mt)=mti-mt()/mt2j(j-1)=0.0 6%(E.7)自由度(mt)=9-1=8。(2)L E D管在重复点燃时,其实际光通量会在一定范围内起伏,根据经验,对于L E D管的分散性约为0.5 0%。故应计入管量值的不确定度。估计u(ms)u(ms)=0.2 5,则自由度为:ms()=12u(Is)u(Is)-2=8(E.8)(3)由于L E D管的分布光束较窄,积分球内部的响应不完全相同,由光分布改变的光通量量值偏差分散性约为0.3 0%。估计u(ms)u(ms)=0.2 5,则自由度为:ms()=12u(Is)u(Is)-2=8(E.9)E.5 标准不确定度分量的评定相对标准不确定度分量及相关信息,见表E.1。J J F1 5 0 12 0 1 5J J F1 5 0 12 0 1 5表E.1 相对标准不确定度分量及相关信息不确定度来源相对标准不确定度自由度ni类别标准管标准管的光通量值1.0%8B电测系统0.0 1%B标准管的测量重复性0.0 8%8A待测管待测管的测量重复性0.0 6%8A待测管量值的分散性0.5 0%8B积分球的均匀性0.3 0%8BE.6 计算单支被测管