CIE 210-2014 Photometry Using V( -Corrected Detectors as Reference and Transfer Standards.pdf

1、 TECHNICAL REPORT Photometry Using V()-Corrected Detectors as Reference and Transfer Standards CIE 210:2014 UDC: 535.24 Descriptor: Photometry 535.241.5 Quantities related to photometric and other measurements 535.241.535 Calibration ISBN 978-3-902842-50-3 ISBN 978-3-902842-50-3 THE INTERNATIONAL CO

2、MMISSION ON ILLUMINATION The International Commission on Illumination (CIE) is an organization devoted to international co-operation and exchange of information among its member countries on all matters relating to the art and science of lighting. Its membership consists of the National Committees i

3、n about 40 countries. The objectives of the CIE are: 1. To provide an international forum for the discussion of all matters relating to the science, technology and art in the fields of light and lighting and for the interchange of information in these fields between countries. 2. To develop basic st

4、andards and procedures of metrology in the fields of light and lighting. 3. To provide guidance in the application of principles and procedures in the development of international and national standards in the fields of light and lighting. 4. To prepare and publish standards, reports and other publi

5、cations concerned with all matters relating to the science, technology and art in the fields of light and lighting. 5. To maintain liaison and technical interaction with other international organizations concerned with matters related to the science, technology, standardization and art in the fields

6、 of light and lighting. The work of the CIE is carried on by seven Divisions each with about 20 Technical Committees. This work covers subjects ranging from fundamental matters to all types of lighting applications. The standards and technical reports developed by these international Divisions of th

7、e CIE are accepted throughout the world. A plenary session is held every four years at which the work of the Divisions and Technical Committees is reported and reviewed, and plans are made for the future. The CIE is recognized as the authority on all aspects of light and lighting. As such it occupie

8、s an important position among international organizations. LA COMMISSION INTERNATIONALE DE LECLAIRAGE La Commission Internationale de lEclairage (CIE) est une organisation qui se donne pour but la coopration internationale et lchange dinformations entre les Pays membres sur toutes les questions rela

9、tives lart et la science de lclairage. Elle est compose de Comits Nationaux reprsentant environ 40 pays. Les objectifs de la CIE sont : 1. De constituer un centre dtude international pour toute matire relevant de la science, de la technologie et de lart de la lumire et de lclairage et pour lchange e

10、ntre pays dinformations dans ces domaines. 2. Dlaborer des normes et des mthodes de base pour la mtrologie dans les domaines de la lumire et de lclairage. 3. De donner des directives pour lapplication des principes et des mthodes dlaboration de normes internationales et nationales dans les domaines

11、de la lumire et de lclairage. 4. De prparer et publier des normes, rapports et autres textes, concernant toutes matires relatives la science, la technologie et lart dans les domaines de la lumire et de lclairage. 5. De maintenir une liaison et une collaboration technique avec les autres organisation

12、s internationales concernes par des sujets relatifs la science, la technologie, la normalisation et lart dans les domaines de la lumire et de lclairage. Les travaux de la CIE sont effectus par 7 Divisions, ayant chacune environ 20 Comits Techniques. Les sujets dtudes stendent des questions fondament

13、ales, tous les types dapplications de lclairage. Les normes et les rapports techniques labors par ces Divisions Internationales de la CIE sont reconnus dans le monde entier. Tous les quatre ans, une Session plnire passe en revue le travail des Divisions et des Comits Techniques, en fait rapport et t

14、ablit les projets de travaux pour lavenir. La CIE est reconnue comme la plus haute autorit en ce qui concerne tous les aspects de la lumire et de lclairage. Elle occupe comme telle une position importante parmi les organisations internationales. DIE INTERNATIONALE BELEUCHTUNGSKOMMISSION Die Internat

15、ionale Beleuchtungskommission (CIE) ist eine Organisation, die sich der internationalen Zusammenarbeit und dem Austausch von Informationen zwischen ihren Mitgliedslndern bezglich der Kunst und Wissenschaft der Lichttechnik widmet. Die Mitgliedschaft besteht aus den Nationalen Komitees in rund 40 Lnd

16、ern. Die Ziele der CIE sind : 1. Ein internationales Forum fr Diskussionen aller Fragen auf dem Gebiet der Wissenschaft, Technik und Kunst der Lichttechnik und fr den Informationsaustausch auf diesen Gebieten zwischen den einzelnen Lndern zu sein. 2. Grundnormen und Verfahren der Messtechnik auf dem

17、 Gebiet der Lichttechnik zu entwickeln. 3. Richtlinien fr die Anwendung von Prinzipien und Vorgngen in der Entwicklung internationaler und nationaler Normen auf dem Gebiet der Lichttechnik zu erstellen. 4. Normen, Berichte und andere Publikationen zu erstellen und zu verffentlichen, die alle Fragen

18、auf dem Gebiet der Wissenschaft, Technik und Kunst der Lichttechnik betreffen. 5. Liaison und technische Zusammenarbeit mit anderen internationalen Organisationen zu unterhalten, die mit Fragen der Wissenschaft, Technik, Normung und Kunst auf dem Gebiet der Lichttechnik zu tun haben. Die Arbeit der

