Question

LED光度测量原理

Answer 1

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1光强度的测量方法

把光强标准灯，LED和配有V（λ）滤光片的硅光电二极管安装和调试在光具座上，特别是严格地调灯丝位置，LED发光部位及接受面位置。

先用光强标准灯校准硅光电二极管，C＝E/S
式中Es＝IS/(d2s)
ds是标准灯与接受器之间的距离，Is是标准灯的光强度，Rs是标准灯的响应。
Es＝C•Rt式中Et是被测LED的照度，Rt是被测LED的响应，则LED的光强度It为：It＝Et•d2t 式中dt是LED与接受面之距离。

对于LED来讲，其发光面是圆盖形状的，光分布是很特殊的，所以在不同的测量距离下，光强值会变化，偏离距离平方反比定律，即使固定了测量距离，但是由于接受器接受面积不同，其光强值也会变化。因此，为了提高测量精度，应该把测量距离和接受面积大小相对地给予固定为好。例如，测量距离按照GIE推荐采用316mm，接受器面积固定为10×10mm。在同一测量距离下，LED转角不同，其光强也相应地有变化，因此为了获得最佳值，最好读出最大读数Rt为佳。

2光通量的测量方法

光通量测量在变角光度计的转台上进行，转台上安转了LED，该转台在其水平面上绕着垂直轴旋转±90度，LED在垂直面上绕着测光轴旋转360度。在水平面上和垂直面上的转角的控制是通过步进马达来实现的。转台在导轨上随意移动，当测量标准灯时，转台应离开导轨。

测量时大转盘在水平面上绕垂直轴旋转，步进角度为0.9°，正方向90°，反方向90°。LED自身也在旋转，在每一个水平角度下，垂直平面上每隔18°进行一次信号采集，转完360°之后共采集到20个数据，按下式计算总光通量。

如果大盘旋转0°～90°时，小盘转0°～360°即可。但是大盘旋转0°～90°时，有可能LED安装不均匀（不对称）而引起误差，因此最好的解决办法是大盘转－90°～0°～90°，小盘仍然转0°～360°，把大盘0°～90°和－90°～0°两个范围内绝对值相等的角度上的照度值取平均值来作为0°～90°内的值。

LED总光通量测量的第二种方法是积分求法。此方法的优点是简单易行，但测量精度不高。LED的总光通量计算方法如下，先计算离积分球入射窗口（入射窗口面积A）1距离上标准灯（光强值Is）进入积分球内的光通量Φs，Φs＝Is•A／I2 读出接收器上的光电流信号is，然后把LED置于窗口上，读出相应的接收器光电流信号it，则LED的总光通量Φ为：
Φt=It/IsΦs•K
式中K为色修正系数。

LED的光谱功率分布测量方法：

发光二极管的光谱功率分布测量，目的是掌握LED的光谱特性和色度，再者是为了对已测得的LED的光度量值进行修正。

在测量LED光谱功率分布时，应注意以下几点，一个是在与标准光谱辐照度进行比较时由于标准灯的光谱辐强度比LED强得多，为了避免这个问题，最好在标准灯前加一个中性滤光片，使它的光谱辐强度接近于LED。

LED的光谱宽度很窄，为了准确地描绘LED的光谱分布轮廓，最好采用窄带波长宽度的单色仪进行测量，波长间隔为1nm为好。
按下式计算LED的光谱功率分布Et。
Etλ=Esλ•Itλ/Isλ
式中i是标准灯在波长i处的响应；E是标准灯的光谱功率分布；i是LED在波长λ处的响应。
LED的色坐标计算公式为：
x=∫Etλ•xλdλ
y=∫Etλ•ydλ
z=∫Etλ•ydλ
色坐标为：
x＝X/(X+Y+Z)
y＝X/(X+Y+Z)
也可计算LED的主波长和色纯度。