白光LED照明时代来临日本发表量测标准
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上传人：admin 上传时间： 2007-02-09 浏览次数： 313 |
编者按：日亚化学开发出100lm/W的白光LED之后，所表现出来的发光效率已经可以媲美萤光灯管以及HID Lamp，日亚化学的高发光效率白光LED使用光输出为30mW（当输入电流为20mA）的蓝光LED芯片。除了日亚化学之外，全球各大LED也积极地开发出高发光效率的白光LED，例如CREE在已经开始出货30mW的产品，预计在2006年年底投入3336mW的LED，让使用这款LED芯片的封装业者，已经有可能开发出高发光效率为100lm/W的白光LED。
所以当LED跨入高发光效率时代之后，应用在照明的能力方面也就被各界所期待。白光LED的应用，已经从目前的行动电话，扩大到大型面板，业界预估到2010年，就可以出现利用白光LED作为照明的量产品。
■日本提早发表量测标准
虽然白光LED的发光效率，因为业者的努力而不断地提升，但是，到目前为止，似乎还看不出来全球业界有通用的测光法则，作为标准依据。因此，包括日本照明学会、日本照明委员会、日本照明器具工业会，以及日本电球工业会在2004年年底共同制定了一套新的准则，作为未来照明用白光LED的量测标准，这些规格编号包括了照明协会技术的JIES 009、日本照明委员会的CIE S001、日本照明器具工业会规格的JIL 9003，和日本电球工业会规格的JEL 311。而目前台湾一些单位也开始引用此一规范作为量测的依据。
此一规范的是由日本电球工业会发起，配合相关组织或产业业者包括小系制作所、三菱电机、松下电器、日立LIGHTING、丰田合成、USHIO、OSRAM MELCO、松下电工、NEC LIGHTING、STANLY、日亚、东芝Lighttech、LUMILEDS LIGHTING JAPAN、ROHM等等的技术人员，讨论出量测白光LED元件，以及白光LED模块的光度与全光束的方法，将量测对象限定在照明用白光LED，同时采用与标准LED作比较量测的方法，共同制定标准规范，预计此一准则未来将会成为JIS日本工业规范。测定的项目包括了CIE平均光度、全光束的光量值、相关色温、配光特性等，利用已经经由测光标准Lamp校正过的白光LED数值作为标准依据，不只单芯片LED，甚至照明用的多白光LED模块也可以依照这个准则作为测量的依据。
■照明用LED测量基本的规范
当然，对于作为照明用的LED，日本电球工业会等业者也做了一些基本的规范，例如，定义了LED芯片与模块的结构，在色温必须是CIE 1960的UCS色度座标上，黑色放射轨道偏差量在0.02范围内2500K10000K，而光谱方面则是必须落在可视光的范围之内等等的规范。在CIE平均化LED光度采用了CIE127标准的规范，也就是说，所谓的CIE平均光度是指，从LED的顶点开始往下成为一垂直线作为测光轴，直到LED圆锥底面形成的圆锥立体内所经过的平均光度，其它包括，LED的寿命、输入电流、输入电压、消耗电力都有做了相当清楚的定义。
而发光光谱与配光特性方面，则必须满足配光特性是均一的，并且结构轴上角度范围在±5度内、光度变化不超过，以色座标x,y的色度变化在±0.003之内。
这个规范也考虑了初期发光的不稳定性，因为，LED的特性会随著温度与输入电流而出现变化，所以规定了待测样品必须经过100小时在20mA定电流工作的寿命考验，才开始进行量测的动作，并且在规范书中规定了，待测白光LED从点灯开始，必须直到Junction点的温度到达一定值之后，并且确认光输出已经稳定之后才会开始进行量测，而稳定时间最少5分钟以上。因为LED与一般矽芯片的特性不同，因为无法确保电极面积的广泛程度，加上包括内部串联电阻值，以及电位出现不均匀分布等等，所产生的顺向电压，也会因为温度而出现变化。此外，周围温度的变动幅度必需在摄氏2度之内，以及不允许有风场现象的出现，来确保待测白光LED的色再现性与稳定性。而且当作为标准值的LED与待测的LED，光谱出现落差状况时，必要时必需将色补正系数乘上测量值作补正。
[NT:PAGE] 除了白光LED本身的条件与量测环境做了详细的定义之外，该团体在量测法则中说明了测光器的规范，依照法则的指定是，量测时所使用的测光器，必须相当于JIS C1609中所规定的一般形AA级照度计，或者符合JIS Z 8724的分光测光器。在此份的准则中，还详细定义的相当多的量测条件与数值，例如CIE平均化LED光度量测的LED发光部容许最大尺寸、LED的光束量测角度范围等等，提供受测或待测机构作为参考的依据。
另外，该团体也提供了几项量测条件，不过由于这些方法是补充性质的，所以不列入量测的相关事项，也非规定的一部份。这些测定方法包括了LED光源的点灯方法、单色LED光源量测的受光器具备条件，和LED光源的寿命特性评价方法。
■LED光源的点灯方法
待测LED的电流驱动，在补充说明书中，列举了两种直流驱动方式，包括大阻抗值进行限制电流驱动，以及定电流源驱动。
利用大阻抗值进行限制电流，是针对待测LED出现电位不均匀分布，以及温度累积的热量，所造成顺向电压变动，利用大阻抗值与高电源电压，来限制电流而控制发光量的变化，而采用定电流源驱动是希望让内部阻抗变成无限大，避免出现顺向电压变动。但是针对高通量、高功率等等的LED点灯时，就无法采用大阻抗值进行限制电流驱动的方式，因为会造成供给电压过高，以及过大的串联电阻功率值，所以，针对这一特色的待测LED时，就比需采用定电流源驱动的方式。
点灯温度方面，就如前述，温度变动幅度必需在摄氏2度之内，并且在无风的环境下，仅靠自然对流来达到热平衡。除非是特殊的要求，否则待测的LED也不可装设Heat Sink藉此强化散热能力。
■有色LED光源量测的受光器具备条件
量测单色LED的测光器，基本上与量测白光LED测光器相同。两者最大的差异是，白光LED的光含盖了全部可视范围，而单色LED的分布，则是仅有某一可视波长范围，因为是窄频发光的特性，所以在单色LED量测所使用测光器本身的特性优劣，对量测结果会有一定程度的影响。所以，为了减少由于这样的因素，所造成的困扰，必须要有一些的色补正系数计算来辅助。而至于色补正系数计算公式，在此份的补充说明书中，也有详细的条列与说明。
■LED光源的寿命特性
原则上是需要多个配光特性，相关色温特性近似的待测LED为对象。先决定其中一个待测LED作为比较标准，先不进行点灯的动作，作为条件的保存，随后，当其它同特性的待测LED经过点灯1000小时时间，与不进行点灯的进行比较量测来判定产品寿命。寿命判定包括的CIE平均化的LED光度或是光束等等。当然，进行寿命试验时，所提供的电流是必需将串联阻抗值加大，而维持在一定的强度。而在点灯姿势方面，在进行量测时，安排可以容易维持LED点灯姿态即可。（参考资料：日本日本电球工业会等四团体共同发表，照明用白光LED测光方法通则）
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