系統(tǒng)簡(jiǎn)介

IDR 300 光輻射安全測(cè)量系統(tǒng)具有豐富的配置選項(xiàng)與高靈敏度，適用于所有類型的非相干光源的光學(xué)輻射危害的評(píng)價(jià)，主要用于 LED 單顆封裝、LED 模組、LED 燈、LED 燈具、節(jié)能燈、熒光燈、HID 燈、照明用鹵素?zé)簟⑻囟ㄓ猛竟庠?/span>（如汽車、醫(yī)療、美容等）等各種電光源的光輻射安全測(cè)試和等級(jí)評(píng)價(jià)。測(cè)量項(xiàng)目包括“皮膚和眼睛光化學(xué)紫外危害”有效輻射照度、“眼睛近紫外危害”輻射照度、“視網(wǎng)膜藍(lán)光危害”有效輻射亮度、“視網(wǎng)膜熱危害”有效輻射亮度；燈具的有效紫外輻射、鹵鎢燈等照明光源的有效紫外輻射（系數(shù)）；紫外光源的 UVA、UVB 和 UVC 紫外輻射照度等，并可進(jìn)一步拓展至玩具類產(chǎn)品、投影儀類產(chǎn)品、美容儀、脫毛儀等。與國(guó)產(chǎn)同類設(shè)備對(duì)比具有豐富的功能配置與經(jīng)濟(jì)性。

 IDR 300 定制版系統(tǒng)配置示例

IDR 300 系統(tǒng)內(nèi)置四探測(cè)器檢測(cè)系統(tǒng)，為機(jī)械掃描式雙單色儀結(jié)構(gòu)（為光輻射安全測(cè)量類標(biāo)準(zhǔn)中的推薦配置結(jié)構(gòu)）。采用先進(jìn)的電路設(shè)計(jì)，保證了系統(tǒng)具有極低的雜散光、高動(dòng)態(tài)范圍和高性噪比等性能，可連續(xù)一次測(cè)量紫外—可見—紅外（200nm-3000nm）全波段內(nèi)光源的光譜功率分布及光度、輻射度參數(shù)，全自動(dòng)切換不同測(cè)量波段，操作簡(jiǎn)便。光輻射亮度及光源表觀面積精密測(cè)量系統(tǒng)采用Telescope 系統(tǒng)。該系統(tǒng)測(cè)試距離涵蓋 100nm~50m，測(cè)量視場(chǎng)角為 1.7mrad 和11mrad。采用成像方法進(jìn)行表觀光源對(duì)邊角測(cè)量，完全滿足 GB/T20145: 2006 、IEC62471: 2006/ CIES009: 2002、EN62471: 2008、IEC TR 62471-2:2009 以及即將發(fā)布的 IEC62471-4 等相關(guān)國(guó)際、國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。

1.雙單色儀結(jié)構(gòu)

雙單色儀系統(tǒng)，對(duì)稱式 C-T  結(jié)構(gòu)，雙光柵塔設(shè)計(jì)（分別帶有 3  塊光柵和 2  塊光柵），至少 200nm～1100nm 波段的被測(cè)光可由初級(jí)單色儀分光后再經(jīng)次級(jí)單色儀分光后進(jìn)行測(cè)量，也可配置為 200nm～1400nm 波段的被測(cè)光由初級(jí)單色儀分光后再經(jīng)次級(jí)單色儀分光后進(jìn)行測(cè)量。如下圖所示。

對(duì)稱式 C-T 結(jié)構(gòu)雙單色儀系統(tǒng)

2.高性能的多光柵組合

采用英國(guó)進(jìn)口平場(chǎng)凹面光柵，根據(jù)光輻射安全測(cè)量 200nm~3000nm 的寬光譜范圍特點(diǎn)，配置2400 線/mm（2 塊），1200 線/mm（2 塊）和 400 線/mm（1 塊）共計(jì)五塊光柵，分別放置在兩塊光柵塔中。

多光柵塔組合

其中，2400 線/mm 的閃耀波長(zhǎng)為 250nm，1200 線/mm 的為 500nm，400 線/mm 的為 1600nm。光柵均具有較高的光柵效率，光柵效率曲線如下圖所示。

