Metrological Analysis of Integrating Sphere Photometers for LED Luminous Flux Measurement

A comparative metrological analysis using mathematical models of three integrating sphere photometer schemes, for LED luminous flux measurement, was held. Each model takes into account the main design parameters of the photometer, typical values of which are used in the calculations. It's shown, that for given initial conditions, the greatest contribution to the total error for schemes with LED on the wall of sphere and in the center of sphere introduces instability of sphere reflectance coating, and for the scheme with LED in front of entrance aperture of sphere, for total luminous flux measurement, – instability of the distance to the diaphragm. In general, the highest accuracy for total luminous flux measurement have a scheme with LED in the center of the sphere, somewhat lower – a scheme with LED on the wall of sphere, and the lowest – a scheme with LED in front of input aperture of the sphere. The substantiated recommendations on the best practical application of each of the schemes are given. Also, for all schemes dependencies of the total relative error on the primary errors of basic design parameters, that can be used to select the optimal scheme of the photometer and selection of optimal values of design parameters are given.
Keywords: metrology, optical radiometry, photometry, LEDs flux measurements

Publication year: 
2014
Issue: 
5
УДК: 
535.241.62
С. 112–118., Іл. 5. Табл. 3. Бібліогр.: 12 назв.
References: 

1. Measurement of LEDs, 2nd ed., Int. Commission on Illumination Tech. Report, CIE 127-1997, March 5, 2002.
2. Approved Method: Electrical and Photometric Measurements of Solid-State Lighting Products, IES LM-79-08, New York, 2008.
3. Приборы осветительные. Светотехнические требования и методы испытаний: ГОСТ Р 54350-2011. — М.: Стандартинформ, 2011.
4. Метрологическое обеспечение нанотехнологий и продукции наноиндустрии: Учеб. пособие / Под ред. В.Н. Крутикова. — М.: Логос, 2011. — 592 с.
5. Кариу Н. Интегрирующая сфера: теоретические основы измерения оптического излучения // Светотехника. — 2011. — № 2. — С. 36—38.
6. Круглов О.В., Кузьмин В.Н., Томский К.А. Измерение светового потока светодиодов // Светотехника. — 2009. — № 3. — С. 34—36.
7. Міхеєнко Л.А., КоваленкоА.В. Теорія формування поля освітленості на внутрішній поверхні інтегруючої сфери фотометрів для вимірювання світлового потоку світлодіодів // Наукові вісті НТУУ “КПІ”. — 2014. — № 1. — С. 79—84.
8. Міхеєнко Л.А., Тимофєєв О.С. Теорія дифузного випромінювача на основі інтегруючої сфери з світловипромінюючими діодами // Наукові вісті НТУУ “КПІ”. — 2011. — № 1. — С. 129—135.
9. Міхеєнко Л.А., Тимофєєв О.С. Метрологічний аналіз дифузного випромінювача на основі інтегруючої сфери з світловипромінюючими діодами // Наукові вісті НТУУ “КПІ”. — 2011. — № 2. — С. 130—137.
10. Исследование коэффициентов яркости покрытий из краски на основе BaSO4 / М.Г. Кунецкий, С.Г. Гуминецкий, М.Ю. Сахновский и др. // ОМП. — 1981. — № 6. — C. 3—4.
11. Technical Guide. Reflectance Materials and Coatings., Labsphere Inc., 2010.
12. Азизян Г., Никифоров С., Эталонный светодиодный источник света для калибровки фотометрического оборудования // Полупроводниковая светотехника. — 2013. — № 1. — С. 54—57.

References [transliteration]: 

1. Measurement of LEDs, 2nd ed., Int. Commission on Illumination Tech. Report, CIE 127-1997, March 5, 2002.
2. Approved Method: Electrical and Photometric Measurements of Solid-State Lighting Products, IES LM-79-08, New York, 2008.
3. Pribory osvetitel'nye. Svetotekhnicheskie trebovanii͡a i metody ispytaniĭ: GOST R 54350-2011. – M.: Standartinform, 2011.
4. Metrologicheskoe obespechenie nanotekhnologiĭ i produkt͡sii nanoindustrii: Ucheb. posobie / Pod red. V.N. Krutikova. – M.: Logos, 2011. – 592 s.
5. Kariu N. Integrirui͡ushchai͡a sfera: teoreticheskie osnovy izmerenii͡a opticheskogo izluchenii͡a // Svetotekhnika. – 2011. – # 2. – S. 36–38.
6. Kruglov O.V., Kuz'min V.N., Tomskiĭ K.A. Izmerenie svetovogo potoka svetodiodov // Tam zhe. – 2009. – # 3. – S. 34–36.
7. Mikhei͡enko L.A., KovalenkoA.V. Teorii͡a formuvanni͡a poli͡a osvitlenosti na vnutrishniĭ poverkhni intehrui͡uchoï sfery fotometriv dli͡a vymiri͡uvanni͡a svitlovoho potoku svitlodiodiv // Naukovi visti NTUU “KPI”. – 2014. – # 1. – S. 79–84.
8. Mikhei͡enko L.A., Tymofi͡ei͡ev O.S. Teorii͡a dyfuznoho vypromini͡uvacha na osnovi intehrui͡uchoï sfery z svitlovypromini͡ui͡uchymy diodamy // Naukovi visti NTUU “KPI”. – 2011. – # 1. – S. 129–135.
9. Mikhei͡enko L.A., Tymofi͡ei͡ev O.S. Metrolohichnyĭ analiz dyfuznoho vypromini͡uvacha na osnovi intehrui͡uchoï sfery z svitlovypromini͡ui͡uchymy diodamy // Naukovi visti NTUU “KPI”. – 2011. – # 2. – S. 130–137.
10. Issledovanie koėffit͡sientov i͡arkosti pokrytiĭ iz kraski na osnove BaSO4 / M.G. Kunet͡skiĭ, S.G. Guminet͡skiĭ, M.I͡U. Sakhnovskiĭ i dr. // OMP. – 1981. – # 6. – C. 3–4.
11. Technical Guide. Reflectance Materials and Coatings., Labsphere Inc., 2010.
12. Azizi͡an G., Nikiforov S., Ėtalonnyĭ svetodiodnyĭ istochnik sveta dli͡a kalibrovki fotometricheskogo oborudovanii͡a // Poluprovodnikovai͡a svetotekhnika. – 2013. – # 1. – S. 54–57.

AttachmentSize
2014-5-16.pdf303.1 KB

Тематичні розділи журналу

,