LED的測(cè)試培訓(xùn)資料(PPT)

1、1LED的測(cè)量的測(cè)量主講：宋賢杰主講：宋賢杰測(cè)試：李綺珍測(cè)試：李綺珍2電磁波譜電磁波譜電磁波波長(zhǎng)范圍從電磁波波長(zhǎng)范圍從波長(zhǎng)到無(wú)線(xiàn)電波波長(zhǎng)波長(zhǎng)到無(wú)線(xiàn)電波波長(zhǎng),光波只是其中極小一光波只是其中極小一部分部分.3光譜光效率曲線(xiàn)光譜光效率曲線(xiàn)人眼對(duì)不同的顏色人眼對(duì)不同的顏色(波長(zhǎng)波長(zhǎng))有不同的靈敏度。有不同的靈敏度。 而而這是產(chǎn)生不同燈有不同光效的基礎(chǔ)。這是產(chǎn)生不同燈有不同光效的基礎(chǔ)。明視覺(jué)明視覺(jué) 暗視覺(jué)暗視覺(jué)4照明單位照明單位光線(xiàn)光線(xiàn)(可見(jiàn)電磁輻射可見(jiàn)電磁輻射)光波的能量?jī)?nèi)容光波的能量?jī)?nèi)容眼睛的視覺(jué)感受眼睛的視覺(jué)感受兩不相同事物兩不相同事物 能量輻射的量子術(shù)語(yǔ)能量輻射的量子術(shù)語(yǔ)&視覺(jué)感受視覺(jué)感受光是以

2、人眼視覺(jué)感受為基準(zhǔn)的輻射光是以人眼視覺(jué)感受為基準(zhǔn)的輻射5 光通量光通量光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光量稱(chēng)為光源光出的光量稱(chēng)為光源光通量通量單位單位 流明流明 (lm)符號(hào)符號(hào) 6 光通量光通量某些實(shí)際例子某些實(shí)際例子自行車(chē)車(chē)燈自行車(chē)車(chē)燈3W30lm白熾燈白熾燈Softone 75 W900lm節(jié)能燈節(jié)能燈SL 18 W900 lm直管熒光燈直管熒光燈TL D”58W/835200lm高壓鈉燈高壓鈉燈SONT Plus100W10500 lm低壓鈉燈低壓鈉燈SOX-E 131 W26 000 lm高壓汞燈高壓汞燈HPLN 1000W58500 lm7IwI = 光通量光通量 立體角立

3、體角fdw光源在給定方向上單光源在給定方向上單位立體角內(nèi)輻射的光位立體角內(nèi)輻射的光通量通量單位單位 : 坎德拉坎德拉 cd符號(hào)符號(hào) : I=4 I8某些實(shí)際例子某些實(shí)際例子自行車(chē)車(chē)燈(無(wú)反射罩)2.5 cd自行車(chē)車(chē)燈(有反射罩)250 cd厚玻璃射燈 PAR 38 120WSpot9500 cdMVF 406 CAT A1/1800W最大光強(qiáng)4,500,000 cd9光照度光照度照度照度E = 流明流明 x (設(shè)計(jì)系數(shù)設(shè)計(jì)系數(shù)) 面積面積流明流明面積面積( m2 )單位面積接受到的光通量單位面積接受到的光通量單位單位 : 勒克斯勒克斯lx符號(hào)符號(hào) : E10trafficsignalAutom

4、otivebrake/tailturn/markerInGaNAlInGaPAlInGaPAlInGaPAlInGaPInGaNInGaN11LED的光學(xué)特性的光學(xué)特性X，Y色坐標(biāo)色坐標(biāo) 光譜純度光譜純度12l國(guó)標(biāo)照明委員會(huì)（CIE）第二分部（D2）于2001年5月在美國(guó)華盛頓國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局（NIST）召開(kāi)CIE第二次LED專(zhuān)家會(huì)議，共有美國(guó)、法國(guó)、英國(guó)、中國(guó)、日本等17個(gè)國(guó)家，約200人參加。此會(huì)議的主題是討論LED的光學(xué)特性和相關(guān)的計(jì)量方法。13lLED測(cè)量的分類(lèi)測(cè)量的分類(lèi)lLED的主要的光學(xué)、電學(xué)和熱特性的主要的光學(xué)、電學(xué)和熱特性lLED的發(fā)光強(qiáng)度、總光通量和光譜分布測(cè)量的發(fā)光強(qiáng)度、總光通量

