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![LED綜合特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)附詳圖_第2頁(yè)](http://file3.renrendoc.com/fileroot_temp3/2022-4/14/003a87ce-4a02-44f2-bb84-83a01f1740c5/003a87ce-4a02-44f2-bb84-83a01f1740c52.gif)
![LED綜合特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)附詳圖_第3頁(yè)](http://file3.renrendoc.com/fileroot_temp3/2022-4/14/003a87ce-4a02-44f2-bb84-83a01f1740c5/003a87ce-4a02-44f2-bb84-83a01f1740c53.gif)
![LED綜合特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)附詳圖_第4頁(yè)](http://file3.renrendoc.com/fileroot_temp3/2022-4/14/003a87ce-4a02-44f2-bb84-83a01f1740c5/003a87ce-4a02-44f2-bb84-83a01f1740c54.gif)
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1、LED綜合特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)LED綜合特性測(cè)試實(shí)驗(yàn) 13應(yīng)用物理(1)班楊礴2一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 測(cè)量LED正向伏安特性,掌握拐點(diǎn)電壓、正向開啟電壓及工作電流的概念,并對(duì)比分析不同 發(fā)光顏色的LED拐點(diǎn)電壓和工作電壓的異同2. 測(cè)量LED的反向伏安特性,了解發(fā)光二極管的反向截止特性3. 掌握LED發(fā)光強(qiáng)度的概念及其測(cè)量方式4. 了解LED發(fā)光強(qiáng)度隨電流變化的規(guī)律,并對(duì)比分析不同發(fā)光顏色LED發(fā)光強(qiáng)度隨電流變化的 響應(yīng)異同5. 了解LED光通量與發(fā)光效率的概念及其測(cè)量方法6. 了解LED光通量/發(fā)光效率隨電流變化的規(guī)律,并對(duì)比分析不同發(fā)光顏色LED光通量隨電流變化的響應(yīng)異同以及發(fā)光效率隨電流的變化規(guī)律7
2、. 掌握LED的光空間分布曲線的概念及其測(cè)量方法8. 掌握LED半強(qiáng)度角和偏差角的概念及其測(cè)量方法9. 了解強(qiáng)度定標(biāo)的意義及其定標(biāo)方法10. 掌握常見色度參數(shù)的概念及其計(jì)算方法11. 測(cè)量LED器件的電壓-溫度關(guān)系特性,計(jì)算K系數(shù),并理解K系數(shù)的意義及其作用12. 理解LED結(jié)溫、熱阻的概念,掌握一種測(cè)大功率貼片型LED結(jié)溫,熱阻的測(cè)量方法二、實(shí)驗(yàn)原理1. 電學(xué)特性測(cè)試在LED兩端加正向電壓,當(dāng)電壓較小,不足以克服勢(shì)壘電場(chǎng)時(shí),通過LED的電流很小。當(dāng)正向電壓超過死區(qū)電壓后,電流歲電壓迅速增長(zhǎng)。正向工作電流指LED正常發(fā)光時(shí)的正向電流值,根據(jù)不同管子的結(jié)構(gòu)和輸出功率的大小,在幾十毫安到1安之間。
