LED光通量測量方法與測量系統(tǒng)研究.pdf

1、發(fā)光二極管(LED)具有光指向性好、壽命長、體積小、重量輕、低電壓工作、響應時間短、無紅外輻射等優(yōu)點，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在普通照明領域廣泛普及應用的曙光。半導體照明被公認為21世紀最具發(fā)展前景的高技術領域之一，日益受到世界各國及產(chǎn)業(yè)界的關注。LED要應用于普通照明市場，精確衡量其光效和光通量指標是非常重要的。LED發(fā)光機理不同于傳統(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。盡管國際照明委員會(CIE)及美國、加拿大等計量研究機構建議了LED光通量的測量方法，但國際上至今未有公認的LED光通量測量的標準。目前LED光通量測量存在著不確定度大、不同儀器及廠家測量結果一致性差等特點，測量誤差甚至達到40-50％。這些問題，使LED光通量的測量一直存在分歧，因而也影響了對LED性能的判別，不利于LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本論文通過對LED

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

4、應非均勻性等；對分布光度計測量方法進行了理論和實驗研究，選擇了不同的控制參數(shù)及測量條件，分析了影響測量精度的一些問題，提出了提高測量精度的一些方法，并對分布光度計測量法的總體不確定度做出了評價。
　　其次，在傳統(tǒng)積分球測量方法的基礎上進行了改進，提出了一種新的LED光通量的積分球測量方法，構建了測量系統(tǒng)，對探測器的線性度及光譜儀的測量噪聲進行了軟件濾波和修正。采用窄光束標準光源進行定標，被測LED和標準光源放在積分球內(nèi)壁表面，通過

5、光纖將光引入微型多通道光譜儀進行光通量的測量，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，從而將自吸收效應降到最小。軟件模擬和樣品的測試結果表明，該方法可以達到較高的測量精度。
　　然后，基于LED體積小，光束角窄的特點，提出了一種新的空間積分法測量LED的光通量。采用復合拋物面收集器(CPC)收集LED發(fā)出的光，再用探測器測量其光通量值。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