一种led灯丝发光强度标准灯的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光辐射测量领域，涉及一种LED灯丝发光强度标准灯，尤其涉及一种可满足发光体为发光二极管(LED)光源的光度参数测量的LED灯丝发光强度标准灯。
【背景技术】
[0002]发光强度标准灯是保存和传递发光强度单位量值的标准计量器具。发光强度单位坎德拉(cd)是SI七个基本单位之一，其余光度单位如Im(光通量单位)、lx(照度单位)、cd/m2(亮度单位)都是由发光强度单位导出的。传统的发光强度标准灯为白炽灯，其发光体布置成平面，测量平面上光照度分布均匀，通过灯壳形状的设计、表面涂黑或附加光阑，力求避免或减少杂散光，使其具有良好的水平和垂直角度特性及优良的量值再现性，测量位置的起点为灯丝的前表面。
[0003]传统的白炽发光强度标准灯由于制作工艺复杂，价格高昂，一些著名品牌的发光强度标准灯已部分停产，目前很难从商业途径获得。LED灯具有显著的节能效果，随着价格的不断降低，是替代传统光源的主要品种。现行的光度量值传递体系是基于白炽标准灯，然而LED的光谱功率分布与白炽光源不同，用白炽标准灯直接测量LED光源时，由于光谱失配误差造成的测量结果的偏差甚至高达30%，不能满足LED产业发展的需要。鉴于此，光辐射测量领域迫切需要发光体为LED的发光强度标准灯，以提高LED测量的准确度，并能解决白炽发光强度标准灯短缺的现状。
[0004]LED灯丝灯具有良好的量值再现性，预热时间仅为8-12min，通过合理的灯丝布置和散热设计使得以LED为发光体的LED灯丝发光强度标准灯的制作成为可能。为满足光辐射测量领域对发光体为LED发光强度标准灯的需求，本发明提供了一种以LED灯丝为发光体的LED灯丝发光强度标准灯，稳定性好，制作工艺简单，成品率高，成本低，使用寿命远大于传统的白炽标准灯;直接使用本发明的LED灯丝发光强度标准灯校准用于测量LED光源的照度计和亮度计时，不需要进行光谱失配修正，简化了数据处理过程。
【发明内容】
[0005]本发明针对现有技术的不足，提供了一种LED灯丝为发光体的LED灯丝发光强度标准灯，稳定性好，使用寿命远大于传统的白炽标准灯。
[0006]—种LED灯丝发光强度标准灯，包括:灯头和灯壳，灯壳内设置有玻璃芯柱、灯丝支架、LED灯丝，灯壳密封并充有散热保护气体;所述灯丝支架固定于玻璃芯柱上，玻璃芯柱内引出两根导丝分别为正极连线和负极连线，正极连线和负极连线分别与灯头的两极相连；所述LED灯丝固定于灯丝支架上，等间隔平行排布于灯壳内的YZ平面，呈正方形或长方形，平面中心位于灯壳的中心上;所述LED灯丝和灯丝支架竖直部分在XZ平面上的投影不重合；所述灯壳前表面的大于等于1/3至小于1/2涂黑，并开有一个正方形或长方形的透光窗口，透光窗口正对LED灯丝所在平面，位于灯壳涂黑面的中心，透光窗口的中心与LED灯丝所在平面中心的连线位于X轴上;或者所述灯壳表面不涂黑，灯前放置一涂黑的光阑，光阑平面平行于LED灯丝所在平面，光阑的中心与LED灯丝所在平面中心的连线位于X轴上。
[0007]本发明的所述灯壳，可以是梨形、柱形、球形、锥形等形状。
[0008]作为本发明的一个优选方案，所述灯壳呈梨形，灯壳优选为A80-A170泡壳，更优选Al25泡壳。LED灯丝的发热通过惰性气体由灯壳导出，灯壳大小的选择与灯的功率相关，小功率灯采用小灯壳，大功率灯采用大灯壳。在灯的功率一定时采用小玻壳，可方便运输和储存，降低成本;但会增加预热时间，缩短灯的寿命，降低灯的稳定性。本发明所选用A125玻壳既可保证4.8W标准灯的计量特性，又同现有的光强标准灯的灯壳大小相当，便于在现有的光度测量装置上使用。
[0009]作为本发明的又一个优选方案，所述灯壳呈柱形，柱形体直径优选为19-61mm，更优选27mm。对于梨形玻壳只有所有灯丝共面，且位于灯壳中心，灯丝的反射像才能与灯丝重合，否则一个灯会呈现多个发光源，测量面上光照场均匀性会减低;所选柱形玻壳，灯丝的反射像位于灯的顶端，降低了对于标准灯灯丝装调的要求，提高了成品率。LED灯丝的发热通过惰性气体由灯壳导出，灯壳大小的选择与灯的功率相关，小功率灯采用小灯壳，大功率灯采用大灯壳。在灯的功率一定时采用小玻壳，可方便运输和储存，降低成本;但会增加预热时间，缩短灯的寿命，降低灯的稳定性。本发明所选用直径27mm的柱形玻壳可以保证1.6W标准灯的计量特性。
