LED的测量61044(精品).ppt

LED的测量的测量主讲：宋贤杰主讲：宋贤杰测试：李绮珍测试：李绮珍1电磁波谱电磁波谱电磁波谱电磁波谱电磁波波长范围从电磁波波长范围从波长到无线电波波长波长到无线电波波长,光波只是其中极小光波只是其中极小一部分一部分.2光谱光效率曲线光谱光效率曲线光谱光效率曲线光谱光效率曲线人眼对不同的颜色人眼对不同的颜色(波长波长)有不同的灵敏度。有不同的灵敏度。而而这是产生不同灯有不同光效的基础。这是产生不同灯有不同光效的基础。明视觉明视觉 暗视觉暗视觉3照明单位照明单位照明单位照明单位光线光线(可见电磁辐射可见电磁辐射)光波的能量内容光波的能量内容眼睛的视觉感受眼睛的视觉感受两不相同事物两不相同事物 能量辐射的量子术语能量辐射的量子术语&视觉感受视觉感受光是以人眼视觉感受为基准的辐射光是以人眼视觉感受为基准的辐射4 光通量光通量光通量光通量光源在单位时间内发光源在单位时间内发出的光量称为光源光出的光量称为光源光通量通量单位单位 流明流明(lm)符号符号 5 光通量光通量光通量光通量某些实际例子某些实际例子6光强光强光强光强IwI=光通量光通量 立体角立体角fdw光源在给定方向上单光源在给定方向上单位立体角内辐射的光位立体角内辐射的光通量通量单位单位:坎德拉坎德拉 cd符号符号:I=4 I7光强光强光强光强某些实际例子某些实际例子8光照度光照度光照度光照度照度照度E=E=流明流明流明流明 x(x(设计系数设计系数设计系数设计系数)面积面积面积面积流明流明面积面积(m2)单位面积接受到的光通量单位面积接受到的光通量单位单位:勒克斯勒克斯lx符号符号:E9trafficsignalvideo screenvideo screenAutomotivebrake/tailturn/markerInGaNAlInGaPAlInGaPAlInGaPAlInGaPInGaNInGaN10LED的光学特性的光学特性X，Y色坐标色坐标 光谱纯度光谱纯度11关于LED计量测试国际标准的介绍l国标照明委员会（CIE）第二分部（D2）于2001年5月在美国华盛顿国家标准局（NIST）召开CIE第二次LED专家会议，共有美国、法国、英国、中国、日本等17个国家，约200人参加。此会议的主题是讨论LED的光学特性和相关的计量方法。12目录目录lLED测量的分类测量的分类lLED的主要的光学、电学和热特性的主要的光学、电学和热特性lLED的发光强度、总光通量和光谱分布测量的发光强度、总光通量和光谱分布测量l测试实例分析测试实例分析13一.LED 测量的分类lA.实验室测量 对于大多数生产商和LED的大批量使用者，通常首先在设备完善的实验室中获得LED的特性参数。由此，得到各种不同类型的LED工作参数，用于生产过程中的质量控制。lB.整体试验 整体试验用于生产控制或检验入货的质量。由于要处理大量单元，试验的装置应能高速运作。当对LED的常规测量在专业实验室之外时，有稳定、经定标的标准LED就非常重要。这些标准LED还必须有与所测的LED同样的空间和光谱特性，这样，就能尽可能确保测量过程仅是一个简单而直接的对相似器件的比较过程。在所提的建议中，我们考虑更多的是A类试验。在实验室获得一套工作特性参数之后，生产商和使用者的责任是确保用于常规生产检验的测试装置能正确地测量。值得再次重申的是，在测试装置被安装之前，应对理论依据和可能的误差来源进行仔细的研究。14二二.LED的主要的光学、电学和热特性的主要的光学、电学和热特性辐射的空间分布辐射的光谱分布辐射的中心波长、峰值波长、质心波长和光谱宽度辐射的发光面和角分布电特性标准参考光源工作环境温度温度对LED的影响15LED的光学特性的光学特性辐射的空间分布辐射的空间分布l空间分布不均匀性。空间分布不均匀性。lLED辐辐射射的的空空间间特特性性取取决决于于封封装装半半导导体体芯芯片片的的形形式式。因因为为，封封装装内内可可能能带带有有内内部部反反射射杯杯、透透镜镜以以及及一一些些散射和滤色材料。散射和滤色材料。16LED的光学特性的光学特性辐射的光谱分布辐射的光谱分布l&LED光光辐辐射射光光谱谱分分布布有有其其独独特特的的一一面面。它它不不是是单单色色光光（如如激激光光），也也不不是是宽宽光光谱谱辐辐射射（如如白白炽炽灯灯），而而是是介介于于两两者者之之间间：有有几几十十纳纳米米的的带带宽宽、峰峰值值波波长长位位于于可可见光或近红外区域。见光或近红外区域。17LED的光学特性的光学特性辐射的中心波长辐射的中心波长 峰值波长峰值波长 质心波长质心波长18LED的光学特性的光学特性发光面和角分布发光面和角分布19LED的电特性的电特性l恒定电流下工作恒定电流下工作LED工作电流恒定为工作电流恒定为IF，相应电压相应电压UF可由可由LED两边两边触点测得。建议采用四脚触点测得。建议采用四脚LED。