发布时间:2021-09-17 07:01:08

LED基础知识:光色的测量(图解)

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  系统等组成。LED的基本的工作原理是一个电光转换过程,当一个正向偏压施加于PN结两端,由于PN结势垒的降低,P区的正电荷将向N区扩散,N区的电子也向P区扩散,同时在两个区域形成非平衡电荷的积累。由于电流注入产生的少数载流子是不稳定的,对于PN结系统,注入到价带中的非平衡空穴要与导带中的电子复合,其中多余的能量将以光的形式向外辐射,电子和空穴的能量差越大,产生的

  光通量是光源在单位时间内发出的光量,也即辐射功率(或辐射通量)能够被人眼视觉系统所感受到的那部分有效当量。光通量的符号为Φ,单位为流明(lm)。根据光谱辐射通量Φ(λ),由下式可确定光通量。

  式中V(λ)为相对光谱光视效率,Km为辐射的光谱光视效能的最大值,单位为lm/W,1977年由国际计量委员会确定Km值为683lm/W(λm=555nm)。

  光源在给定方向上的发光强度是该光源在该方向的立体角元dΩ内传输的光通量dΦ除以该立体角元之商,即:

  光源发光表面上某一点处的亮度是该面元dS在给定方向上的发光强度除以该面元在垂直于给定方向的平面上的正投影面积之商,即:

  LED与传统的照明灯不同,它具有点光源、高亮度、窄光束输出等特点。当LED应用于照明器具时,如果对出光角不加严格的控制就会产生强烈的眩光,某些高亮度LED产品甚至会对人体造成一定的光辐射危害。光色测量可为LED的安全使用提供指导。

  LED的光色测量能提供大量的实验数据,可作为判定LED产品合格与否的标准,并可为改进LED的设计、制造提供依据。

  积分球又称为光通球,是一个中空的完整球壳。内壁涂白色漫反射层,且球内壁各点漫射均匀。光源在球壁上任意一点上产生的光照度是由多次反射光产生的光照度叠加而成的。由积分学原理可得,球面上任意一点的光照度为与光源光通量成正比,因此可利用已知光通量的标准灯与被测灯进行比较得到被测灯的光通量,如图6(a)所示。

  但是由于标准灯与被测灯的物理结构以及性质的不同,如吸收,在利用积分球法测试光通量时需要对测试结果进行修正,可采用辅助灯的方法,如图6(b)所示。

  利用积分球法测试LED光通量时还有一种测试结构,如图7所示,称为前射光通量的测试或2p立体角光通量。该测试并不是测试LED的总光通量,但是人们常常将其与测试LED的总光通量混淆。

  LED亮度的测试一般应用于测试LED芯片的亮度和评价LED光辐射安全性的过程中。测试一般采用成像法,对于芯片的测试可以采用显微成像进行测量(图9(b))。

  光照度实际上并不能算是LED的光学参数,照度是表示被照射表面受照程度的光学量。而且测试单个LED的对某点或某面的照度没有太大意义,因为一般情况下对实际场合的照明都是由多个LED共同完成的。

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