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0431-81702023
光學工程
LED光學參數的測量技術與LED國家光度標準的研究
1.前言
  近30年來,LED發光二極管的技術已經經歷了飛速發展的過程。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光學參數的測量進行了細致的研究,并進行了LED國家光度標準的建立工作。
2.LED光參數介紹
  LED的光學參數中重要的幾個方面就是:光通量、發光效率、發光強度、光強分布、波長。 
2.1發光效率和光通量 
  發光效率就是光通量與電功率之比。發光效率表征了光源的節能特性,這是衡量現代光源性能的一個重要指標。 
2.2發光強度和光強分布 
  LED發光強度是表征它在某個方向上的發光強弱,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。 
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,不過據觀察現在我國的一些LED信號燈中綠色發藍,紅色的為深紅,從這個現象來看我們對LED的光譜特性進行專門研究是非常必要而且很有意義的。
3.LED光度測量原理
3.1光強度的測量方法
  把光強標準燈,LED和配有V(λ)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,LED發光部位及接受面位置。
 
  先用光強標準燈校準硅光電二極管,C=E/S 
  式中Es=IS/(d 2 s) 
  ds是標準燈與接受器之間的距離,Is是標準燈的光強度,Rs是標準燈的響應。 
  es=C·R t式中Et是被測LED的照度,Rt是被測LED的響應,則LED的光強度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Rt 為佳。

 3.2LED的光譜功率分布測量方法:
 
  發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的光度量值進行修正。 
在測量LED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LED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LED。 
  LED的光譜寬度很窄,為了準確地描繪LED的光譜分布輪廓,最好采用窄帶波長寬度的單色儀進行測量,波長間隔為1nm為好。
 
4.束語
  目前LED的國家光度標準裝置已建立并標定了相當數量的標準LED管,在此過程中我們積累了大量的經驗,此后我們將對各級計量部門和全面LED生產單位進行量值傳遞,統一監督。這將對我國LED的質量水平的提高起到促進作用,也會為國家高科技領域的研究發展從一個方面提供保障。

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