一種led燈絲發光強度標準燈的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于光輻射測量領域，涉及一種LED燈絲發光強度標準燈，尤其涉及一種可滿足發光體為發光二極管(LED)光源的光度參數測量的LED燈絲發光強度標準燈。
【背景技術】
[0002]發光強度標準燈是保存和傳遞發光強度單位量值的標準計量器具。發光強度單位坎德拉(cd)是SI七個基本單位之一，其余光度單位如Im(光通量單位)、lx(照度單位)、cd/m2(亮度單位)都是由發光強度單位導出的。傳統的發光強度標準燈為白熾燈，其發光體布置成平面，測量平面上光照度分布均勻，通過燈殼形狀的設計、表面涂黑或附加光闌，力求避免或減少雜散光，使其具有良好的水平和垂直角度特性及優良的量值再現性，測量位置的起點為燈絲的前表面。
[0003]傳統的白熾發光強度標準燈由于制作工藝復雜，價格高昂，一些著名品牌的發光強度標準燈已部分停產，目前很難從商業途徑獲得。LED燈具有顯著的節能效果，隨著價格的不斷降低，是替代傳統光源的主要品種。現行的光度量值傳遞體系是基于白熾標準燈，然而LED的光譜功率分布與白熾光源不同，用白熾標準燈直接測量LED光源時，由于光譜失配誤差造成的測量結果的偏差甚至高達30%，不能滿足LED產業發展的需要。鑒于此，光輻射測量領域迫切需要發光體為LED的發光強度標準燈，以提高LED測量的準確度，并能解決白熾發光強度標準燈短缺的現狀。
[0004]LED燈絲燈具有良好的量值再現性，預熱時間僅為8-12min，通過合理的燈絲布置和散熱設計使得以LED為發光體的LED燈絲發光強度標準燈的制作成為可能。為滿足光輻射測量領域對發光體為LED發光強度標準燈的需求，本發明提供了一種以LED燈絲為發光體的LED燈絲發光強度標準燈，穩定性好，制作工藝簡單，成品率高，成本低，使用壽命遠大于傳統的白熾標準燈;直接使用本發明的LED燈絲發光強度標準燈校準用于測量LED光源的照度計和亮度計時，不需要進行光譜失配修正，簡化了數據處理過程。
【發明內容】
[0005]本發明針對現有技術的不足，提供了一種LED燈絲為發光體的LED燈絲發光強度標準燈，穩定性好，使用壽命遠大于傳統的白熾標準燈。
[0006]—種LED燈絲發光強度標準燈，包括:燈頭和燈殼，燈殼內設置有玻璃芯柱、燈絲支架、LED燈絲，燈殼密封并充有散熱保護氣體;所述燈絲支架固定于玻璃芯柱上，玻璃芯柱內引出兩根導絲分別為正極連線和負極連線，正極連線和負極連線分別與燈頭的兩極相連；所述LED燈絲固定于燈絲支架上，等間隔平行排布于燈殼內的YZ平面，呈正方形或長方形，平面中心位于燈殼的中心上;所述LED燈絲和燈絲支架豎直部分在XZ平面上的投影不重合；所述燈殼前表面的大于等于1/3至小于1/2涂黑，并開有一個正方形或長方形的透光窗口，透光窗口正對LED燈絲所在平面，位于燈殼涂黑面的中心，透光窗口的中心與LED燈絲所在平面中心的連線位于X軸上;或者所述燈殼表面不涂黑，燈前放置一涂黑的光闌，光闌平面平行于LED燈絲所在平面，光闌的中心與LED燈絲所在平面中心的連線位于X軸上。
[0007]本發明的所述燈殼，可以是梨形、柱形、球形、錐形等形狀。
[0008]作為本發明的一個優選方案，所述燈殼呈梨形，燈殼優選為A80-A170泡殼，更優選Al25泡殼。LED燈絲的發熱通過惰性氣體由燈殼導出，燈殼大小的選擇與燈的功率相關，小功率燈采用小燈殼，大功率燈采用大燈殼。在燈的功率一定時采用小玻殼，可方便運輸和儲存，降低成本;但會增加預熱時間，縮短燈的壽命，降低燈的穩定性。本發明所選用A125玻殼既可保證4.8W標準燈的計量特性，又同現有的光強標準燈的燈殼大小相當，便于在現有的光度測量裝置上使用。
[0009]作為本發明的又一個優選方案，所述燈殼呈柱形，柱形體直徑優選為19-61mm，更優選27mm。對于梨形玻殼只有所有燈絲共面，且位于燈殼中心，燈絲的反射像才能與燈絲重合，否則一個燈會呈現多個發光源，測量面上光照場均勻性會減低;所選柱形玻殼，燈絲的反射像位于燈的頂端，降低了對于標準燈燈絲裝調的要求，提高了成品率。LED燈絲的發熱通過惰性氣體由燈殼導出，燈殼大小的選擇與燈的功率相關，小功率燈采用小燈殼，大功率燈采用大燈殼。在燈的功率一定時采用小玻殼，可方便運輸和儲存，降低成本;但會增加預熱時間，縮短燈的壽命，降低燈的穩定性。本發明所選用直徑27mm的柱形玻殼可以保證1.6W標準燈的計量特性。