3、在LED兩端加反向電壓,只有微安級(jí)的反向電流。反向電壓超過擊穿電壓后,管子被擊穿損 壞。為安全起見,激勵(lì)電源提供的最大反向電壓應(yīng)低于擊穿電壓。2. 光電特性測(cè)試光強(qiáng)是描述LED光度學(xué)特性最為重要的參數(shù),它表征了光源在指定方向上單位立體角內(nèi)發(fā)射 的光通量,在不同的空間角下,LED將表現(xiàn)出不同的光強(qiáng)大小。LED光源發(fā)射的輻射通量中能引起人眼視覺的那部分,稱為光通量,單位是流明,與輻射通 量的概念類似,它是LED光源向整個(gè)空間在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的能引起人眼視覺的輻射通量。積分球測(cè)量光通量,積分球是一個(gè)球形空腔,由內(nèi)壁涂有均勻白色漫反射層的球殼組裝而成, 被測(cè)LED置于空腔內(nèi)。LED器件發(fā)射的光輻射經(jīng)積
4、分球壁的多次反射,使整個(gè)球壁上的照度均勻 分布,可用一置于球壁上的探測(cè)器來測(cè)量這個(gè)與光通量成比例的光的照度。3. LED輸出光空間分布特性測(cè)量發(fā)光二極管的芯片和結(jié)構(gòu)及封裝方式不同,輸出光的空間分布一樣,當(dāng)方向角改變時(shí),發(fā)射 強(qiáng)度相應(yīng)改變。發(fā)射強(qiáng)度降為峰值的一半時(shí),對(duì)應(yīng)的角度稱為方向半值角。4. 色度學(xué)測(cè)試在色度研究中,常使用分光光譜測(cè)量法。在分光光譜法測(cè)量色度系統(tǒng)中,光譜儀是重要的組 成部分沒。在該測(cè)量系統(tǒng)中使用具有光譜分辨率高的光柵光譜儀等進(jìn)行色度測(cè)量??烧{(diào)恒流源與 LED連接,用電流調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)輸出電流使 LED正常工作。光纖光譜儀的光線探頭插入積分球光 纖連接口,收集光譜信號(hào)。光纖光譜儀
5、與計(jì)算機(jī)連接,測(cè)得的光源光譜功率由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處 理,并計(jì)算得到色度坐標(biāo),從而計(jì)算出色溫、顯色指數(shù)等色度學(xué)參數(shù)。5. 熱特性測(cè)試當(dāng)電流流過LED器件時(shí),PN結(jié)的溫度將上升,我們把PN結(jié)的溫度定義為L(zhǎng)ED的結(jié)溫。通常被理解為L(zhǎng)ED芯片的溫度。其形成是由于LED空穴、電子運(yùn)動(dòng),一部分能量產(chǎn)生有效的光電效應(yīng),發(fā)出光子;另一部分是以發(fā)熱的形式消耗掉,從而導(dǎo)致PN結(jié)芯片發(fā)熱。三、實(shí)驗(yàn)儀器USB連接線恒流源,恒壓源,程控脈沖電源,溫控電源,電源線,四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 電學(xué)特性測(cè)試將LED正負(fù)極對(duì)應(yīng)插裝到夾具的正負(fù)接口上,將軟件界面選為光電特性測(cè)試界面,選擇伏安 特性測(cè)試實(shí)驗(yàn),將可調(diào)恒壓源電壓調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針
6、調(diào)節(jié)到底,打開恒壓源電源開關(guān),在軟件界面 內(nèi)點(diǎn)擊數(shù)據(jù)釆集端口,并進(jìn)行測(cè)量。2. 光電特性測(cè)試調(diào)整光路,使激光光線與光闌筒的中心軸重合。將 LED燈具插裝于夾具上,用導(dǎo)線連接好夾 具和恒流源,將照度計(jì)探頭的保護(hù)蓋擰下并置于光闌筒末端,并將照度計(jì)連接頭插于面板的A端口。打開軟件,依次記錄電壓、電流、光強(qiáng)數(shù)據(jù)。將恒流源調(diào)整到初始狀態(tài),一次更換紅、黃、綠、藍(lán)、白色LED進(jìn)行測(cè)試。將照度計(jì)選為光通量檔,分別將白、紅、綠、藍(lán)四種待測(cè)LED燈插裝至夾具,將夾具插裝至光源入口,將校準(zhǔn)好的照度計(jì)探頭裝至探頭入口。分別在軟件中釆集各LED電流,電壓,光通量數(shù)據(jù),分別計(jì)算每組的發(fā)光效率。3. LED輸出光空間分布特
