Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 55703-2013 "Источники света электрические. Методы измерений спектральных и цветовых характеристик" (утв. приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 8 ноября 2013 г. N 1357-ст) (документ отменен)

Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 55703-2013
"Источники света электрические. Методы измерений спектральных и цветовых характеристик"
(утв. приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 8 ноября 2013 г. N 1357-ст)

Electric light sources. Methods of measuring spectral and colour characteristics

Дата введения - 1 июля 2014 г.

Введен впервые

Предисловие

1 Разработан Государственным унитарным предприятием Республики Мордовия "Научно-исследовательский институт источников света имени А.Н. Лодыгина" (ГУП Республики Мордовия "НИИИС имени А.Н. Лодыгина")

2 Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 332 "Светотехнические изделия"

3 Утвержден и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 8 ноября 2013 г. N 1357-ст

4 Введен впервые

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на электрические источники света (далее - ИС): лампы накаливания, разрядные и светодиодные, светодиодные модули и светодиоды (далее - СД), имеющие сплошной, линейчатый или смешанный спектры излучения и устанавливает методы измерений спектральных и цветовых характеристик.

Настоящий стандарт не распространяется на ИС, применяемые в качестве рабочих средств измерения.

Стандарт не распространяется на светоизмерительные лампы и лампы-фары.

Настоящий стандарт может быть применен для измерений характеристик ИС других типов, предназначенных для целей освещения.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 8.207-76 Государственная система обеспечения единства измерений. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения

ГОСТ 8.332-78 Государственная система обеспечения единства измерений. Световые измерения. Значения относительной спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения

ГОСТ 9411-91 Стекло оптическое цветное. Технические условия

ГОСТ 10771-82 Лампы накаливания светоизмерительные рабочие. Технические условия

ГОСТ 18300-87 Спирт этиловый ректификованный технический. Технические условия

ГОСТ 22261-94 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия

ГОСТ Р 54814-2011/IEC/TS 62504:2011 Светодиоды и светодиодные модули для общего освещения. Термины и определения

ГОСТ Р 55702-2013 Источники света электрические. Методы измерений электрических и световых параметров

ГОСТ Р 55704-2013 Источники света электрические. Термины и определения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим выпускам ежемесячно издаваемого информационного указателя за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 54814 и ГОСТ Р 55704-2013, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 координаты цвета: Количество трех основных цветовых стимулов в данной трехцветной колориметрической системе, необходимое для уравнивания по цвету с измеряемым цветом.

3.2 цветовой стимул: Видимое излучение, попадающее в глаз и вызывающее ощущение хроматического или ахроматического цвета.

3.3 индекс цветопередачи: Общее понятие, характеризующее влияние спектрального состава излучения источника на зрительное восприятие цветных объектов по сравнению с восприятием их при освещении стандартным источником света.

3.4 спектральная плотность (энергетической, световой или фотонной величины): Отношение энергетической, световой или фотонной величины, взятой в малом спектральном интервале , содержащем данную длину волны , к этому интервалу.

3.5 приемное устройство: Прибор, в котором под действием поглощенного излучения изменяется один из его параметров, поддающийся измерению.

3.6 монохроматор: Прибор, применяемый как источник монохроматического излучения при измерениях спектральных характеристик источников и приемников излучения в определенной области спектра.

3.7 спектрорадиометр: Прибор для измерения энергетических величин в узких интервалах длин волн определенного спектрального диапазона.

3.8 коррелированная цветовая температура : Температура черного тела, при которой координаты цветности его излучения близки в пределах заданного допуска к координатам цветности рассматриваемого излучения на цветовом графике МКО.

3.9 чистота цвета: Характеристика ощущения цветности цветового стимула, которая позволяет оценить долю светлоты в общем цветовом ощущении.

