發(fā)光二極管測試方法

1、 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇發(fā)光二極管測試方法摘要系統(tǒng)地介紹了與發(fā)光二極管測試有關(guān)的術(shù)語和定義,在此基礎(chǔ)上,詳細介紹了測試方法和測試裝置的要求。1 前 言半導(dǎo)體發(fā)光二極管是一種重要的光電子器件,它在科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中均有非常廣泛的應(yīng)用.發(fā)光二極管雖小,但要準(zhǔn)確測量它的各項光和輻射參數(shù)并非一件易事.目前在世界范圍內(nèi)的測試比對還有較大的差異.鑒于此,CIE(國際照明委員會)TC2-34小組對此進行了研究,所提出的技術(shù)報告形成了CIE127-1997文件.中國光學(xué)光電子行業(yè)協(xié)會光電器件專業(yè)分會根據(jù)國內(nèi)及行業(yè)內(nèi)部的實際情況,初步制定了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)"發(fā)光二極管測試方法",2002年起在

2、行業(yè)內(nèi)部試行.本文敘述了與發(fā)光二極管測試有關(guān)的術(shù)語和定義,在此基礎(chǔ)上,詳細介紹了測試方法和測試裝置的要求,以期收到拋磚引玉之效果.本文涉及的測試方法適用于紫外/可見光/紅外發(fā)光二極管及其組件,其芯片測試可以參照進行。 2 術(shù)語和定義2.1發(fā)光二極管 LED除半導(dǎo)體激光器外，當(dāng)電流激勵時能發(fā)射光學(xué)輻射的半導(dǎo)體二極管。嚴(yán)格地講，術(shù)語LED應(yīng)該僅應(yīng)用于發(fā)射可見光的二極管；發(fā)射近紅外輻射的二極管叫紅外發(fā)光二極管（IRED,Infrared Emitting Diode）；發(fā)射峰值波長在可見光短波限附近，由部份紫外輻射的二極管稱為紫外發(fā)光二極管；但是習(xí)慣上把上述三種半導(dǎo)體二極管統(tǒng)稱為發(fā)光二極管。2.2光

3、軸 Optical axis最大發(fā)光（或輻射）強度方向中心線。2.3正向電壓VF Forward voltage通過發(fā)光二極管的正向電流為確定值時，在兩極間產(chǎn)生的電壓降。2.4反向電流IR Reverse current加在發(fā)光二極管兩端的反向電壓為確定值時，流過發(fā)光二極管的電流。2.5反向電壓VR Reverse voltage被測LED器件通過的反向電流為確定值時，在兩極間所產(chǎn)生的電壓降。2.6總電容C Capacitance在規(guī)定正向偏壓和規(guī)定頻率下，發(fā)光二極管兩端的電容。2.7開關(guān)時間 Switching time涉及以下概念的最低和最高規(guī)定值是10和90，除非特別注明。2.7.1開啟

4、延遲時間td(on) Turn-on delay time輸入脈沖前沿最低規(guī)定值到輸出脈沖前沿最低規(guī)定值之間的時間間隔。2.7.2上升時間tr Rise time輸出脈沖前沿最低規(guī)定值到最高規(guī)定值之間的時間間隔。2.7.3開啟時間ton Turn-on time器件所加輸入脈沖前沿的最低規(guī)定值到輸出脈沖前沿最高規(guī)定值之間的時間間隔。ton= td(on)+tr 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇2.7.4關(guān)閉延遲時間td(off) Turn-off delay time器件所加輸入脈沖后沿的最高規(guī)定值到輸出脈沖后沿最高規(guī)定值之間的時間間隔。 2.7.5下降時間tf Fall time輸出脈沖后沿最高規(guī)定

5、值到最低規(guī)定值之間的時間間隔（見圖1）。圖1 開關(guān)時間 延遲時間2.7.6關(guān)閉時間toff Turn-off time器件所加輸入脈沖后沿的最低規(guī)定值到輸出脈沖后沿最低規(guī)定值之間的時間間隔。toff =td(off)+tf2.8光通量v Luminous flux通過發(fā)光二極管的正向電流為規(guī)定值時，器件光學(xué)窗口發(fā)射的光通量。2.9輻射功率e Radiant power通過發(fā)光二極管的正向電流為規(guī)定值時，器件光學(xué)窗口發(fā)射的輻射功率。2.10輻射功率效率e Radiant power efficiency器件發(fā)射的輻射功率 與器件的電功率（正向電流 乘以正向電壓 ）的比值：e =e/(IF

