KR20190035853A - Led용 광도계 테스트 시스템 - Google Patents
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Abstract
LED용 광도계 테스트 시스템이 개시되어 있다, 이 시스템은 광을 검출하고 측정하기 위해 광검출 전지판을 사용한다. 낮은 반사율 및 낮은 투과도를 갖는 광 흡수 층을 광검출 전지판상에 놓음으로써, 흡수기인 검출 표면이 달성된다. 이 흡수기는 테스트중인 장치(DUT)로부터 입사광의 반사 및 광검출 전지판으로부터 반사되는 광을 감소시킨다. 핀홀 어레이는 이 목적을 위해 편리하게 사용된다. 이것은 DUT의 방출 영역보다 시스템의 측정 영역이 본질적으로 크지 않도록 한다. 흡수층과 광 검출 전지판 사이에 위치하는 확산기는 시스템의 정확도를 증가시킨다. 시뮬레이션 및 실험적인 결과는 이 시스템이 4.3%의 불확실성으로 전체 플럭스를 측정할 수 있다는 것을 나타낸다. 입증된 시스템은 2π 기하학적 구조에서 사용된다. 이 시스템은 전체 플럭스, 색 파라미터(CCT, CRI, 색조 등) 및 플리커를 측정한다.
Description
본 발명은 광 방출 소스의 광속(luminous flux) 특성을 측정하기 위한 광도계 테스트 시스템 분야에 관한 것이다.
적분구(integrating sphere)는 전체 플럭스, 스펙트럼 플럭스 및 광 소스의 색상을 측정하기 위한 표준 기구이다. 적분구의 기본적인 특성은 반사를 최대화하기 위한 구형 기하학적 구조 및 그들의 내부의 백색 확산 코팅이다. 수용가능한 정확도의 측정을 달성하기 위해, 적분구는 피시험장치(Device Under Test, DUT)보다 적어도 3배 커야 한다. 몇 인치 내지 몇 피트 범위인, LED 등기구와 같은, LED 조명 제품의 크기에 따라, 필요한 적분구 직경은 종종 6-10피트(2-3미터)에 달한다. 또한, 구체 내에서 및 구체로부터 DUT로의 많은 반사로 인해, 자기-흡수로 알려진, 측정시 DUT의 흡수 효과는 중대하며 반드시 교정(calibrated)되어야 한다. 이 교정은 각각의 DUT에 대해 개별적으로 수행되어야 하며 DUT의 크기, 유형 및 반사율에 따라 달라진다.
적분구가 아니라, DUT를 바라보는 벽상에 광-검출 태양 전지판(solar panel)은 박스형 구조인 일부 종래 기술 광도계 테스트 시스템이 존재한다. I-S. Tseng 등의 미국 특허 제7,804,589호 "LED를 테스트하기 위한 방법 및 시스템"에는, 이동 캐리어 유닛을 사용하여, 동일한 목적을 위한 시스템과 연관된, LED 일괄 테스트하기 위한 방법이 기재되어 있다. H-T. Cheng 등의 미국 특허 제8,773,655호 "전체 광속 측정 시스템 및 전체 광속 측정 방법"에는, 광 방출 부품의 전체 광속을 측정하기 위한 전체 광속 측정 시스템 및 그 방법이 기재되어 있다. 그러나, 이러한 시스템에서 태양 전지판의 무시할 수 없는 수준의 반사율로 인해, 측정에 영향을 주는 DUT로부터 태영 전지판으로의 무시할 수 없는 수준의 반사가 존재한다. 따라서, 적분구처럼, 이러한 시스템은 DUT의 각각의 유형에 대해 상이하게 교정되어야 한다. 태양 전지판 반사율의 수준과 재교정에 대한 일정한 요구는 이러한 시스템의 정확도 및 효율성을 감소시킨다.
따라서, 종래 기술의 시스템 및 방법의 단점의 적어도 일부를 극복하는 더욱 소형이고, 효율적이며 정확한 광도계 테스트 시스템에 대한 요구가 존재한다.
본 발명의 이 섹션 및 다른 섹션에서 언급된 각각의 간행물의 개시는 참조용으로 각각 전체적으로 통합된다.
본 발명은 광 방출 소스의 스펙트럼 플럭스 및 전체 광속을 측정하기 위한 새로운 예시적인 시스템을 설명한다.
이러한 예시적인 시스템은 광 방출 소스(DUT)로부터 광을 수용하도록 구성된 하나 이상의 벽을 갖는 인클로저(enclosure)를 포함할 수 있다. 인클로저의 벽은 적어도 그들의 영역 대부분의 위에 광 흡수 층, 확산 층, 및 광 검출 층을 갖는다. 광 흡수 층은 광 방출 소스에 가장 가까운 층이고, 광 방출 소스로부터 입사되는 광의 대부분을 흡수하는 저-투과 및 저-반사 층이다. 일 구현 예에 따르면, 광 흡수 층은 광 검출 층에 최종적으로 도달하기 위해 이 흡수 층을 통해 광의 광속의 관통을 제공하는 다수의 핀홀(pinhole)을 갖는다. 광-검출 층은 광 방출 소스로부터 광의 이 부분을 수용하고 그 광 수용 표면상에 충돌하는 광의 측정에 대응하는 신호를 방출한다. 확산 층은 광 흡수 층과 광-검출 층 사이에 위치하고 광 흡수 층의 핀홀을 통해 광을 수용한다. 그 다음에 확산 층은 사전결정된 각도 분포로 각각의 핀홀로부터 수용한 광을 광-검출 층상에 확산시켜서 확산 층상에 입사되는 광의 각도가 광-검출 층에 의해 제공되는 신호, 및 따라서 측정에 영향을 미치지 않도록 한다.
광 흡수 층은 (ⅰ) 광 방출 소스로부터 입사하고 (ⅱ) 광-검출 층으로부터 반사된 광으로부터 입사하는, 광의 대부분을 흡수한다. 이 접근법은 인클로저 내부 및 인클로저와 DUT 사이의 반사를 근본적으로 제거한다. 따라서, 인클로저의 벽으로부터 및 광-검출 층으로부터 인클로저의 내부 및 DUT를 향해 반사된 광은 최소화되어 측정의 정확도를 떨어트리지 않도록 한다. 얼마나 많은 광이 광 흡수 층에 의해 흡수되는지가 우수한 정확도로 알려져 있으며, 광 방출 소스로부터의 광의 대부분은 흡수 층에 흡수되거나(광의 대부분) 광-검출기에 의해 측정되기(적은 량의 광) 때문에, 광 방출 소스로부터 방출된 거의 모든 광은 따라서 입사광의 측정 및 플럭스 밀도의 계산에 고려된다. DUT로부터의 광의 대부분이 광 흡수 층에 흡수되는 이 장치는 통상적으로 측정되는 DUT로부터 사용가능한 조명의 레벨에 비해, 광-검출 층의 높은 레벨의 감도로 인해 가능해진다. 이는 광 흡수 층에 의해 감쇄후에 광-검출 층에 충돌하는 적은 량의 광이 높은 레벨의 정확도로 검출 및 측정될 수 있도록 한다. 이것은 항상 정확하게 예측되거나 측정될 수 없는 다중 반사를 갖고, 광의 일부가 측정시 "손실(lost)"되는 종래 기술 시스템과 대조적이다. 현재 개시된 시스템의 전술된 광 흡수 접근법은 또한 다중 반사를 의도적으로 사용하지는 않지만 상당한 레벨의 태양 전지판 반사율을 갖는 종래 기술 시스템, 예를 들어, 광이 태양 전지판으로부터 반사되어 DUT를 향해 돌아가거나 인클로저를 벗어나서 측정의 정확도를 방해하는 종래 기술 시스템에 비해 장점을 제공한다.
