LED光通量測(cè)量方法與測(cè)量系統(tǒng)研究.pdf

1、發(fā)光二極管(LED)具有光指向性好、壽命長(zhǎng)、體積小、重量輕、低電壓工作、響應(yīng)時(shí)間短、無(wú)紅外輻射等優(yōu)點(diǎn)，特別是LED潛在的高光效(白光LED的理論光效為350～3701m/W)，使人們看到了LED在普通照明領(lǐng)域廣泛普及應(yīng)用的曙光。半導(dǎo)體照明被公認(rèn)為21世紀(jì)最具發(fā)展前景的高技術(shù)領(lǐng)域之一，日益受到世界各國(guó)及產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注。LED要應(yīng)用于普通照明市場(chǎng)，精確衡量其光效和光通量指標(biāo)是非常重要的。LED發(fā)光機(jī)理不同于傳統(tǒng)光源，在物理尺寸、光通量水平、光

2、譜分布各方面都與傳統(tǒng)光源有較大區(qū)別，具有特殊性，這也為光通量的傳遞造成了很大的困難。盡管國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)及美國(guó)、加拿大等計(jì)量研究機(jī)構(gòu)建議了LED光通量的測(cè)量方法，但國(guó)際上至今未有公認(rèn)的LED光通量測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)。目前LED光通量測(cè)量存在著不確定度大、不同儀器及廠家測(cè)量結(jié)果一致性差等特點(diǎn)，測(cè)量誤差甚至達(dá)到40-50％。這些問(wèn)題，使LED光通量的測(cè)量一直存在分歧，因而也影響了對(duì)LED性能的判別，不利于LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本論文通過(guò)對(duì)LED

3、光通量的測(cè)量方法和測(cè)量系統(tǒng)的研究，提出一些新的測(cè)量方法和思路，并研究如何降低測(cè)量中的測(cè)量誤差，提高測(cè)量精確度。
　　首先，分析了LED的發(fā)光特點(diǎn)及光學(xué)和熱學(xué)特性，通過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)分析了目前LED光通量測(cè)量中的不確定性因素，包括與LED自身特性及測(cè)量條件有關(guān)的參數(shù)的影響及測(cè)量方法的影響。分析了環(huán)境溫度、散熱條件、驅(qū)動(dòng)電流等對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響；針對(duì)積分球測(cè)量方法分析總結(jié)了影響測(cè)量精度的因素如V(λ)匹配誤差的影響、自吸收效應(yīng)、積分球空間響

4、應(yīng)非均勻性等；對(duì)分布光度計(jì)測(cè)量方法進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究，選擇了不同的控制參數(shù)及測(cè)量條件，分析了影響測(cè)量精度的一些問(wèn)題，提出了提高測(cè)量精度的一些方法，并對(duì)分布光度計(jì)測(cè)量法的總體不確定度做出了評(píng)價(jià)。
　　其次，在傳統(tǒng)積分球測(cè)量方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，提出了一種新的LED光通量的積分球測(cè)量方法，構(gòu)建了測(cè)量系統(tǒng)，對(duì)探測(cè)器的線性度及光譜儀的測(cè)量噪聲進(jìn)行了軟件濾波和修正。采用窄光束標(biāo)準(zhǔn)光源進(jìn)行定標(biāo)，被測(cè)LED和標(biāo)準(zhǔn)光源放在積分球內(nèi)壁表面，通過(guò)

5、光纖將光引入微型多通道光譜儀進(jìn)行光通量的測(cè)量，消除了V(λ)匹配誤差的影響，光源與光纖孔盡量靠近，大大減小了檔屏的尺寸，從而將自吸收效應(yīng)降到最小。軟件模擬和樣品的測(cè)試結(jié)果表明，該方法可以達(dá)到較高的測(cè)量精度。
　　然后，基于LED體積小，光束角窄的特點(diǎn)，提出了一種新的空間積分法測(cè)量LED的光通量。采用復(fù)合拋物面收集器(CPC)收集LED發(fā)出的光，再用探測(cè)器測(cè)量其光通量值。用軟件仿真分析了不同角度光線與不同光分布的LED在系統(tǒng)上的響應(yīng)