6、3;VF)注：在與其它術(shù)語不會混淆時，可簡稱為輻射效率 (Radiant efficiency)。 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇 2.11光通量效率v Luminous flux efficiency器件發(fā)射的光通量v 與器件的電功率（正向電流 IF乘以正向電壓 VF）的比值：v =v/(IF·VF)注：在與其它術(shù)語不會混淆時，可簡稱為發(fā)光效率（Luminous efficiency）。2.12發(fā)光（或輻射）空間分布圖及相關(guān)特性2.12.1發(fā)光（或輻射）強度Iv Luminous（or Radiant） intensity光源在單位立體角內(nèi)發(fā)射的光（或輻射）通量，可表示為Iv =d/d。

7、發(fā)光（或輻射）強度的概念要求假定輻射源是一個點輻射源，或者它的尺寸和光探測器的面積與離光探測器的距離相比是足夠小，在這種情形，光探測器表面的光（或輻射）照度遵循距離平方反比定理，即E=I/d2 。這里I是輻射源的強度，d是輻射源中心到探測器中心的距離。把這種情況稱為遠場條件。然而在許多應(yīng)用中，測量LED時所用的距離相對較短，源的相對尺寸太大，或者探測器表面構(gòu)成的角度太大，這就是所謂的近場條件。此時，光探測器測量的光（或輻射）照度取決于正確的測量條件。 2.12.2平均LED強度 Averaged LED intensity照射在離LED一定距離處的光探測器上的通量與由探測器構(gòu)成的立體角 的比值

8、，立體角可將探測器的面積S除以測量距離d的平方計算得到。I=/=/(S/d2)CIE推薦標(biāo)準(zhǔn)條件A和B(見7.2.1.2)來測量近場條件下的平均LED強度,可以分別用符號ILED A和ILED B來表示,用符號ILED Ae和ILED Av分別表示標(biāo)準(zhǔn)條件A測量的平均LED輻射強度和平均LED發(fā)光強度。 2.12.3發(fā)光（或輻射）強度空間分布圖 Luminous（or Radiant）diagram反映器件的發(fā)光（或輻射）強度空間分布特性（見圖2）：Iv(或Ie)=f()圖2 輻射圖和有關(guān)特性注1：除非另外規(guī)定，發(fā)光（或輻射）強度分布應(yīng)該規(guī)定在包括機械軸Z的平面內(nèi)。注2：如果發(fā)光（或輻射）強度

9、分布圖形有以Z軸為旋轉(zhuǎn)對稱特性，發(fā)光（或輻射）強度空間分布圖 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇 僅規(guī)定一個平面。注3：如果沒有以Z軸為旋轉(zhuǎn)對稱特性，各種角度的發(fā)光（或輻射）強度分布應(yīng)有要求，X、Y、Z方向要求可有詳細規(guī)范定義。在發(fā)光（或輻射）強度分布圖形中，發(fā)光（或輻射）強度大于最大強度一半構(gòu)成的角度（見圖2）。 2.12.5偏差角 Misalignment angle在發(fā)光（或輻射）強度分布圖形中，最大發(fā)光（或輻射）強度方向（光軸）與機械軸Z之間的夾角（見圖2）。2.13.1峰值發(fā)射波長p Peak-emission wavelength光譜輻射功率最大的波長。2.13.2光譜輻射帶寬 Spectr

