LED光譜功率測試研究技術(shù)開題報

word文檔可自由復制編輯題目：LED光譜功率測試技術(shù)研究

開題報告填寫要求1．開題報告作為畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作前期內(nèi)完成。2．開題報告內(nèi)容必須按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標準格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）填寫并打?。ń勾蛴≡谄渌埳虾蠹糍N），完成后應及時交給指導教師審閱。3．開題報告字數(shù)應在1500字以上，參考文獻應不少于15篇（不包括辭典、手冊，其中外文文獻至少3篇），文中引用參考文獻處應標出文獻序號，“參考文獻”應按附件中《參考文獻“注釋格式”》的要求書寫。4．年、月、日的日期一律用阿拉伯數(shù)字書寫，例：“2008年11月26日”。1．畢業(yè)設(shè)計（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況）1.1綜述發(fā)光二極管(LightEmittingDiode簡稱LED)作為新型光電發(fā)光器件，由于它的低碳環(huán)保、體積小、重量輕、成本低、壽命長的優(yōu)勢，正越來越受到人們的追捧，發(fā)展勢頭異常迅猛。伴隨著LED技術(shù)和半導體照明產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展LED標準體系的建立和檢測技術(shù)服務(wù)平臺的建設(shè)工作也越來越迫切。LED作為一種新型光源應用在照明領(lǐng)域，其結(jié)構(gòu)、特性、應用等，與白熾燈、熒光燈等傳統(tǒng)光源相比，均存在很大差別。加之LED及LED應用產(chǎn)品的多樣性、多變性、創(chuàng)新性，相關(guān)技術(shù)的突破發(fā)展和新產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn)，造成目前LED標準、檢測、評估等工作的相對滯后，成為影響LED半導體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。本課題主要研究LED光譜功率測試技術(shù)等相關(guān)內(nèi)容。1.2題目背景和意義LED，即半導體發(fā)光二極管，利用固體半導體技術(shù)直接發(fā)出紅、黃、藍、綠、青、橙、紫、白等多彩的光，實現(xiàn)了高效及全彩色的照明效果，具有亮度高、節(jié)能、省電、壽命長、體積小等一系列優(yōu)點，被廣泛應用于城市照明、道路照明、交通信號指揮、各類盛大活動的彩色照明與燈光裝飾、廣告業(yè)等，如2008年奧運會的水立方，開幕式上的畫卷，漢字變幻及60年國慶的光立方等。照明消耗約占整個電力消耗的20%，大大降低了照明用電，是節(jié)省能源的重要途徑，為實現(xiàn)這一目標，業(yè)界已研究開發(fā)出許多種節(jié)能照明器具，并達到了一定的成效，半導體照明光源即LED光源就是基于這種背景下產(chǎn)生。同樣照明效果下，LED的耗電量是白熾燈泡的十分之一，熒光燈管的四分之一，也就是同樣照明效果下，LED光源比普通的白熾燈省電十分之一。自19世紀60年代LED問世以來,隨著材料及半導體工藝的發(fā)展,LED已開始應用于指示燈、數(shù)字和文字顯示,但性能參數(shù)(如功率、光強、色溫、發(fā)光效率等)的制約,局限了LED向照明領(lǐng)域的應用。其中，LED光譜功率測試技術(shù)是評價LED省電和照明效果的關(guān)鍵參數(shù)，因其體積小、定向發(fā)光、亮度高等特點，從而在品質(zhì)的評價和檢測方法方面產(chǎn)生許多新的問題。其測量結(jié)果的一致性超過了10%，導致無法準確評價LED產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，本論文的研究具有重要的現(xiàn)實意義。