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LED光谱量测量中的若干问题探讨(表)

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上传时间: 2009-03-25

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  1引言

  今年是发光二极管(LED)诞生40周年,但只有到5年前白光LED开发成功后,对LED进行光谱测量才提上日程。迄今,白光LED的法向发光强度已达10cd以上,光效已超过25lm/W[1]。由于它具有10万小时的寿命,微秒级的响应时间,光效已超过白炽灯;并且体积小,结构牢固。所以继卤钨灯、荧光灯之后,它成为第三代照明光源的趋势已成为必然。目前白光LED的制造途径主要有三种:

  (1)利用InGaN/GaN兰光芯片,结合激发光为黄光的荧光物质YAG复合成白光;

  (2)利用红、绿、兰三基色通过各自比例的调整,复合成白光;

  (3)在ZnSe单晶基板上形成ZnCdSe薄膜,通电后薄膜发兰光,它与基板产生连锁反应发出黄光,复合成白光。

  故各种白光LED离开等能白的色品坐标,即WE(0.3333,0.3333)的差距各不相同,从而对应的色温、色纯度和显色指数等参数也各不相同,所以对它进行光谱量测量的重要性不言而喻。

  准确测试LED各类光电参数对改善LED的性能作用颇大,其中光谱量的测试基本上有三种方法,一是把测量光用若干块不同波长的带通滤光片过滤后到达光探测器,光探测器一般用光电倍增管和硅光电二极管。二是把测量光经衍射光栅分光后到达线阵CCD电荷耦合器件。三是用单色仪分光后进行测量。前面两种方法主要用于便携式光谱测试仪对LED进行多参数一次性快速测量,用同一结构配置的硬件测量多个参数必然降低测量精度,后一种方法计量部门运用较多,能得到高精度的测量值,但测量时间较长。对单色LED主要测定其峰值波长和半宽度(FWHM),对白色LED主要测定其相对功率分布,从而推导出其色品坐标,主波长、色温、色纯度和显色指数等参数,所以是光谱量测量的重点对象。

  2单色仪使用中的一般技术

  (1)光栅的准确对焦:目的是使被测光源的光达到光栅时能充满光栅,以便减小光通过单色仪后的衰减率。光斑太小使出射光的信号减小,光斑尺寸超过光栅又会使这部分光变成杂散光而降低测量精度。所以入射光的配置必须符合所用单色仪的f/D数,使得与LED匹配的透镜能使被测光正好临界地充满光栅。

  (2)狭缝尺寸的设置:一般使出、入射狭缝等宽度,这时所得信号形状为等腰三角形,否则将变成梯形甚至更复杂的形状。狭缝的宽窄应根据被测光的强弱同步调节。狭缝的高度也要相应限制,这只能靠在出、入射狭缝前后放置各种宽度的平行光阑达到,因为单色仪一般并没有调节狭缝高低的功能。狭缝尺寸过大会降低光谱量的纯度,当仪器的最小实际带宽不大于设置带宽的1.2倍时,将得到最小的光谱带宽。

  (3)波长鼓的使用:首先,由于气温变化造成波长尺的热胀冷缩,必须在紫外,可见和红外波段定期予以校正,校正时常用发射波长的低压汞灯、氘灯,见表1和表2所示[2]。

  之所以在表中列出紫外和红外波长是考虑到LED在军用夜视仪和电器遥控器中的应用。其次,变换波长时必须由大到小或由小到大顺序进行,不可来回反复,否则会造成波长示值不准确。

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