7、性測(cè)量調(diào)整光路,同電學(xué)特性測(cè)試,并記錄下對(duì)應(yīng)角度盤上角度值。在軟件中選中光空間分布特性 測(cè)試,然后將角度盤與固定架轉(zhuǎn)盤共同向左或向右旋轉(zhuǎn)90°,作為空間起始角-90 °的位置。更換光源的圓頭、草帽頭、平頭三中封裝形狀 LED進(jìn)行測(cè)試。4. 色度學(xué)測(cè)試首先用光纖光譜儀測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)光源的實(shí)際光譜能量分布。在軟件內(nèi)會(huì)呈現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)A光源的實(shí)際相對(duì)光譜功率分布曲線,調(diào)節(jié)積分時(shí)間將該曲線顯示在界面合適的位置。再次測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)鹵素?zé)舻膶?shí)際相對(duì)光譜功率分布是否與理論的標(biāo)準(zhǔn)黑體輻射曲線重合,若兩 條功率分布曲線基本重合,說明校準(zhǔn)成功。關(guān)閉鹵素?zé)?,將LED正確的插裝在光源夾具上,并用紅黑導(dǎo)線連接到恒流源上
8、,調(diào)節(jié)恒流源使 LED正常工作,將光源夾具插裝到積分球光源入口處,即可得到LED的色度學(xué)參數(shù)。五、數(shù)據(jù)結(jié)果iI.性曲線實(shí)驗(yàn)結(jié)果y a | £33 ?I9aluII1314l,ITIB19 r i“n4&:TalsmallllHm8.lDD.,gom和 m«.aBlcccc_u o D Q L L40,000 ;-ao.oiNML成oura-IXD -2.3®z3 CD 1>| 7 7BD 9 4LD U挪 Lrj概lf m:4* £L iALi 0 000 0 Wb0 ccoD ETC! Q.QCOo m2D 000:hi .niiiiD.
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38、 低于測(cè)試值。2. 在輸出光空間分布特性的測(cè)量中可以看出,未加透鏡的發(fā)光二極管,方向半角值大約為50°,可用于普通照明以及大屏幕顯示等要求視角廣寬的應(yīng)用環(huán)境。3. LED的開啟電壓:在二極管正負(fù)極間加電壓,當(dāng)電壓大于一定的范圍時(shí)二極管開始導(dǎo)通,這個(gè) 電壓叫開啟電壓。4. LED的工作電壓:二極管正常工作時(shí)的電壓。5. LED的反向漏流:流過處于反向工作的 pn結(jié)的微小電流稱為反向漏電流。 七、LED的發(fā)展1.2007年,LED市場(chǎng)達(dá)到了 46億美元,增長(zhǎng)率為9.5%,由于手機(jī)以外的應(yīng)用產(chǎn)品的增長(zhǎng)加速, 預(yù)計(jì)LED行業(yè)總體市場(chǎng)會(huì)進(jìn)一步加快。2. 供電方式的改變,隨著全球非再生能源的急劇
39、消耗,儲(chǔ)量越來越少;同時(shí)排放的大量CO2也導(dǎo)致全球氣候的反常、溫室效應(yīng)、海平面上升等環(huán)境問題危及全球人類和動(dòng)植物的生存環(huán)境。目前太陽(yáng)能發(fā)展迅速,太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換效率正在逐步提高。LED是半導(dǎo)體電致發(fā)光器件,驅(qū)動(dòng)方式的選擇具有廣 泛性,也就意味著可以在供電方式上進(jìn)行不同的供電選擇。3. LED本身散熱效率較低,因此可以將驅(qū)動(dòng)單獨(dú)設(shè)計(jì),驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的熱量可以及時(shí)散出,非但不會(huì) 增加LED燈珠的散熱負(fù)擔(dān),延長(zhǎng)了 LED的使用壽命;而且自身也將不會(huì)受到LED的熱量影響,同時(shí)也 會(huì)增加驅(qū)動(dòng)中鋁電解電容的壽命,加大驅(qū)動(dòng)的安全使用年限。八、參考文獻(xiàn)1. 李建,葉仁廣,徐時(shí)清,LED應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì),中國(guó)計(jì)量學(xué)院,科技風(fēng)雜志2. 劉宇
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