4 Общие требования к проведению измерений

4.1 Условия проведения измерений

При выполнении измерений соблюдают следующие условия, если иное не оговорено в стандартах и технических условиях на ИС конкретных типов:

- температура окружающего воздуха (2510)°С;

- относительная влажность (6520)%;

- атмосферное давление (1014) кПа;

- напряжение питающей сети (22022) В, частота тока 50 Гц.

Измерения характеристик люминесцентных ламп проводят при температуре окружающей среды от 20°С до 27°С.

Измерения характеристик СД, светодиодных ламп и светодиодных модулей проводят при температуре окружающей среды (252)°С.

4.2 Требования к средствам измерений и испытательному оборудованию

4.2.1 Средства измерений должны быть поверены, испытательное оборудование должно быть аттестовано в установленном порядке.

4.2.2 Электрические системы питания должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 55702 (пункт 5.1).

Электроизмерительные приборы должны соответствовать требованиям ГОСТ 22261.

5 Методы измерения спектральной плотности энергетической величины

Методы основаны на сравнении по спектру рабочего и измеряемого ИС.

Шаг сканирования , при измерении спектральных характеристик по длинам волн должен составлять не более:

- 10 нм - для ИС со сплошным спектром;

- 5 нм - для ИС с линейчатым спектром;

- 1 нм - для СД.

5.1 Измерения относительных значений спектральной плотности энергетической величины

Измерения проводят с использованием спектрорадиометра или измерительной спектральной установки.

5.1.1 Измерение с использованием спектрорадиометра

Для измерения используют спектрорадиометры, имеющие отсчет показаний непосредственно в единицах относительной спектральной плотности энергетической величины.

5.1.2 Измерение с использованием измерительной спектральной установки

Метод измерения приведен в приложении А.

5.1.2.1 Обработка результатов измерений

Относительное распределение спектральной плотности энергетической величины определяют отношением показаний прибора, измеряющего фототоки, обусловленные излучением измеряемого и рабочего ИС для каждой измеряемой длины волны

,

(1)

где - относительная спектральная плотность энергетической величины рабочего ИС, отн. ед./нм.

При измерении ИС, имеющих сплошной спектр излучения, относительное распределение спектральной плотности энергетической величины измеряемого ИС, , отн. ед./нм, рассчитывают по формуле

,

(2)

где - показание прибора, измеряющего фототок приемного устройства в делениях;

- градуировочный коэффициент, вычисляемый по формуле

,

(3)

где - относительная спектральная плотность энергетической освещенности рабочей лампы накаливания, отн. ед./нм;

- значение фототока приемного устройства при освещении его рабочим ИС, деление.

Измерения ИС, имеющих линейчатый или смешанный спектр излучения, проводят ступенчатым методом, разделяя область спектра на интервалы - ступени .

Относительную спектральную плотность энергетической величины в интервале определяют на основании показаний прибора, измеряющего фототок , и рассчитывают по формуле

,

(4)

где - длина волны, соответствующая середине выделяемого спектрального интервала, нм;

- обратная линейная дисперсия, нм/мм;

- ширина выходной щели, мм;

- градуировочный коэффициент, рассчитанный по формуле

,

(5)

где - относительная спектральная плотность энергетической величины линии рабочей разрядной лампы, отн. ед.;

- относительная спектральная плотность энергетической величины непрерывного излучения

рабочей разрядной лампы, отн. ед./нм;

- спектральный интервал, нм, пропускаемый спектральным прибором, рассчитываемый по формуле

,

(6)

где - ширина раскрытия выходной щели спектрального прибора, мм;

- обратная линейная дисперсия, нм/мм.

Спектр представляют на графике в виде соприкасающихся прямоугольников шириной .

Результаты спектральных измерений оформляют в виде таблицы значений распределения относительной спектральной плотности энергетической величины ИС, приведенных к значению 100 в максимуме или другой удобной точке.

Результаты приводят к равному спектральному интервалу. Спектральные линии относят к тому же спектральному интервалу.