光柵效率曲線

3.多濾光片集成濾光輪

單色儀的目的是將被測(cè)光分散到它的各個(gè)組分波長(zhǎng)中，而衍射光柵會(huì)將光分散到許多重疊的衍射階中。因此，為了獲得精確的光譜測(cè)量，除了一階光譜之外，其他階衍射光譜都應(yīng)該進(jìn)行有效地去除。基于此，本系統(tǒng)采用了多通道帶通/高通濾光片系統(tǒng)，通過精密程控濾光輪，將所需濾光片進(jìn)行固定。在測(cè)量過程中，根據(jù)測(cè)量的波長(zhǎng)范圍，自動(dòng)將對(duì)應(yīng)的濾光片切換到入射和出射狹縫。

本系統(tǒng)采用兩個(gè)濾光輪，分別設(shè)置在入射狹縫和出射狹縫處。每個(gè)濾光輪配備 6~8 組濾光片。除了下述的 6 組濾光片外，還配備一組全黑截止濾光片、以及一塊拳頭濾光片。每組濾光片均具有平坦的光譜響應(yīng)；在高通波段具有較高的透過率；在截止區(qū)具有較強(qiáng)的帶外截止性能?？捎行コ?/span>其他階衍射光譜，保證了測(cè)量光譜能量的準(zhǔn)確性。

濾光片帶通/高通透過性能曲線

4. 寬波段良好響應(yīng)的入射光學(xué)組件

采用具有良好光譜透過性能、響應(yīng)平坦的進(jìn)口光纖組件。組件兩端分別與光譜輻射分析模塊的入射狹縫，以及與輻照度接收器/視網(wǎng)膜藍(lán)度計(jì)的尾部連接。實(shí)現(xiàn)被測(cè)光束的均勻混光及有效傳輸。

寬波段響應(yīng)入射光學(xué)組件

入射光學(xué)組件光譜透過性能曲線

5.滿足不同危害類型輻射量值測(cè)量的探測(cè)器系統(tǒng)

IEC 62471（GB/T 20145）中，對(duì)于光化學(xué)紫外危害，RG0 和 RG2 的輻射限值相差 30 倍；近紫外危害相差 10 倍；藍(lán)光危害相差 40000 倍。如此寬的輻射范圍需要匹配對(duì)應(yīng)靈敏度的探測(cè)器系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量。本投標(biāo)光譜輻射測(cè)量采用四個(gè)光電探測(cè)檢測(cè)系統(tǒng)，分別由 PMT 端窗光電倍增管、Si 硅探測(cè)器、InGaAs 砷化銦鎵探測(cè)器和 PbS 硫化鉛探測(cè)器組成。系統(tǒng)探測(cè)器配置如下圖所示。

系統(tǒng)探測(cè)器配置

 DH-3 光電倍增管是紫外-可見光譜范圍進(jìn)行微弱信號(hào)精密測(cè)量應(yīng)用的理想方案，可提供低噪聲和良好的線性。端窗封裝(S20 光電陰極)光電倍增管，配合金屬屏蔽和基于 PCB 的電子倍增器電極，可確保可靠的探測(cè)和靈敏度。

DH_IGA 砷化銦鎵光電二極管的性能可達(dá) 1700nm。內(nèi)置一個(gè)直徑3mm的有源面積InGaAs光電二極管(800-1700nm)，在光伏模式下工作。該檢測(cè)器產(chǎn)生的光電流應(yīng)與487或477前置放大器配合使用，然后使用496鎖相放大器測(cè)量。

  DH_PBS_TE 硫化鉛探測(cè)器提供了3μm高響應(yīng)率和便捷的熱電冷卻。包含一個(gè)3x3mm有效探測(cè)區(qū)域的硫化鉛光電二極管，在 215 電壓供應(yīng)的光導(dǎo)模式下工作；溫度由 CPS1M 進(jìn)行控制。

  為了實(shí)現(xiàn)紅外輻射弱信號(hào)的精確測(cè)量，用于紅外探測(cè)的DH_PBS_TE硫化鉛探測(cè)器通過外部制冷控制器與探測(cè)器內(nèi)置的半導(dǎo)體制冷的調(diào)節(jié)控制，保證硫化鉛探測(cè)器在制冷恒溫的條件下工作；配合在測(cè)量光路中設(shè)置光學(xué)調(diào)制器（斬光頻率可設(shè)置）和輸出信號(hào)鎖相放大器，實(shí)現(xiàn)高靈敏度的紅外光譜輻射測(cè)量。制冷控制、斬光器調(diào)制，以及鎖相放大器信號(hào)處理原理及連接關(guān)系如下圖所示。

