LED光色電綜合性能分析測試原理與儀器

1、文章編號:100722780(2003022*L ED 光色電綜合性能分析測試原理與儀器潘建根(杭州遠(yuǎn)方儀器有限公司,浙江杭州310053,E 2mail :everfine 摘要:光色電綜合性能參數(shù)是L ED 的主要技術(shù)指標(biāo),L ED 光色電綜合性能的準(zhǔn)確快速測量,對L ED 研發(fā)、制造和品質(zhì)具有重要意義。本文介紹了L ED 光色電綜合性能分析測試原理和儀器的主要技術(shù)指標(biāo),儀器滿足CIE 推薦標(biāo)準(zhǔn)條件。關(guān)鍵詞:L ED ;快速測量;CIE 標(biāo)準(zhǔn)條件中圖分類號:TN312.8;TN874文獻標(biāo)識碼:A收稿日期:2002208202;修訂日期:20022102301引言L ED 行業(yè)在高速發(fā)展,

2、其應(yīng)用日趨廣泛,特別是近年來紫光L ED 和紫外L ED 的研制成功,使得L ED 將有可能成為21世紀(jì)最有前途的光源。由于L ED 行業(yè)的快速發(fā)展,競爭不斷加劇,L ED 品質(zhì)受到了前所未有的重視,尤其是在大屏幕顯示、L ED 照明光源等對顏色要求較高的場合,品質(zhì)控制的難度和重要性均顯得特別突出?？焖?、準(zhǔn)確測量L ED 光色電性能的綜合分析測試儀行業(yè)需求較大,但我國一直依賴進口,成本很高,對行業(yè)發(fā)展十分不利。最近遠(yuǎn)方公司在解析美國、德國等先進L ED 測試儀基礎(chǔ)上,根據(jù)CIE 推薦的標(biāo)準(zhǔn)條件1和國內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2,研發(fā)了L ED 光色電綜合性能分析測試儀,儀器的成功應(yīng)用將為我國L ED 行業(yè)發(fā)展

3、貢獻力量 。圖1L ED 光色電綜合性能分析測試原理圖Fig.1Theoretical diagram of L ED photometric ,chromatric and electric characteristics analysis system2基本原理圖1為L ED 光色電綜合性能分析測試儀器原理圖,它集數(shù)控DC 恒流電源、數(shù)控DC 恒壓電源、光學(xué)多通道快速分析儀和小型分布式光度計于一體。儀器可自動切換被測L ED 的供電電源,當(dāng)被測L ED 切換到恒流源時,儀器可測試其正向工作電流和正向工作電壓,此時電流可以數(shù)控設(shè)定。當(dāng)被測L ED 切換到恒壓源時,儀器可測試其第18卷第2期2

4、003年4月液晶與顯示Chinese Journal of Liquid Crystals and DisplaysVol.18,No.2Apr.,2003反向電壓和反向電流,此時電壓可以數(shù)控設(shè)定。被測L ED在-90+90°范圍內(nèi)自動掃描,自動掃描間隔最小可達0.1°,通過自動掃描,儀器可測試L ED的法向光強、最大光強、光束角、偏差角、光強分布曲線(配光曲線、等效光通量、等效光通量效率、等效輻射功率、等效輻射功率效率。當(dāng)被測L ED掃描到一定位置時,被測L ED光譜被光學(xué)多通道快速分析儀(OMA拍取,儀器通過對光譜的分析測量可測得L ED的色品坐標(biāo)(x,y、峰值發(fā)射波長

5、p、光譜輻射帶寬、色純度、主波長d、相關(guān)色溫T c和顯色性指數(shù)R a和相對光強功率分布等色度參數(shù)。3主要技術(shù)指標(biāo)1恒流源電流調(diào)節(jié)范圍:0100.0mA(特殊可供0999.9mA2恒流源穩(wěn)定度:0.1%3恒流源電壓輸出能力:20V4恒壓源電壓調(diào)節(jié)范圍:0200V5恒壓源穩(wěn)定度:0.1%6恒壓源電流輸出能力:1000A7電壓、電流均四位數(shù)顯,準(zhǔn)確度0.2級8光度測量滿足CIE條件A或B9光度探測器等級:一級V(修正10光強測量準(zhǔn)確度:一級11光強分布角度掃描范圍:-90+90°12角度掃描最小間隔:0.1°13光譜(波長測量范圍:380780nm14波長分辨率:0.3nm15波