5.1.3 Погрешность измерений

Относительная погрешность измерений относительной спектральной плотности энергетической величины ИС должна быть не более:

- 5% - для видимой области спектра 0,38 - 0,78 мкм;

- 7% - для ИК-области спектра 0,78 - 2,5 мкм;

- 15% - для УФ-области спектра 0,25 - 0,38 мкм.

Метод определения погрешности измерений спектральных характеристик ИС приведен в приложении Б.

5.2 Измерение абсолютных значений спектральной плотности энергетической величины

Измерения выполняют:

- методом сравнения по спектру абсолютных значений характеристик рабочего и измеряемого ИС;

- методом перехода от измеренного значения относительной спектральной плотности энергетической величины к абсолютному значению определением абсолютирующего множителя.

5.2.1 При измерении абсолютных значений применяют то же испытательное оборудование, что и для измерения относительных значений, оборудование для измерения интегральных значений фото метрических величин по ГОСТ Р 55702.

Для измерения интегральных значений энергетических величин ИС используют то же оборудование, что и для измерения интегральных значений световых величин, и рабочие ИС, для которых известны абсолютное значение соответствующей энергетической величины и спектральный состав излучения.

Допускается применение других средств измерений и испытательного оборудования, обеспечивающих требуемую точность измерения.

5.2.2 Проведение измерений и обработка результатов

5.2.2.1 Порядок проведения измерений и обработка результатов - методом сравнения по спектру абсолютных характеристик рабочего и измеряемого ИС по 5.1.

При измерении ИС устанавливают с учетом закона квадратов расстояний на фиксированном расстоянии от диффузно-рассеивающей белой пластины, освещающей входную щель спектрального прибора.

При отклонении от закона квадратов расстояний рассчитывают коэффициент , характеризующий величину этого отклонения, по формуле

,

(7)

где - расстояние от центра ИС до точки измерения, мм;

- длина светящегося столба, мм;

Кривая зависимости приведена на рисунке 1.

Абсолютное значение спектральной плотности энергетической величины с учетом интегральных световых и энергетических величин рассчитывают по формуле

,

(8)

где - абсолютирующий множитель, ;

- относительное значение спектральной плотности энергетической величины.

Рисунок 1

5.2.2.2 При определении значения множителя с учетом интегрального значения световой величины необходимо:

- измерить относительную спектральную характеристику ИС в соответствии с 5.1;

- измерить световую величину по ГОСТ Р 55702;

- рассчитать множитель по формуле

,

(9)

где - измеренное значение световой величины;

- относительная спектральная плотность энергетической величины ИС;

683 - максимальная спектральная световая эффективность, лм/Вт;

- относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения для дневного зрения.

5.2.2.3 При определении значения множителя с учетом интегрального значения энергетической величины, необходимо:

- измерить относительную спектральную характеристику ИС в соответствии с 5.1;

- определить интегральную энергетическую величину ИС по показаниям прибора, измеряющего фототок приемного устройства от рабочего и измеряемого ИС, и расчетом по формуле

,

(10)

где , - значения фототока измеряемого и рабочего ИС соответственно;

, - относительные спектральные плотности энергетической величины измеряемого и рабочего ИС соответственно;

- соответствующая интегральная энергетическая величина рабочего ИС;

- относительная спектральная чувствительность приемного устройства;

- рассчитать множитель по формуле

,

(11)

где - значение интегральной энергетической величины измеряемого ИС.

5.2.3 Погрешность измерений

Относительная погрешность измерений должна быть не более:

- 7% - для видимой области спектра 0,38 - 0,78 мкм;

-10% - для ИК-области спектра 0,78 - 2,5 мкм;

-15% - для УФ-области спектра 0,25 - 0,38 мкм.

Метод определения погрешностей измерений по приложению Б.

6 Методы определения координат цветности

Координаты цветности определяют спектрорадиометрическим методом, методом фотоэлектрической колориметрии или измеряют спектральными приборами.