19、CIE wird in 7 Divisionen, jede mit etwa 20 Technischen Komitees, geleistet. Diese Arbeit betrifft Gebiete mit grundlegendem Inhalt bis zu allen Arten der Lichtanwendung. Die Normen und Technischen Berichte, die von diesen international zusammengesetzten Divisionen ausgearbeitet werden, sind auf der

20、ganzen Welt anerkannt. Alle vier Jahre findet eine Session statt, in der die Arbeiten der Divisionen berichtet und berprft werden, sowie neue Plne fr die Zukunft ausgearbeitet werden. Die CIE wird als hchste Autoritt fr alle Aspekte des Lichtes und der Beleuchtung angesehen. Auf diese Weise unterhlt

21、 sie eine bedeutende Stellung unter den internationalen Organisationen. Published by the COMMISSION INTERNATIONALE DE LECLAIRAGE CIE Central Bureau Babenbergerstrasse 9, A-1010 Vienna, AUSTRIA Tel: +43(1)714 31 87 e-mail: ciecbcie.co.at www.cie.co.at CIE 2014 - All rights reserved TECHNICAL REPORT P

22、hotometry Using V()-Corrected Detectors as Reference and Transfer Standards CIE 210:2014 UDC: 535.24 Descriptor: Photometry 535.241.5 Quantities related to photometric and other measurements 535.241.535 Calibration ISBN 978-3-902842-50-3 ISBN 978-3-902842-50-3 CIE 210:2014 II This Technical Report h

23、as been prepared by CIE Technical Committee 2-37 of Division 2 “Physical Measurement of Light and Radiation“ and has been approved by the Board of Administration as well as by Division 2 of the Commission Internationale de lEclairage for study and application. The document reports on current knowled

24、ge and experience within the specific field of light and lighting described, and is intended to be used by the CIE membership and other interested parties. It should be noted, however, that the status of this document is advisory and not mandatory. Ce rapport technique a t labor par le Comit Techniq

25、ue CIE 2-37 de la Division 2 “Mesures Physiques de la Lumire et des Radiations“ et a t approuv par le Bureau et Division 2 de la Commission Internationale de lEclairage, pour tude et emploi. Le document expose les connaissances et lexprience actuelles dans le domaine particulier de la lumire et de l

26、clairage dcrit ici. Il est destin tre utilis par les membres de la CIE et par tous les intresss. Il faut cependant noter que ce document est indicatif et non obligatoire. Dieser Technische Bericht ist vom Technischen Komitee CIE 2-37 der Division 2 “Physikalische Messungen von Licht und Strahlung“ a

27、usgearbeitet und vom Vorstand sowie Division 2 der Commission Internationale de lEclairage gebilligt worden. Das Dokument berichtet ber den derzeitigen Stand des Wissens und Erfahrung in dem behandelten Gebiet von Licht und Beleuchtung; es ist zur Verwendung durch CIE-Mitglieder und durch andere Int

28、eressierte bestimmt. Es sollte jedoch beachtet werden, dass das Dokument eine Empfehlung und keine Vorschrift ist. Any mention of organizations or products does not imply endorsement by the CIE. Whilst every care has been taken in the compilation of any lists, up to the time of going to press, these

29、 may not be comprehensive. Toute mention dorganisme ou de produit nimplique pas une prfrence de la CIE. Malgr le soin apport la compilation de tous les documents jusqu la mise sous presse, ce travail ne saurait tre exhaustif. Die Erwhnung von Organisationen oder Erzeugnissen bedeutet keine Billigung

30、 durch die CIE. Obgleich groe Sorgfalt bei der Erstellung von Verzeichnissen bis zum Zeitpunkt der Drucklegung angewendet wurde, besteht die Mglichkeit, dass diese nicht vollstndig sind. CIE 2014 - All rights reserved CIE 210:2014 III The following members of TC 2-37 “Photometry using detectors as t

31、ransfer standards” took part in the preparation of this Technical Report. The committee comes under Division 2 “Physical Measurement of Light and Radiation”. Authors: Ohno, Y. USA (Chair) Blattner, P. Switzerland Gardner, J. Australia Goodman, T. United Kingdom Sauter, G. Germany Schanda, J. Hungary

32、 Advisors: Andor, G. Hungary Austin, R. USA Bastie, J. France Corrons, A. Spain Czibula, G. Germany Dzsi, G. Hungary Eppeldauer, G. USA Muray, K. USA Pietrzykowski, J. Poland Rastello, M. Italy Rattunde, R. Germany Wychorski, P. USA CIE 210:2014 IV CONTENTS Summary . V Rsum . V Zusammenfassung . V 1

33、 Scope . 1 2 Terminology . 1 3 General Concepts . 3 3.1 Illuminance Responsivity . 4 3.2 Use of a Photometer to Determine Illuminance 5 3.3 Use of a Photometer to Determine Luminous Intensity . 6 3.4 Use of a Photometer to Determine Luminance . 6 4 Construction of Standard Photometers . 7 4.1 Non-Di

