一、 前言
發(fā)光二極管(Light Emitting Diode; LED)是半導(dǎo)體材料制成的組件，為一種微細的固態(tài)光源，可將電能轉(zhuǎn)換為光，其發(fā)光原理是在一順偏之二極管p-n接合面處，自由電子與電洞發(fā)生復(fù)合作用(Recombination)，因自由電子由高能階掉到能量較低的價帶時，釋放出能量而產(chǎn)生光與熱，其不但體積小，且具有壽命長、驅(qū)動電壓低、反應(yīng)速率快、耐震性佳、耗電少、發(fā)熱少、色彩純度高等特性，不僅能夠配合各種應(yīng)用設(shè)備的輕、薄及小型化之需求，隨著藍光LED的開發(fā)，亦使得LED Display得以全彩化，再加上白光LED的相繼推出，更被譽為是下一代照明工業(yè)的主流。綜上所述，隨著LED應(yīng)用的多元化，在其旋光性與電性的測試篩選上，自然較以往嚴格許多，試想，在一塊顯示看板上所使用的LED，若其彼此的光電特性差異過大，將造成各點亮度與顏色的不同，降低了整體均勻度，而影響呈現(xiàn)的品質(zhì)，如此可見LED在品管測試上的重要性。以下本文將就LED的特性、旋光性相關(guān)量測單位、量測項目與CIE建議測試規(guī)范做一簡介。
二、LED的特性與影響因素
空間輻射(Spatial Radiation)分布
LED封裝后的樹脂外殼，除了具有保護晶粒的作用外，亦會影響LED發(fā)光的方向性，而所謂空間輻射分布，系指不同視角與LED的相對發(fā)光強度變化關(guān)系，即用以描述不同方向下，LED的發(fā)光強度變化，其系取決于LED的封裝方式，如內(nèi)建微透鏡將可改變不同視角與相對發(fā)光強度的分布關(guān)系，以因應(yīng)用途需求而強化其發(fā)光指向性(集中)或擴散性(分散)。
光譜(Spectrum)分布<BR>因使用材料的不同，LED可設(shè)計出紅、橙、黃、綠、藍、紫等各顏色不同波段的光，以及紅外、紫外等不可見光LED，且封裝外殼顏色亦會對其光譜產(chǎn)生影響，其光譜半波寬(FWHM, Full Width Half Maximum)通常較窄，約數(shù)十奈米(nm)左右。
工作電流
LED的光強度與供應(yīng)電流關(guān)系密切，是以量測時之供應(yīng)電流須穩(wěn)定，以免影響量測結(jié)果。
三、旋光性量測單位
全光通量(Total Luminous Flux)
不同波長之光輻射通量對人眼有不同權(quán)重之感應(yīng)，光源之輻射通量依照其內(nèi)各波長相對應(yīng)之權(quán)重造成 人眼所感應(yīng)的通量，稱之為光通量，單位為流明(Lumen; lm)，而全光通量則定義為光源向各方向所發(fā)射光通量之總和，其示意圖如下。
光強度(Luminous Intensity; IV)
光強度定義為單位立體角所發(fā)射出的光通量，單位為燭光(Candela, cd)。一般而言，光源會向不同方向以不同強度放射出其光通量，在特定方向單位立體角所放出之可見光輻射強度即稱之為光強度。示意圖如下。
色度(Chromaticity)
人眼對色彩的感知是一種錯綜復(fù)雜的過程，為了將色彩的描述加以量化，國際照明協(xié)會（CIE）根據(jù)標準觀測者的視覺實驗，將人眼對不同波長的輻射能所引起的視覺感加以紀錄，計算出紅、綠、藍三原色的配色函數(shù)，經(jīng)過數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換后即得所謂的CIE 1931 Color Matching Function(x((), y((), z(())，如下圖所示。而根據(jù)此一配色函數(shù)，后續(xù)發(fā)展出數(shù)種色彩度量定義，使人們得以對色彩加以描述運用。
根據(jù)CIE 1931配色函數(shù)，將人眼對可見光的刺激值以XYZ表示，經(jīng)下列公式換算得到x, y值，即CIE 1931(x, y)色度坐標，透過此統(tǒng)一標準，對色彩的描述便得以量化并加以控制。x, y ：CIE 1931 色度坐標值 (Chromaticity Coordinates)