LED 參數(shù)測量標(biāo)準(zhǔn)概述
編輯：清風(fēng) [ 2010-4-8 8:25:03 ] 文章來源：LED大屏網(wǎng)
摘要：比較了CIE(國際照明委員會(huì)) 和IEC(國際電工委員會(huì)) 兩個(gè)國際組織對(duì)LED(發(fā)光二極管) 參數(shù)測量標(biāo)準(zhǔn)某些方面的不同表述,指出各自特點(diǎn)，提出一些建議
關(guān)鍵詞：CIE；IEC；LED；LED參數(shù)
·引言
LED 技術(shù)雖然已經(jīng)有40 多年的發(fā)展歷史,在產(chǎn)業(yè)界依然存在LED 光學(xué)參數(shù)測試再現(xiàn)性差,測量不確定度大,不同測試裝置之間的測試結(jié)果一致性差等現(xiàn)象[1～3 ] 。究其原因,如同國內(nèi)對(duì)LED 產(chǎn)業(yè)存在多頭管理,國際上也一樣: 國際半導(dǎo)體設(shè)備與材料組織(SEMI) ,國際電工委員會(huì)( IEC) 和國際照明委員會(huì)(CIE) 都程度不同地涉及到LED ,尤其是后兩個(gè)委員會(huì)。
正是由于LED 的相關(guān)測量標(biāo)準(zhǔn)是由國際上不同的標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的,而且各個(gè)國際組織總體上沒有系統(tǒng)的規(guī)劃,相關(guān)組織間也沒有充分協(xié)商,因而存在不同的質(zhì)量評(píng)價(jià)體系,所頒文件的技術(shù)內(nèi)容也不盡相同。IEC 成立于1906 年,它把LED 作為一個(gè)顯示用半導(dǎo)體器件處理,側(cè)重于它的物理特性。CIE 成立于1913 年,它更多地把LED 作為一個(gè)光源器件處理,所以導(dǎo)致各自的LED 測量標(biāo)準(zhǔn)之間存在微小的差異。
本文試圖通過比較各自的標(biāo)準(zhǔn),找出兩者的不同之處,以便為LED 測試方法標(biāo)準(zhǔn)的最終定稿提供一些參考。
1·CIE 和ICE 對(duì)同一事件的不同表述
1·1·1、發(fā)光(輻射) 效能的定義
首先,必須修正對(duì)這個(gè)術(shù)語的誤解,發(fā)光(輻射)效率(efficiency)
用在此文中是不妥的,因?yàn)樾适侵笩o量綱的物理量,而此處是有量綱的。所以,正確的叫法是“發(fā)光(輻射) 效能(efficacy) ”。
發(fā)光(輻射) 效能的定義:
CIE 定義:LED 發(fā)出的光通量(輻射通量) 與耗費(fèi)電功率之比。
IEC 定義:LED 發(fā)出的光通量(輻射通量) 與耗費(fèi)正向電流之比[4 ] 。
評(píng)論:CIE 的發(fā)光效能要測3 個(gè)物理量:總光通量,正向電流,正向電壓(或內(nèi)阻) 。而IEC 只需測量兩個(gè)物理量:總光通量、正向電流。它沒有選擇正向電壓是很明智的,因正向電壓會(huì)隨管芯溫度的升高而下降。作者認(rèn)為,IEC 的定義是不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)�。因�(yàn)榧词箤?duì)于同一批次的管芯和封裝,管芯的內(nèi)阻及端電壓存在微小差異,所以僅適用于對(duì)發(fā)光(輻射) 效能允許有一定變動(dòng)范圍的情況。這樣測試時(shí)間將縮短,因只需測量兩個(gè)物理量。
1·1·2、發(fā)光強(qiáng)度的測量距離