LED消耗的电功率消耗的电功率可由下式计算得到：可由下式计算得到：对于对于LED特性参数的测量，恒定的工作电流是至关特性参数的测量，恒定的工作电流是至关重要的。重要的。l恒定电功率下工作恒定电功率下工作l恒定光输出下工作恒定光输出下工作 需要需要“控制线路控制线路”的光线反馈系统的光线反馈系统 20LED的电特性的电特性测量方法测量方法辐射效率辐射效率（辐射功率辐射功率/电功电功率）受电流影响率）受电流影响调制电流方式（调制电流方式（恒流方式）恒流方式）特点特点方法方法10s 毫秒毫秒 不影响温度不影响温度 （用于生产控制）（用于生产控制）单脉冲方式单脉冲方式短时间重复加大电流信号，短时间重复加大电流信号，测量取平均值（结果等同与测量取平均值（结果等同与恒流方式）恒流方式）多重反复方式（使用复合电多重反复方式（使用复合电路）路）21LED的电特性的电特性正向电压正向电压l正向电压的大小取决于正向电压的大小取决于LED的半导体材料的半导体材料。l单单个个LED的的电电压压与与电电流流IF和和半半导导体体芯芯片片的的温温度度TC有关：有关：l正向电压的全微分正向电压的全微分dUF可分为两部分：可分为两部分：22LED的电特性的电特性正向电压正向电压l与电流的关系与电流的关系 在稳定的温度下，所有半导体在稳定的温度下，所有半导体LED的正向电压及电流的关系的正向电压及电流的关系基本一致。在正常工作状态下，基本一致。在正常工作状态下，即启动和饱和状态之间，斜率即启动和饱和状态之间，斜率基本为线性：基本为线性：如果如果LED的工作电流为的工作电流为IF0，相相应正向电压为应正向电压为UF0，则此时的则此时的微分电阻为：微分电阻为：则电压则电压/电流特性可近似表示为：电流特性可近似表示为：23标准参考光源标准参考光源24工作工作环境温度环境温度 lLED测量的环境温度一般为测量的环境温度一般为Tamb25oC。l温度变化的速度取决于输入电功率的大小和温度变化的速度取决于输入电功率的大小和LED封装的热容量。封装的热容量。l当达到热平衡后，当达到热平衡后，LED主要通过管脚向周围主要通过管脚向周围环境传递疏散热量。环境传递疏散热量。25温度对温度对LED的影响的影响l温度与正向电压的关系温度与正向电压的关系l温度对光辐射的影响温度对光辐射的影响主波长的偏移公式主波长的偏移公式l温度对辐射的辐射效率和光效影响温度对辐射的辐射效率和光效影响26三三.LED发光强度、总光通量和光谱分布测量发光强度、总光通量和光谱分布测量l平均光强测量方法 对于CIE标准环境A:316nm 对于CIE标准环境B:100nml总光通量测量方法 1.分布光度计法 2.积分球法27平均光强测量平均光强测量l一个新的物理量：平均一个新的物理量：平均LED光强光强产生原因产生原因测量标准环境测量标准环境l对于对于CIE标准环境标准环境A：316mml对于对于CIE标准环境标准环境B：100mm计算公式计算公式2829总光通量的测量总光通量的测量积分球法积分球法l积分球法积分球法使用积分球将使使用积分球将使LED总总光通量的测量更加简单。光通量的测量更加简单。带有两个入射孔和一个带有两个入射孔和一个用于探测器的出射孔用于探测器的出射孔 的的积分球测量可对待测积分球测量可对待测LED的自吸收进行修正。的自吸收进行修正。3031总光通量的测量总光通量的测量积分球法积分球法l积分球法积分球法使用积分球将使使用积分球将使LED总光总光通量的测量更加简单。通量的测量更加简单。带有两个入射孔和一个用带有两个入射孔和一个用于探测器的出射孔于探测器的出射孔 的积分的积分球测量可对待测球测量可对待测LED的自的自吸收进行修正。吸收进行修正。32总光通量的测量总光通量的测量分布光度计法分布光度计法 l分布光度计法分布光度计法 球面面元球面面元dA上所接受的光通量微分上所接受的光通量微分d（与方向与方向,有关）可以表示为：有关）可以表示为：积分可以得到总光通量积分可以得到总光通量：33四.测试实例分析商品化仪器测试实例34商品化仪器商品化仪器LED-1100平均强度，光谱，空间分布，平均强度，光谱，空间分布，CIE-127 条件条件B 100 mm LED-202/600辐射通量辐射通量/光谱光谱OmniLED FMS辐射通量辐射通量/光谱光谱/正向电压，正向电压，电流电流35LED-1100光谱光谱/角度分析仪角度分析仪l光谱特性光谱特性l色度学坐标，主波长和色度学坐标，主波长和纯度纯度lCIE-127 平均发光强度平均发光强度 l测定测定 LED 角度分布角度分布 ：-80-+80 l计算视角计算视角2 1/2，绘制，绘制极坐标图极坐标图3637测试实例：测试实例：383940414243Lighting Sources and Illumination Engineering DepartmentFudan University44THE END45