10、al radiation bandwith光譜輻射功率大于等于最大值一半的波長間隔。2.13.3光譜功率（能量）分布P() Spectral power distribution在光輻射波長范圍內(nèi)，各個波長的輻射功率分布情況。3 最大額定值3.1 最低和最高儲存溫度（Tstg ）3.2 最低和最高工作環(huán)境溫度或管基溫度（Tamb 或Tcase ）3.3 最大反向電壓（VR ）注：不可用于相互首尾相接的雙管器件。3.4 在25環(huán)境或管基溫度時的最大連續(xù)正向電流（IF ）和減額定值曲線或減額定值系數(shù)。 3.5 在適當(dāng)?shù)胤?，在?guī)定脈沖條件下，在25環(huán)境或管基溫度時的最大峰值正向電流（IFM ） 4

11、主要光電特性（見表1） 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇5 一般要求5.1 試驗條件除非另有規(guī)定，器件的光電參數(shù)測試應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試驗條件進行。5.1.1 標(biāo)準(zhǔn)大氣條件溫度：1535相對濕度：2080氣壓：86kPa106kPa5.1.2 仲裁試驗的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件溫度：25±1；相對濕度：4852；氣壓：86kPa106kPa5.1.3 環(huán)境條件a） 測試環(huán)境應(yīng)無影響測試準(zhǔn)確度的機械振動和電磁干擾；.b） 除非另有規(guī)定，器件全部光電參數(shù)均應(yīng)在熱平衡下進行；c） 測試系統(tǒng)應(yīng)接地良好。5.2 參數(shù)要求除非另有規(guī)定，器件測試應(yīng)采取預(yù)防措施和保持下述公差。雖然在有關(guān)文件中規(guī)定的測試條件嚴(yán)于下述公差，但

12、在一般情況下，應(yīng)遵循下述規(guī)定的條件。a） 偏置條件應(yīng)在規(guī)定值的±3以內(nèi)；b） 輸入脈沖特性，重復(fù)頻率和頻率等的誤差應(yīng)在±10以內(nèi)；c） 測量開關(guān)參數(shù)的誤差應(yīng)在±5以內(nèi)；d） 測量直流電參數(shù)誤差不大于±2；e） 測量輻射功率的誤差不大于5； 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇 f） 測量峰值輻射波長的誤差不大于±2nm；g） 測量半強度角誤差不大于10；h） 測量發(fā)光強度誤差不大于25。6 測試方法測試方法分為：a） 1000類 電特性測試方法-方法1001 正向電壓-方法1002 反向電壓-方法1003 反向電流-方法1004 總電容b） 2000類 光

13、特性測試方法-方法2001 平均LED強度-方法2002 半強度角和偏差角-方法2003 光通量和發(fā)光效率-方法2004 輻射通量和輻射效率-方法2005 峰值發(fā)射波長，光譜輻射帶寬和光譜功率分布c） 3000類 光電特性測試方法-方法3001 開關(guān)時間6.1 1000類 電特性測試方法6.1.1 方法1001：正向電壓6.1.1.1 目的測量LED器件在規(guī)定正向工作電流下，兩電極間產(chǎn)生的電壓降。6.1.1.2 測試框圖（見圖3）圖3 方法1001測試框圖D-被測LED器件；G-恒流源；A-電流表；V-電壓表。6.1.1.3 測試步驟a） 按圖3原理連接測試系統(tǒng)，并使儀器預(yù)熱； 電子發(fā)燒友 電

14、子技術(shù)論壇 b） 調(diào)節(jié)恒流源，使電流表讀數(shù)為規(guī)定值，這時在直流電壓表上的讀數(shù)即為被測器件的正向電壓。 6.1.1.4 規(guī)定條件環(huán)境或管基溫度；電源電壓；正向偏置電流。6.1.2 方法1002：反向電壓6.1.2.1 目的測量通過LED器件的反向電流為規(guī)定值時，在兩電極之間產(chǎn)生的反向電壓。6.1.2.2 測試框圖（見圖4）圖4 方法1002測試框圖D-被測LED器件；G-穩(wěn)壓源；A-電流表；V-電壓表。6.1.2.3 測試步驟a） 按圖4原理連接測試系統(tǒng)，并使儀器預(yù)熱。b） 調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源，使電流表讀數(shù)為規(guī)定值，這時在直流電壓表上的讀數(shù)即為被測器件的反向電壓。 6.1.2.4 規(guī)定條件環(huán)境或管基溫

