led光源燈具光通量測量的不確定度因素分析

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1、LED光源燈具光通量的測量不確定度因素分析魏飛雄（國家摩托車質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心西安2012）[摘要]：分析了LED光源燈具光通量測量的影響因素，使用數(shù)學模型對測量不確定度進行評定，計算出A類、B類不確定度，經(jīng)過合成，得到在一定的置信區(qū)間下的擴展不確定度。[關(guān)鍵詞]：LED光源燈具；光通量；積分球系統(tǒng)；測量不確定度前言隨著LED光源照明產(chǎn)品的廣泛應用和政府大力推廣，人們對于LED光源產(chǎn)品質(zhì)量要求和能效的關(guān)注程度在逐步提高。光通量的檢測結(jié)果是影響LED光源產(chǎn)品能效質(zhì)量的必要因素，因此光通量測量的準確性顯得尤為重要，而測量結(jié)果都不可避免地具有不確定度，測量不確定度是評估測量

2、結(jié)果正確性的關(guān)鍵指標。檢測系統(tǒng)的測量不確定度對檢測結(jié)果的影響越來越受重視，對檢測實驗室的要求不斷增加。雖然檢測實驗室使用的單個儀器和設備都分別依據(jù)相應的法定檢定規(guī)程要求進行了檢定或校準，但由多臺或多種計量儀器設備組成的測量系統(tǒng)總體的測量不確定度對測量結(jié)果有一定的影響，并且這種誤差被實驗室審核體系日益重視。本文介紹對E27型LED光源球泡燈進行一致性檢驗時，使用積分球系統(tǒng)對光通量的測量不確定度的評定。根據(jù)評定要求對樣品進行5次檢測，通過提高測量不確定度評定時的樣本量，以降低隨機誤差造成的A類標準不確定度的偏差;另外，測量不確定度來源的分析是以本次試驗條件下的人員、設備

3、、標準、環(huán)境為依據(jù)，可能因分析因素不夠全面準確而存在偏差。1積分球測量系統(tǒng)的光通量測量不確定度分析積分球測量系統(tǒng)的設備構(gòu)成：2m恒溫積分球、HAAS-2000高精度快遞光譜輻射計、1.5m傳輸光纖、TPS-500B交流測試電源、D204通用標準光源、Pt1000數(shù)字溫度計。1.1測量結(jié)果不確定度的來源（1）樣品重復測量隨機誤差造成的不確定度；（2）HAAS-2000光譜輻射計測試系統(tǒng)的系統(tǒng)固有誤差造成的不確定度；（3）TPS-500B交流測試電源電壓波動造成的不確定度；（4）線性探測器的測量誤差造成的不確定度；（5）標準燈校準結(jié)果的不確定度造成的不確定度；（6）積分

4、球溫度控制波動以及實驗室外在振動造成的不確定度；（7）積分球本身制造指標的差異造成的不確定度；（8）光纖的傳輸偏差造成的不確定度；（9）LED光源燈具測試安裝方向的不同造成的不確定度；（10）LED光源燈具光通量隨點亮時間變化造成的不確定度。1.2數(shù)學模型本評定中，被測總光通量是經(jīng)過測量系統(tǒng)直接測得的，所以采用最簡單的一種數(shù)學模型，如式[1]：[1]式中：—被測總光通量的修正值lm；—每次總光通量的測量值lm；—各種誤差對被測量結(jié)果的影響值lm；1.3方差和傳播系數(shù)對于每個輸入估計值的標準不確定度，用表示；對于估計值的合成標準不確定度，用表示；則不確定度傳播公式可寫

5、作：[2]由數(shù)學模型公式[1]帶入[2]可得：[3]式中是各輸入估計值的偏導數(shù)，被稱為傳播系數(shù)，用表示。式[3]又可寫作：[4]根據(jù)數(shù)學模型式[1]可知傳播系數(shù)。即式[4]又可寫作：[5]1.4標準不確定度的A類評定對一系列實測值進行統(tǒng)計分析的方法來評定的標準不確定度，稱為不確定度的A類評定，用uA表示。A類標準不確定度uA是由于每次安裝不一致、儀器系統(tǒng)本身的不穩(wěn)定因素而造成的隨機誤差。由于該隨即效應的存在，多次測量的結(jié)果都不相同，可以用統(tǒng)計的方法計算其不確定度。表1是LED光源球泡燈進行一致性檢驗時5次檢驗的實測值。表1積分球系統(tǒng)光通量測量數(shù)據(jù)記錄表次數(shù)12345

6、光通量(lm)79.88080.27079.47078.69080.550平均值79.772根據(jù)白塞爾公式算得實驗標準差（）：（lm）則標準A類不確定度：（lm）自由度：1.5標準不確定度的B類評定測量工作中，有時無法取得實測值并進行統(tǒng)計分析，它們往往只是給出了一個極大值或極小值，或提供了結(jié)果的一個概率區(qū)間，但未給出其分布及自由度的大小，而只能采取非統(tǒng)計方法來評定的標準不確定度，稱為不確定度的B類評定，用uB表示。標準不確定度的B類評定的公式：[6]式中：—輸入估計值，取自制造說明書，檢定或校準證書手冊或其他資料提供的數(shù)據(jù)、準確度等級或級別，包括目前暫時使用的極限誤

7、差等；—包含因子，取值根據(jù)該分量的B類不確定度的實際分布形式來確定；—該分量的B類不確定度的分散區(qū)間的半寬。1.5.1由HAAS-2000光譜輻射計測試系統(tǒng)固有的系統(tǒng)誤差估算的不確定度根據(jù)HAAS-2000光譜輻射計的檢定證書，該系統(tǒng)的相對極限誤差±1.0%，設該系統(tǒng)的誤差為均勻分布，則，傳播系數(shù)，估計其相對不確定度10%。則由式[6]得不確定度：（lm）自由度：1.5.2由TPS-500B交流測試電源電壓波動造成的誤差估算的不確定度根據(jù)TPS-500B交流測試電源的檢定證書，電源的測量不確定度為0.1%，造成輸出量變化的極限誤差≤0.1%，設電壓波動造成的誤差