핀홀을 구비한 흡수 층을 갖는 대안으로서, 입사 광의 작은 비율이 광-검출 층으로 투과되도록 하면서 DUT로의 매우 낮은 역 반사(reflection back)를 유지하는 광학 특성을 갖는, 그 영역 전체에 대해 흡수하는 비-천공(non-perforated) 층을 사용할 수 있다. 이러한 층은 따라서, DUT로부터 인클로저의 볼륨안으로의 역 반사를 제한하고 광-검출 층으로부터 인클로저 및 DUT의 볼륨을 향한 역 반사를 제한하는, 핀홀 어레이(array)와 같은 방식으로 작용한다.
대안적인 구현 예로서, 이 장치는 흡수 층의 개구 내에 배치되는 광 다이오드를 포함할 수 있다. DUT로부터의 광의 대부분은 흡수 층에 의해 흡수되기 때문에, DUT를 향해 측정 표면으로부터 다시 반사되는 광은 매우 적게 존재하며, 이로부터 반사는 측정의 정확도에 지장을 줄 수 있다. 광다이오드에 의해 수집된 광의 부분적으로 샘플링된 부분은 각도 의존 효과가 완화되도록각각의 광다이오드의 광 충돌 표면상에 배치되는 확산 소자를 통과한다.
본 발명의 이러한 예시적인 시스테은 분광계(spectrometer) 및 플리커(flicker) 센서를 추가로 포함한다. 이 분광계는 광속 및 CCT(Correlated Color Temperature, 상관색 온도), CRI(Color Rendering Index, 연색 평가 지수), 및(chromaticity, 색도)와 같은 색 품질 파라미터를 결정하는데 사용되는 측정을 제공한다.
따라서 본 발명에 기재된 장치의 예시적인 구현에 따라 제공되는, 광 방출 소스의 전체 광속을 측정하기 위한 시스템은 광 방출 소스로부터 광을 수용하도록 구성되는 하나 이상의 벽을 포함하는 측정 볼륨을 포함하고, 벽 중 적어도 하나의 적어도 실질적인 부분은:
(a) 광 수용 표면을 갖는 광-검출 층으로서, 광 수용 표면 상에 충돌하는 광의 측정에 대응하는 신호를 방출하도록 구성되는, 광-검출 층, 및
(b) 광-검출 층의 광 수용 표면에 근접하게 배치되고, 광 흡수 층을 통과하는 파장의 투과보다 실질적으로 크고 그곳으로부터의 파장의 반사보다 실질적으로 큰 광 방출 소스에 의해 방출되는 광의 파장으로의 흡수를 갖는 광 흡수 층을 포함하고, 광 흡수 층의 흡수 레벨은 광 흡수 층상에 입사되는 광 방출 소스로부터의 광의 대부분 및 광-검출 층으로부터 반사된 광으로부터 광 흡수 층상에 입사되는 광의 대부분을 흡수하도록 구성된다.
이러한 시스템에서, 광 흡수 층은 광 흡수 층을 통한 파장의 투과보다 큰 광 방출 소스에 의해 방출된 광의 파장에 대한 흡수를 가져야 한다. 또한, 이러한 시스템의 일 구현에 따르면, 광 흡수 층으로부터의 반사는 6% 미만이거나, 심지어 3%미만일 수도 있다.
이러한 시스템의 또 다른 구현예는 광-검출 층 및 광 흡수 층 사이에 배치된 광 확산 층을 포함할 수 있다. 이러한 시스템 중 어느 것에서, 광 흡수 층은 광 흡수 층을 통과하는 광에 확산 성질을 가질수 있다. 이러한 경우, 광 흡수 층은
(ⅰ) 균일한 두께의 확산성 흑색 잉크,
(ⅱ) 텍스처링(texturing)을 갖는 표면
(ⅲ) 광 흡수 층에 매립된 산란 입자 중 적어도 하나를 포함하여, 광 흡수 층이 광 흡수 층을 통과하는 광을 확산시킨다.
대안 구현 예에 따르면, 광 흡수 층은 광-검출 층상으로 광 흡수 층을 지나는 광의 투과를 제공하는 다수의 핀홀을 제외하고는 본질적으로 불투명할 수도 있다. 이러한 경우, 핀홀의 밀도 및 크기는 광 방출 소스에 의해 방출된 광의 흡수 층에 의한 흡수가 광 흡수 층을 지나는 광의 투과보다 실질적으로 크도록 이뤄진다. 핀홀을 포함하는 어떤 실시예에서, 다수의 핀홀은 광 방출 소스로부터 광-검출 층상으로 광의 공간적으로 샘플링된 부분의 액세스를 제공하도록 구성될 수 있다. 이러한 핀홀 흡수 층은 핀홀에 대향하는 광-검출 층의 광 수용 표면에 인접하게 배치된 가변 밀도 필터를 추가로 포함하여, 가변 밀도 필터를 통과하는 광의 감쇄가 핀홀상의 광의 입사 각도에 따르도록 할 수 있다. 이 경우 중 어떤 것에서는, 핀홀 어레이를 포함하는 광 흡수 층은 광-검출 층에 직접 도포되는, (ⅰ) 스크린 인쇄 (ⅱ) 디지털 인쇄 또는 (ⅲ) 핀홀의 인쇄 패턴을 갖는 스티커를 사용하여 도포될 수 있다.
이러한 시스템의 또 다른 구현에 따르면, 핀홀을 사용하는 구현에 대한 대안으로서, 광 흡수 층은 균일한 투과도를 가질 수 있다. 또한, 광 흡수 층은 별개의 물질의 층일 수 있다. 대안적으로, 광 흡수 층은 검은 무광택 페인트를 포함할 수 있다.
또 다른 구현예는 광 흡수 층의 흡수 레벨은 광 흡수 층이 광 방출 소스로부터 광 흡수 층에 입사하는 광의 94%보다 많이, 및 광-검출 층으로부터 반사된 광으로부터 광 흡수 층상에 입사되는 광의 94%보다 많이 흡수하도록 되어있는 시스템을 포함할 수 있다.
전술된 시스템 중 어느 것에서, 광-검출 층에는 경질 패널 또는 얇은 폴리머 층 상에 배치된 가요성 태양 전지판 일 수 있는 적어도 하나의 태양 전지판이 포함될 수 있다.
측정 볼륨의 상이한 구현 예는 투명 판을 포함하는 벽 중 적어도 하나의 적어도 실질적인 부분을 구비한 폐쇄된 직사각형 박스, 및 투명판상에 장착되거나 매달린 광 방출 소스, 또는 광 방출 소스로부터 광을 수용하도록 구성되는 벽 중 적어도 하나에 광을 반사시키도록 구성되는 측정 볼륨의 적어도 하나의 벽 상의 거울을 포함할 수 있다.
이러한 시스템의 또 다른 실시예는 플리커 측정 모듈에 입력하기 위한 신호를 제공하는 광-센서를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 시스템은 입사된 광을 분광계로 전달하도록 구성되는 섬유 광 센서를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 분광계는 광 방출 소스로부터 방출되는 광의 스펙트럼 성질에 관한 정보를 제공할 수 있다. 섬유 광 센서는 다중 분기되어(multi-furcated), 섬유 광 센서가 측정 볼륨 내의 적어도 두 지점으로부터 광을 수집할 수 있다. 이 시스템은 또한 통합 온도 센서를 포함할 수 있다.