[0010]優選地，所述燈殼為無色、透明的玻璃，透光窗口處沒有明顯的反堿、發霧、條紋、氣泡、沙粒、擦傷等缺陷。
[0011 ]作為本發明的一個優選方案，對于梨形燈殼，所述燈絲支架的頂部有一彎折，實現所述LED燈絲和燈絲支架豎直部分在XZ平面上的投影不重合。通過燈絲支架頂部彎折使得燈絲支架的頂部位于玻殼中心。優選45° (度)彎折，使得燈絲支架與Z軸平行部分在XZ平面的投影與玻殼中心相距4mm左右，燈絲支架的強度下降小，燈絲點燃時及長途運輸時能保證對燈絲的支撐作用;45°為通用角度，易于加工，可提高成品率，降低成本。
[0012]作為本發明的一個優選方案，所述燈絲支架的豎直部分(與Z軸平行)和LED燈絲在XZ平面上的投影相距l-6mm，更優選相距4mm。發光強度標準燈測量位置的起點為燈絲的前表面，在使用時需調整燈的位置使得燈絲在XZ平面上的投影與Z軸平行，為了提高調整的精度，燈絲支架與燈絲投影不應重合，并且應相隔一定的距離，以方便辨識。兩者相隔距離較小(l-3mm)時，在投影燈準直性不好及對比度低的環境下，兩者的投影不易分辨;兩者相隔距離較大時燈絲支架的彎折度大，燈絲支架的強度降低，不利于標準燈的長途運輸。45°(度)彎折即4mm的間隔既可保證燈絲位置調整的精度，又可保證燈絲支架的強度。
[0013]作為本發明的一個實施方案，所述燈殼前表面除透光窗口外的大于等于1/3至小于1/2，優選大于等于2/5至小于1/2部分，用汽車燈遮光液涂黑并經烘烤，汽車燈遮光液通常是由有機硅樹脂和有機溶劑配制而成的一種耐高溫涂料。這樣的結構有效減小了燈絲反射像和燈絲支架所引起的雜散光。
[0014]作為本發明的一個優選方案，所述LED燈絲排布成正方形燈絲平面，燈殼的涂黑表面開一個正方形的透光窗口。
[0015]作為本發明的又一個優選方案，所述LED燈絲排布成長方形燈絲平面，燈殼的涂黑表面開一個長方形的透光窗口。
[0016]作為一個優選的實施方案，所述透光窗口的邊長比燈絲平面邊長大2-10mm，更優選大4-8_。燈殼表面涂黑是為了將燈的雜散光屏蔽，透光窗口應僅使燈絲發出的光到達測量平面，因此透光窗口的大小應該稍稍大于燈絲平面，這樣既可屏蔽雜散光，又保證不遮擋燈絲發出的光，透光窗口過大會使得雜散光外泄，透光窗口過小又存在遮擋燈絲的風險。
[0017]作為又一個方案，所述燈殼表面不涂黑，燈前15-30mm，優選20mm處放置一涂黑的光闌，光闌開口比燈絲平面邊長大3-8mm，更優選大4-6mm。這樣的設計能有效減小燈絲反射像和燈絲支架所引起的雜散光，省去了燈殼涂黑的工序。
[0018]優選地，所述的散熱保護氣體為惰性氣體，包括氮氣或氦氣，更優選為氦氣。這樣的設計能有效降低LED的結溫，提高燈的穩定性，延長燈的壽命。
[0019]優選地，所述燈絲支架為鐵桿鍍鎳、玻璃和鉬絲。對于梨形燈殼，燈絲支架為鐵桿鍍鎳;對于柱形燈殼，燈絲支架的上部為鉬絲，中部為玻璃，下部為鐵桿鍍鎳，通過鉬絲將燈絲玻璃支架固定于玻殼上。
[0020]優選地，所述的LED燈絲發光強度標準燈采用直流恒流方式供電。LED為半導體器件，只能單向導通，因此采用直流的驅動方式，商業用LED燈采用交流220V的驅動模式，但燈頭內有一個AC-DC轉換模塊;LED的發光強度與驅動電流正相關，采用恒流驅動模式，通過驅動電流的精密控制實現標準燈的計量特性。
[0021]本發明提供的LED燈絲發光強度標準燈的結構簡單，燈絲支架與燈絲在XZ平面的投影不在同一平面內，易于燈的裝調;水平和垂直角度特性良好;在測量面上光照場分布均勻；同傳統白熾標準燈相比，預熱時間相當，量值再現性更好，壽命更長，具有穩定性好、抗震動、成品率高、成本低的優點，且校準用于測量LED光源的照度計和亮度計時能顯著減小由于光譜失配引起的測量結果的不確定度。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發明所述一種LED燈絲發光強度標準燈