硫化鉛探測(cè)器信號(hào)處理系統(tǒng)

在進(jìn)行光輻射安全測(cè)量與評(píng)價(jià)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)所需評(píng)價(jià)的不同危害類型，自動(dòng)切換相應(yīng)的探測(cè)器進(jìn)行測(cè)量，使用方式如下表所示。

表 1 探測(cè)器使用方法

使用不同的探測(cè)器時(shí)，單色儀的測(cè)量光路如下表所示。其中，使用 PMT 端窗光電倍增管時(shí)， 被測(cè)光經(jīng)過兩個(gè)單色儀，并從第二個(gè)單色儀的后端出射口進(jìn)入探測(cè)器；使用 Si 硅探測(cè)器時(shí)，被測(cè)光經(jīng)過兩個(gè)單色儀，并從第二個(gè)單色儀的中部出射口進(jìn)入探測(cè)器；使用 InGaAs 砷化銦鎵探測(cè)器和PbS 硫化鉛探測(cè)器時(shí)，被測(cè)光經(jīng)過一個(gè)單色儀，并從第一個(gè)單色儀的中部出射口進(jìn)入探測(cè)器。

表2 探測(cè)器工作方式

6.視網(wǎng)膜仿生輻亮度計(jì)

模擬人眼前置入瞳 7mm 孔徑測(cè)量，采用光譜/成像集成測(cè)量技術(shù)，通過分光棱鏡系統(tǒng)，將被測(cè)光分成兩部分，一部分通過光纖進(jìn)入光譜輻射分析儀系統(tǒng)進(jìn)行光譜輻亮度的測(cè)量；另一部分通過人眼仿生 CCD 進(jìn)行表觀光源的測(cè)量，采用全光譜法測(cè)量光譜輻亮度，滿足光輻射安全測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)中高精度的測(cè)量要求，避免了采用濾光片匹配進(jìn)行藍(lán)光危害評(píng)價(jià)的匹配誤差。

系統(tǒng)完全滿足人眼觀察特性，物體在人眼視網(wǎng)膜上的成像區(qū)域與持續(xù)觀察時(shí)間有關(guān)。因此， 在進(jìn)行光輻射安全等級(jí)評(píng)估時(shí)，需根據(jù)危險(xiǎn)等級(jí)所對(duì)應(yīng)的持續(xù)觀察時(shí)間，進(jìn)行不同視場(chǎng)角 FOV 下的輻亮度分析。描點(diǎn)式結(jié)構(gòu)，自動(dòng)切換不同三個(gè)典型 FOV（1.7mrad、11mrad 和 100mrad），搭配自動(dòng)平移機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)可達(dá)發(fā)射值點(diǎn)的精確測(cè)量。

此外，光輻射安全輻亮度測(cè)量光譜范圍為 300nm~1400nm，涵蓋紫外-可見-紅外。因此，所采用的成像鏡頭需對(duì)整個(gè)測(cè)量光譜范圍均具有較高的光譜透過率和平坦的光譜響應(yīng)。在300nm~1400nm 測(cè)量光譜范圍具有超過超高透過率，特別是在深紫外波段，實(shí)現(xiàn)視網(wǎng)膜藍(lán)光危害和視網(wǎng)膜熱危害的精準(zhǔn)測(cè)量。

視網(wǎng)膜仿生輻亮度計(jì)

7.全球?qū)I(yè)的輻射安全評(píng)價(jià)軟件

1) BenWin+測(cè)試軟件

BenWin+測(cè)試軟件是兼容 Windwos 平臺(tái)的光譜采集軟件，具有友好的用戶界面，靈活適應(yīng)各種測(cè)試類型，包括分光輻射測(cè)試、分光光度以及色度測(cè)試，可實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的自動(dòng)控制與關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算。

