從光度學與CIE規(guī)范談如何量測LED
一、 前言
發(fā)光二極管(Light Emitting Diode; LED)是半導體材料制成的組件,為一種微細的固態(tài)光源,可將電能轉換為光,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)生復合作用(Recombination),因自 ..
一、 前言
發(fā)光二極管(Light Emitting Diode; LED)是半導體材料制成的組件,為一種微細的固態(tài)光源,可將電能轉換為光,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、驅動電壓低、反應速率快、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用設備的輕、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,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,如內建微透鏡將可改變不同視角與相對發(fā)光強度的分布關系,以因應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的光強度與供應電流關系密切,是以量測時之供應電流須穩(wěn)定,以免影響量測結果。 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重之感應,光源之輻射通量依照其內各波長相對應之權重造成 人眼所感應的通量,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)學轉換后即得所謂的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) |
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