1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀LED的發(fā)光面小、光束狹窄、亮度高、發(fā)光具有方向性等特點決定了其檢測的特殊性。為了應對LED檢測問題,在1999年日本京都舉行的IEC年會上,與會的發(fā)達國家代表提議由CIETC34(照明技術(shù)委員會)制定白光LED相關(guān)標準。目前,世界各國均在組織研究LED的測試技術(shù),例如:美國國家標準技術(shù)研究院(NIST)作為世界知名測試研究機構(gòu),目前也在組織測試專家進行開展LED測試技術(shù)的研究,試圖建立整套的LED測試方法和技術(shù)標準;日本成立了“白光LED測試研究委員會”,專門研究照明用白光LED的測試方法和技術(shù)標準。世界發(fā)達國家為了搶占LED研究的制高點,在LED生產(chǎn)、研究測試方面都投入了大量的人力物力,十分注重LED特性參數(shù)及測試方法研究。由于企業(yè)界內(nèi)部及相互之間對標準認識的不一致嚴重阻礙了LED產(chǎn)品的進一步應用和產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。我國由于缺乏LED的產(chǎn)品統(tǒng)一標準,造成現(xiàn)有LED品質(zhì)參差不齊,差距很大。雖然一些企業(yè)引進或研發(fā)了部分檢測設(shè)備,但缺少專業(yè)的研究,導致設(shè)備水平低、儀器配套性差、檢測精度低,造成不同廠家之間的檢測結(jié)果和研究機構(gòu)的結(jié)果可能存在相當大的誤差,且檢測結(jié)果相互之間不好對比。各計量部門也因為國內(nèi)無統(tǒng)一的標準來量傳而無法滿足實際應用的需求?？偟膩碚f,我國在LED光學特性檢測評價水平與國外發(fā)達國家仍有較大差距。2．本論文研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施2.1本論文研究的主要內(nèi)容主要開展LED光源光譜功率測試技術(shù)研究，包括LED光譜特性、光功率及發(fā)光效率等測試方法，并搭建測試裝置，通過對國內(nèi)外LED光源光譜功率各種測試方法的研究和實驗數(shù)據(jù)的處理分析，掌握LED光源光譜功率測試技術(shù)，并了解LED光源在照明行業(yè)的應用和發(fā)展。2.2擬采取的研究方案本論文實驗結(jié)構(gòu)主要由積分球測光系統(tǒng)、光纖傳輸及耦合部分、光柵光譜儀、SSPD光電陣列探測器、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)等組成，積分球測光系統(tǒng)提供了均勻的漫射光斑，由光纖及其耦合部分導入光柵光譜儀進行分光、數(shù)據(jù)采集，最后由計算機進行計算與處理。2.2.1LED光源總通量、發(fā)光效率的測量總光通量的測量原理框圖見如圖2.1，主要由標準光源部分、積分球測光部分、標準探測器及數(shù)據(jù)的采集處理等組成，其核心部分是積分球測光系統(tǒng)，積分球測光系統(tǒng)主要由積分球、窗口、檔板及特殊支架等組成，如圖2.1所示，以滿足總光通量相對法的測量要求。探測器及數(shù)據(jù)采集部分計算機數(shù)據(jù)處理積分球測光系統(tǒng)探測器及數(shù)據(jù)采集部分計算機數(shù)據(jù)處理積分球測光系統(tǒng)標準燈LED光源圖2.1總光通量原理圖根據(jù)目前LED光源發(fā)光特性，積分球的內(nèi)部設(shè)計分為兩種情況：圖2.2(a)測量位于球體的中心；圖2.2(b)測量位于球體的一側(cè)。同時，由于LED光源種類繁多，單支LED和模塊LED化的體積差別很大，所以積分球測光系統(tǒng)需要配備100mm、500mm滿足各種類型LED的測量。擋板被測燈具被測燈具光度計標準LED燈標準LED燈光度計擋板擋板被測燈具被測燈具光度計標準LED燈標準LED燈光度計擋板（a）測量位于中心（b）測量位于側(cè)面圖2.2積分球測量光通量的原理圖由于光源的發(fā)光機制不同，或者其設(shè)計、制造工藝的不同，盡管消耗的電功率相同，但發(fā)出的光通量卻相差很遠。