ED光学参数的测量技术与LED国家光度标准的研究 iIe \m V
吕亮 姜晓梅 赵志丹 中国计量科学研究院 z,"fr%*,N
１、前言 k{?P gf27
近30年来，LED发光二极管的技术已经经历了飞速发展的过程。LED以其固有的高效率、长寿命、低损耗、耐振动、响应速度快等优点得到了广泛的应用，比如指示灯、显示屏、交通信号灯等，目前正在探索把它应用于照明领域。 Ch~2w )HAA
由于我国还未建立LED光度标准，严重地影响了LED产品质量的提高和量值的统一，影响着国际贸易和国际间LED技术方面的交流和推广，因此，虽然近几年来我国的LED产品质量和品种有所提高，但与国外先进国家相比差距较明显。 EPE9HvN
在这种形势下，我们着手对LED光学参数的测量进行了细致的研究，并进行了LED国家光度标准的建立工作。
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２、ＬＥＤ光参数介绍 7NY9UQ
LED的光学参数中重要的几个方面就是：光通量、发光效率、发光强度、光强分布、波长。 VKjDK$
２.１发光效率和光通量 _h=kjc}[.O
发光效率就是光通量与电功率之比。发光效率表征了光源的节能特性，这是衡量现代光源性能的一个重要指标。 Dp5hr 8 bT
２.２发光强度和光强分布 _.ny<r:g
LED发光强度是表征它在某个方向上的发光强弱，由于LED在不同的空间角度光强相差很多，随之而来我们研究了LED的光强分布特性。这个参数实际意义很大，直接影响到LED显示装置的最小观察角度。比如体育场馆的LED大型彩色显示屏，如果选用的LED单管分布范围很窄，那么面对显示屏处于较大角度的观众将看到失真的图像。而且交通标志灯也要求较大范围的人能识别。 -jv%BJJlX
２.３波长 ]Ywj@-*q
对于LED的光谱特性我们主要看它的单色性是否优良，而且要注意到红、黄、蓝、绿、白色LED等主要的颜色是否纯正。因为在许多场合下，比如交通信号灯对颜色就要求比较严格，不过据观察现在我国的一些LED信号灯中绿色发蓝，红色的为深红，从这个现象来看我们对LED的光谱特性进行专门研究是非常必要而且很有意义的。 6WN1D W
３、ＬＥＤ光度测量原理 9
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３．１光强度的测量方法 km)5 ?
把光强标准灯，LED和配有V（λ）滤光片的硅光电二极管安装和调试在光具座上，特别是严格地调灯丝位置，ＬＥＤ发光部位及接受面位置。 I(c y<ey+e
先用光强标准灯校准硅光电二极管，Ｃ＝E/S $<y10DfO
式中Ｅｓ＝IS/(d2s) x2^Yvgc-
ｄｓ是标准灯与接受器之间的距离，Ｉｓ是标准灯的光强度，Ｒｓ是标准灯的响应。 | m^qA](M
Ｅｓ＝Ｃ•Ｒｔ式中Ｅｔ是被测ＬＥＤ的照度，Ｒｔ是被测ＬＥＤ的响应，则ＬＥＤ的光强度Ｉｔ为：Ｉｔ＝Ｅｔ•d2ｔ C1/<t) ^
式中ｄｔ是ＬＥＤ与接受面之距离。 MS Ml
对于ＬＥＤ来讲，其发光面是圆盖形状的，光分布是很特殊的，所以在不同的测量距离下，光强值会变化，偏离距离平方反比定律，即使固定了测量距离，但是由于接受器接受面积不同，其光强值也会变化。因此，为了提高测量精度，应该把测量距离和接受面积大小相对地给予固定为好。例如，测量距离按照ＣＩＥ推荐采用３１６ｍｍ，接受器面积固定为１０×１０ｍｍ。在同一测量距离下，ＬＥＤ转角不同其光强地有变化，因此为了获得最佳值，最好读出最大读数Ｒｔ为佳。 )<.BN
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３．２光通量的测量方法 {iyO96YI[^
光通量测量在变角光度计的转台上进行，转台上安转了ＬＥＤ，该转台在其水平面上绕着垂直轴旋转±９０度，ＬＥＤ在垂直面上绕着测光轴旋转３６０度。在水平面上和垂直面上的转角的控制是通过步进马达来实现的。转台在导轨上随意移动，当测量标准灯时，转台应离开导轨。 cVg! "
测量时大转盘在水平面上绕垂直轴旋转，步进角度为０.９°，正方向９０°，反方向９０°。ＬＥＤ自身也在旋转，在每一个水平角度下，垂直平面上每隔１８°进行一次信号采集，转完３６０°之后共采集到２０个数据，按下式计算总光通量。 DH#n 7s'b
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