15、度；電源電壓；反向電流。6.1.3 方法1003：反向電流6.1.3.1 目的測量在被測LED器件施加規(guī)定的反向電壓時產(chǎn)生的反向電流。6.1.3.2 測試框圖（見圖5） 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇圖5 方法1003測試框圖D-被測LED器件；G-穩(wěn)壓源；A-電流表；V-電壓表。6.1.3.3 測試步驟a） 按圖5原理連接測試系統(tǒng)，并使儀器預(yù)熱。b） 調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源，使電壓表讀數(shù)為規(guī)定值，這時在直流電流表上的讀數(shù)即為被測器件的反向電流。 6.1.3.4 規(guī)定條件環(huán)境或管基溫度；電源電壓；反向電流。6.1.4 方法1004：總電容6.1.4.1 目的在被測LED器件施加規(guī)定的正向偏壓和規(guī)定頻率的信號時

16、，測量被測器件兩端的電容值。 6.1.4.2 測試框圖（見圖6）圖6 方法1004測試框圖D-被測LED器件；C0-隔離電容；A-電流表；V-電壓表； 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇 L-電感。6.1.4.3 測試步驟a） 按圖6原理連接測試系統(tǒng)，并使儀器預(yù)熱；b） 調(diào)節(jié)電壓源和調(diào)節(jié)電容儀，分別給被測LED器件施加規(guī)定的正向偏壓和規(guī)定頻率的信號，將電容儀刻度盤上讀數(shù)扣去電容C0等效值即為被測LED器件總電容值。6.1.4.4 規(guī)定條件環(huán)境或管基溫度；正向偏置電壓；電容儀提供規(guī)定頻率的信號。6.2 2000類 光特性測試方法6.2.1 方法2001：平均LED強度6.2.1.1 目的測量半導(dǎo)體發(fā)光二極

17、管平均LED強度。6.2.1.2 測試框圖（見圖7）圖7 方法2001測試框圖D-被測LED器件；G-電流源；PD-包括面積為A的光闌D1的光度探測器；D2、D3-消除雜散光光欄, D2,D3不應(yīng)限制探測立體角；d-被測LED器件與光闌D1之間的距離。注1：調(diào)整被測LED器件使它的機械軸通過探測器孔徑的中心。注2：光度探測器的光譜靈敏度在被測器件發(fā)射的光譜波長范圍內(nèi)應(yīng)該校準(zhǔn)到CIE（國際照明委員會）標(biāo)準(zhǔn)光度觀測者光譜曲線;測試輻射參數(shù)時應(yīng)采用無光譜選擇性的光探測器。測試系統(tǒng)應(yīng)該按距離d和光闌D1用標(biāo)準(zhǔn)器校正。測量距離d應(yīng)按CIE推薦的標(biāo)準(zhǔn)條件A和B設(shè)置。在這兩種條件下,所用的探測器要求有一個面

18、積為100mm2(相應(yīng)直徑為11.3mm)的園入射孔徑。 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇 注3：對于脈沖測量，電流源應(yīng)該提供所要求的幅度，寬度和重復(fù)率的電流脈沖。探測器上升時間相對于脈沖寬度應(yīng)該足夠小，系統(tǒng)應(yīng)該是一個峰值測量儀器。6.2.1.3 測量步驟被測LED器件按照選定的形式定位給被測器件加上規(guī)定的電流，在光度測量系統(tǒng)測量平均LED強度。 6.2.1.4 規(guī)定條件環(huán)境溫度和合適的大氣條件；正向電流和，需要的話，寬度和重復(fù)率；6.2.2 方法2002：半強度角和偏差角6.2.2.1 目的測量半導(dǎo)體發(fā)光二極管在規(guī)定的工作電流下的平均LED強度的空間分布和半最大強度角及偏差角。半強度角 1/2是發(fā)光