6、長準(zhǔn)確度:1nm16可測光度色度項目:(1色品坐標(biāo)(x,y(2峰值發(fā)射波長p(3主波長d(4光譜輻射帶寬(5色純度(6相關(guān)色溫T c(7顯色性指數(shù)R a(8相對光譜分布(9法向光強(10最大光強(11偏差角(12光束角(25%,50%,75%等多種光強束角(13光強分布曲線(配光曲線(14等效光通量(15等效發(fā)光效率(16等效輻射功率(17等效輻射效率4影響測試結(jié)果的關(guān)鍵技術(shù)因素在L ED測試中經(jīng)常出現(xiàn)測不準(zhǔn)的情況,除了L ED自身的穩(wěn)定性、可復(fù)現(xiàn)性和環(huán)境溫度等測試方法上的原因外,儀器在下列幾方面的技術(shù)性能十分關(guān)鍵:1高精度的恒流源恒流源必須具有較高穩(wěn)定度和電流測量準(zhǔn)確度。2光度探測器的V(修

7、正水平光度探測器的光譜靈敏度響應(yīng)曲線S(必須進行嚴(yán)格修正,以使其符合CIE1931人眼光視光效函數(shù)V(,CIE規(guī)定了用f1值評價其修正程度,即f1=|S3(-V(|d0V(d×100%(1 S3(=P S(V(d0P S(S(d×S(2當(dāng)光度探測器光譜靈敏度曲線S(被嚴(yán)格修正為V(,即S(=V(=380 780nm時,則f1=0。因此,f1值越小越好,一級V(探測器的f1值要求小于5%。3光強分布的角度精度由于L ED光源是一個方向性很強的光源,光束角一般較小,因此轉(zhuǎn)角的間隔和準(zhǔn)確性會嚴(yán)重影響測試結(jié)果,0.2°以上的角度精度能確保測試結(jié)果的準(zhǔn)確度。4顏色測量由于L

8、 ED的發(fā)光波長是半導(dǎo)體材料決定的,因此一般廠家對顏色重視程度不高,但是在L ED 大屏幕顯示和白光照明光源的應(yīng)用中,對L ED的顏色要求十分苛刻,若測試儀器精度不高,很難達到控制品質(zhì)的目的。圖2為L ED630L ED光色電綜合性能測試系統(tǒng)典型實測報告。931第2期潘建根,等:L ED光色電綜合性能分析測試原理與儀器 電學(xué)參數(shù):工作電流I f =20.00mA 正向電壓V f =2.30V 反向擊穿電壓(偏置I r =4.00A V z =7.10V 反向漏電流(偏置V r =8.00V I r =5.06A光學(xué)參數(shù):I 0=69.9mcd I max =69.9mcd max =0

9、6;(75%=15.7°(50%=23.3°(25%=31.5°eff =198.8mlm 顏色參數(shù):x =0.4591y =0.4279T c =2839K R a =57.4p =651nm HW =21nm d =nm Purity =圖2L ED630L ED 光色電綜合性能測試系統(tǒng)典型實測報告Fig.2Test report of L ED630system5結(jié)束語按本文原理設(shè)計的遠(yuǎn)方L ED630系統(tǒng)完全滿足了CIE 推薦標(biāo)準(zhǔn)條件和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),由于該儀器技術(shù)指標(biāo)已大大高于國內(nèi)有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)且已批量生產(chǎn),為了能更確切地評價L ED 的品質(zhì)參數(shù),建議修改相應(yīng)的

10、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)條款。參考文獻:1CIE publication 12721997,measurement of L EDsS.2G D/T122001,中國光學(xué)光電子行業(yè)協(xié)會光電器件專業(yè)分會行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)S.L ED Photometric ,Chromatric ,Electric Characteristics Analysis SystemPAN Jian 2gen(Everf i ne Instit ute Co.,L t d.,Hangz hou 310053,Chi na ,E 2mail :everf i ne everf i AbstractPhotometric ,chromatric

11、and electric parameters are main characteristics of L EDs.To measure these parameters accurately and rapidly is very important for L ED research and manufacture.This paper intro 2duces an L ED photometric ,chromatric ,electric characteristics analysis system which meets the requirement of CIE publications.K ey w ords :L ED ;rapid measurement ;CIE standard condi