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LED行业标准
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3 ^* A% `( N. o/ z5 e4 l" B( ~' z
& C( K8 K3 ?$ L! f; E/ K 1、前言
9 Y1 U G) X9 M* c2 x' a4 z 近30年来，LED发光二极管的技术经历了飞速发展的过程。LED以其固有的高效率、长寿命、低损耗、耐振动、响应速度快等优点得到了广泛的应用，比如指示灯、显示屏、交通信号灯等，目前正在探索把它应用于照明领域。 7 p# r0 F/ m; P2 S
由于我国还未建立LED光度标准，严重地影响了LED产品质量的提高和量值的统一，影响着国际贸易和国际间LED技术方面的交流和推广，因此，虽然近几年来我国的LED产品质量和品种有所提高，但与国外先进国家相比差距较明显。
# j& G5 N! a% f+ z% ?# n. S 在这种形势下，我们着手对LED光学参数的测量进行了细致的研究，并进行了LED国家光度标准的建立工作。 . [3 c5 I9 E4 L# i: S( \) ~8 d2 q# x
2、LED光参数介绍 1 @2 t1 C2 n$ `) z3 Z9 Y
LED的光学参数中重要的几个方面就是：光通量、发光效率、发光强度、光强分布、波长。
! g* L1 s, X, H6 ^$ N' D" W9 ]8 G2.1发光效率和光通量 ! |; D1 a1 B P0 G* O b, T
发光效率就是光通量与电功率之比。发光效率表征了光源的节能特性，这是衡量现代光源性能的一个重要指标。
" G, d2 ?* E# z. K# a: G2.2发光强度和光强分布
& l i% u/ s. S, w) C LED发光强度是表征它在某个方向上的发光强弱，由于LED在不同的空间角度光强相差很多，随之而来我们研究了LED的光强分布特性。这个参数实际意义很大，直接影响到LED显示装置的最小观察角度。比如体育场馆的LED大型彩色显示屏，如果选用的LED单管分布范围很窄，那么面对显示屏处于较大角度的观众将看到失真的图像。而且交通标志灯也要求较大范围的人能识别。 , C8 X0 Z& d4 F% o7 T1 [5 k
2.3波长 : l* x' j- I2 K7 O1 F5 ]
对于LED的光谱特性我们主要看它的单色性是否优良，而且要注意到红、黄、蓝、绿、白色LED等主要的颜色是否纯正。因为在许多场合下，比如交通信号灯对颜色就要求比较严格，不过据观察现在我国的一些LED信号灯中绿色发蓝，红色的为深红，从这个现象来看我们对LED的光谱特性进行专门研究是非常必要而且很有意义的。 7 u; |. X* t; T5 s; ^
3、LED光度测量原理
# d" B9 m% L6 ^/ m2 n. x/ } 3.1光强度的测量方法 8 u! h5 B! q, k! R9 t l3 I: K6 d
把光强标准灯，LED和配有V（λ）滤光片的硅光电二极管安装和调试在光具座上，特别是严格地调灯丝位置，LED发光部位及接受面位置。 4 C# s, X- m$ c" ~4 n
先用光强标准灯校准硅光电二极管，Ｃ=E/S " T8 C- S" ?- W# h& ]( A4 @- r. P! R" Q
式中Ｅｓ=IS/(d2s) ; @/ a. K6 m; b' @! ^6 z/ c
ｄｓ是标准灯与接受器之间的距离，Ｉｓ是标准灯的光强度，Ｒｓ是标准灯的响应。 ( ]; e6 y. C$ Y8 S
Ｅｓ=Ｃ•Ｒｔ式中Ｅｔ是被测ＬＥＤ的照度，Ｒｔ是被测ＬＥＤ的响应，则ＬＥＤ的光强度Ｉｔ为：Ｉｔ=Ｅｔ•d2ｔ 式中ｄｔ是LED与接受面之距离。 # v7 X# ~! E2 ~. v6 K) S* Z
对于LED来讲，其发光面是圆盖形状的，光分布是很特殊的，所以在不同的测量距离下，光强值会变化，偏离距离平方反比定律，即使固定了测量距离，但是由于接受器接受面积不同，其光强值也会变化。因此，为了提高测量精度，应该把测量距离和接受面积大小相对地给予固定为好。例如，测量距离按照GIE推荐采用316ｍｍ，接受器面积固定为10×10ｍｍ。在同一测量距离下，LED转角不同，其光强也相应地有变化，因此为了获得最佳值，最好读出最大读数Ｒｔ为佳。 , C- ]7 B7 S" h! H$ S( @
