Методика исследования оптических параметров
Параметры фотоэлектронных приборов
Светодиод
· Цвет излучения.
· Поток излучения, который также называют мощностью излучения.
· Световой поток (для белых светодиодов).
· Угол излучения.
· Индекс цветопередачи (для белых светодиодов).
Лазерный диод
· Длина волны максимума спектра излучения.
· Поток излучения, который называют оптической или выходной мощностью.
· Расходимость пучка излучения (веерный угол).
· Полуширина спектра излучения.
Фотодиод
· Длина волны максимума кривой спектральной чувствительности.
· Спектральный диапазон чувствительности.
· Угол половинной чувствительности.
ПЗС- и КМОП-матрицы
· Спектральный диапазон чувствительности.
· Оптическое разрешение.
· Быстродействие.
Измерение оптических характеристик
Непосредственному измерению подлежит всего одна характеристика – сила излучения. Сила излучения равна отношению потока излучения Ф, распространяющегося от источника излучения внутри малого телесного угла, к этому телесному углу. Для проведения точных измерений необходимо использовать эталонный излучательный прибор, поверенную методику измерения и сертифицированное оборудование. Чаще измеряют не силу излучения, а интенсивность излучения в относительных единицах. Для получения истинного значения потока излучения используют аппаратную функцию. Аппаратная функция рассчитывается заранее при измерении эталонного источника излучения. Поток излучения рассчитывается как:
Ф = К × N,
где К – это аппаратная функция, а N – показания данного измерительного оборудования.
Измерение зависимости потока излучения от длины волны излучения исследуемого прибора дает его энергетический спектр излучения Ф(l). А измерение зависимости потока излучения от угла излучения j дает диаграмму пространственного распределения излучения Ф(j).
Из спектра излучения можно рассчитать остальные оптические характеристики. Так, поток излучения прибора (мощность излучения) будет равен:
Р = òòФ(l,j)dldj, [Вт]
то есть, интегралу по длине волны и по телесному углу в заданном диапазоне измерений.
Световой поток, в свою очередь, будет равен
F = òòФ(l,j)V(l)dldj, [лм]
где V(l), [лм/Вт] – относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения для дневного зрения.
Эта функция определяет восприятие излучения стандартным наблюдателем, параметры которого определяются МКО (Международная комиссия по освещению). Все световые величины образуются из энергетических фотометрических величин с применением функции V(l). Световые величины отличаются тем, что характеризуют излучение по его способности вызывать у наблюдателя (человека) зрительные ощущения.
Цвет излучения определяется с помощью координат цветности х и у, которые также рассчитываются исходя из спектра излучения Ф(l). Сначала рассчитываются координаты цветового пространства МКО – X, Y, Z:
X = òФ(l) 
(l)dl, Y = òФ(l) 
(l)dl, Z = òФ(l) 
(l)dl,
где (l), (l), (l) – стандартные кривые сложения МКО модели 1931 года.
Тогда координаты цветности можно рассчитать как
х = X / (X + Y + Z),
y = Y / (X + Y + Z).
Еще один распространенный способ обозначения цвета – с помощью коррелированной цветовой температуры. Коррелированная цветовая температура Тс определяется как температура абсолютно чёрного тела, при которой координаты цветности его излучения близки в пределах заданного допуска к координатам цветности рассматриваемого излучения на цветовом графике МКО 1931 года.
Еще одна характеристика цвета излучения, имеющая потребительское значение, – индекс цветопередачи. Обычно определяется общий индекс цветопередачи Ra, представляющий собой среднее значение суммы из 8 или 14 частных индексов цветоперелачи. Для получения частных индексов цветопередачи рассчитывается отклонение цвета от истинного с помощью 8 или 14 образцов эталонных цветов (указанных в стандарте DIN 6169). Максимальное значение индекса цветопередачи Ra составляет 100 единиц, излучение с таким значением индекса позволяет идеально отображать все цвета.