또 다른 예시적인 구현 예는 광 방출 소스로부터 광을 수용하도록 구성되는 하나 이상의 벽을 포함하는 측정 볼륨을 포함하는, 광 방출 소스의 전체 광속을 측정하기 위한 시스템을 포함하며, 적어도 하나의 벽의 적어도 실질적인 부분은:
(a) 개구 어레이를 갖는 광 흡수 층, 및
(b) 광 수용 표면을 갖는 다수의 광다이오드로서, 광 다이오드의 적어도 일부는 개구를 통과하는 광을 측정하는 개구에 대해 배치되고, 광다이오드의 적어도 일부는 그 광 수용 표면에 인접하게 확산기를 포함하는 광 다이오드를 포함한다.
이러한 시스템에서, 광 흡수 층의 흡수 레벨은 광 흡수 층이 광 방출 소스로부터 입사되는 광의 대부분을 흡수하도록 되어 있을 수 있다. 이들 시스템 중 하나에서, 개구 어레이의 밀도 및 개구의 크기는 광 방출 소스에 의해 방출된 광의 광 흡수 층에 의한 흡수가 광 흡수 층을 지나는 광의 투과보다 실질적으로 크도록 되어 있다. 광 흡수 층은 스크린 인쇄 또는 디지털 인쇄되거나, 대안적으로 흑색 무광택 페인트를 포함할 수 있다. 이러한 모든 경우에서, 광 흡수 층의 흡수 레벨은 광 흡수 층이 광 방출 소스로부터 입사되는 광의 94% 보다 많이 흡수하도록 되어 있을 수 있다. 어떤 경우에서든, 광 흡수 층은 광 흡수 층을 통한 이들의 파장의 투과보다 큰 광 방출 소스에 의해 방출되는 광의 파장에 대해 흡수해야만 한다.
이러한 시스템은 광-검출 패널로부터의 입사광의 0이 아닌 반사로부터 발생하고 피시험장치(DUT)로부터 다시 발생하는 자체-흡수 효과에 대해 절대적으로 교정될 수 있다. 결과적으로, 이러한 시스템은 다수의 크기 및 유형의 피시험장치에 대해 적합하며, 종래 기술의 시스템에 비해 측정의 효율성 및 정확도를 증가시킨다. 또한, 이러한 시스템은 피시험장치보다 클 필요가 없으며, 구형 기하학적 구조가 필요없으며, 시스템에 의해 제공되는 측정은 피시험장치의 기하학적 구조의 영향을 받지 않거나 DUT로부터 방출되는 광의 입사 각도의 영향을 받지 않는다.
본 발명은 도면과 관련하여 이뤄지는, 이하의 상세한 설명으로부터 더욱 충분하게 이해되고 인식될 것이다.
도1은 예시적인 광도계 테스트 시스템의 개략도를 나타낸다.
도2는 예시적인 광도계 테스트 시스템의 인클로저의 벽으로 들어가고 통과하는 광선의 예시적인 경로의 확대도이다.
도3은 흡수판이 광 다이오드 어레이를 사용하여 실현될 수 있는, 본 발명의 대안적인 구현예를 나타낸다.
도4는 확산층을 갖거나 갖지 않는 광-검출 층의 정규화된 응답 대 광-검출 층상의 입사각의 그래프를 나타낸다.
도5는 정규화된 응답이 측정 정확도에 미치는 영향을 분석하는 예시적인 시뮬레이션을 나타낸다.
도6은 가변 밀도 필터를 이용하는 본 발명의 대안 구현예의 개략도를 나타낸다.
도1은 예시적인 광도계 테스트 시스템의 개략도를 나타낸다.
도2는 예시적인 광도계 테스트 시스템의 인클로저의 벽으로 들어가고 통과하는 광선의 예시적인 경로의 확대도이다.
도3은 흡수판이 광 다이오드 어레이를 사용하여 실현될 수 있는, 본 발명의 대안적인 구현예를 나타낸다.
도4는 확산층을 갖거나 갖지 않는 광-검출 층의 정규화된 응답 대 광-검출 층상의 입사각의 그래프를 나타낸다.
도5는 정규화된 응답이 측정 정확도에 미치는 영향을 분석하는 예시적인 시뮬레이션을 나타낸다.
도6은 가변 밀도 필터를 이용하는 본 발명의 대안 구현예의 개략도를 나타낸다.
본 발명에 따르는, 광 방출 장치에 의해 방출된 광속의 측정을 위한 예시적인 시스템의 개략도인 도1을 참조한다. 이 구현예의 인클로저는 직사각형 박스(1)로서 도시되어 있으며, 그 내부 측면 및 하단에는 광 검출 층(5)이 늘어서 있다.광 방출 소스(2), 예를 들어, LED 조명기구는 박스(1)의 상단 위에 위치하여 광 검출 층(5)에 의해 흡수되는 조명(3)을 박스(1) 안으로 방출한다. 새로운 배치에서, 시스템(6)의 벽은 광-검출 층(5), 확산 층(20), 및 광 흡수 층(4)을 포함하고, 그 기능은 이하에 상세하게 더 설명할 것이다. 이 예시적인 시스템에서, 인클로저(1)의 다섯개의 벽 모두는 광-검출 층(5), 확산 층(20), 및 광 흡수 층(4)을 갖지만, 대안적인 구현예에서는 일부 벽에만 이러한 층이 존재한다.
광-검출 층(5)에는 광을 검출하여 측정 가능한 전기 신호로 변환하기 위한 광-검출기, 광 다이오드 또는 태양 전지가 포함될 수 있다. 검출 표면에 도달하는 광의 강도와 생성된 전기 신호의 강도 사이의 관계(감응도(responsivity)라고도 불리는)는 광의 소정의 파장에 대해 알려져 있다. 태양 전지판 감응도의 균일성은 높다. 예를 들어, 백색, 적색, 녹색 및 청색 LED로 조명될 때, 이 LED 종류 전부에 대한 태양 전지판의 광전류의 균일성은 일반적으로 ±0.3%보다 우수할 수 있다. 이 시스템은 개구 위에 위치하고 인클로저 벽을 바라보는 광 방출 소스와 2π 기하학적 구조로 사용되며, 따라서 이 시스템은 광 방출 소스로부터 2π 스테라디 안(steradian)의 입체각으로 방출되는 광을 측정한다.
이 시스템은 측정 동작의 다양한 양태를 자동화하기 위한 소프트웨어 프로그램을 포함하는 마이크로프로세서를 일반적으로 포함하는 컨트롤러(도시되지 않음)를 가질 수 있다.
도1 및 도2는 인클로저(1)의 광-검출 벽 구조가 종래 기술의 인클로저의 광 검출 벽 구조와 어떻게 다른지를 도시한다. 도1에 도시된 바와 같이, 인클로저(1)의 각각의 벽(6)은 광-검출 층(5), 확산 층(20), 및 광 흡수 층(4)을 포함한다. 이새로운 배치에서, 흡수 층(4) 및 확산 층(20)은 광-검출 층(5)의 흡수 표면 전방에 배치되고, 흡수 층(4)은 조명(3)의 일부가 광-검출 층(5)까지 통과하게 하는 핀홀(9)의 어레이를 포함하지만, 입사 조명의 대부분을 흡수한다.
