法向光強(qiáng)取決于Ⅰ類光線所占比例和Ⅱ類光線中經(jīng)反光碗作用后直接射向球面的光線經(jīng)球面折射后偏離法向的角度。

在僅改變反光碗的張角，而保持反光碗的高和底面直徑以及LED其他參數(shù)不變的條件下，當(dāng)反光碗的張角很大時，Ⅰ類光線的比例不變，Ⅲ類光線的比例增大，Ⅱ類光線的比例減小而且該類光線經(jīng)反光碗作用后偏離法向的角度隨著張角的進(jìn)一步增大而增大，導(dǎo)致直接從球面出射的光線將減少，因而法向光強(qiáng)有減小趨勢。當(dāng)反光碗的張角很小時，Ⅰ、Ⅲ類光線的比例減少，Ⅱ類光線的比例增大。然而Ⅱ類光線經(jīng)發(fā)光碗作用后偏離法向的角度隨著張角的進(jìn)一步減小而增大，同樣導(dǎo)致直接從球面出射的光線減少，因而法向光強(qiáng)也存在減小的趨勢。

因此，隨著張角由小變大，最大光強(qiáng)先變化后變小。同時，由圖一可知：張角的變化并為引起半功率角大幅度變化，即半功率角變化很小，具有很好的指向性。

LED是21世紀(jì)具有競爭力的新型固體光源，它具有效率高、光色純、能耗低、壽命長、可靠耐用、應(yīng)用靈活、安全、響應(yīng)快、無污染、控制靈活等優(yōu)點。所以目前三恩時研發(fā)的色差儀都是采用LED組件來做為光源系統(tǒng)。這也是未來三恩時光學(xué)儀器的照明光源核心。

影響LED光強(qiáng)分布的因素很多，根據(jù)發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)特點，根據(jù)光計算公式中的反光碗的張角α、插入深度l、環(huán)氧樹脂的折射率n以及透鏡的曲率半徑r為主要影響因素。這里不給出計算公式，光學(xué)的計算公式比較復(fù)雜，在色差儀的研發(fā)過程中專家們都比較頭疼，所以我們只要簡單的了解LED在色差儀器行業(yè)中作為光源的使用和影響就好，對其具體的照明計算公式就不做具體分析了。

一般LED的反光碗為圓錐形，反光碗張角決定光子經(jīng)過反光碗作用后分布的張角大小。下圖一中（a）（b）（c）對應(yīng)的發(fā)光碗張角分別為55/80/90°，對應(yīng)的法向光強(qiáng)分別為1.304/1.519.1.482cd。

圖一 不同張角的反光碗對光強(qiáng)分布的影響

芯片深度對光強(qiáng)分布的影響

封裝時支架的插入深度決定LED的出射角度參數(shù)和法向光強(qiáng)。改變芯片深度，光強(qiáng)分布變化如圖二所示。

圖二（a）（b）（c）對應(yīng)的插入深度分別為1.6/2.3/3.5mm，對應(yīng)法向光強(qiáng)分別為0.841、1.512、0.549cd。

圖二 插入深度對光強(qiáng)分布的影響

在僅改變支架的插入深度，而不改變LED其他參數(shù)的情況下，當(dāng)反光碗離球面頂端較遠(yuǎn)時，Ⅰ類光線的比例減小，Ⅱ類光線的比例不變，Ⅲ類光線的比例增大。由于芯片里球面頂端較遠(yuǎn)，當(dāng)Ⅰ類光線射到球面時，將有很大一部分光線產(chǎn)生全反射從除球面之外的其他面射出，并且產(chǎn)生全反射的光線所占的比例隨著芯片離球面頂端距離的增大而增大，從而導(dǎo)致法向光強(qiáng)變小。

三恩時色差儀在研發(fā)過程中，LED作為內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)光源這些問題都是研究因素之一。研發(fā)部門根據(jù)LED光源的發(fā)光碗與球面位置不同的光線率分析出做適合工業(yè)檢測顏色所使用的LED組件。

當(dāng)反光碗離球面頂端較近時，Ⅰ類光線的比例增大，Ⅱ類光線的比例不變，Ⅲ類光線入射到球面的入射角變小，經(jīng)球面折射之后光線偏離法向的角度變化，光線變得發(fā)散，光強(qiáng)分布比較均勻，導(dǎo)致法向光強(qiáng)變小。只有當(dāng)芯片離球面頂端距離使得Ⅰ類光線比例較大，經(jīng)球面折射后偏離法向的角度較小，且產(chǎn)生全反射的光線較少時，法向光強(qiáng)才能達(dá)到最大。

因此，隨著芯片深度的增大，法向光強(qiáng)先變大后變小。同時，隨著芯片深度增大，半強(qiáng)度角將逐漸變大。

三恩時色差儀的LED組件光源在光的標(biāo)準(zhǔn)照射和反射也是符合這些情況的，在研發(fā)儀器時，注意光源的芯片、深度等等一些列問題都有可能影響色差的值。