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大功率LED灯具的光学特性检测系统设计

上传人:胡山/李春华/任淑艳/段海龙

上传时间: 2012-03-14

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作者胡山/李春华/任淑艳/段海龙
单位天津市信息传感与智能控制重点实验
分类号TP391
发表刊物《Machine Tool & Hydraulics》
发布时间2011年

  随着LED 技术突飞猛进地发展,以LED 为核心的科研、生产、应用已经具备了相当的规模,但LED的低功耗、长寿命、高可靠、抗冲击、快响应等诸多优点仍会进一步推动LED 产业的发展。LED 应用范围日益广泛、应用规模日益扩大、应用前景十分诱人,面临的困难也逐步明朗。LED 产业的发展极大地缘于技术的进步,而技术进步的动力则是来自于应用的需求,亮度的提高、基色的丰富、功率的增加等等无不如此。可以推想,未来的LED 产业,一定会根据应用的要求,在亮度、功率、基色等技术方面进一步突破,使不同类型的LED 更加广泛地应用于城市景观照明、室内照明等领域。继半导体技术引发微电子革命之后,又在孕育一场新的产业革命———照明革命。此外,LED 的发光效率也屡创新高,LED 已经可以在很多场所代替传统光源使用,特别是大功率LED 的出现,加速了LED 取代传统照明光源的速度。

  作为半导体固体“冷光源”,其环保、高效、节能的特点使其成为传统的白炽灯和充气光源的理想替代品,因此,在未来,超高亮度、大功率是LED 重要发展方向[1 - 2]。相应地,对LED 的光电特性、色度特性、安全性、产品可靠度等的要求也更加严格,然而LED 的光电及热学特性与传统光源差异甚大,如何准确测量LED 的各项性能参数成为半导体照明领域的一个研究热点。作者在分析LED 性能的基础上,重点研究由LED 阵列构成的LED 灯的性能指标及检测方法,并建立系统检测平台,通过实验验证了该检测方法的可靠性。

  1 、LED 的主要特性

  LED 的特性主要包括电学、光学及热学特性。电学特性是LED 驱动设计所要考虑的核心问题,光学特性主要涉及到光谱、光度和色度等方面的性能要求。根据新制定的行业标准“半导体发光二极管测试方法”,主要有发光峰值波长、光谱辐射带宽、轴向发光强度、光束半强度角、光通量、辐射通量、发光效率、色品坐标、相关色温、色纯度和主波长、显色指数等参数,目前,这些参数的检测方法已经成为照明领域的研究热点。

  LED 器件的热学性能[3 - 4]会直接影响到器件发光效率、强度、照度、发光均匀性、光谱特性、工作稳定性和使用寿命,因此必须对LED 器件的热学参数进行分析和检测,这样,不同类型的LED 的上述光学参数才具有可比较性。

  LED 灯具是多个LED 的组合设计,除了在每个LED 的选择上要考虑以上性能外,整体的特性也必须符合应用的要求。作为照明用的灯具光源一般要求小型化,即密集排列以提高单位面积上的光强,因此必须注意散热,以确保LED 灯具能够长期稳定地工作。目前,关于LED 灯具性能检测的研究还很少,因此,作者针对大功率LED 灯具,提出光学特性检测系统的设计方法,为LED 灯具在照明领域尤其是室内照明中的应用提供检测手段和技术支持。

……

图、LED 灯光学性能参数检测系统结构

图、光照特性曲线图

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