LED光學(xué)參數(shù)的測量技術(shù)與LED國家光度標(biāo)準(zhǔn)的研究
雖然近幾年來我國的LED產(chǎn)品質(zhì)量和品種有所提高,但與國外先進(jìn)國家相比差距較明顯。 在這種形勢下,我們著手對LED光學(xué)參數(shù)的測量進(jìn)行了細(xì)致的研究,并進(jìn)行了LED國家光度標(biāo)準(zhǔn)的建立工作。
1.前言
近30年來,LED發(fā)光二極管的技術(shù)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(dòng)、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用,比如指示燈、顯示屏、交通信號(hào)燈等,目前正在探索把它應(yīng)用于照明領(lǐng)域。 由于我國還未建立LED光度標(biāo)準(zhǔn),嚴(yán)重地影響了LED產(chǎn)品質(zhì)量的提高和量值的統(tǒng)一,影響著國際貿(mào)易和國際間LED技術(shù)方面的交流和推廣,因此,雖然近幾年來我國的LED產(chǎn)品質(zhì)量和品種有所提高,但與國外先進(jìn)國家相比差距較明顯。 在這種形勢下,我們著手對LED光學(xué)參數(shù)的測量進(jìn)行了細(xì)致的研究,并進(jìn)行了LED國家光度標(biāo)準(zhǔn)的建立工作。 2.LED光參數(shù)介紹 LED的光學(xué)參數(shù)中重要的幾個(gè)方面就是:光通量、發(fā)光效率、發(fā)光強(qiáng)度、光強(qiáng)分布、波長。 2.1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(gè)重要指標(biāo)。 2.2發(fā)光強(qiáng)度和光強(qiáng)分布 LED發(fā)光強(qiáng)度是表征它在某個(gè)方向上的發(fā)光強(qiáng)弱,由于LED在不同的空間角度光強(qiáng)相差很多,隨之而來我們研究了LED的光強(qiáng)分布特性。這個(gè)參數(shù)實(shí)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(biāo)志燈也要求較大范圍的人能識(shí)別。 2.3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(lán)、綠、白色LED等主要的顏色是否純正。因?yàn)樵谠S多場合下,比如交通信號(hào)燈對顏色就要求比較嚴(yán)格,不過據(jù)觀察現(xiàn)在我國的一些LED信號(hào)燈中綠色發(fā)藍(lán),紅色的為深紅,從這個(gè)現(xiàn)象來看我們對LED的光譜特性進(jìn)行專門研究是非常必要而且很有意義的。 3.LED光度測量原理 3.1光強(qiáng)度的測量方法 把光強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)燈,LED和配有V(λ)濾光片的硅光電二極管安裝和調(diào)試在光具座上,特別是嚴(yán)格地調(diào)燈絲位置,LED發(fā)光部位及接受面位置。 先用光強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)燈校準(zhǔn)硅光電二極管,C=E/S 式中Es=IS/(d 2 s) ds是標(biāo)準(zhǔn)燈與接受器之間的距離,Is是標(biāo)準(zhǔn)燈的光強(qiáng)度,Rs是標(biāo)準(zhǔn)燈的響應(yīng)。 es=C·R t式中Et是被測LED的照度,Rt是被測LED的響應(yīng),則LED的光強(qiáng)度It 為:It =E t ·d 2 t式中d t 是LED與接受面之距離。 對于LED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(qiáng)值會(huì)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(qiáng)值也會(huì)變化。因此,為了提高測量精度,應(yīng)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CIE推薦采用316mm,接受器面積固定為10×10mm。在同一測量距離下,LED轉(zhuǎn)角不同其光強(qiáng)地有變化,因此為了獲得最佳值,最好讀出最大讀數(shù)Rt 為佳。 3.2光通量的測量方法 略. 3.3LED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LED的光譜特性和色度,再者是為了對已測得的LED的光度量值進(jìn)行修正。 在測量LED光譜功率分布時(shí),應(yīng)注意以下幾點(diǎn),一個(gè)是在與標(biāo)準(zhǔn)光譜輻照度進(jìn)行比較時(shí)由于標(biāo)準(zhǔn)燈的光譜輻強(qiáng)度比LED強(qiáng)得多,為了避免這個(gè)問題,最好在標(biāo)準(zhǔn)燈前加一個(gè)中性濾光片,使它的光譜輻強(qiáng)度接近于LED。 LED的光譜寬度很窄,為了準(zhǔn)確地描繪LED的光譜分布輪廓,最好采用窄帶波長寬度的單色儀進(jìn)行測量,波長間隔為1nm為好。 4.束語 目前LED的國家光度標(biāo)準(zhǔn)裝置已建立并標(biāo)定了相當(dāng)數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)LED管,在此過程中我們積累了大量的經(jīng)驗(yàn),此后我們將對各級計(jì)量部門和全面LED生產(chǎn)單位進(jìn)行量值傳遞,統(tǒng)一監(jiān)督。這將對我國LED的質(zhì)量水平的提高起到促進(jìn)作用,也會(huì)為國家高科技領(lǐng)域的研究發(fā)展從一個(gè)方面提供保障。 |
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