광 방출 소스(2)는 인클로저(6)의 벽을 향해 광선(3)을 투사한다. 광 흡수 층(4)은 인클로저의 가장 안쪽 층으로 도시되어 있으며, 광 방출 소스(2)로부터 광(3)을 수용하는 첫번째 층이다. 광 흡수 층(4)은 불투명하고, 고-흡수성인 흑색 무광택 페인트로 칠해질 수 있다. 흑색 무광택 페인트의 낮은 반사 레벨로 인해, 광 방출 소스(2)에 의해 방출된 광의 오직 적은 비율만 시스템의 볼륨 안으로 다시 반사된다. 광 흡수 층(4)은 광 흡수 층에 입사되는 광, 광 방출 소스(2)로부터 광 흡수 층에 입사된 광 및 흡수 층(4)의 대향 면상에 떨어지는 광 검출 층(5)으로부터 광 소스(2)의 것으로 반사된 광 모두의 대부분을 흡수한다. 양 측면으로부터 흡수 층(4)에 의해 흡수된 광의 대부분은 예를 들어, 흡수 층에 입사되는 광의 90%, 95% 또는 98%, 또는 심지어 그 이상일 수 있다.
광 흡수 층(4)은 조밀한 핀홀(9) 어레이를 포함하여 광(3)의 대부분이 핀홀을 통과하여 확산 층(20) 및 최종적으로 광이 검출되는 광 검출 층으로 나아갈 수 있다. 인클로저(1)의 패널(6)상에 입사되는 광은 따라서 이 조밀한 핀홀 어레이(9)에 의해 공간적으로 샘플링된다.
확산 층, 또는 확산 판(20)이 광 흡수 층(4)과 광-검출 층(5) 사이에 도시되어 있는데, 그 기능은 도2에 따라 더 충분하게 설명된다. 확산 층은 표면 텍스처링, 또는 PTFE(테프론), 또는 황산 바륨 페인트와 같은 확산 재료를 사용하여 실현될 수 있다. 일부 종래 기술 시스템과 달리, 광-검출 층(5)은 인클로저 박스의 환경에 노출되지 않으며, 따라서 먼지 축적 및 손상으로부터 보호된다. 확산 층(20)은 필수적으로 인클로저 벽(6)의 전체 길이를 따라 연장되어 광-검출 층(5)이 박스(1)의 외측 벽 및 확산 층(20)에 의해 양 측면이 필수적으로 충분히 보호되도록 한다.
도2는 도1의 벽의 근접도로서, 핀홀(9) 및 벽을 관통하는 단일 광선(33)을 나타낸다. 확산 층(20)은 광 방출 소스로부터 광의 공간적으로 샘플링된 부분인 광선(33)을 광-검출기(5)상에 사전결정된 분포로 확산시켜서, 확산 층(20) 상의 광선(33)의 고유 입사 각도가 시스템에 의해 발생한 측정에 영향을 미치지 않도록 한다. 광 검출기(5)로부터 반사된 광선(31)은 필수적으로 완전히 흡수되어 측정을 방해하지 않을 내부로부터 흡수 층(4)의 흑색 페인트에 도달하는 것으로 도시되어 있다. 확산된 분포의 광을 수용한 후, 광 검출기(5)는 그 수용된 광의 측정을 위한 사용되는 신호를 방출한다.
도3은 본 발명의 대안 구현예를 나타내는데, 광다이오드 어레이(42)를 사용함으로써 흡수 판이 실현된다. 이 구현예는 도1 및 도2의 흡수 층, 확산 층, 및 광-검출 층의 기능을 인클로저의 벽(6)내의 단일 층으로 결합한다. 흡수 판(4)은 흡수 판(4)의 소형 개구(41)내에 간격을 두고 분산된 광다이오드(42)를 포함한다. 소형 개구(41)는 핀홀 기능을 갖는데, 층에 입사되는 광을 공간적으로 샘플링한다. 도1 및 도2의 구현예에서처럼, 흡수판(4)은 흑색 무광택 페인트처럼 불투명하고,낮은 반사도의 재료의 표면을 갖는다. 별도의 확산 층 대신에, 각각의 광다이오드(42)는 코사인 보정된 확산기(43)를 포함한다. 이러한 코사인 보정된 확산기(43)는 오팔 유리, PTFE, 또는 작은 기포가 포함된 융합 실리카와 같은 재료로 제조될 수 있다. 현재 설명된 구현예에서 사용되는 유형의 소형 패키지 광다이오드에 대해, 확산기는 2 내지 10mm 순서의 직경 및 1 내지 3mm 두께를 갖는 디스크 형태일 수 있다. 주변 표면 위로 디스크를 0.5 내지 1mm 상승시키는 것은 일반적으로 코사인 보정을 향상시킨다. 도3의 구현예를 요약하면, 필수적으로 DUT로부터 방출된 모든 광은 흡수판(4)에 의해 흡수되거나 광다이오드(42)의 확산기(41)에 의해 확산되고 이어서 측정될 것이다.
본 발명의 또 다른 대안적인 구현예에서, 핀홀 어레이는 전지판에 도포되는 스크린 인쇄 또는 디지털 인쇄, 또는 핀홀의 인쇄 패턴을 갖는 스티커를 사용하여 태양 전지 또는 태양 전지판에 직접 도포된다. 확산 층은 이 구현 예에서 필요하지 않은데, 핀홀 어레이의 개구가 코사인 보정되고, 핀홀 어레이를 구비한 흡수 층이 충분하게 얇게 제공되었기 때문이다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 핀홀 어레이 대신에, 흑색 잉크와 같은, 균일한 흡수 층이 광-검출 층에 도포된다. 잉크의 층 두께는 광-검출 층의 전체 영역에 걸쳐 예를 들어 30㎛ 두께로 조절되고, 잉크는 제한된 사전결정된 반사도, 및 높은 흡수도를 갖도록 선택된다. 따라서, 아 균일한 층은 우수한 코사인 보정 반응을 구비한 사전규정되고 균일한 투과도를 갖는다. 균일한 투과도는 광이 광 검출기를 통과하도록 한다. 이러한 층은 예를 들어 30㎛로 매우 얇거나, 콘(cone) 형상처럼 표면 요철(surface relief)을 가질 수 있거나, 별도의 확산 층을 필요로 하지 않으면서 층 확산 성질을 제공하는 층에 침투된 산란 입자를 가질 수 있다.
본 발명의 상기 구현예 중 어느 것에서, 광-검출 층은 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트0와 같은 얇은 폴리머상에 증착된 비정질(arorphous) 실리콘 태양 전지판과 같은 가요성 태양 전지판을 사용함으로써 실현될 수 있다. 이것은 상이한 형상을 구비한 다양한 측정 구멍(measurement cavity)을 생성하게 할 것이다.
가장 일반적인 실시예는 인클로저의 모든 벽상에 흡수 층, 확산 층, 및 광-검출 층을 갖는 것으로 이해되지만, 대안 구현예는 이 층들을 인클로저의 벽 중 하나의 실질적인 부분에마 가질 수 있다. 예를 들어, DUT에 인접하고 맞은 편에 위치할 수 있는 측정 인클로저의 바닥에서처럼, 단일 흡수판으로 시스템을 구축할 수 있다. 이 배치는 시스템의 이 구현예를 매우 단순하고, 작고, 가볍게 만든다. 대안적으로, 이 시스템은 하나의 벽상에 단일 흡수판을 구비한 박스, 및 DUT로부터의 광을 흡수판으로 반사하는 거울로서 구축될 수 있다. 예를 들어, 이 발명의 하나의 효율적인 배치는 인클로저의 바닥에 단일 흡수판을 위치시키고, 인클로저의 측면 벽상에 거울을 위치시킨다.
