ED光學(xué)參數(shù)的測(cè)量技術(shù)與LED國(guó)家光度標(biāo)準(zhǔn)的研究 Gw1@ KKg
呂亮 姜曉梅 趙志丹 中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院 I"`M@ %
１、前言 9HX =T%
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(zhǎng)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。 R=KQ
由于我國(guó)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(guó)際貿(mào)易和國(guó)際間LED技術(shù)方面的交流和推廣，因此，雖然近幾年來我國(guó)的LED產(chǎn)品質(zhì)量和品種有所提高，但與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家相比差距較明顯。 iJ~Vl"|m
在這種形勢(shì)下，我們著手對(duì)LED光學(xué)參數(shù)的測(cè)量進(jìn)行了細(xì)致的研究，并進(jìn)行了LED國(guó)家光度標(biāo)準(zhǔn)的建立工作。 2;?I>~
２、ＬＥＤ光參數(shù)介紹 7 sX xq4
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(zhǎng)。 }[xs~! 2F
２.１發(fā)光效率和光通量 /:FOPPs
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)。 znHnVY ll(
２.２發(fā)光強(qiáng)度和光強(qiáng)分布 QMZ)-ty"
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(chǎng)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(duì)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。 *<!oHEwkN
２.３波長(zhǎng) )K 2HK&t:
對(duì)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(chǎng)合下，比如交通信號(hào)燈對(duì)顏色就要求比較嚴(yán)格，不過據(jù)觀察現(xiàn)在我國(guó)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(duì)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。 &@3H%DP}Ql
３、ＬＥＤ光度測(cè)量原理 x)_0OR2lkp
３．１光強(qiáng)度的測(cè)量方法 uAWM \?
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。 M4W5f#C5Ee
先用光強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)燈校準(zhǔn)硅光電二極管，Ｃ＝E/S &e8s65`
式中Ｅｓ＝IS/(d2s) :Q@&5!]>d
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)。 [2Ud]l:6E
Ｅｓ＝Ｃ•Ｒｔ式中Ｅｔ是被測(cè)ＬＥＤ的照度，Ｒｔ是被測(cè)ＬＥＤ的響應(yīng)，則ＬＥＤ的光強(qiáng)度Ｉｔ為：Ｉｔ＝Ｅｔ•d2ｔ ZGd!IghL
式中ｄｔ是ＬＥＤ與接受面之距離。 *2X0^H|dS
對(duì)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(cè)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(cè)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(cè)量精度，應(yīng)該把測(cè)量距離和接受面積大小相對(duì)地給予固定為好。例如，測(cè)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(cè)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。 r4#o+qE
３．２光通量的測(cè)量方法 q?ix$nKOv
光通量測(cè)量在變角光度計(jì)的轉(zhuǎn)臺(tái)上進(jìn)行，轉(zhuǎn)臺(tái)上安轉(zhuǎn)了ＬＥＤ，該轉(zhuǎn)臺(tái)在其水平面上繞著垂直軸旋轉(zhuǎn)±９０度，ＬＥＤ在垂直面上繞著測(cè)光軸旋轉(zhuǎn)３６０度。在水平面上和垂直面上的轉(zhuǎn)角的控制是通過步進(jìn)馬達(dá)來實(shí)現(xiàn)的。轉(zhuǎn)臺(tái)在導(dǎo)軌上隨意移動(dòng)，當(dāng)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)燈時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)應(yīng)離開導(dǎo)軌。 vz!s~cAt
測(cè)量時(shí)大轉(zhuǎn)盤在水平面上繞垂直軸旋轉(zhuǎn)，步進(jìn)角度為０.９°，正方向９０°，反方向９０°。ＬＥＤ自身也在旋轉(zhuǎn)，在每一個(gè)水平角度下，垂直平面上每隔１８°進(jìn)行一次信號(hào)采集，轉(zhuǎn)完３６０°之后共采集到２０個(gè)數(shù)據(jù)，按下式計(jì)算總光通量。 pf7 it5
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