6.1 Спектрорадиометрический метод

Для определения координат цветности проводят измерения спектральной плотности энергетической величины по 5.1.

6.1.1 Расчет координат цвета X, Y, Z и далее координат цветности х, у проводят по формулам

(12)

, ,

(13)

где - спектральная плотность энергетической величины ИС;

, , - ординаты кривых сложения МКО 1931 г. приведены в таблице В.1 (приложение В);

- модуль цвета.

6.1.2 При расчете интегрирование заменяют суммированием произведений подынтегральных функций формулы (12)

(14)

При расчете координат цветности ИС со спектром, в котором линии и фон представлены отдельно, излучение в линиях относят к тому же спектральному интервалу , по которому проводят расчет.

Для стандартных люминесцентных ламп принимают = 10 нм. Для ламп, в спектре которых есть нерегулярности в интервале менее 10 нм, интервал должен быть не более 5 нм.

Расчет координат цветности ИС, спектр которых представлен в ступенчатом виде, проводят со спектральным интервалом, соответствующим ширине ступени.

6.1.3 Погрешность измерения

Абсолютная погрешность определения координат цветности ИС должна быть в пределах 0,005.

6.2 Метод фотоэлектрической колориметрии

Для определения координат цветности ИС необходимы рабочие ИС по ГОСТ 8.205 и фотоэлектрические колориметры.

6.2.1 Рабочие источники света

В качестве рабочего ИС применяют ИС типов А, В, С. Рабочие ИС должны быть поверены по координатам цветности.

Допускается применять контрольные ИС того же типа, что и измеряемые, по А.1.1.4 (приложение А).

Для измерения координат цветности цветных миниатюрных и сверхминиатюрных ламп накаливания в качестве рабочих ИС допускается применение светоизмерительных ламп накаливания силы света с цветовой температурой =2360 К, координаты цветности которых известны. Лампы должны быть поверены по =2360 К.

6.2.2 Фотоэлектрические колориметры должны иметь приемные устройства с кривыми спектральной чувствительности , , .

Степень соответствия указанных кривых должна быть такой, чтобы погрешность измерения координат цветности при использовании цветных светофильтров средней насыщенности цвета и коэффициентом пропускания > 10% не выходила за пределы .

6.2.3 Цветные светофильтры выбирают с учетом обеспечения измерений в видимой области спектра. Типы цветных светофильтров, поверенных по координатам цветности в установленном порядке, приведены в таблице Г.1 (приложение Г).

6.2.4 Порядок проведения измерения

Для установки измеряемых, рабочих ИС и колориметрической головки используют фотометрическую скамью по ГОСТ Р 55702 (пункт 7.2.1).

Световые центры измеряемых и рабочих ИС располагают на одной оси, проходящей по нормали через центр приемного устройства колориметра.

Измеряемый ИС устанавливают на расстоянии, соответствующем не менее 1,5 его длины от приемного устройства.

Положение ИС при измерении - по стандартам и техническим условиям на ИС конкретных типов.

Характеристики излучения измеряют от всей светящейся части ИС, если иное не установлено в стандартах и технических условиях на ИС конкретных типов. Посторонний свет не должен попадать на приемное устройство колориметра.

6.2.5 Градуировка фотоэлектрических колориметров

Градуировку колориметров проводят по светоизмерительным лампам накаливания.

Для более точных измерений применяют градуировочный светофильтр, корректирующий спектр излучения лампы накаливания с излучением измеряемого ИС. Градуировочный светофильтр должен быть в комплекте колориметра.

Градуировкой колориметров определяют градуировочные коэффициенты , , известным значениям координат цветности излучения и соответствующим значениям фототоков по соотношениям

(15)

где , - координаты цветности излучения, по которому проводят градуировку;

, , - фототоки приемного устройства колориметра от излучения, по которому проводят градуировку.