[0010]优选地，所述灯壳为无色、透明的玻璃，透光窗口处没有明显的反碱、发雾、条纹、气泡、沙粒、擦伤等缺陷。
[0011 ]作为本发明的一个优选方案，对于梨形灯壳，所述灯丝支架的顶部有一弯折，实现所述LED灯丝和灯丝支架竖直部分在XZ平面上的投影不重合。通过灯丝支架顶部弯折使得灯丝支架的顶部位于玻壳中心。优选45° (度)弯折，使得灯丝支架与Z轴平行部分在XZ平面的投影与玻壳中心相距4mm左右，灯丝支架的强度下降小，灯丝点燃时及长途运输时能保证对灯丝的支撑作用;45°为通用角度，易于加工，可提高成品率，降低成本。
[0012]作为本发明的一个优选方案，所述灯丝支架的竖直部分(与Z轴平行)和LED灯丝在XZ平面上的投影相距l-6mm，更优选相距4mm。发光强度标准灯测量位置的起点为灯丝的前表面，在使用时需调整灯的位置使得灯丝在XZ平面上的投影与Z轴平行，为了提高调整的精度，灯丝支架与灯丝投影不应重合，并且应相隔一定的距离，以方便辨识。两者相隔距离较小(l-3mm)时，在投影灯准直性不好及对比度低的环境下，两者的投影不易分辨;两者相隔距离较大时灯丝支架的弯折度大，灯丝支架的强度降低，不利于标准灯的长途运输。45°(度)弯折即4mm的间隔既可保证灯丝位置调整的精度，又可保证灯丝支架的强度。
[0013]作为本发明的一个实施方案，所述灯壳前表面除透光窗口外的大于等于1/3至小于1/2，优选大于等于2/5至小于1/2部分，用汽车灯遮光液涂黑并经烘烤，汽车灯遮光液通常是由有机硅树脂和有机溶剂配制而成的一种耐高温涂料。这样的结构有效减小了灯丝反射像和灯丝支架所引起的杂散光。
[0014]作为本发明的一个优选方案，所述LED灯丝排布成正方形灯丝平面，灯壳的涂黑表面开一个正方形的透光窗口。
[0015]作为本发明的又一个优选方案，所述LED灯丝排布成长方形灯丝平面，灯壳的涂黑表面开一个长方形的透光窗口。
[0016]作为一个优选的实施方案，所述透光窗口的边长比灯丝平面边长大2-10mm，更优选大4-8_。灯壳表面涂黑是为了将灯的杂散光屏蔽，透光窗口应仅使灯丝发出的光到达测量平面，因此透光窗口的大小应该稍稍大于灯丝平面，这样既可屏蔽杂散光，又保证不遮挡灯丝发出的光，透光窗口过大会使得杂散光外泄，透光窗口过小又存在遮挡灯丝的风险。
[0017]作为又一个方案，所述灯壳表面不涂黑，灯前15-30mm，优选20mm处放置一涂黑的光阑，光阑开口比灯丝平面边长大3-8mm，更优选大4-6mm。这样的设计能有效减小灯丝反射像和灯丝支架所引起的杂散光，省去了灯壳涂黑的工序。
[0018]优选地，所述的散热保护气体为惰性气体，包括氮气或氦气，更优选为氦气。这样的设计能有效降低LED的结温，提高灯的稳定性，延长灯的寿命。
[0019]优选地，所述灯丝支架为铁杆镀镍、玻璃和钼丝。对于梨形灯壳，灯丝支架为铁杆镀镍;对于柱形灯壳，灯丝支架的上部为钼丝，中部为玻璃，下部为铁杆镀镍，通过钼丝将灯丝玻璃支架固定于玻壳上。
[0020]优选地，所述的LED灯丝发光强度标准灯采用直流恒流方式供电。LED为半导体器件，只能单向导通，因此采用直流的驱动方式，商业用LED灯采用交流220V的驱动模式，但灯头内有一个AC-DC转换模块;LED的发光强度与驱动电流正相关，采用恒流驱动模式，通过驱动电流的精密控制实现标准灯的计量特性。
[0021]本发明提供的LED灯丝发光强度标准灯的结构简单，灯丝支架与灯丝在XZ平面的投影不在同一平面内，易于灯的装调;水平和垂直角度特性良好;在测量面上光照场分布均匀；同传统白炽标准灯相比，预热时间相当，量值再现性更好，寿命更长，具有稳定性好、抗震动、成品率高、成本低的优点，且校准用于测量LED光源的照度计和亮度计时能显著减小由于光谱失配引起的测量结果的不确定度。
【附图说明】
[0022]图1是本发明所述一种LED灯丝发光强度标准灯