照明用led的光电性能及测试仪器

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1、照明用LED的光电性能及测试仪器一、前言     发光二极管(LED)是一种把电能直接转换成光的固体器件，它的结构主要由PN结芯片、电极和光学系统等组成。照明用LED的性能与显示用LED有一定的差别,其主要特性参数包括：工作电流和电压、输出光通量、发光效率、色品坐标、色温、显色性、空间光强分布、温度特性、光生物安全性等等。由于LED是一个定向辐射光源，带有成像光学系统，而且是带状光谱辐射源，在光电性能测试中，因测试方法不统一，仪器性能的差别大以及操作的不规范等等因素，往往难以得到比较一致、准确的结果。     针对LED特殊的光电特性,并按照国际照明委员会(CIE

2、)的要求，浙大三色公司在LED芯片、LED封装、组合LED灯具及材料测试等方面研制出了一系列极具特色的测试仪器,较好地解决了照明LED测试中的常见问题.二、照明用LED的光电性能评价     1. 电流/电压参数（正、反向）     LED的电性能具有典型的PN结伏安特性，不同的电流直接影响LED的发光亮度。在照明中应用,LED灯应具有大功率、高可靠性，良好的环境适应性等特性。为了获得大功率的LED灯，往往将许多个发光二极管通过一定的串并联方式组合在一起，相关的各个LED的特性必须匹配，因此必须测试它们在工作点上的正向电流和正向压降、反向漏电流和反向击穿电压以及不

3、同温度环境下的电参数的变化特性等等。     2、光通量和辐射通量     发光二极管单位时间内发射的总电磁能量称为辐射通量，也就是光功率(W)。对于照明用LED光源，我们更关心的是照明的视觉效果，即光源发射的辐射通量中能引起人眼感知的那部分当量，称作为光通量Φv(1m)。光通量与器件的电功率比值表示LED的发光效率(lm/W)，它是节能照明的关键指标之一。     3、光强和发光角     无论是应用于显示或照明工程，LED的光强及其空间分布都是十分重要的参数。LED第6页共6页灯的定向发光特性，对于某些局部或定向照明往往会达到非常好的照明效果。     LED

4、的发光强度指在给定方向上单位立体角内所发射的光通量：            (cd)      发光角（或光束角）通常用半强度角θ1/2表示，即在光强分布图中光强大于等于峰值光强1/2时所包含的光束角度。                                                 图1光谱分布     4、光谱分布、峰值波长和带宽           LED的光谱功率分布既确定了发光的颜色，也确定了它的光通量以及它的显色指数。通常用相对光谱功率分布S(λ)表示，如图1所示。光谱功率沿峰值两边下降到其值的50％时，所对应的两个波长之差Δλ＝λ2-

5、λ1，即为光谱带宽。     5、色品坐标、主波长和色纯度     第6页共6页任何一种光源的颜色均可以用CIE1931XYZ色度系统中的一个坐标点(x,y)来表示，如图2所示。                                 图2CIE1931XYZ色度系统      对于彩色LED，用主波长和色纯度则更能直观地表达发光的颜色特性。LED的主波长表明了颜色的色调，而色纯度则代表了该颜色的鲜艳程度。     6、色温和显色指数     光源的发光颜色与在某一温度下黑体辐射的颜色相同时，则称黑体的温度为该光源的色温(K)。对于白光LED，其发光颜色往

6、往与各种温度下的黑体（完全辐射体）的色品坐标都不可能完全相同，则采用相关色温(CCT)来表示。也就是当光源的色品与完全辐射体在某一温度下的色品最接近，则该完全辐射体的温度称为该光源的相关色温。     用于照明工程的LED，除表观颜色外，更重要的特性往往是周围的物体在LED光照明下所呈现出来的颜色与该物体在完全辐射（如日光）下的颜色是否一致，即所谓的显色特性。不同适应场合对显色指数有不同的要求，如表1。     第6页共6页表1          7、光生物安全性     在本世纪以前，照明光源的光生物安全性没有象电气安全性、温度和机械安全性那样受到重视。近几年，

7、随着对光生物研究的深入，照明光源的光生物安全性越受到关注。CIE、IEC及国家均制订了相应的标准。目前常规的照明LED是基于兰光激发荧光粉产生混合光来实现白光，其中的兰光部分是“视网膜兰光危害”最敏感的区域。因此照明用LED主要应考虑兰光部分的光生物效应，其暴辐值要求：                  J?m-2?Sr-1           其中B(λ)是视网膜兰光危害的作用函数,见图3所示.                                                   图3光谱响应曲线三、LED典型测试仪器     1、LED芯片发光测

8、试