19、（或輻射）強度大于等于最大強度一半構(gòu)成的角度（見圖8），在平均LED強度分布圖形中，最大強度方向（光軸）與機械軸Z之間的夾角即為偏差角 （見圖）。6.2.2.1 測試框圖（見圖）圖8 方法2002測試框圖D：被測LED器件；G：電流源；PD：包括面積為A的光闌D1的光度探測器；D2,D3：消除雜散光光欄, D2,D3不應(yīng)限制探測立體角；d：被測LED器件與光闌D1之間的距離；：Z軸和探測器軸之間的夾角。注1：距離d應(yīng)該設(shè)置為CIE標(biāo)準(zhǔn)條件A或B；注2：對于脈沖測量，電流源應(yīng)該提供所要求的幅度、寬度和重復(fù)率的電流脈沖，探測器上升時間相對于脈沖寬度應(yīng)該足夠小，系統(tǒng)應(yīng)該是一個峰值測量儀器；注3：被測

20、LED定位在一種裝置上（如：旋轉(zhuǎn)中心位于系統(tǒng)光軸上的角度盤上，度盤應(yīng)該有足夠的角度刻度精度），要求：-被測LED器件位置可精確再現(xiàn)；-變化角度、器件D光學(xué)窗口的中心能保持固定；-能測量夾角；-能繞被測器件Z軸旋轉(zhuǎn)；-能測量關(guān)于X軸的旋轉(zhuǎn)角。6.2.2.2 測量步驟 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇 a） 給被測器件加上規(guī)定的工作電流。調(diào)正被測器件D的機械軸與光探測器軸重合，即0，測量光探測器的信號，把這個值設(shè)置為 I0100；b） 從0±90°旋轉(zhuǎn)度盤，光電測量系統(tǒng)測量各個角度時的發(fā)光強度值，得到相對強度I /I0 與之間的關(guān)系，優(yōu)先采用極坐標(biāo)圖來表示，其它形式，如直角坐標(biāo)圖，在空

21、白詳細規(guī)范中定義后可以使用。在該圖上分別讀取半最大強度點對應(yīng)的角度1 2 ，半強度角=|2 -1 |。偏差角就是Imax 和I0 方向之間的夾角。6.2.2.3 規(guī)定條件環(huán)境和管基溫度；規(guī)定正向電流IF 或者輻射功率e；機械參照平面。6.2.3 方法2003:光通量和發(fā)光效率6.2.3.1 目的測量被測LED器件在規(guī)定條件下的光通量和發(fā)光效率。6.2.3.2 測試框圖（見圖9）圖9 方法2003測試框圖圖9 方法2003測試框圖注1：被測LED器件發(fā)射的光輻射經(jīng)積分球壁的多次反射，導(dǎo)致產(chǎn)生一個均勻的與光通量成比例的面出光度，一個位于球壁的探測器測量這個面出光度，一個漫射屏擋住光線，不使探測器直

22、接照射到被測器件的光輻射；注2：被測器件、漫射屏、開孔的面積和球面積比較應(yīng)該相對較小，球內(nèi)壁和漫射屏表面應(yīng)有均勻的高反射率漫反射鍍層（最小0.8）。球和探測器組合應(yīng)該校準(zhǔn)，應(yīng)該考慮到峰值發(fā)射波長和光通量由于功率消耗產(chǎn)生的變化。注3：也可以用變角光度計測量。6.2.3.3 測量步驟被測量器件放在積分球入口處，不要使光線直接到達探測器。給被測器件施加規(guī)定的正向電流IF ，光度探測系統(tǒng)測量出光通量。將光通量數(shù)值除以正向電流IF 和正向電壓VF 的乘積值即為發(fā)光效率。 6.2.3.4 規(guī)定條件環(huán)境和管基溫度；正向電流。6.2.4 方法2004：輻射通量和輻射效率6.2.4.1 目的測量被測LED器件在

23、規(guī)定條件下的輻射通量(功率)和輻射效率。6.2.4.2 測試框圖（見圖10） 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇圖10 方法2002測試框圖圖10 方法2002測試框圖注：被測LED器件發(fā)射的光輻射經(jīng)積分球壁的多次反射，導(dǎo)致產(chǎn)生一個均勻的與輻射通量成比例的面輻射出射度，一個位于球壁的探測器測量這個面輻射出射度，一個漫射屏擋住光線，不使探測器直接照射到被測器件的光輻射。被測器件、漫射屏、開孔的面積和球面積比較應(yīng)該相對較小，球內(nèi)壁和漫射屏表面應(yīng)有均勻的高反射率漫反射鍍層（最小0.8）。球和探測器組合應(yīng)該用輻射標(biāo)準(zhǔn)進行校準(zhǔn),測量單位為瓦特。應(yīng)該考慮到峰值發(fā)射波長和輻射通量由于功率消耗產(chǎn)生的變化。6.2.4.3