Градуировку колориметра проводят перед каждой серией измерений, но не реже одного раза в 3 мес.

6.2.6 Подготовка к измерениям

6.2.6.1 Рабочие ИС протирают чистой и мягкой тканью, смоченной этиловым спиртом по ГОСТ 18300. При обращении с рабочими ИС в процессе измерений используют хлопчатобумажные перчатки.

Перед началом измерений рабочие ИС стабилизируют при напряжении или токе, указанных в их свидетельстве о поверке.

6.2.6.2 Измеряемые ИС подвергают предварительному отжигу и стабилизации излучения в течение времени, указанного в стандартах и/или технических условиях на ИС конкретных типов.

Разрядные лампы перед измерениями допускается включать на 15 мин вне колориметра и на 5 мин после их установки в колориметр.

6.2.6.3 Приемное устройство должно быть освещено, если это указано в инструкции по его эксплуатации. Уровень освещенности должен соответствовать значению, создаваемому измеряемым ИС.

6.2.6.4 Все приборы, входящие в состав измерительной спектральной установки, должны быть включены на время, указанное в их эксплуатационной документации.

6.2.7 Проведение и обработка результатов измерений

Определяют значения фототоков , , трех приемных устройств колориметра или одного приемного устройства, освещаемого последовательно через разные светофильтры.

По значениям фототоков рассчитывают координаты цвета X, Y, Z по соотношениям

(16)

где , , - градуировочные коэффициенты.

Координаты цветности ИС х, у определяют по формулам (13).

6.2.8 Погрешность измерений

Абсолютная погрешность измерения координат цветности ИС колориметрическим методом должна быть:

- при градуировке колориметра по источнику А;

- при градуировке колориметра по источнику А с использованием градуировочного светофильтра;

- при градуировке колориметра по ИС того же типа, что и измеряемый ИС.

6.3 Измерения спектральными приборами

Измерения проводят спектральными приборами, которые настраивают на измерение координат цветности, или другими средствами измерений, обеспечивающими заданную точность.

Погрешность при измерении спектральными приборами должна быть в пределах, указанных в эксплуатационной документации.

7 Метод контрольных цветов для оценки цветопередачи

Цветопередачу оценивают индексами цветопередачи, которые определяют по величинам цветовых различий стандартных цветных отражающих образцов и измеряемого ИС.

Общий индекс цветопередачи определяют как усредненную характеристику восьми стандартных образцов средней насыщенности в красной, желтой, зеленой и синей областях спектра, а также образцов, воспроизводящих цвет человеческой кожи и зеленой листвы.

Метод изложен в приложении Е.

8 Спектрозональный метод оценки цветопередачи

Метод применяют для оценки цветопередачи люминесцентных ламп в целях непосредственного контроля правильности технологического процесса, с использованием установок для измерения распределения спектральной плотности энергетической величины.

8.1 Проведение измерения и обработка результатов

8.1.1 Оценку цветопередачи проводят на основе данных относительной спектральной плотности энергетической величины ИС методом измерения по 5.1.

8.1.2 Значения относительного распределения светового потока ИС по восьми спектральным зонам должны соответствовать допустимым значениям, указанным в стандартах и технических условиях на ИС конкретных типов. Границы спектральных зон приведены в таблице 1.

Таблица 1

Номер зоны	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
Длина волны, нм	380 - 420	420 - 440	440 - 460	460 - 510	510 - 560	560 - 610	610 - 660	660 - 760

8.1.3 Вычисление доли светового потока ИС для спектральной зоны , %, проводят по формуле

(17)

где = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8;

- относительная спектральная плотность энергетической величины ИС;

- относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения для дневного зрения;

, - длины волн, соответствующие границам i-й спектральной зоны.

