普通照明用LED光源的特性

2011-09-21 09:47:08来源: 互联网
1、概述

  近年来LED的研发、生产和应用飞速发展。蓝光LED的发明使得LED应用于普通照明领域成为了可能,伴随着高效、大功率LED技术的不断突破,LED将最有可能成为本世纪应用最广泛的照明光源


  对于LED的特性,因其应用领域的不同需进一步统一认识,半导体行业和照明行业对LED的认识存在着明显的差别,用于指示(包括显示)目的LED的特性和用于照明目的LED的特性也有所不同,相应的物理测量方法和质量评估方法也各不相同,使用的仪器也存在着一定的差别,各实验室的测试条件也不尽相同。

  由于上述原因,各实验室对同一LED给出不同的测量结果是经常发生的事。本文主要介绍照明LED的特性测量,介绍CIE在LED测量方面已取得的成果、 CIE第二分部(Division2)专家较为普遍认同的物理测量方法、以及基于现有CIE技术文件的专用测量仪器,并给出了典型的普通照明用LED光源的较为完整的物理测量报告。

  2、普通照明用LED光源及其特性

  普通照明LED,俗称“白光”LED。目前实现白光LED主要有两条途径:第一,用LED发出的蓝光激发荧光粉,再与荧光粉发出的“黄光”进行混光,最终得到白光;第二,用红、、绿、蓝三种不同的LED进接混光,得到白光。

  普通照明用LED光源的典型结构示意图如图1-3所示。

  无论是单个封装好的LED还是由LED串组成的LED光源,它都不是物理学上最容易理解和描述的点光源或朗伯光源,它是由多个等效点光源所组成的分散的点光源(象:虚象和实象均存在,一般多数为虚象)的集合。LED光源所对应的特定的点光源集合有着共同的特征:

  (1)、在近场的不同距离下,其光强分布是不相同的;

  (2)、在某一特定角度上(如法向),其近场发光强度不是恒定的,因而,照度随距离平方成反比定律不成立;

  (3)、由于LED芯片与封装透镜的位置敏感性和LED芯片的不对称性,LED光源在不同的C平面上有不同的光强分布曲线;

  (4)、目前已进入工业化生产的“白光”LED,其光谱混合是不均匀的,其颜色分布像光强分布曲线一样,是随距离和角度的不同而发生变化的,尤其是pcLED,往往存在一个色温很高的蓝色色中心。

  3、普通照明用LED光源的测量方法和仪器

  正是由于普通照明用LED光源存在着上述特性,其测量和品质评价就需要特定的方法和专用的设备仪器来解决。CIE制定了一些LED测量方面的标准,一些标准还在制定之中,部分标准将成为CIE/ISO以及CIE/IEC的联合标准,以统一国际间LED测量问题。中国虽然只有为数不多的科技工作者在从事 LED测量工作,但中国的LED测量方法和仪器一直在跟踪世界最新动态,并受到了CIE的重视。下面逐个介绍照明LED主要特性的物理测量方法与仪器。

  3.1 平均法向光强的测量

  平均法向光强是最常用的LED质量指标,CIE Publication No.127-1997给予了明确的规定和描述,图4明确表达了基本的测量方法,图5为基于CIE  Publication No.127的测量仪器,该仪器除能同时实现CIE Condition A、B外,还能让被测LED转动角度,实现在不同角度下测量LED平均光强。

  3.2 平均光强分布曲线和绝对光强分布曲线的测量

  事实上只要让图4中的LED以前面的顶点为中心沿θ角转动起来,在不同θ角下记录照度值,再根据距离平方反比定律计算出平均光强,那么所得的曲线即分别为在CIE Condition A、B下的平均光强分布曲线。

  尽管上文已表述了LED不符合点光源的特性,不满足距离平方反比定律,但当距离足够大时,如:LED光源所对应的特定的点光源集合(象)的10倍,则距离平方反比定律又恢复为符合,由于此时探测器口径所形成的张角已足够小,“平均”一词已不再重要,并可以加上“绝对”一词,但一般可省略。图6是某1W照明 LED分别在CIE Condition A、B下的光强分布曲线。

  特别需要注意的是,在测试LED平均和绝对光强分布曲线时一定要注意被测平面的选取,为了方便起见,本文定义LED引角中心所决定的平面为CO°平面,并在此平面上测量光强随θ角分布情况。在远距离(点光源条件下)的测试可能会涉及到较高灵敏度的宽线性动态范围的光照度计,这是相对较为昂贵的仪器,测试环境要求也相对较高。相关测试仪器如图7所示。

  此外,由于LED光源是一种窄带光谱的光源,根据CIE Publication No.127的要求,对探测器进行按式(1)所述的SCF修正是必要的,但是实验表明,优质V(λ)探测器在对普通照明用LED光源测量时,即使不修正也能得到满意的结果,其不确定度可以做到±3%甚至更好。

关键字:照明  LED  光源

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0921/article_11800.html
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