发光二极管信号灯辐射通量的光谱分布

1、引言

关于信号源辐射的说明大多是在不同的ECE规章和其他专门的指导性推荐文件中表现出来的。这些要求都按国际照明委员会常用的形式（即x，y或z色度坐标限定彩色图案区域的形式）固定下来。由于着色泡、反射镜或透镜信号灯的辐射与被放射光的方向有很大关系，而发光二极管可放射足够的均匀色，用以测量某方向的辐射，因此，建议在易于观察的方向测量这种辐射。

本文对如何能够迅速、合理地测量空间彩色分布（其中也包括发光二极管色度分布）的设备进行了介绍。讨论了测量的准确度以及与低辐射强度有关的限幅，并分析了计算彩色分布的方法。

 2 测量

 2.1 测量的基础

彩色分布的测量用具包括LMT GO-H1300光度学测角计和LMT C 3300比色计，它们具有如下特点：
 （1）用计算机控制光度学测角计，可达到移动量仅为0.01°的角准确度；
 （2）采用了可供Windows使用的LMT LIMES 2000软件；
 （3）使用Pentium IV个人计算机与Windows XP操作系统；
 （4）为迅速测量采用的比色系统，在彩色辐射时会发生变化；
 （5）光敏（表）面的直径为60mm；
 （6）有内装放大器和校准装置；
 （7）采用了恒温稳定化处理；
 （8）采用了供自动记录从CHS 60比色端头得到信号用的LMT C 3300显示器；
 （9）采用了模拟数字变换器；
 （10）信息读数速度达到120次/s；
 （11）色度坐标x、y、z自动记录在显示器上；
 （12）关于光谱灵敏度的信息，则由各发光二极管分别自动记录。

2.2 测量的顺序

测量是在装配有掺铝反射镜和透明发散透镜的发光二极管上进行的。自动记录发光二极管的辐射束，簇发光二极管辐射功率的光谱分布如图1所示。电信号进入光度学测角计，比色端头处在距光度学测角计2m的地方。比色计的Y通道用勒克斯（lx）计量。当光度学测角计在±15°范围内，且辐射束分别以垂直面40°/s及水平面45°/s~80°/s的速度角位移时，可开始进行测量。测量的持续时间应小于4min。

2.3 彩色分布的测量

辐射强度最大处在标记为10°的区域，如图2所示。X，Y（强度）和Z参数的测量用等新烛光图表示，如图3所示。

以测量坐标X，Y，Z为基础，它们的相互关系可用下列公式表示：
 x=X/（X+Y+Z）
 y=Y/（X+Y+Z）（1）
 z=1-x-y

在彩色CIE图上或许可安排3906对彩色分布x、y坐标，这些数值可能处在如下限度内：
 0.398≤y≤0.429；z≥0.007（2）

由上述两个公式得到的图表处在黄色区域。如图4所示，停止不动的值用黑点标出。显然，绝大多数的点被限定在ECE区域，然而，某些点处在ECE区域以外的黄-绿色方向。有了构筑“实际”彩色，也就是与规定角尺度信号相接近彩色等新烛光图的可能性。为了把图像导入计算机监控器的显示屏上，要求彩色在各色通道都具有256色彩层次（色调）的RGB模型内编码。在这个模型中的红色代表RGB（255，0，0），绿色代表RGB（0，255，0），蓝色代表RGB（0，0，255）。实际带色显示器采用数值R，G和B表示，就像x，y，z坐标一样（如表1所示）。

如果不同的彩色相对差异较小，要识别出它们就非常困难。但是利用特定的新式RGB模型数值，可以使变换得到实现（如表2所示）。

红、黄和浅蓝色的补加结果值以各点强度对数的形式做出，如果它们的强度逐渐变小的话，各色似乎显得更暗些。这种变换的结果如图5所示。从图上可以认定某些区域是黄色的。其他的图也可以这样利用，为的是指明在ECE的各个角度范围，彩色分类已全部完成。

在经过6次调整的ECE彩色分类同色图中，处在分类里面的测量点显示黄色，而在分类以外的点会显示出红色。

2.4 低强度电平的测量

测量的最大强度电平为671cd，15U-45R发光二极管拥有起码的电平系4.1新烛光。比色计Y通道的读数是1.026lx。

2.5 比色端头光谱灵敏度的影响

比色端头光谱灵敏度与具有步辐10nm的窄带干扰滤波器单色光镜一起进行测量。单色光镜的比色端头光