BenWin+  軟件界面

2) PSL 評(píng)價(jià)軟件

PSL 評(píng)價(jià)軟件是適用于 IDR300 測(cè)試系統(tǒng)和 PSL Profile 表觀光源測(cè)試模塊的評(píng)價(jià)軟件，用于對(duì)輻射光源的危害評(píng)價(jià)，包括可達(dá)輻射危害，表觀光源對(duì)邊角的計(jì)算、危害等級(jí)的評(píng)定。

PSL 評(píng)價(jià)軟件

典型客戶

IDR300系列系統(tǒng)典型客戶包含 SGS、TUV 萊茵、TUV 南德、LG、PHILIPS、OSRAM、CREE、UL 等；相關(guān)類型測(cè)量產(chǎn)品已在計(jì)量院、檢測(cè)中心實(shí)現(xiàn)全覆蓋，部分使用該測(cè)量系統(tǒng)用戶單位如下：中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院 NIM、中國(guó)質(zhì)量認(rèn)證中心 CQC 寧波（慈溪）檢測(cè)中心、國(guó)家半導(dǎo)體光源產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（廣東）、國(guó)家光電產(chǎn)品光輻射安全質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（惠州）、國(guó)家燈具質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(中山)、國(guó)家光電子信息產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心、國(guó)家電光源質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（河南）、國(guó)家半導(dǎo)體照明產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（浙江）、國(guó)家半導(dǎo)體及顯示產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（濟(jì)寧）、國(guó)家半導(dǎo)體照明產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（常州）、國(guó)家光電產(chǎn)品檢測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家半導(dǎo)體發(fā)光器件(LED)應(yīng)用產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(廈門)、國(guó)家機(jī)動(dòng)車產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(上海)、國(guó)家信息產(chǎn)業(yè)部電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究所等。

 國(guó)內(nèi)外部分客戶示例

符合標(biāo)準(zhǔn)要求

IDR 300 定制版符合下列標(biāo)準(zhǔn)要求：

1) CIE S009:2002、IEC 62471-2006、EN 62471:2008、GB/T20145-2006 燈和燈系統(tǒng)的光生物安全系列標(biāo)準(zhǔn)；

2)IEC TR 62471-2：2009 燈具和燈具系統(tǒng)的光生物安全 - 第 2 部分

3)IEC 62471-4 燈和燈系統(tǒng)的光生物安全 第 4 部分：測(cè)量方法（2022 年即將發(fā)布）

4)IEC/TR 62778 應(yīng)用 IEC62471 評(píng)估光源和燈具的藍(lán)光危害；

5)JIS C 7550: 2011 燈和燈系統(tǒng)的光生物安

6)EU 低電壓指令 2014/35/EU

7)BS EN 60598-1：2015 + A1：2018 燈具 第 1 部分：一般要求和測(cè)試

8)BIS IS 16108：2012  燈具和燈具系統(tǒng)的光生物安全

9)GB/T 30117.2-2013 燈和燈系統(tǒng)的光生物安全 第 2 部分：非激光光輻射安全相關(guān)的制造要求指南；

10)GB7000.1-2015 燈具 第 1 部分：一般要求與試驗(yàn) 對(duì)光輻射危害的要求；

11)GB/T 34034-2017 普通照明用 LED 產(chǎn)品光輻射安全要求；

12)GB/T 34075-2017 普通照明用 LED 產(chǎn)品光輻射安全測(cè)量方法；

13)GB/T 36005-2018 半導(dǎo)體照明設(shè)備和系統(tǒng)光輻射安全測(cè)試方法。

可拓展實(shí)現(xiàn)下列標(biāo)準(zhǔn)要求：

1)IEC & EN 62471-5：2015 燈具和燈具系統(tǒng)的光生物安全性 第 5 部分：圖像投影儀；

2)ISO 15004-2 眼科儀器 基本要求和試驗(yàn)方法 第 2 部分:光危害防護(hù)；

3)IEC 62115:2014  電動(dòng)玩具-安全性；

4)IEC 61228 日光浴用紫外線燈紫外線輻射量的規(guī)定和測(cè)量方法；

5)IEC & EN 60335-2-27 家用和類似用途電器. 安全性. 紫外和紅外輻射皮膚護(hù)理電器的特殊要求；

6)CIE 174:2006  人類皮膚上前維生素 D3 的生產(chǎn)作用光譜。