다음 섹션은, 전술된 예시적인 시스템 중 하나로부터의 입력을 사용하여, 광속의 수학적 유도 및 전체 플럭스 측정을 나타낸다. 명료함을 위해, 검출 표면 감응도는 공간적으로 균일하고 조명 각도에 민감하지 않다고 가정한다. 분광계는 DUT의 스펙트럼의 샘플에 사용되고 DUT의 스펙트럼 내용은 모든 방향으로 균일하다고 추가로 가정한다. 더욱 현실적인 분석이 다음 섹션에서 도입된다.
광-검출 층에 의해 생성된 전체 전류(I)는 다음에 의해 주어진다.
여기에서, R(λ)는 광 검출도의 감응도이고([A/W]), Φe(λ)는 DUT의 스펙트럼 플럭스이다([W/nm]).
분광계는 다음에 의해 주어지는 정규화된 스펙트럼 S(λ)을 측정한다.
여기에서, Φe는 DUT의 전체 플럭스이다([W]). 정규화는 
이 되도록 S(λ)를 스케일함으로써 달성된다.
분광계로 S(λ)를 측정하면, CCT, CRI, 및 색도와 같은 색 품질 파라미터는스펙트럼 프로파일에만 의존하기 때문에 직접 계산될 수 있다.
(1)에 (2)를 대입하고 재정렬하면 다음을 산출한다.
(2)에 다시 대입하여 스펙트럼 플럭스([W/nm])를 산출한다.
스펙트럼 플럭스 Φe(λ)를 얻으면, 전체 광속(루멘)이 다음을 이용하여 계산된다:
여기에서 V(λ)는 인간의 시각적 감응도 함수 또는 광순응(photopic) 함수이다.
전술된 바와 같이, 조명 각도상의 광-검출 층의 감응도의 각도 의존성은 확산판의 사용으로 낮고, 측정의 정확도는 증가한다. 도4는 확산판이 있거나 없는, 백색 LED 광에 현재 설명되는 시스템의 광-검출 층의 조명 각도의 함수(K(θ))로서 감응도를 나타내는 예시적인 그래프이다. 이상적으로는, K(θ)는 1과 동일해야 하며, 광-검출 층의 감응도가 거기에 입사되는 광의 조명 각도에 따라 변하지 않는다는 것을 나타낸다. 그래프에서 볼 수 있듯이, 40도 이상의 입사 각도에서, 이 관점에서 확산 층을 갖는 현재 개시된 벽 구조의 현저한 장점이 존재한다. 또한, 상자의 직사각형 형상은 광이 인클로저의 벽에 매우 높은 각도로 도달하는 것을 방지한다. 이 발명의 대안 구현예에서, 확산 층은 광다이오드의 확산부처럼 광-검출 층내에 통합될 수 있거나, 침투된 입자와 함께 흡수 층내에 통합될 수 있다. 이 대안 구현예의 벽 구조의 확산 성질은 광-검출 층의 감응도에 대한 각도 의존성 감소에서 유사한 장점을 제공한다.
도5는 광-검출 층의 입사 각도, K(θ)의 함수로서 정규화된 반응의 효과를 측정 정확도로 분석하는 수학적 시뮬레이션, 및 도1-2의 예시적인 시스템을 나타낸다.
이 모델에서, LED 조명기구(60)는 인클로저 개구부(opening) 위에 위치한다. 조명기구 표면은 영역 요소(dAs)로 분할되며, 검출 표면은 영역 요소(dAr)로 분할된다. 모든 dAs 및 dAr에 대해, dAr에 입사되는 플럭스 요소(dΦv)가 등기구의 입체 입사각(dΩ) 및 휘도(L)을 기반으로 계산된다.
광-검출 층상의 전체 입사 플럭스는 다음과 같이 주어지고:
광-검출 층의 전체 검출 플럭스는 다음과 같이 주어진다:
상이한 조명기구 크기 및 조명 빔 각도에 대해, Φv 및 Φ'v 사이의 차이는 비이상적인 K(θ)의 불확실성 기여이다. 조명기구 크기 및 빔 각도가 증가하면, 더 많은 광선이 높은 경사각(더욱 큰 입사각)으로 전지판을 치고 K(θ)의 효과가 더욱 두드러진다. 따라서, K(θ)를 가능한 한 1에 가깝에 유지하는 확산판을 사용하는 것이 바람직하다. 도4에 이미 도시된 바와 같이, 이 발명의 예시적인 시스템은 40도 미만의 각도에 대해 1에 매우 가까운 K(θ)를 갖고, 40 내지 70도 사이의 각도에 대한 완전히 정규화된 반응의 0.05 내이다.
여기에 개시된 시스템의, 조명 각도에 대한 민감도로 인한 오차를 나타내는 이하의 표1을 참조하면, 작고 좁은 빔 DUT에 대해서는 -1.2% 이고 크고 넓은 빔 DUT에 대해서는 -6.3% 범위에 있다. 이 시스템이 80도 FWHM의 빔 각도로 교정 표준을 사용하여 교정될 경우, 오차는 ±2.6% 이동할 것이다.
다음은 640mm(길이) x 480mm(폭) x 160mm(높이)의 인클로저를 사용하는 상이한 조명기구 크기 및 빔 각도에 대한 예시적인 태양 전지판의 각도 반응으로 인해 감소한 광전류를 나타내는 표이다.
| 빔 각도[deg. FWHM] | ||||||
| 조명기구 크기[mm] | 20 | 40 | 60 | 80 | 120 | 150 |
| 70x50 | -1.2% | -2.2% | -3.1% | -3.7% | -4.0% | -4.0% |
| 100x75 | -1.2% | -2.2% | -3.1% | -3.7% | -4.0% | -4.0% |
| 150x100 | -1.2% | -2.2% | -3.1% | -3.7% | -4.0% | -4.0% |
| 200x150 | -1.2% | -2.2% | -3.1% | -3.7% | -4.0% | -4.0% |
| 300x200 | -1.2% | -2.2% | -3.1% | -3.7% | -4.0% | -4.1% |
| 400x300 | -1.2% | -2.2% | -3.2% | -3.8% | -4.2% | -4.2% |
| 600x435 | -2.2% | -3.8% | -4.7% | -5.3% | -5.6% | -5.7% |
| 620x460 | -3.8% | -5.0% | -5.6% | -6.0% | -6.3% | -6.3% |
또한, 이것은 체계적이고 예측가능한 오차이기 때문에, 본 발명의 새로운 방법에서, 보정 인자(correction factor)는 측정되는 조명기구의 크기 및 빔 각도를 기반으로 적용될 수 있다. 이 보정의 예는 표1에 도시되어 있는데, 상이한 조명기구 크기 및 빔 각도에 대한 태양 전지판의 각도 응답으로 인해 감소한 광전류를 나타낸다. 예를 들어, 70 x 50mm 크기의 조명기구 및 20도의 FWHM 각도에 대해, -1.2%의 보정 인자가 전체 플럭스의 계산에 적용되어야 한다. 흡수기 어레이의 개별 태양 전지 또는 광다이오드의 전류를 측정함으로써, DUT로부터의 광의 각도 분포에 대한 정보가 얻어질 수 있다. 다음 표의 경우에 대해 도시된 바와 같이, 시스템의 반응을 다양한 DUT 크기 및 빔 각도로 모델화함으로써, 보정 인자가 적용될 수 있다. DUT 크기 및 빔 각도를 받을 때 이 보정 인자를 자동으로 적용하는 시스템을 제어하는 소프트웨어가 존재할 수 있다.
