閱讀燈照度計和成像亮度計測試方法的對比及分析

李寶輝， 常愛珍， 王魁棟， 程 愿

（上汽大眾汽車有限公司， 上海 201805）

汽車內(nèi)艙閱讀燈是指安裝在汽車內(nèi)部用于提供閱讀照明的燈， 通常情況下會安裝在駕駛座頂部和后座中間頂部或者兩側(cè)。 在保證駕駛安全的前提下， 汽車內(nèi)艙閱讀燈柔和的光色和均勻的照明能夠為用戶提供舒適的閱讀環(huán)境，因此閱讀燈的光學(xué)設(shè)計和測試顯得尤為重要。 本文將介紹一種使用成像亮度計的測試方法， 并與傳統(tǒng)汽車行業(yè)閱讀燈的光學(xué)測試方法測得的結(jié)果進行比較， 加以總結(jié)。

1 使用照度計的光學(xué)測試方法介紹及分析

目前汽車行業(yè)定義的閱讀燈的光學(xué)測試方法， 是使用照度計進行測試， 一般是定義用戶假人和被照面 （閱讀物）的相對定位關(guān)系， 以及被照面的定型尺寸， 在被照面上預(yù)定的測試點上， 用照度計進行測試， 測得色度和照度， 并應(yīng)滿足一定的要求， 如圖1所示。

圖1 閱讀燈的光學(xué)測試

以某車型的白光閱讀燈為例， 主要的測試評判標(biāo)準(zhǔn)如下： ①中心測試點的照度要求為100±20Lux； ②φ400被照面圓 內(nèi)L＞40Lux； ③單 點 的 色 度 要 求 為 （ u＇， v＇ =0.206， 0.463）， delta u＇v＇＜0.01。

設(shè)計好測試工裝支架后， 安裝閱讀燈樣件， 施加10.5V的閱讀燈電壓， 使用照度計 （方法1） 測得的數(shù)據(jù)見表1。

表1 閱讀燈的測試數(shù)據(jù) （方法1）

2 使用成像亮度計的測試方法介紹及分析

仍以如上的閱讀燈為例， 將測試環(huán)境中引入標(biāo)準(zhǔn)反射白板和成像亮度計 （方法2）， 其中標(biāo)準(zhǔn)反射白板應(yīng)具有良好的朗博特性。 將標(biāo)準(zhǔn)反射白板鋪設(shè)在測試面的位置， 保持原有的閱讀燈和測試面的相對位置關(guān)系， 在原有測試工裝支架之上， 布設(shè)成像亮度計， 新的測試布設(shè)如圖2所示。 在新的測試布設(shè)中， 閱讀燈照射在標(biāo)準(zhǔn)反射白板上， 白板用于接收反射光， 使用成像亮度計對標(biāo)準(zhǔn)反射白板 （被照面） 進行拍攝。

圖2 成像亮度計、 標(biāo)準(zhǔn)反射白板的布設(shè)

成像亮度計一般測得的是被測面的亮度 （單位： cd/m），需要將亮度轉(zhuǎn)換為照度 （單位： Lux） 以便于結(jié)合光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)進行評判。 為了計算亮度和照度的轉(zhuǎn)換系數(shù)， 需要將方法1中定義的測試點轉(zhuǎn)移到測試方法2的標(biāo)準(zhǔn)反射白板上。 在成像亮度計測得白板的亮度分布圖后， 在亮度分布圖上分別對測試點0、 2、 4、 6、 8取得亮度值， 如圖3所示。 在同樣的測試點位上， 將成像亮度計測得的亮度和照度計測得的照度進行匯總， 在每個測試點上都得到一個轉(zhuǎn)換系數(shù)， 將5個轉(zhuǎn)換系數(shù)求得均值作為全局轉(zhuǎn)換系數(shù)， 如表2所示。

圖3 亮度和照度的轉(zhuǎn)換

表2 亮度和照度的轉(zhuǎn)換

得到全局轉(zhuǎn)換系數(shù)后， 通過成像亮度計的軟件設(shè)置，將成像亮度計測得的亮度分布圖轉(zhuǎn)換成照度分布圖， 轉(zhuǎn)換后的照度分布圖是閱讀燈光照度的全局體現(xiàn)， 是照度直觀的可視化呈現(xiàn)方式， 如圖4所示。 通過如上的轉(zhuǎn)換， 在全局照度分布圖上， 不僅可以快速查看被照面的照度整體均勻性， 也可以取得任意關(guān)注點/線/面上的照度值。

圖4 全局照度圖

3 兩種測試方法測試數(shù)據(jù)對比

3.1 亮度數(shù)據(jù)對比

為了方便比較方法2與方法1的結(jié)果， 在照度分布圖上取得方法1的其余測試點的照度值， 與方法1測得的照度值進行比較， 如表3所示。 兩種方法測得的照度數(shù)值， 誤差在可接受的范圍內(nèi)。

表3 兩種方法的照度值比較

3.2 色度數(shù)據(jù)對比

閱讀燈的另外一個重要的評價參數(shù)是色度， 均勻的顏色表現(xiàn)對閱讀也至關(guān)重要。 全局照度圖中同時包含有色度數(shù)據(jù)， 同理取得如上測試點位上的色度值， 兩種方法比較匯總見表4。 為了方便兩種方法測得的色度數(shù)值比較， 將數(shù)據(jù)放在CIE 1976色彩空間內(nèi)， 如圖5所示， 誤差在可接受的范圍內(nèi)。

4 兩種測試方法分析

照度計光學(xué)測試方法， 優(yōu)點是測試環(huán)境的架設(shè)相對簡單， 測試速度快， 但只能測得有限個點位上的光學(xué)參數(shù)，當(dāng)被照面的光亮、 色度分布不均勻時， 不能對閱讀燈的光學(xué)表現(xiàn)進行全面地、 直觀地評判和分析， 且容易受到閱讀燈以外光線的影響而產(chǎn)生誤差。

成像亮度計在光學(xué)測試和分析中有著廣泛的應(yīng)用， 它能夠方便地對被測面進行拍攝， 在光學(xué)參數(shù) （如亮度、 色度、 色溫等） 的分析和評判上有著直觀、 全面的特點。 盡管這種方法能夠更為直觀全面地評價照度和色度分布， 但引入額外的測試設(shè)備增加了光學(xué)驗證環(huán)節(jié)的成本， 當(dāng)被照面非平面時， 測試布設(shè)也變得更為復(fù)雜， 因此需要結(jié)合實際的測試情況選擇相應(yīng)的測試方法。

表4 兩種方法的色度值比較

圖5 兩種方法的色度值誤差

5 結(jié)論

通過對兩種測試方法的數(shù)據(jù)對比， 并結(jié)合配光標(biāo)準(zhǔn)的公差范圍， 成像亮度計測得的照度和色度的誤差都在可接受的范圍， 可以作為閱讀燈光學(xué)測試方法的一種選擇。