照明用LED的光電性能及測試儀器

1、發(fā)光二極管（是一種把電能直接轉(zhuǎn)換成光的固體器件，它的結(jié)構(gòu)主要由PN結(jié)芯片、電極和系統(tǒng)等組成。照明用的與顯示用有一定的差別，其主要特性參數(shù)包括：工作電流和電壓、輸出光通量、發(fā)光效率、色品坐標(biāo)、色溫、顯色性、空間光強(qiáng)分布、溫度特性、光生物安全性等等。由于是一個(gè)定向輻射光源，帶有成像系統(tǒng)，而且是帶狀光譜輻射源，在光電中，因方法不統(tǒng)一，儀器的差別大以及操作的不規(guī)范等等因素，往往難以得到比較一致、準(zhǔn)確的結(jié)果。針對特殊的光電特性，并按照國際照明委員會（CIE的要求，浙大三色公司在芯片、封裝、組合燈具及材料等方面研制出了一系列極具特色的儀器，較好地解決了照明中的常見問題.的電具有典型的PN結(jié)伏安特性，不同的

2、電流直接影響的發(fā)光亮度。在照明中應(yīng)用，燈應(yīng)具有大功率、高可靠性，良好的環(huán)境適應(yīng)性等特性。為了獲得大功率的燈，往往將許多個(gè)發(fā)光二極管通過一定的串并聯(lián)方式組合在一起，相關(guān)的各個(gè)的特性必須匹配，因此必須它們在工作點(diǎn)上的正向電流和正向壓降、反向漏電流和反向擊穿電壓以及不同溫度環(huán)境下的電參數(shù)的變化特性等等。發(fā)光二極管單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的總電磁能量稱為輻射通量，也就是光功率（Wo對于照明用光源，我們更關(guān)心的是照明的視覺效果，即光源發(fā)射的輻射通量中能引起人眼感知的那部分當(dāng)量，稱作為光通量v（1m。光通量與器件的電功率比值表示的發(fā)光效率（lm/W,它是節(jié)能照明的關(guān)鍵指標(biāo)之一。無論是應(yīng)用于顯示或照明工程，的光強(qiáng)及其

3、空間分布都是十分重要的參數(shù)。燈的定向發(fā)光特性，對于某些局部或定向照明往往會達(dá)到非常好的照明效果。的發(fā)光強(qiáng)度指在給定方向上單位立體角內(nèi)所發(fā)射的光通量：(cd發(fā)光角（或光束角）通常用半強(qiáng)度角91/2表示，即在光強(qiáng)分布圖中光強(qiáng)大于等于峰值光強(qiáng)1/2時(shí)所包含的光束角度。圖1光譜分布的光譜功率分布既確定了發(fā)光的顏色，也確定了它的光通量以及它的顯色指數(shù)。通常用相對光譜功率分布S（入表示，如圖1所示。光譜功率沿峰值兩邊下降到其值的50%時(shí)，所對應(yīng)的兩個(gè)波長之差S即為光譜帶寬。任何一種光源的顏色均可以用CIE1931XYZ色度系統(tǒng)中的一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)（x,y來表示，如圖2所示圖2CIE1931XYZ色度系統(tǒng)對于彩色

4、，用主波長和色純度則更能直觀地表達(dá)發(fā)光的顏色特性。的主波長表明了顏色的色調(diào)，而色純度則代表了該顏色的鮮艷程度。光源的發(fā)光顏色與在某一溫度下黑體輻射的顏色相同時(shí)，則稱黑體的溫度為該光源的色溫（K。對于白光，具發(fā)光顏色往往與各種溫度下的黑體（完全輻射體）的色品坐標(biāo)都不可能完全相同，則采用相關(guān)色溫（CCT來表示。也就是當(dāng)光源的色品與完全輻射體在某一溫度下的色品最接近，則該完全輻射體的溫度稱為該光源的相關(guān)色溫。用于照明工程的，除表觀顏色外，更重要的特性往往是周圍的物體在光照明下所呈現(xiàn)出來的顏色與該物體在完全輻射（如日光）下的顏色是否一致，即所謂的顯色特性。不同適應(yīng)場合對顯色指數(shù)有不同的要求，如表1。在

5、本世紀(jì)以前，照明光源的光生物安全性沒有象電氣安全性、溫度和機(jī)械安全性那樣受到重視。近幾年，隨著對光生物研究的深入，照明光源的光生物安全性越受到關(guān)注。CIE、IEC及國家均制訂了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。目前常規(guī)的照明是基于蘭光激發(fā)熒光粉產(chǎn)生混合光來實(shí)現(xiàn)白光，其中的蘭光部分是視網(wǎng)膜蘭光危害”最敏感的區(qū)域。因此照明用主要應(yīng)考慮蘭光部分的光生物效應(yīng)，其暴輻值要求：J?m-2?Sr-1其中B（人是視網(wǎng)膜蘭光危害的作用函數(shù)，見圖3所示.一般的芯片的面積只有0.1mm2的數(shù)量級，因此需采用專用的探針給供電，使其正常發(fā)光，通過顯微亮度計(jì)測量芯片表面的發(fā)光亮度。如圖4是SPR-920D顯微光譜輻射分析儀，測量發(fā)光芯片的光譜

6、輻射亮度分布、色品坐標(biāo)、色溫、顯色指數(shù)、色純度、主波長、發(fā)光亮度等光色參數(shù)。該儀器中采用了根據(jù)國家專利設(shè)計(jì)的顯微發(fā)光指示器和三維微動(dòng)探針臺，保證芯片的準(zhǔn)確定位。圖4顯微光譜輻射分析儀目前封裝分為兩個(gè)階段。一是在線光電顏色快速。所需的儀器包括電分析儀（101）、智能顏色分析儀或快速光譜儀組成。在生產(chǎn)線上快速的正向電流、電壓、發(fā)光強(qiáng)度（或光能量）、色品坐標(biāo)、色溫、色純度、主波長等參數(shù)。系統(tǒng)通常采用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行定標(biāo)，如圖5。另一類是實(shí)驗(yàn)室品質(zhì)檢測，光色測量儀器通常采用高精度光譜輻射計(jì)，并用國家計(jì)量傳遞鴇絲標(biāo)準(zhǔn)燈進(jìn)行校準(zhǔn)?？蓽?zhǔn)確測量的光譜功率分布、光通量、光功率、峰值波長、帶寬、色品坐標(biāo)、色純度、主波長、色溫、顯色指數(shù)等參數(shù)。光強(qiáng)分布則采用符合CIE127要求的變角光度計(jì)（PR-108A測量反射燈（具的可參照IEC的標(biāo)準(zhǔn)方法，對于窄光束的燈，要求測光臂長比燈的發(fā)光面直徑大20倍以上。目前最常用的是1m的測量距離。圖6是典型的系圖6反射燈光強(qiáng)分布儀作為白