LED光譜功率測(cè)試研究技術(shù)開(kāi)題報(bào)

word文檔可自由復(fù)制編輯題目：LED光譜功率測(cè)試技術(shù)研究

開(kāi)題報(bào)告填寫(xiě)要求1．開(kāi)題報(bào)告作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成。2．開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容必須按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）填寫(xiě)并打印（禁止打印在其它紙上后剪貼），完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師審閱。3．開(kāi)題報(bào)告字?jǐn)?shù)應(yīng)在1500字以上，參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇（不包括辭典、手冊(cè)，其中外文文獻(xiàn)至少3篇），文中引用參考文獻(xiàn)處應(yīng)標(biāo)出文獻(xiàn)序號(hào)，“參考文獻(xiàn)”應(yīng)按附件中《參考文獻(xiàn)“注釋格式”》的要求書(shū)寫(xiě)。4．年、月、日的日期一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書(shū)寫(xiě)，例：“2008年11月26日”。1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況）1.1綜述發(fā)光二極管(LightEmittingDiode簡(jiǎn)稱(chēng)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(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)，正越來(lái)越受到人們的追捧，發(fā)展勢(shì)頭異常迅猛。伴隨著LED技術(shù)和半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展LED標(biāo)準(zhǔn)體系的建立和檢測(cè)技術(shù)服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)工作也越來(lái)越迫切。LED作為一種新型光源應(yīng)用在照明領(lǐng)域，其結(jié)構(gòu)、特性、應(yīng)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)、評(píng)估等工作的相對(duì)滯后，成為影響LED半導(dǎo)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(cè)試技術(shù)等相關(guān)內(nèi)容。1.2題目背景和意義LED，即半導(dǎo)體發(fā)光二極管，利用固體半導(dǎo)體技術(shù)直接發(fā)出紅、黃、藍(lán)、綠、青、橙、紫、白等多彩的光，實(shí)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(zhǎng)、體積小等一系列優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于城市照明、道路照明、交通信號(hào)指揮、各類(lèi)盛大活動(dòng)的彩色照明與燈光裝飾、廣告業(yè)等，如2008年奧運(yùn)會(huì)的水立方，開(kāi)幕式上的畫(huà)卷，漢字變幻及60年國(guó)慶的光立方等。照明消耗約占整個(gè)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(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，業(yè)界已研究開(kāi)發(fā)出許多種節(jié)能照明器具，并達(dá)到了一定的成效，半導(dǎo)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(jì)60年代LED問(wèn)世以來(lái),隨著材料及半導(dǎo)體工藝的發(fā)展,LED已開(kāi)始應(yīng)用于指示燈、數(shù)字和文字顯示,但性能參數(shù)(如功率、光強(qiáng)、色溫、發(fā)光效率等)的制約,局限了LED向照明領(lǐng)域的應(yīng)用。其中，LED光譜功率測(cè)試技術(shù)是評(píng)價(jià)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(diǎn)，從而在品質(zhì)的評(píng)價(jià)和檢測(cè)方法方面產(chǎn)生許多新的問(wèn)題。其測(cè)量結(jié)果的一致性超過(guò)了10%，導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)價(jià)LED產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，本論文的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1.3國(guó)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(diǎn)決定了其檢測(cè)的特殊性。為了應(yīng)對(duì)LED檢測(cè)問(wèn)題,在1999年日本京都舉行的IEC年會(huì)上,與會(huì)的發(fā)達(dá)國(guó)家代表提議由CIETC34(照明技術(shù)委員會(huì))制定白光LED相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。目前,世界各國(guó)均在組織研究LED的測(cè)試技術(shù),例如:美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院(NIST)作為世界知名測(cè)試研究機(jī)構(gòu),目前也在組織測(cè)試專(zhuān)家進(jìn)行開(kāi)展LED測(cè)試技術(shù)的研究,試圖建立整套的LED測(cè)試方法和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);日本成立了“白光LED測(cè)試研究委員會(huì)”,專(zhuān)門(mén)研究照明用白光LED的測(cè)試方法和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。世界發(fā)達(dá)國(guó)家為了搶占LED研究的制高點(diǎn),在LED生產(chǎn)、研究測(cè)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(cè)試方法研究。由于企業(yè)界內(nèi)部及相互之間對(duì)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)識(shí)的不一致嚴(yán)重阻礙了LED產(chǎn)品的進(jìn)一步應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。我國(guó)由于缺乏LED的產(chǎn)品統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),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(jìn)或研發(fā)了部分檢測(cè)設(shè)備,但缺少專(zhuān)業(yè)的研究,導(dǎo)致設(shè)備水平低、儀器配套性差、檢測(cè)精度低,造成不同廠(chǎng)家之間的檢測(cè)結(jié)果和研究機(jī)構(gòu)的結(jié)果可能存在相當(dāng)大的誤差,且檢測(cè)結(jié)果相互之間不好對(duì)比。各計(jì)量部門(mén)也因?yàn)閲?guó)內(nèi)無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)量傳而無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用的需求。總的來(lái)說(shuō),我國(guó)在LED光學(xué)特性檢測(cè)評(píng)價(jià)水平與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)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(kāi)展LED光源光譜功率測(cè)試技術(shù)研究，包括LED光譜特性、光功率及發(fā)光效率等測(cè)試方法，并搭建測(cè)試裝置，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外LED光源光譜功率各種測(cè)試方法的研究和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理分析，掌握LED光源光譜功率測(cè)試技術(shù)，并了解LED光源在照明行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展。