При проведении расчетов интегрирование заменяют суммированием

(18)

Для спектральных зон I - III, VII, VIII - = 5 нм, для IV - VI - = 10 нм. Световой поток линий относят к тем же спектральным интервалам. Световые потоки для длин волн, соответствующих границам зон, делят пополам между смежными зонами.

9 Метод определения содержания красного излучения

Относительное содержание красного излучения в спектре ртутных ламп высокого давления определяют по результатам измерений спектральной плотности энергетической величины или фотометрических характеристик.

9.1 Подготовка, порядок проведения измерений и обработка результатов приведены в 5.1.

Относительное содержание красного излучения в спектре ламп , %, вычисляют по формуле

(19)

где - относительная спектральная плотность энергетической величины ламп;

- относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения для дневного зрения.

9.2 Для определения содержания красного излучения по фотометрическим характеристикам используют:

- рабочие ИС или контрольные лампы с известными значениями относительного содержания красного излучения того же типа, что и измеряемые;

- фотометрический шар и приемное устройство по ГОСТ Р 55702 (пункт 6.1.1);

- красный стеклянный светофильтр с границей пропускания 600 нм по ГОСТ 9411 (например, светофильтр марки КС-11).

9.2.1 Проведение и обработка результатов измерений

9.2.1 Проведение и обработка результатов измерений#

Подготовка, порядок проведения и методы измерений приведены в приложении А и ГОСТ Р 55702 (пункты 6.1.2 - 6.1.4)

Относительное содержание красного излучения вычисляют по формуле

(20)

где - красное излучение рабочего ИС или контрольной лампы ("красное отношение");

, - значения фототоков рабочего ИС (контрольной лампы) и измеряемого ИС соответственно;

, - значения фототоков рабочего ИС (контрольной лампы) и измеряемого ИС соответственно при использовании красного светофильтра.

10 Метод измерения коррелированной цветовой температуры

При определении коррелированной цветовой температуры (КЦТ) применяют установки по 5.1 или спектральные приборы, обеспечивающие требуемую точность измерения, настроенные на измерение КЦТ, или рассчитать координаты цветности по разделу 6.

На график цветностей МКО 1931 г. с нанесенными четырехугольниками допустимых отклонений КЦТ (рисунок 2) определяют, в какой из них попадает точка с найденными координатами цветности.

Значение КЦТ измеряемого ИС определяют по номинальному значению КЦТ соответствующего четырехугольника.

Относительная погрешность определения КЦТ не более %.

Рисунок 2 - График цветностей МКО 1931 г. (фрагмент для диапазона цветовых температур 2500 - 7100 К)

11 Метод определения доминирующей длины волны и чистоты цвета

Доминирующую длину волны и чистоту цвета определяют в биполярной системе , , основанной на представлении каждого цвета как смеси монохроматического и стандартного ахроматического излучений.

В этой системе - доминирующая длина волны монохроматического излучения, смешиваемого с заданным ахроматическим излучением с координатами точки (=0,3333, =0,3333) для получения заданного цвета. соответствует точке пересечения линии спектральных цветов с линией, соединяющей заданное ахроматическое излучение с монохроматическим на цветовом графике (рисунок 3).

Чистота цвета (колориметрическая) характеризует долю монохроматического излучения в смеси с ахроматическим. Чистоту цвета определяют отношением двух отрезков (рисунок 3). Отрезок ЕС откладывают от точки С, представляющей на данном графике излучение измеряемого ИС, до точки E, представляющей заданное ахроматическое излучение. Отрезок ED откладывают от точки E до точки D, которая представляет на графике монохроматическое излучение. Чистоту цвета определяют по формуле

,

(21)

где х, у - координаты цветности измеряемого ИС (точка С);

, - координаты цветности точки E;

, - координаты цветности точки D.

Рисунок 3 - Диаграмма цветности МКО 1931 г. для определения доминирующей длины волны и чистоты цвета

Библиография

[1]

Публикация МКО 13.3-1995

Метод определения индекса цветопередачи источников света