24、 測量步驟被測量器件放在積分球入口處，不要使光線直接到達探測器，給被測器件施加規(guī)定的正向電流IF ，輻射探測系統(tǒng)測量出輻射通量，將輻射通量數(shù)值除以正向電流IF 和正向電壓VF 的乘積值即為輻射效率。 6.2.4.4 規(guī)定條件環(huán)境和管基溫度；正向電流。6.2.5 方法2005：峰值發(fā)射波長、光譜輻射帶寬和光譜功率分布6.2.5.1 目的在規(guī)定正向工作電流下，測量被測LED器件的峰值發(fā)射波長，光譜輻射帶寬和光譜功率分布。 6.2.5.2 測試框圖（見圖11）圖11 方法2005測試框圖D：被測LED器件；G：電流源；L：聚焦透鏡系統(tǒng)； 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇 G：電流源（直流或脈沖）；D2,D3

25、：消除雜散光光欄；M：單色儀；RM：包括光闌D1的輻射探測系統(tǒng)。注：單色儀的波長分辨率和帶寬應(yīng)該使測試有合適的精度。輻射探測系統(tǒng)的光譜響應(yīng)應(yīng)該校準(zhǔn)。為便于測量，曲線峰值可以用100表示。如果單色儀的光譜透過率和輻射探測系統(tǒng)的光譜靈敏度不是常數(shù)，記錄的測量數(shù)據(jù)應(yīng)該修正。6.2.5.3 測量步驟在需要的光譜范圍內(nèi)調(diào)整單色儀的波長直到輻射測量系統(tǒng)獲得最大讀數(shù)，相應(yīng)的波長就是峰值波長（p ），然后往p 的兩邊調(diào)整單色儀的波長直到峰值波長讀數(shù)的一半，獲得相對應(yīng)的波長1 和2 ，兩者之差就是光譜輻射帶寬（見圖12）。按照要求的波長間隔分別測量記錄每個波長時的光譜功率數(shù)值，即為光譜功率分布。圖12 光譜分布

26、帶寬6.2.5.4 規(guī)定條件環(huán)境和管基溫度；規(guī)定的正向電流（直流或脈沖）。6.3 3000類：光電特性測試方法6.3.1 方法3001: 開關(guān)時間6.3.1.1 目的測量被測LED器件的開啟時間ton （開啟延時時間td(on) 上升時間tr ）和關(guān)閉時間toff （關(guān)閉延時時間td(off) 下降時間tr ）。6.3.1.2 測試框圖（見圖13） 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇圖13 方法3001測試框圖D：被測LED器件；G1：高阻電流脈沖發(fā)生器；G2：直流電流偏置電源；G3：直流電壓偏置電源；Rd: 匹配發(fā)生器阻抗的電阻；RL: 負(fù)載電阻；M：測量儀器；PD：光電二極管；Syn：同步信號。注：

27、光電二極管的開關(guān)時間，實驗電路和測量儀器的延遲時間，輸入電流脈沖的上升時間和下降時間都應(yīng)該足夠短以保證不影響測量精度。在光脈沖頂部獲得的平均輸出功率（見圖1）沒有必要等于直流偏置電流與輸入脈沖電流之和時的連續(xù)輻射功率。6.3.1.3 測量步驟把規(guī)定的直流和脈沖電流加到被測器件，用測量儀器M測量開關(guān)時間。100的輻射輸出功率電平就是輻射脈沖頂端獲得的平均輸出功率。0電平是在直流偏置電流時的輸出功率。6.3.1.4 規(guī)定條件環(huán)境和管基溫度；直流偏置電流；光學(xué)窗口；光學(xué)結(jié)構(gòu)。7 量值傳遞發(fā)光強度是LED器件主要光參數(shù)，由于有些LED非點光源且各向異性，在近場條件下,LED光度測試過程中會產(chǎn)生很多誤差