3.2光通量的测量方法 u& y- T# R. |3 v
光通量测量在变角光度计的转台上进行，转台上安转了LED，该转台在其水平面上绕着垂直轴旋转±90度，LED在垂直面上绕着测光轴旋转360度。在水平面上和垂直面上的转角的控制是通过步进马达来实现的。转台在导轨上随意移动，当测量标准灯时，转台应离开导轨。
6 U3 h3 k R8 C. I% t( P, {" M 测量时大转盘在水平面上绕垂直轴旋转，步进角度为0.9°，正方向90°，反方向90°。LED自身也在旋转，在每一个水平角度下，垂直平面上每隔18°进行一次信号采集，转完360°之后共采集到20个数据，按下式计算总光通量。 : P; T3 T4 P$ z4 c3 Q z& r+ f* O8 |
如果大盘旋转０°～90°时，小盘转０°～360°即可。但是大盘旋转0°～90°时，有可能ＬＥＤ安装不均匀（不对称）而引起误差，因此最好的解决办法是大盘转－９０°～０°～９０°，小盘仍然转０°～３６０°，把大盘０°～９０°和－９０°～０°两个范围内绝对值相等的角度上的照度值取平均值来作为０°～９０°内的值。
( m5 l& j2 S# x8 ~: A0 w1 W" X1 F LED总光通量测量的第二种方法是积分求法。此方法的优点是简单易行，但测量精度不高。LED的总光通量计算方法如下，先计算离积分球入射窗口（入射窗口面积Ａ）１距离上标准灯（光强值Ｉｓ）进入积分球内的光通量Φｓ，Φｓ=Ｉｓ•Ａ／Ｉ2 读出接收器上的光电流信号ｉs，然后把LED置于窗口上，读出相应的接收器光电流信号it，则LED的总光通量Φ为：
' q9 `' C& |% u* h0 oΦt=It/IsΦs•K
0 g/ u6 d* p& {+ G" B7 M: n式中Ｋ为色修正系数。
- h( v7 \/ i4 I9 |( x 3.3 LED的光谱功率分布测量方法：
! r2 V* N1 _" s6 n6 s/ l 发光二极管的光谱功率分布测量，目的是掌握LED的光谱特性和色度，再者是为了对已测得的LED的光度量值进行修正。 ( `9 u4 V$ X) X! _" ~
在测量LED光谱功率分布时，应注意以下几点，一个是在与标准光谱辐照度进行比较时由于标准灯的光谱辐强度比LED强得多，为了避免这个问题，最好在标准灯前加一个中性滤光片，使它的光谱辐强度接近于LED。 # H+ a2 Z, t$ v$ a5 h1 M
LED的光谱宽度很窄，为了准确地描绘LED的光谱分布轮廓，最好采用窄带波长宽度的单色仪进行测量，波长间隔为１ｎｍ为好。 / D R' y0 e$ l U: m2 K
按下式计算LED的光谱功率分布Ｅｔ。 2 W0 h5 x: ^3 {3 w2 u7 [
Etλ=Esλ•Itλ/Isλ 8 i4 }4 o& M' }% C7 i
式中ｉ是标准灯在波长ｉ处的响应；Ｅ是标准灯的光谱功率分布；ｉ是LED在波长λ处的响应。
$ P l2 _0 P% F: K/ XLED的色坐标计算公式为： ( y2 n' q) ]& O2 g- F, a, ~) ]4 g9 L
x=∫Etλ•xλdλ
n$ k( j0 h# @( g a2 |y=∫Etλ•ydλ / A& M% t+ W" J, z8 y- k3 K
z=∫Etλ•ydλ
% y* M! Y9 S. \色坐标为： 7 D* K3 @$ a% X; w9 v
ｘ=X/(X+Y+Z) 2 q. P4 _. w! U
ｙ=X/(X+Y+Z)
, I+ s$ E: |6 o; E6 h, L也可计算LED的主波长和色纯度。
; g0 r+ l; L9 }5 V; I 4、结束语
% F: W/ k) s& M: I$ `, H 目前LED的国家光度标准装置已建立并标定了相当数量的标准LED管，在此过程中我们积累了大量的经验，此后我们将对各级计量部门和全面LED生产单位进行量值传递，统一监督。这将对我国LED的质量水平的提高起到促进作用，也会为国家高科技领域的研究发展从一个方面提供保障。 |
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发表于 2009-7-25 18:38:58