인클로저의 내부 벽상의 흡수 층에 의해 덮일 수 있는 광-검출 층(5)에 추가하여, 도5에 도시된 구현예는 인클로저의 바닥에 위치하는 다른 센서에 의해 구현되는 추가 특징부를 포함한다. 광 섬유 센서(50)가 통합되어, 전술된 바와 같이 스펙트럼 플럭스 Φe(λ)의 계산을 위한 분광계(61)로 광을 전달한다. 또한, 광다이오드(51)도 인클로저의 바닥에 통합될 수 있다. 이 광다이오드는 DUT의 '플리커(flicker)'로서 알려진 DUT(60)의 조명 강도의 급속하고 일시적인 변화를 측정하는데 사용될 수 있다. 플리커 모니터(62)는 광 방출 소스가 표준을 따르는 것을 보장하도록 이 측정을 하는데 사용될 수 있다. 또한, 통합된 온도 센서(도시되지 않음)는 시스템 내부의 온도를 감시하고 인클로저(63)의 벽의 팬을 제어하여 시스템 내의 원하는 온도를 유지하도록 한다. 이 시스템은 따라서 스펙트럼 플럭스(W/nm), 전체 플럭스(lumen), CCT 및 CRI와 같은 색 파라미터, 및 플리커를 측정할 수 있다.
도6은 가변 밀도 필터(60)을 이용하는 본 발명의 일 구현예를 나타낸다, 이러한 가변 밀도 필터는 광-검출 층(5)상의 각도 의존 흡수 문제를 제거하는 수단으로서 확산 층의 대안으로 사용될 수 있다. 광검출기의 각도 의존 흡수는 각각의 핀홀(9)에 대향하는 투명하지만 확산판(20) 이 아닌 뒷면상에 가변 밀도 필터(600를 적용함으로써 동일해질 수 있다. 따라서, 각각의 핀홀(9)은 조명의 각도를 위치로 변화는 "핀홀 카메라"효과를 생성한다. 가변 밀도 필터(60)는 그 중심에서 가장 높은 흡수 레벨을 갖고 그 중심으로부터 멀어짐에 따라 점차적으로 낮은 밀도 및 낮은 흡수 레벨을 갖는다. 핀홀(9)은 충분히 작아서 핀홀(9)을 지나는 모든 각도의 광이 핀홀 개구의 단일 지점을 통과하도록 한다. 따라서 적절한 밀도의 필터(6)가 이 단일 지점을 통과하는 광의 각각의 가능한 각도의 예상 플럭스 량을 기반으로 결정될 수 있다.
이러한 구현예를 설명하기 위해, 일반적으로 가변 밀도 필터를 갖지 않는 핀홀(9)을 통과하는, 특정 광속을 갖는 광선(30)은 광검출기95)의 표면상에 사전규정된 광속 밀도를 가질 것이다. 반면에, 법선에 각도(61, 도6에서 약 35도)로 입사되는, 광선(30)과 동일한 광속을 갖는 광선(31)은 그 입사 각도 때문에 광 검출기의 광 충돌 표면상에 감소된 광속 밀도를 갖고, 낮은 광속을 가졌을 경우처럼 광-검출 층에 의해 검출될 것이다. 가변 밀도 필터(60)는 일반적으로 더 큰 입사 각도에서 떨어지는 광선(31)보다 입사 광선(3)을 감쇄시킴으로써 이 효과에 대해 보상하여, 광-검출 층에 의해 측정된 조명을 동일하게 한다. 이 필터의 감쇄의 공간적 프로파일은 필터를 통한 투과의 각도 의존성, 및 태양 전지의 각도 감응도에 대해 보상하도록 계산되어야 한다. 이것은 균일한 흡광도(absorbance)를 갖지만 원하는 공간적 보상을 달성하도록 조정된 두께 프로파일을 갖는 흡수기를 사용함으로써 도6에 도시된 예에서 이뤄진다. 대안적으로, 가변 밀도 필터는 판의 폭에 걸쳐 공간적으로 등급이 매겨진 흡광도를 갖는 재료의 평행 판을 사용함으로써 구현될 수 있다.
스펙트럼이 인클로저의 바닥상의 단일 위치에서 샘플링되는 도5의 단일 섬유 광 센서(50)의 구현예에 대한 대안으로서, 다중-분기된 섬유 광 센서가 더욱 정확한 스펙트럼 측정에 사용될 수 있다. 소스의 스펙트럼 플럭스가 모든 방향에서 동일할 경우, 측정된 스펙트럼 및 평균 스펙트럼은 동일하지만; 이것은 실현가능한 경우는 아니다. 스펙트럼의 균일성은 색 측정 정확도 및 전체 플럭스 측정 정확도 모두에 영향을 미친다. 이 불확실성은 식(1)-95)를 사용하여 평가된다. 예를 들어, 상이한 스펙트럼을 구비한 일부 실제 조명기구는 CCT의 약 ±15°K 및 전체 플럭스의 ±2%의 불확실성을 제공한다. 그러나, 다중-분기된 섬유 센서를 사용함으로써, 광의 스펙트럼은 인클로저 표면의 여러 위치로부터 수집되고 이 전체 샘플링된 데이터는 조명의 스펙트럼의 공간적으로 평균화된 샘플로서 분광계(61)로 전달될 수 있다.
대부분의 종래의 적분구 시스템에서, DUT의 자체-흡수는 측정에 큰 영향을 미친다. 이는 DUT가 구의 평균 반사도를 변경하여, 결국, 구의 처리량에 큰 영향을 미치기 때문이다. 이 효과를 계산하는 것은 구 내부에서 발생하는 무한 수의 반사때문에 실용적이이 않으며, 모든 DUT에 대해 교정되어야만 한다.
대조적으로, 현재 개시된 시스템에서, 도1 및 도2에 도시된 흑색 핀홀 어레이의 반사율은 매우 낮은데, 예를 들어, 4%이다. 이 예는 4% 또는 그 미만의 DUT의 플럭스는 DUT를 향해 다시 반사된다는 것을 의미한다. 크고 반사형인 DUT는 이 광을 인클로저 안으로 다시 반사할 수 있지만, 작거나 비-반사형인 DUT는 아주 적게 반사할 것이다. 결과적으로, 측정시 DUT의 영향은 예를 들러 0% 내지 4% 범위에 있다. 다음의(next) 반사는 무시할 수 있는 레벨(4%의 4%= 0.16%)까지 감쇄될 것이므로, 단일 반사만 이 예에서 고려된다.
