LED光_色_电参数综合性能分析测试原理与仪器

LED光、色、电参数综合性
能分析测试原理与仪器
(杭州远方仪器有限公司技术中心杭州310053)
摘要
光色电综合性能是LED的主要技术指标,LED光色电综合性能的准确快速测量,对LED研发、制
造具有重要意义。

本文介绍了LED光色电综合性能分析测试原理和仪器的主要技术指标,仪器满足CIE推荐标准条件。

关键词光色电综合性能参数、LED、准确快速测量、CIE推荐标准条件
1概述
LED行业在高速发展,LED应用日趋广泛。

特别由于近年来紫光LED和紫外LED的研制成功,使得LED将有可能成为21世纪最有前途的光源。

由于LED行业的快速发展,竞争的不断加剧,LED品质受到了前所未有的重视,尤其是在大屏幕显示、LED照明光源等对颜色要求较高的场合,品质控制的难度和重要性均显得特别突出。

快速、准确测量LED光色电性能的综合分析测试仪行业需求较大,但我国一直依赖进口,成本很高,对行业发展十分不利。

最近远方公司在解析美国、德国等先进LED测试仪基础上,根据CIE推荐的标准条件和国内行业标准,研发LED 光色电综合性能分析测试仪。

2基本原理
图1所示为LED光色电综合性能分析测试仪器原理图,从集数控DC恒流电源、数控DC恒压电压、光学多通道快速分析仪和小型分布式光度计于一体。

仪器可自动切换被测LED的供电电源,当被测LED 切换到恒流源时,仪器可测试其正向工作电流和正向工作电压,此时电流可以数控设定。

当被测LED切换到恒压源时,仪器可测试其反向电压和反向电流,此时电压可以数控设定。

被测LED在-90b~+90b 范围内自动扫描,自动扫描间隔最小可达011b,通过自动扫描,仪器可测试LED的法向光强、最大光强、光束角、偏差角、光强分布曲线(配光曲线)、等效光通量、等效光通量效率、等效辐射效率、等效辐射功率效率。

当被测LED扫描到一定位置时,被测LED光谱被光学多通道快速分析仪(OMA)拍摄,仪器通过对光谱的分析测量可测得LED的色品坐标(x,y),峰值发射波长K p、光谱辐射带宽$K、色纯度(purity)、主波长K d、相关色温Tc和显色性指数Ra和相对光强功率分
布等色度参数。

图1LED光色电综合性能分析测试原理图
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中国照明电器
CHINA LIGHT&LIGHTING2002年第12期
3主要技术指标
11恒流源电流调节范围:0~10010m A(特殊可供0~99919m A);21恒流源稳定度:011%;31恒流源电压输出能力:20V;41恒压源电压调节范围:0~ 20010V;51恒压源稳定度:011%;61恒压源电流输出能力:1000L A;71电压、电流均四位数显,准确度012级;81光度测量满足CIE条件A或B;91光度探测器等级:一级V(K)修正;101光强测量准确度:一级;111光强分布角度扫描范围:-90b~+90b;121角度扫描最小间隔:011b;131光谱(波长)测量范围:380~ 780nm;141波长分辨率:013nm;151波长准确度:1nm; 161可测光度色度项目:(1)色品坐标(x,y);(2)峰值发射波长K p;(3)主波长K d;(4)光谱辐射带宽$K;(5)色纯度(purity);(6)相关色温Tc;(7)显色性指数Ra;
(8)相对光谱分布;(9)法向光强;(10)最大光强;(11)偏差角;(12)光束角(25%、50%、75%等多种光强束角);(13)光强分布曲线(配光曲线);(14)等效光通量;(15)等效光通量效率;(16)等效辐射功率;(17)等效辐射功率效率。

4影响测试结果的关键技术因素
在LED测试中经常出现测不准的情况,除了LED自身的稳定性、可复现性和环境温度等测试方法上的原因外,仪器在下列几方面的技术性能十分关键:
(1)高精度的恒流源
恒流源必须具有较高稳定度和电流测量准确度。

(2)光度探测器的V(K)修正水平
光度探测器的光谱灵敏度响应曲线S(K)必须进行严格修正,以使其符合CIE1931人眼光视光效函数V(K),CIE规定了用f1值评价其修正程度,即
f1=
Q]0|S*(K)-V(K)|d K
Q]0V(K)d K@100%(1) S*(K)=
Q]0P S(K)#V(K)#d K
Q]0P S(K)#S(K)#d K@S(K)(2)
当光度探测器光谱灵敏度曲线S(K)被严格修正为V (K),即S(K)=V(K),(K=380nm~780nm)时,那么f1=0。

因此,f1值越小越好,一级V(K)探测器的f1值要求小于5%。

(3)光强分布的角度精度
由于LE D光源是一个方向性很强的光源,光束角一般较小,因此转角的间隔和准确性会严重影响测试结果,012b以上的角度精度能确保测试结果的准确度。

(4)颜色测量
由于LE D的发光波长是半导体材料决定的,因此一般厂家对颜色重视程度不高,但是在LED大屏幕显示和白光照明光源的应用中,对LED的颜色要求十分苛刻,若测试仪器精度不高,很难达到控制品质的目的。

5结论
按本文原理设计的仪器已研制成功,它就是远方LED630系统,该系统完全满足了CIE推荐标准条件和行业标准,现有仪器技术指标已高于国内有关行业标准的要求。

(本文编辑赵革)
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LED光、色、电参数综合性能分析测试原理与仪器。