28、。因此CIE推薦用LED平均強度的概念來作為LED發(fā)光強度測量的基礎(chǔ).目前最好的LED測試技術(shù)是將被測LED和在光譜和空間功率分布與其盡可能接近一致的參照標(biāo)準(zhǔn)樣管進行比對測試.發(fā)光強度測試儀器和參照標(biāo)準(zhǔn)樣管的標(biāo)定和校準(zhǔn)必須采用統(tǒng)一的方法和基準(zhǔn)。8.1 原理發(fā)光強度的單位是坎德拉（candela，符號為cd），它是國際單位制的七個基本單位之一。1979年前世界上只有9個國家建立了光強基準(zhǔn)，我國很早就建立了光度基準(zhǔn)和2856K色溫的光強度工作基準(zhǔn)。因此，確定由國家或?。ㄊ校┘壏ǘㄓ嬃繙y試部門標(biāo)定的2856K光強標(biāo)準(zhǔn)燈作為發(fā)光強度傳遞的工具。 8.2 方法a）用色溫為2856K的光強標(biāo)準(zhǔn)燈對LED測

29、試系統(tǒng)進行校準(zhǔn)和標(biāo)定。 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇 b）用具有CIE標(biāo)準(zhǔn)光度觀測者光譜響應(yīng)的光電探測器分別對專門挑選的LED器件和色溫為2856K的光強標(biāo)準(zhǔn)燈進行比對測試，對不同光譜功率分布的LED器件求得他們的光譜修正系數(shù)(SCF,Spectral correction factor),從而把標(biāo)準(zhǔn)燈光強數(shù)值傳遞到LED器件上，以此作為LED光強參照標(biāo)準(zhǔn)樣管.但是作為參照標(biāo)準(zhǔn)樣管的LED器件必須有嚴(yán)格的要求。它們主要是：-優(yōu)良的穩(wěn)定性，必須進行嚴(yán)格的篩選和老化,必須規(guī)定最少老化時間；-采用光軸和機械軸重合的LED器件作參照樣管.或采用光強（輻射）分布圖形近似為圓形的器件。 -參照標(biāo)準(zhǔn)樣管工作時,

30、必須使其在恒定的溫度和驅(qū)動電流(20mA)下工作,保證其有一個恒定的光學(xué)輸出.c）建立專門實驗室進行仲裁性測試和各種參照標(biāo)準(zhǔn)樣管的定標(biāo)。附錄1. 基本輻射度量和光度量1. 輻射度量1.1 輻射能Qe radiant energy以輻射的形式發(fā)射,傳輸和接收的能量,單位為J(焦耳)。1.2 輻射通量e radiant flux輻射通量又常稱為輻射功率(radiant power)Pe ,是輻射源發(fā)射,傳輸和接收的功率.單位為瓦(W),如以t表示時間,輻射通量定義為e =dQe/dt1.3 輻射強度Ie radiant intensity輻射強度定義為在給定方向上的立體角元內(nèi),離開點輻射源(或輻射

31、源面元)的輻射通量de與該立體角元 d的比值.單位為瓦球面度(W/sr ).Ie =de/d1.4 輻射亮度Le radiance輻射源面上面積為dS 的一點沿給定方向上的輻射強度dIe 與該點在垂直于給定方向的平面上正投影面積的比值定義為給定方向上的輻射亮度.單位為W/(sr²m2) 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇1.5 輻射照度Ee irradiance照射在輻射接收面上一點的輻射通量de 與該點面積dA的比值。即Ee=de/dA單位為W/m2 。2. 光度量2.1 光量 quantity of light or luminance energy光通量和光照射時間的乘積,單位為流明秒(