또한, 본 발명의 예시적인 방법에서, LED는 인클로저 벽상의 상이한 위치에 놓여, DUT의 영향을 측정할 수 있도록 한다. LED는 외부를 가리키고 DUT가 제거된 다음 광 소스의 역할을 하는 이 LED에 의해 측정이 이뤄지고, 그 다음에는 시스템 상에 놓인 DUT에 의해 측정이 이뤄지고, 이 두 측정 도중 DUT는 꺼진 상태이다. 두 측정 사이의 차이는 DUT의 반사때문이고, 시스템 측정에 대한 DUT의 반사율의 효과를 계산하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 이하의 보정 방법은 광 흡수층의 이 작은 반사율 및 그 효과를 완화시키기 위해 적용될 수 있다:
(a) 오차를 0%-4%로부터 ±2% 이동시키기 위해 고정된 2%가 초기 교정(initial calibration)에 추가될 수 있다.
(b) 조명기구 표면의 크기 및 색조(tone)을 기반으로 현상학적 보정(phenomenological crrection)이 적용될 수 있다.
(c) 광 소스가 자동 반사 보정을 위한 시스템에 추가될 수 있다. 광 소스는 DUT가 존재하거나 존재하지 않는 상태에서 활성화될 수 있다. 이 두 경우에서 측정된 신호는 DUT로부터의 반사를 결정하는데 사용되고 DUT의 측정을 보정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 인클로저의 바닥의 LED는 측정이 이뤄지기 전에 DUT 광의 반사율을 측정하기 위해 깜박일 수 있다.
전술된 단락에서 논의된 불확실성은 이하의 표2에 요약되어 있다. 표2는 불확실성 기여자(uncertainty contributor)와 보정 인자를 갖거나 갖지 않은 각각의 기여자의 불확실성의 백분율, 및 전체 백분율을 나타낸다. 불확실성, 및 보정된 불확실성은 각각의 불확실성 기여자에 대해 표시된다. 체계적인 오차가 존재하기 때문에, 산술적으로 합산되고 기하학적으로 합산되지 않는다(rms). 결과적인 전체 불확실성은 예를 들어 7.8%이다. 그러나, 전술된 바와 같이 다양한 보정 인자를 적용함으로써, 예를 들어 4.3%인 낮은 전체 불확실성에 도달할 수 있다.
| 불확실성 기여자 | 불확실성 | 보정인자를 갖는 불확실성 |
| 초기 전체 플럭스 교정 | 1% | 1% |
| 태양 전지판 감응도의 비균일성 | 0.3% | 0.3% |
| 태양 전지판의 각도 응답 | 2.5% | 1% |
| 국소화된 스펙트럼 측정 | 2% | 1% |
| DUT로부터의 2차 반사 | 2% | 1% |
| 전체 | 7.8% | 4.3% |
초기 전체 플럭스 교정은 NIST 표준과 같은, 절대 교정이다.
광 소스의 광 출력은 열 평형에 도달할 때까지 광원인 가열됨에 따라 변화한다는 것이 알려져 있다. 측정을 수행하기 위해 DUT가 열 평형에 도달할 때까지 기다리는 것은 측정을 수행하는데 걸리는 시간 면에서 비효율적일 수 있다. 따라서 DUT가 켜진 후, 광 측정을 짧게 수행할 수 있고, 측정을 기반으로 DUT가 열적 평형에 도달한 후 광 출력을 자신있게 예측할 수 있다는 것이 유리하다. 본 발명의 새로운 예시적인 방법에서, 시스템 소프트웨어는 예를 들어, 수 시간 또는 수 일의 긴 기간에 걸쳐 측정을 수행하고, 수집된 정보를 기반으로, 이 소프트웨어는 DUT가 켜진 후 최적 측정 타이밍, DUT가 열적 평형에 도달한 후 광 출력과 측정 사이의 관계, 및 이 예측의 신뢰 레벨을 자동으로 결정한다. 본 발명의 시스템에 통합된 고속 광다이오드는 DUT가 켜질 때를 자동으로 검출하고, 예를 들어 DUT를 켠 후 제어된 시간 지연에 자동으로 측정을 시작하기 위해 정확하고 제어된 방식으로 측정하기 전에 필요한 지연을 적용하기 위해 사용될 수 있다.
인클로저의 가장 일반적인 구현예는 도1에 도시된 바와 같이 직사각형 박스라고 이해되지만, 이 발명의 대안적인 구현예는 사각형 또는 삼각형과 같은 다른 형상의 인클로저를 가질 수 있다. 전술된 바와 같이, PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트)의 얇은 층상에 증착된 비정질 실리콘 태양 전지판과 같은 가요성 태양 전지판의 사용은 상이한 형상을 갖는 다양한 측정 구멍을 생성할 수 있도록 한다. 또한, 일부 측정 구멍은 광 방출 소스(2)가 장착되거나 현수되어 있는 지붕을 가져서 완전히 둘러싸일 수도 있다. 이 발명의 일 구현예에서, DUT(2)를 지지하고 확산기 및 핀홀 기능 모두를 수행하는 시스템의 개구위에 투명 판이 위치한다. 이러한 배치는 인클로저의 지붕 또는 개구를 향해 후방으로 방출하는 광 소스에 대해 유용하다.
본 발명은 여기서 구체적으로 도시되고 기재된 것에 의해 제한되지 않는다는 것을 당업자라면 이해할 것이다. 본 발명의 범주는 전술된 다양한 특징부의 조합 및 부조합뿐만 아니라 상기 기술을 읽을 때 당업자에게 발생하고 종래 기술에 속하지 않는 변형 및 수정을 포함한다.
1 : 인클로저
2 : 광 방출 소스
4 : 흡수층 5 : 광-검출 층
6 : 인클로저 벽 9 : 핀홀
20 : 확산층 41 : 개구
42, 51 : 광다이오드 43 : 확산기
50 : 플리커 광센서 62 : 플리커 모니터
4 : 흡수층 5 : 광-검출 층
6 : 인클로저 벽 9 : 핀홀
20 : 확산층 41 : 개구
42, 51 : 광다이오드 43 : 확산기
50 : 플리커 광센서 62 : 플리커 모니터
Claims (32)
- 광 방출 소스의 전체 광속을 측정하기 위한 시스템으로서,
상기 광 방출 소스로부터 광을 수용하도록 구성되는 하나 이상의 벽을 포함하는 측정 볼륨을 포함하고,
상기 벽 중 적어도 하나의 적어도 실질적인 부분은,
광 수용 표면을 갖는 광-검출 층으로서, 상기 광 수용 표면상에 충돌하는 광의 측정에 대응하는 신호를 방출하도록 구성되는 광-검출 층; 및
상기 광-검출 층의 광 수용 표면에 인접하게 배치되는 광 흡수 층으로서, 광 흡수 층을 지나는 파장의 투과보다 실질적으로 크고, 광 흡수층으로부터의 파장의 반사보다 실질적으로 큰 상기 광 방출 소스에 의해 방출되는 광의 파장을 흡수하는 광 흡수 층을 포함하고,
상기 광 흡수 층의 흡수 레벨은 광 흡수 층이 상기 광 방출 소스로부터 입사되는 광의 대부분, 및 상기 광-검출 층으로부터 반사되는 광으로부터 입사되는 광의 대부분을 흡수하도록 구성되는
광 방출 소스의 전체 광속(luminous flux) 측정 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 광 흡수 층은 상기 광 흡수 층을 통해 상기 파장의 투과보다 큰 상기 광 방출 소스에 의해 방출된 광의 파장을 흡수하는
광 방출 소스의 전체 광속 측정 시스템.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 광 흡수 층으로부터의 상기 반사는 6% 미만인
광 방출 소스의 전체 광속 측정 시스템.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 광 흡수 층으로부터의 상기 반사는 3% 미만인
광 방출 소스의 전체 광속 측정 시스템.