常用發(fā)光效率來衡量一個光源的節(jié)能情況，定義為：每瓦消耗電功率發(fā)出的光通量數(shù)。若用P表示光源消耗的電功率，η表示發(fā)光效率，則由下式計算節(jié)能光源的發(fā)光效率：(2.1)由上式可知，分別測量光源的總光通量和電功率P，就可以獲得光源的發(fā)光效率。2.2.2LED光譜功率測試技術(shù)研究窗口LED標準燈窗口擋板數(shù)據(jù)的采集與處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集與處理系統(tǒng)分光光譜儀圖2.3LED光譜功率測試原理LED光譜特性是光源的基本輻射特性，描述光功率隨波長的分布情況，一般用相對光譜功率曲線表示。當標準光源輻射的信號經(jīng)輸入光學系統(tǒng)、光譜儀的分光系統(tǒng)到達探測器接收面上時，光源的光譜輻射Φs(λ)與探測器的輸出信號is(λ)、輸入光纖透射系數(shù)ρ(λ)、光譜儀的傳遞函數(shù)F(λ)、以及探測器的響應度R(λ)成正比。即：（2.2）由于標準光源輻射的Φs(λ)分布已知，輸出信號is(λ)可由快速高精度的數(shù)據(jù)采集電路獲得，令（2.3）K(λ)稱為光譜儀的校準系數(shù)。當測量被測光源時，根據(jù)上述的測量原理，同樣有：（2.4）由于（2.5）則被測光源能量分布Φ(λ)可由下式獲得：（2.6）將獲得的Φt(λ)連成一條線，便可獲得LED節(jié)能光源在不同波長下光譜特性曲線。3．本論文研究的重點及難點，前期已開展工作3.1研究重點及難點重點：掌握LED光源光學參數(shù)的基本概念和測試方法、測試設(shè)備，包括LED光譜特性、光功率、發(fā)光效率、顏色特性等等。掌握實驗方法和LED常規(guī)測試設(shè)備的使用。3.2前期要準備的相關(guān)措施通過查閱大量的國內(nèi)外技術(shù)資料，整理分析，設(shè)計初步方案。確定開題報告格式，完成開題報告4．完成本論文的工作方案及進度計劃（按周次填寫）(1-3)熟悉題目，查找參考資料，初步方案設(shè)計，完成開題報告。(4-8)掌握LED光源光學參數(shù)的基本概念和測試方法，包括LED光譜特性、光功率、發(fā)光效率等等。(9-13)撰寫畢業(yè)論文。(14-15)完善資料，準備畢業(yè)答辯。參考文獻[1]AlievEugeny.DETECTORBASEDAPPROACHINHIGHBRIGHTNESSLEDMEASUREMENT./Kreader/CatalogViewPage.aspx?dbCode=IPFD&filename=ZGVU200707001097&tablename=IPFD2008&compose=&first=1&uid=,2007.[2]金鵬,王一峰.LuminousefficacyofwhiteLEDinthemesopicvisionstate[J].OptoelectronicsLetters,2009,(4):1673-1905.[3]/spbg/show.php?id=13280&ids[4]盧飛.LED參數(shù)測試裝置的研究和設(shè)計[D].西安工業(yè)大學,2013.[5]詹鈺君.大功率白光LED熒光粉測試系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].武漢理工大學,2012.[6]王文杰.LED光源與光學特性檢測[J].江蘇現(xiàn)代計量,2111.[7]葉煒,竺景.LED檢測技術(shù)及儀器[C].2007年中國（廈門）LED照明與裝飾論壇暨城市夜景建設(shè)研討會論文集,2007.[8]任豪.LED照明檢測問題及其平臺建設(shè)芻議[J].中國科技財富,2010.[9]王英杰.照明LED光學參數(shù)測試技術(shù)及應用研究[D].西北大學,2010.[10]林衛(wèi)國.LED光譜電性參數(shù)測試技術(shù)的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