2.2擬采取的研究方案本論文實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)主要由積分球測(cè)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(cè)器、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)等組成，積分球測(cè)光系統(tǒng)提供了均勻的漫射光斑，由光纖及其耦合部分導(dǎo)入光柵光譜儀進(jìn)行分光、數(shù)據(jù)采集，最后由計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算與處理。2.2.1LED光源總通量、發(fā)光效率的測(cè)量總光通量的測(cè)量原理框圖見(jiàn)如圖2.1，主要由標(biāo)準(zhǔn)光源部分、積分球測(cè)光部分、標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器及數(shù)據(jù)的采集處理等組成，其核心部分是積分球測(cè)光系統(tǒng)，積分球測(cè)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(mǎn)足總光通量相對(duì)法的測(cè)量要求。探測(cè)器及數(shù)據(jù)采集部分計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理積分球測(cè)光系統(tǒng)探測(cè)器及數(shù)據(jù)采集部分計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理積分球測(cè)光系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)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(jì)分為兩種情況：圖2.2(a)測(cè)量位于球體的中心；圖2.2(b)測(cè)量位于球體的一側(cè)。同時(shí)，由于LED光源種類(lèi)繁多，單支LED和模塊LED化的體積差別很大，所以積分球測(cè)光系統(tǒng)需要配備100mm、500mm滿(mǎn)足各種類(lèi)型LED的測(cè)量。擋板被測(cè)燈具被測(cè)燈具光度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)LED燈標(biāo)準(zhǔn)LED燈光度計(jì)擋板擋板被測(cè)燈具被測(cè)燈具光度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)LED燈標(biāo)準(zhǔn)LED燈光度計(jì)擋板（a）測(cè)量位于中心（b）測(cè)量位于側(cè)面圖2.2積分球測(cè)量光通量的原理圖由于光源的發(fā)光機(jī)制不同，或者其設(shè)計(jì)、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(yuǎn)。常用發(fā)光效率來(lái)衡量一個(gè)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(jì)算節(jié)能光源的發(fā)光效率：(2.1)由上式可知，分別測(cè)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(cè)試技術(shù)研究窗口LED標(biāo)準(zhǔn)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(cè)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(zhǎng)的分布情況，一般用相對(duì)光譜功率曲線(xiàn)表示。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)光源輻射的信號(hào)經(jīng)輸入光學(xué)系統(tǒng)、光譜儀的分光系統(tǒng)到達(dá)探測(cè)器接收面上時(shí)，光源的光譜輻射Φs(λ)與探測(cè)器的輸出信號(hào)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(cè)器的響應(yīng)度R(λ)成正比。即：（2.2）由于標(biāo)準(zhǔn)光源輻射的Φs(λ)分布已知，輸出信號(hào)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(chēng)為光譜儀的校準(zhǔn)系數(shù)。當(dāng)測(cè)量被測(cè)光源時(shí)，根據(jù)上述的測(cè)量原理，同樣有：（2.4）由于（2.5）則被測(cè)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(xiàn)，便可獲得LED節(jié)能光源在不同波長(zhǎng)下光譜特性曲線(xiàn)。3．本論文研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開(kāi)展工作3.1研究重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)：掌握LED光源光學(xué)參數(shù)的基本概念和測(cè)試方法、測(cè)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(shí)驗(yàn)方法和LED常規(guī)測(cè)試設(shè)備的使用。3.2前期要準(zhǔn)備的相關(guān)措施通過(guò)查閱大量的國(guó)內(nèi)外技術(shù)資料，整理分析，設(shè)計(jì)初步方案。確定開(kāi)題報(bào)告格式，完成開(kāi)題報(bào)告4．完成本論文的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃（按周次填寫(xiě)）(1-3)熟悉題目，查找參考資料，初步方案設(shè)計(jì)，完成開(kāi)題報(bào)告。(4-8)掌握LED光源光學(xué)參數(shù)的基本概念和測(cè)試方法，包括LED光譜特性、光功率、發(fā)光效率等等。(9-13)撰寫(xiě)畢業(yè)論文。(14-15)完善資料，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。參考文獻(xiàn)[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(cè)試裝置的研究和設(shè)計(jì)[D].西安工業(yè)大學(xué),2013.[5]詹鈺君.大功率白光LED熒光粉測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].武漢理工大學(xué),2012.[6]王文杰.LED光源與光學(xué)特性檢測(cè)[J].江蘇現(xiàn)代計(jì)量,2111.[7]葉煒,竺景.LED檢測(cè)技術(shù)及儀器[C].2007年中國(guó)（廈門(mén)）LED照明與裝飾論壇暨城市夜景建設(shè)研討會(huì)論文集,2007.[8]任豪.LED照明檢測(cè)問(wèn)題及其平臺(tái)建設(shè)芻議[J].中國(guó)科技財(cái)富,2010.[9]王英杰.照明LED光學(xué)參數(shù)測(cè)試技術(shù)及應(yīng)用研究[D].西北大學(xué),2010.[10]林衛(wèi)國(guó).LED光譜電性參數(shù)測(cè)試技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)[D].武漢理工大學(xué),2006.[11]張?zhí)煺?“十城萬(wàn)盞”：星光璀璨不是夢(mèng)[J].中國(guó)科技財(cái)富,2010.[12]時(shí)清.LED檢測(cè)[C].海峽兩岸第十屆照明科技與營(yíng)銷(xiāo)研討會(huì)專(zhuān)題報(bào)告文集,2003.[13]朱虹，張艷琦.國(guó)際LED照明產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展現(xiàn)狀研究[J].2013.[14]周倩.基于專(zhuān)利的LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究[D].2012.[15]陸小建,徐明泉,張建