- 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광-검출 층과 상기 광 흡수 층 사이에 배치되는 광 확산 층을 추가로 포함하는
광 방출 소스의 전체 광속 측정 시스템.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광 흡수 층은 광이 통과하는 확산 성질(diffusing properties)을 갖는
광 방출 소스의 전체 광속 측정 시스템.
- 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광 흡수 층은 상기 광 -검출 층상으로 상기 광의 투과를 제공하는 다수의 핀홀을 제외하고는 본질적으로 불투명한
광 방출 소스의 전체 광속 측정 시스템.
- 제7항에 있어서,
상기 핀홀의 밀도 및 크기는 상기 광 방출 소스에 의해 방출되는 광의 상기 흡수층에 의한 흡수가 핀홀을 통한 상기 광의 투과보다 실질적으로 크도록 하는 것인
광 방출 소스의 전체 광속 측정 시스템.
- 제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 다수의 핀홀은 상기 광-검출 층상에 상기 광 방출 소스로부터의 광의 공간적으로 샘플링된 부분의 접근을 제공하도록 구성되는
광 방출 소스의 전체 광속 측정 시스템.
- 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 핀홀에 대향하는 상기 광-검출 층의 상기 광 수용 표면에 인접하게 배치되는 가변 밀도 필터를 추가로 포함하여, 상기 가변 밀도 필터를 통과하는 광의 감쇄가 상기 핀홀상의 상기 광의 입사 각도에 의존하는
광 방출 소스의 전체 광속 측정 시스템.
- 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 핀홀 어레이를 포함하는 상기 광 흡수 층은 상기 광-검출 층에 직접 도포되는(ⅰ) 스크린 인쇄 (ⅱ) 디지털 인쇄 또는 (ⅲ) 핀홀의 인쇄 패턴을 갖는 스티커를 사용하여 도포되는
광 방출 소스의 전체 광속 측정 시스템.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광 흡수 층은 균일한 투과도를 갖는
광 방출 소스의 전체 광속 측정 시스템.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광-검출 층의 상기 광 수용 표면에 인접하게 배치된 상기 흡수 층은 별개의 물질의 층인
광 방출 소스의 전체 광속 측정 시스템.
- 제6항에 있어서,
상기 광 흡수 층은
(ⅰ) 균일한 두께의 확산성 흑색 잉크,
(ⅱ) 텍스처링(texturing)을 갖는 표면; 및
(ⅲ) 광 흡수 층에 매립된 산란 입자 중 적어도 하나를 포함하여, 상기 광 흡수 층이 광 흡수 층을 통과하는 광을 확산시키는
광 방출 소스의 전체 광속 측정 시스템.
- 전술항 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광 흡수층은 흑색 무광택 페인트를 포함하는
광 방출 소스의 전체 광속 측정 시스템.
- 전술항 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광 흡수 층의 상기 흡수의 레벨은 상기 광 흡수 층이 상기 광 방출 소스로부터 광 흡수 층상에 입사하는 광의 94%보다 많이, 및 상기 광-검출 층으로부터 반사된 광으로부터 광 흡수 층상에 입사되는 광의 94%보다 많이 흡수하도록 되어있는
광 방출 소스의 전체 광속 측정 시스템.
- 전술항 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광-검출 층에는 적어도 하나의 태양 전지판이 포함되는
광 방출 소스의 전체 광속 측정 시스템.
- 제17항에 있어서,
적어도 하나의 태양 전지판은 얇은 폴리머 층상에 증착되는 가요성 태양 전지판인
광 방출 소스의 전체 광속 측정 시스템.
- 전술항 항 중 어느 한 항에 있어서,
투명 판을 포함하는 벽 중 적어도 하나의 적어도 실질적인 부분을 구비한 폐쇄된 직사각형 박스이고, 상기 광 방출 소스는 상기 투명 판상에 장착되거나 매달리는
광 방출 소스의 전체 광속 측정 시스템.
- 전술항 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광 방출 소스로부터 광을 수용하도록 구성되는 벽 중 적어도 하나에 광을 반사시키도록 구성되는 상기 측정 볼륨의 적어도 하나의 벽 상의 거울을 추가로 포함하는
광 방출 소스의 전체 광속 측정 시스템.
- 전술항 항 중 어느 한 항에 있어서,
플리커 측정 모듈에 입력하기 위한 신호를 제공하는 광-센서를 추가로 포함하는
광 방출 소스의 전체 광속 측정 시스템.
- 전술항 항 중 어느 한 항에 있어서,
입사된 광을 분광계로 전달하도록 구성되는 섬유 광 센서를 추가로 포함하는
광 방출 소스의 전체 광속 측정 시스템.
- 제22항에 있어서,
광 방출 소스로부터 방출되는 광의 스펙트럼 성질에 관한 정보를 제공하는
광 방출 소스의 전체 광속 측정 시스템.
- 제22항 또는 제23항에 있어서,
상기 섬유 광 센서는 다중 분기되어(multi-furcated), 섬유 광 섬유 센서가 상기 측정 볼륨 내의 적어도 두 지점으로부터 광을 수집하도록 하는
광 방출 소스의 전체 광속 측정 시스템.
- 전술항 항 중 어느 한 항에 있어서,
통합 온도 센서를 추가로 포함하는
광 방출 소스의 전체 광속 측정 시스템.
- 광 방출 소스로부터 광을 수용하도록 구성되는 하나 이상의 벽을 포함하는 측정 볼륨을 포함하고,
상기 벽 중 적어도 하나의 실질적인 부분은:
개구 어레이를 갖는 광 흡수 층; 및
광 수용 표면을 갖는 다수의 광다이오드로서, 상기 광 다이오드의 적어도 일부는 개구를 통과하는 광을 측정하는 개구에 대해 배치되고, 상기 광 다이오드의 적어도 일부는 그 광 수용 표면에 인접하게 확산기를 포함하는, 광 다이오드를 포함하는
광 방출 소스의 전체 광속 측정 시스템.
- 제26항에 있어서,
상기 광 흡수 층의 상기 흡수의 레벨은 광 흡수 층이 상기 광 방출 소스로부터 입사되는 광의 대부분을 흡수하도록 되어 있는
광 방출 소스의 전체 광속 측정 시스템.
- 제26항 또는 제27항에 있어서,
상기 개구의 어레이의 밀도 및 상기 개구의 크기는 광 방출 소스에 의해 방출된 광의 상기 광 흡수 층에 의한 흡수가 광 흡수 층을 지나는 광의 투과보다 실질적으로 크도록 되어 있는
광 방출 소스의 전체 광속 측정 시스템.
- 제26항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광 흡수 층은 스크린 인쇄 또는 디지털 인쇄되는
광 방출 소스의 전체 광속 측정 시스템.
- 제26항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광 흡수 층은 흑색 무광택 페인트를 포함하는
광 방출 소스의 전체 광속 측정 시스템.
- 제26항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광 흡수 층의 흡수 레벨은 상기 광 흡수 층이 상기 광 방출 소스로부터 입사되는 광의 94% 보다 많이 흡수하도록 되어 있는
광 방출 소스의 전체 광속 측정 시스템.
- 제26항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광 흡수 층은 상기 광 흡수 층을 통한 상기 파장의 투과보다 큰 광 방출 소스에 의해 방출되는 광의 파장에 대해 흡수하는
광 방출 소스의 전체 광속 측정 시스템.
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