CIE[5 ] 規(guī)定了發(fā)光強(qiáng)度的測量距離有兩種:遠(yuǎn)場(條件A) 為316mm ,對(duì)應(yīng)的立體角為01001Sr；近場(條件B) 為100mm ,對(duì)應(yīng)的立體角為0101Sr :兩者之間可以相互轉(zhuǎn)換,遠(yuǎn)場測量結(jié)果乘以10 就得到近場測量結(jié)果。
IEC[6 ]規(guī)定的測量距離僅為近場(條件B) ,立體角< 0101Sr ; (為什么不寫等于0101Sr ?) 。
對(duì)測量距離,CIE 明確規(guī)定從LED 的外殼頂端到光探測器的靈敏面。而IEC 規(guī)定得比較模糊。
評(píng)論:表面看起來,遠(yuǎn)場測量比近場測量有時(shí)候不確定度要小,因?yàn)樵诖藯l件下對(duì)測量距離、電流和雜散光的要求可相對(duì)低一些。但同時(shí),LED 安裝傾角的影響卻相對(duì)增大,這可是一個(gè)大誤差源。一般而論,遠(yuǎn)場條件可適用強(qiáng)照明及封裝產(chǎn)品,而近場條件 適用于弱照明和芯片、指示燈和背光源等。故均有存在的必要性。其次,CIE 在邏輯上不夠嚴(yán)謹(jǐn)。
首先,它用很大篇幅說明了LED 不是點(diǎn)光源,故距離平方反比定律不成立,發(fā)光強(qiáng)度這個(gè)概念也不適用。另外在實(shí)踐上,它實(shí)際上是測量LED 在光電探測器靈敏面上的照度,然后乘以距離的平方而得到發(fā)光強(qiáng)度。
這樣,曾經(jīng)被否定的距離平方反比定律實(shí)際上仍用到了。
1·1·3、測量的外部條件
CIE 明確規(guī)定測量的環(huán)境溫度為25 ℃,但沒提及大氣條件。
IEC 則在籠統(tǒng)地提到環(huán)境溫度的同時(shí),也強(qiáng)調(diào)了適宜的大氣條件。
評(píng)論:根據(jù)作者長期對(duì)硅光電二極管深入研究的經(jīng)驗(yàn),LED 參數(shù)與大氣條件諸如大氣壓、濕度、潔凈度等有關(guān)是肯定的,只是尚未做這方面的實(shí)驗(yàn)來予以證實(shí)。
2·IEC 提及卻被CIE 遺漏的內(nèi)容
2·1·1、CIE 沒有提到LED 輻射強(qiáng)度的測量,這實(shí)際上是一個(gè)非常重要的物理量
IEC 則用較大篇幅提到這一點(diǎn)。
其一,指出輻射強(qiáng)度的測量定位應(yīng)是機(jī)械軸方向(法向輻射強(qiáng)度)；
其二,提到要用無光譜選擇性的探測器如熱電偶堆等熱電探測器作為標(biāo)準(zhǔn)探測器；
其三,提到要用近場測量。
輻射強(qiáng)度對(duì)紅外發(fā)光二極管( IRED) 尤其重要。
2·1·2、CIE 沒有提到脈沖測量
既然市場上有“閃光LED”,閃光頻率約為113～512Hz ,所以必須有相應(yīng)的測量方法。IEC 規(guī)定,對(duì)閃光LED 的測量,光探測器的上升時(shí)間應(yīng)該足夠小,而且應(yīng)該能讀取脈沖的峰值。IEC 規(guī)定,為了測量峰值波長的帶寬,單色LED的波長分辨率和帶寬應(yīng)能夠調(diào)節(jié),以便測量有足夠的精度。輻射計(jì)的光譜響應(yīng)進(jìn)行校正,不妨假定峰值波長為100 % ,以便作歸一化處理。IEC 指出,若單色儀的透射因子和輻射計(jì)的靈敏度在所測量的波長范圍內(nèi)不是常數(shù),則要對(duì)測量值做相應(yīng)的修正…… 來源:LED環(huán)球在線信息中心
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