32、lumen second) 。2.2 光通量v luminous flux光源在單位時間內(nèi)發(fā)出的光量,單位為流明(lumen),符號為lm。v=dQv/dt3.3 發(fā)光強度Iv luminous intensity光源在給定方向上的一個很小的立體角元內(nèi)所包含的光通量dv 與這個立體角d 的比值,單位為坎德拉( cd)Iv=dv /d3.4 光亮度Lv luminance光源表面一點處的面元在給定方向上的發(fā)光強度dIv 與該面元在垂直于給定方向的平面上的正投影面積的比值。單位為坎德拉每平方米(cd/m2 )Lv=dIv /(dScos)=d2(ddScos) 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇3.5 光照

33、度Ev illuminance照射在光接收面上一點處的面元上的光通量dv與該面元面積dS 的比值。單位為勒克斯(lux),常用lx表示。Ev=dv /dS附錄2. LED器件顏色評價LED器件的光輻射和自然界的所有顏色一樣會對人眼產(chǎn)生視覺刺激，人們根據(jù)自己的感受評價LED器件的顏色特性，為避免這種評價的主觀性，必須用物理的方法來對顏色進行計量（色度學(xué)）。目前在實際應(yīng)用中常有術(shù)語誤用情況等問題，因此完全有必要就LED器件的色度計量問題作敘述，以供參考。 1 顏色的心理屬性和術(shù)語人們根據(jù)顏色的外貌，按直觀顏色視覺的心理感受，對顏色進行系統(tǒng)的歸納和排列，給以相應(yīng)的文字描述和數(shù)字標(biāo)記。顏色可以分為彩色

34、和非彩色兩大類：非彩色是指白色，黑色和各種深淺不同的灰色。它們構(gòu)成所謂的黑白系列，研究表明顏色有三種心理特性，分別可以用色調(diào)、飽和度、明度來描述。 1.1 色調(diào)Hue表示顏色相互區(qū)分的屬性。可見光譜中不同波長的光輻射在視覺上表現(xiàn)為不同的色調(diào)，如紅、綠、藍和黃等。光源的色調(diào)取決于人眼對其輻射的光譜構(gòu)成產(chǎn)生的感覺；物體的色調(diào)則取決于人眼對光源光譜組成和物體表面反射（或透射）的各波長輻射的比例所產(chǎn)生的感覺。1.2 飽和度Saturation指顏色的純潔性?？梢姽庾V中各單色光的飽和度最高，當(dāng)單色光中摻入白光愈多時，則飽和度愈低。 1.3 明度Brightness明度是人眼感覺到顏色的明亮程度。顏色的亮

35、度越高，眼睛就越感覺明亮，即有較高的明度。物體色的黑白系列的非彩色代表物體的光反射率的變化，在視覺上就是明度的變化，愈接近白色，明度愈高。反之，愈接近黑色，明度愈低。2 LED顏色測量2.1 CIE1931XYZ色度系統(tǒng)顏色感覺是由于光輻射源的或被物體反射的光輻射作用于人眼的結(jié)果。因此，顏色不僅取決于光刺激，而且取決于人眼的視覺特性。關(guān)于顏色的測量和標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該符合人眼的觀測結(jié)果。但是，人眼的顏色特性對于不同的觀測者或多或少會有差異，因此要求根據(jù)大量的觀測者的顏色視覺實驗，確定一組為匹配等能光譜色的三原色數(shù)據(jù)，?quot;標(biāo)準(zhǔn)色度觀測者光譜三刺激值"，以此代表人眼的平均顏色視覺特性，用于

36、色度學(xué)的測量和計算。CIE（國際照明委員會）1931年在RGB系統(tǒng)的基礎(chǔ)上采用設(shè)想的三原色（X），（Y），（Z）分別代表紅色，綠色和藍色，建立了CIE1931色度圖，同時將匹配等能光譜各種顏色的三原色數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，確定?quot;CIE1931XYZ標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)"。CIE1931XYZ色度系統(tǒng)是色度學(xué)基礎(chǔ)。任何一種顏色均可以用CIE1931-XYZ色度圖中它的色度坐標(biāo)x,y和刺激值Y來表示。圖16為CIE1931色度圖。 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇圖16 CIE1931色度圖在這個系統(tǒng)中，色度坐標(biāo)：這里X、Y、Z為顏色的三刺激值，它們的數(shù)值表示了三原色匹配該顏色時相互之間的比例。一個等能光譜的