34、ffuser-Type Standard Photometer . 8 4.2 Diffuser-Type Standard Photometer. 8 5 Critical Aspects of Components 9 5.1 Aperture 9 5.2 Diffuser . 9 5.3 V() Filter 9 5.4 Detector 10 5.5 Amplifier 10 5.6 Temperature Monitoring or Control 11 6 Characterization of Standard Photometers . 12 6.1 Relative Spec

35、tral Responsivity 12 6.2 Linearity 12 6.2.1 Relative Method 13 6.2.2 Inverse Square Law Method 13 6.2.3 Absolute Method 13 6.3 Temperature Dependence . 13 6.4 Angular Responsivity . 14 6.5 Long-Term Stability . 15 7 Use of Standard Photometers . 16 7.1 Calibration of Standard Photometers . 16 7.2 Am

36、bient Temperature and Photometer Temperature . 16 7.3 Stray Light . 16 7.4 Spectral Mismatch Correction 17 7.5 Heating Effects Due to Absorbed Radiation . 18 7.6 Maintenance of Standard Photometers 19 8 Photometric Practice Using Standard Photometers . 19 8.1 Maintenance of Laboratorys Reference Pho

37、tometric Standards 19 8.2 Calibration of Photometers and Illuminance Meters . 19 8.3 Luminous Intensity Measurement 20 8.4 Uncertainty Evaluation 20 Annex A Photometric Methods for Determining the Position of the Effective Reference Plane of a Photometer 22 A.1 Absolute Method . 22 A.2 Relative Meth

38、od 23 Annex B Effective Reference Plane and Photometric Distance 25 B.1 Diffuser-Type Photometer 25 B.2 Non-Diffuser-Type Photometer 26 References . 28 CIE 210:2014 V PHOTOMETRY USING V()-CORRECTED DETECTORS AS REFERENCE AND TRANSFER STANDARDS Summary This publication provides recommendations of the

39、 CIE concerning the use of V()-corrected detectors as reference and transfer standards for photometric units. Specifically it includes the construction, characterization and directions for use of standard photometers for such purposes. PHOTOMTRIE UTILISANT COMME TALONS DE RFRENCE ET DE TRANSFERT DES

40、 DTECTEURS CORRIGS V() Rsum Cette publication prsente des recommandations de la CIE concernant lutilisation de dtecteurs corrigs V() comme talons de rfrence et de transfert pour les units photomtriques. Il dcrit spcifiquement la construction, la caractrisation et lutilisation des photomtres talons p

41、our cet usage. PHOTOMETRIE MIT V()-ANGEPASSTEN EMPFNGERN ALS BEZUGS- UND TRANSFERNORMALE Zusammenfassung Dieser Bericht gibt Empfehlungen der CIE fr den Gebrauch von V()-angepassten Empfngern als Bezugs- und Transfernormal fr photometrische Einheiten. Insbesondere beinhaltet er Konstruktionsmerkmale

42、, Kennzeichnungen und Gebrauchshinweise von Standardphotometern fr diese Aufgaben. CIE 210:2014 VI CIE 210:2014 1 1 Scope The objective of this report is to give recommendations on the construction and characteristics required for V()-corrected detectors used as standards for transfer and maintenanc

43、e of the units of illuminance and luminous intensity. This report also describes how to minimize or correct for possible errors in the related photometric measurements. The recommendation given in this report will not include the additional requirements for realization of photometric units in the na

44、tional laboratories. This document describes only photometers for photopic vision. For using non-photopic photometers, similar concepts and parameters may apply. 2 Terminology In this report, the following terms are used in the definitions given below. The definitions of terms given in (CIE, 2011a;

45、JCGM, 2012; CIE, 2013) relevant to this document are repeated, and additional definitions that apply to this document are given. The definitions of quantities and units are also available in (ISO, 2008). 2.1 detector (of optical radiation) device in which incident optical radiation produces a measur

46、eable physical effect Source: CIE S 017/E:2011, term 17-296 Note 1 to entry, only relevant for this document: In this document, a detector does not contain any other components such as filters or apertures. 2.2 photometer head combination of a detector and facilities for the spectral weighting (e.g.

47、 colour filters) Note 1 to entry: It may also contain facilities for directional evaluation of the light, e.g. diffusing windows, lenses and apertures. Note 2 to entry, only relevant for this document: In this document, a photometer head refers to an illuminance measuring unit containing a detector,

48、 a V()-correction filter and any additional components (aperture, diffuser, amplifier, etc.) within the unit. 2.3 photometer instrument for measuring photometric quantities Source: CIE S 017/E:2011, term 17-909 2.4 incident angle angle, from the optical axis of a photometer head, at which light is i

49、ncident on the area of the limiting aperture of the photometer head 2.5 relative angular responsivity relative illuminance responsivity of a photometer as a function of incident angle, normalized to unity at normal incidence CIE 210:2014 2 2.6 acceptance angle maximum angle to the optical axis of a photometer in which the relative deviation of the photometers illuminance responsivity from the cosine fun