LED光學參數(shù)的測量技術與LED國家光度標準的研究

1、LED光學參數(shù)的測量技術與LED國家光度標準的研究呂亮 姜曉梅 趙志丹 中國計量科學研究院、前言近30年來，LED發(fā)光二極管的技術已經(jīng)經(jīng)歷了飛速發(fā)展的過程。LED以其固有的高效率、長壽命、低損耗、耐振動、響應速度快等優(yōu)點得到了廣泛的應用，比如指示燈、顯示屏、交通信號燈等，目前正在探索把它應用于照明領域。由于我國還未建立LED光度標準，嚴重地影響了LED產品質量的提高和量值的統(tǒng)一，影響著國際貿易和國際間LED技術方面的交流和推廣，因此，雖然近幾年來我國的LED產品質量和品種有所提高，但與國外先進國家相比差距較明顯。在這種形勢下，我們著手對LED光學參數(shù)的測量進行了細致的研究，并進行了LED國家光

2、度標準的建立工作。 、光參數(shù)介紹LED的光學參數(shù)中重要的幾個方面就是：光通量、發(fā)光效率、發(fā)光強度、光強分布、波長。.發(fā)光效率和光通量發(fā)光效率就是光通量與電功率之比。發(fā)光效率表征了光源的節(jié)能特性，這是衡量現(xiàn)代光源性能的一個重要指標。.發(fā)光強度和光強分布LED發(fā)光強度是表征它在某個方向上的發(fā)光強弱，由于LED在不同的空間角度光強相差很多，隨之而來我們研究了LED的光強分布特性。這個參數(shù)實際意義很大，直接影響到LED顯示裝置的最小觀察角度。比如體育場館的LED大型彩色顯示屏，如果選用的LED單管分布范圍很窄，那么面對顯示屏處于較大角度的觀眾將看到失真的圖像。而且交通標志燈也要求較大范圍的人能識別。.

3、波長對于LED的光譜特性我們主要看它的單色性是否優(yōu)良，而且要注意到紅、黃、藍、綠、白色LED等主要的顏色是否純正。因為在許多場合下，比如交通信號燈對顏色就要求比較嚴格，不過據(jù)觀察現(xiàn)在我國的一些LED信號燈中綠色發(fā)藍，紅色的為深紅，從這個現(xiàn)象來看我們對LED的光譜特性進行專門研究是非常必要而且很有意義的。、光度測量原理光強度的測量方法把光強標準燈，LED和配有V（）濾光片的硅光電二極管安裝和調試在光具座上，特別是嚴格地調燈絲位置，發(fā)光部位及接受面位置。先用光強標準燈校準硅光電二極管，E/S式中IS/(d2s)是標準燈與接受器之間的距離，是標準燈的光強度，是標準燈的響應。式中是被測的照度，是被測的

4、響應，則的光強度為：d2式中是與接受面之距離。對于來講，其發(fā)光面是圓蓋形狀的，光分布是很特殊的，所以在不同的測量距離下，光強值會變化，偏離距離平方反比定律，即使固定了測量距離，但是由于接受器接受面積不同，其光強值也會變化。因此，為了提高測量精度，應該把測量距離和接受面積大小相對地給予固定為好。例如，測量距離按照推薦采用，接受器面積固定為。在同一測量距離下，轉角不同其光強地有變化，因此為了獲得最佳值，最好讀出最大讀數(shù)為佳。光通量的測量方法光通量測量在變角光度計的轉臺上進行，轉臺上安轉了，該轉臺在其水平面上繞著垂直軸旋轉度，在垂直面上繞著測光軸旋轉度。在水平面上和垂直面上的轉角的控制是通過步進馬達

5、來實現(xiàn)的。轉臺在導軌上隨意移動，當測量標準燈時，轉臺應離開導軌。測量時大轉盤在水平面上繞垂直軸旋轉，步進角度為.，正方向，反方向。自身也在旋轉，在每一個水平角度下，垂直平面上每隔進行一次信號采集，轉完之后共采集到個數(shù)據(jù)，按下式計算總光通量。如果大盤旋轉時，小盤轉即可。但是大盤旋轉時，有可能安裝不均勻（不對稱）而引起誤差，因此最好的解決辦法是大盤轉，小盤仍然轉，把大盤和兩個范圍內絕對值相等的角度上的照度值取平均值來作為內的值?？偣馔繙y量的第二種方法是積分求法。此方法的優(yōu)點是簡單易行，但測量精度不高。的總光通量計算方法如下，先計算離積分球入射窗口（入射窗口面積）距離上標準燈（光強值）進入積分球內

6、的光通量，2讀出接收器上的光電流信號s，然后把置于窗口上，讀出相應的接收器光電流信號it，則的總光通量為：式中為色修正系數(shù)。 的光譜功率分布測量方法：發(fā)光二極管的光譜功率分布測量，目的是掌握的光譜特性和色度，再者是為了對已測得的的光度量值進行修正。在測量光譜功率分布時，應注意以下幾點，一個是在與標準光譜輻照度進行比較時由于標準燈的光譜輻強度比強得多，為了避免這個問題，最好在標準燈前加一個中性濾光片，使它的光譜輻強度接近于。的光譜寬度很窄，為了準確地描繪的光譜分布輪廓，最好采用窄帶波長寬度的單色儀進行測量，波長間隔為為好。 按下式計算的光譜功率分布。式中是標準燈在波長處的響應；是標準燈的光譜功率分布；是在波長處的響應。的色坐標計算公式為：色坐標為：X/(X+Y+Z)X/(X+Y+Z)也可計算的主波長和色純度。、結束語目前的國家光度標準裝置已建立并標定了相當