LED 參數(shù)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)概述

　　摘要：比較了CIE(國(guó)際照明委員會(huì)) 和IEC(國(guó)際電工委員會(huì)) 兩個(gè)國(guó)際組織對(duì)LED(發(fā)光二極管) 參數(shù)測(cè)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(cè)試再現(xiàn)性差,測(cè)量不確定度大,不同測(cè)試裝置之間的測(cè)試結(jié)果一致性差等現(xiàn)象[1～3 ] 。究其原因,如同國(guó)內(nèi)對(duì)LED 產(chǎn)業(yè)存在多頭管理,國(guó)際上也一樣: 國(guó)際半導(dǎo)體設(shè)備與材料組織(SEMI) ,國(guó)際電工委員會(huì)( IEC) 和國(guó)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(cè)量標(biāo)準(zhǔn)是由國(guó)際上不同的標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的,而且各個(gè)國(guó)際組織總體上沒(méi)有系統(tǒng)的規(guī)劃,相關(guān)組織間也沒(méi)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(cè)量標(biāo)準(zhǔn)之間存在微小的差異。

　　本文試圖通過(guò)比較各自的標(biāo)準(zhǔn),找出兩者的不同之處,以便為L(zhǎng)ED 測(cè)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(yǔ)的誤解,發(fā)光(輻射)效率(efficiency)
　　用在此文中是不妥的,因?yàn)樾�率是指無(wú)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(cè)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(cè)量?jī)蓚�(gè)物理量:總光通量、正向電流。它沒(méi)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(cè)試時(shí)間將縮短,因只需測(cè)量?jī)蓚�(gè)物理量。
　　1·1·2、發(fā)光強(qiáng)度的測(cè)量距離
　　CIE[5 ] 規(guī)定了發(fā)光強(qiáng)度的測(cè)量距離有兩種:遠(yuǎn)場(chǎng)(條件A) 為316mm ,對(duì)應(yīng)的立體角為01001Sr；近場(chǎng)(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(chǎng)測(cè)量結(jié)果乘以10 就得到近場(chǎng)測(cè)量結(jié)果。
　　IEC[6 ]規(guī)定的測(cè)量距離僅為近場(chǎng)(條件B) ,立體角< 0101Sr ; (為什么不寫(xiě)等于0101Sr ?) 。
　　對(duì)測(cè)量距離,CIE 明確規(guī)定從LED 的外殼頂端到光探測(cè)器的靈敏面。而IEC 規(guī)定得比較模糊。
　　評(píng)論:表面看起來(lái),遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量比近場(chǎng)測(cè)量有時(shí)候不確定度要小,因?yàn)樵诖藯l件下對(duì)測(cè)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(chǎng)條件可適用強(qiáng)照明及封裝產(chǎn)品,而近場(chǎng)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(shuō)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(cè)量LED 在光電探測(cè)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(cè)量的外部條件
　　CIE 明確規(guī)定測(cè)量的環(huán)境溫度為25 ℃,但沒(méi)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(zhǎng)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(lái)予以證實(shí)。
　　2·IEC 提及卻被CIE 遺漏的內(nèi)容
　　2·1·1、CIE 沒(méi)有提到LED 輻射強(qiáng)度的測(cè)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(cè)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(wú)光譜選擇性的探測(cè)器如熱電偶堆等熱電探測(cè)器作為標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器；
　　其三,提到要用近場(chǎng)測(cè)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(méi)有提到脈沖測(cè)量
　　既然市場(chǎng)上有“閃光LED”,閃光頻率約為113～512Hz ,所以必須有相應(yīng)的測(cè)量方法。IEC 規(guī)定,對(duì)閃光LED 的測(cè)量,光探測(cè)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(cè)量峰值波長(zhǎng)的帶寬,單色LED的波長(zhǎng)分辨率和帶寬應(yīng)能夠調(diào)節(jié),以便測(cè)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(zhǎng)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(cè)量的波長(zhǎng)范圍內(nèi)不是常數(shù),則要對(duì)測(cè)量值做相應(yīng)的修正…… 來(lái)源:LED環(huán)球在線信息中心

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