5、和光譜分布測(cè)量l測(cè)試實(shí)例分析測(cè)試實(shí)例分析14lA. 實(shí)驗(yàn)室測(cè)量 對(duì)于大多數(shù)生產(chǎn)商和LED的大批量使用者，通常首先在設(shè)備完善的實(shí)驗(yàn)室中獲得LED的特性參數(shù)。由此，得到各種不同類(lèi)型的LED工作參數(shù)，用于生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量控制。lB. 整體試驗(yàn) 整體試驗(yàn)用于生產(chǎn)控制或檢驗(yàn)入貨的質(zhì)量。由于要處理大量單元，試驗(yàn)的裝置應(yīng)能高速運(yùn)作。 當(dāng)對(duì)LED的常規(guī)測(cè)量在專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室之外時(shí)，有穩(wěn)定、經(jīng)定標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)LED就非常重要。這些標(biāo)準(zhǔn)LED還必須有與所測(cè)的LED同樣的空間和光譜特性，這樣，就能盡可能確保測(cè)量過(guò)程僅是一個(gè)簡(jiǎn)單而直接的對(duì)相似器件的比較過(guò)程。 在所提的建議中，我們考慮更多的是A類(lèi)試驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)室獲得一套工作特性參數(shù)

6、之后，生產(chǎn)商和使用者的責(zé)任是確保用于常規(guī)生產(chǎn)檢驗(yàn)的測(cè)試裝置能正確地測(cè)量。值得再次重申的是，在測(cè)試裝置被安裝之前，應(yīng)對(duì)理論依據(jù)和可能的誤差來(lái)源進(jìn)行仔細(xì)的研究。15輻射的空間分布輻射的光譜分布輻射的中心波長(zhǎng)、峰值波長(zhǎng)、質(zhì)心波長(zhǎng)和光譜寬度輻射的發(fā)光面和角分布電特性標(biāo)準(zhǔn)參考光源工作環(huán)境溫度溫度對(duì)LED的影響16LED的光學(xué)特性的光學(xué)特性輻射的空間分布輻射的空間分布l空間分布不均勻性?？臻g分布不均勻性。lLED輻射的空間特性輻射的空間特性取決于封裝半導(dǎo)體芯取決于封裝半導(dǎo)體芯片的形式。因?yàn)?，封片的形式。因?yàn)?，封裝內(nèi)可能帶有內(nèi)部反裝內(nèi)可能帶有內(nèi)部反射杯、透鏡以及一些射杯、透鏡以及一些散射和濾色材料。散射和濾

7、色材料。 17LED的光學(xué)特性的光學(xué)特性輻射的光譜分布輻射的光譜分布l&LED光輻射光譜分光輻射光譜分布有其獨(dú)特的一面。它布有其獨(dú)特的一面。它不是單色光（如激光），不是單色光（如激光），也不是寬光譜輻射（如也不是寬光譜輻射（如白熾燈），而是介于兩白熾燈），而是介于兩者之間：有幾十納米的者之間：有幾十納米的帶寬、峰值波長(zhǎng)位于可帶寬、峰值波長(zhǎng)位于可見(jiàn)光或近紅外區(qū)域。見(jiàn)光或近紅外區(qū)域。18LED的光學(xué)特性的光學(xué)特性輻射的中心波長(zhǎng)輻射的中心波長(zhǎng) 峰值波長(zhǎng)峰值波長(zhǎng) 質(zhì)心波長(zhǎng)質(zhì)心波長(zhǎng)19LED的光學(xué)特性的光學(xué)特性發(fā)光面和角分布發(fā)光面和角分布20LED的電特性的電特性l恒定電流下工作恒定電流下工作LED工作

8、電流恒定為工作電流恒定為IF，相應(yīng)電壓，相應(yīng)電壓UF可由可由LED兩邊兩邊觸點(diǎn)測(cè)得。建議采用四腳觸點(diǎn)測(cè)得。建議采用四腳LED。LED消耗的電功率消耗的電功率可由下式計(jì)算得到：可由下式計(jì)算得到：對(duì)于對(duì)于LED特性參數(shù)的測(cè)量，恒定的工作電流是至關(guān)特性參數(shù)的測(cè)量，恒定的工作電流是至關(guān)重要的。重要的。 l恒定電功率下工作恒定電功率下工作l恒定光輸出下工作恒定光輸出下工作 需要需要“控制線(xiàn)路控制線(xiàn)路”的光線(xiàn)反饋系統(tǒng)的光線(xiàn)反饋系統(tǒng) FFelIU 21LED的電特性的電特性測(cè)量方法測(cè)量方法輻射效率輻射效率 （ 輻射功率輻射功率/電功電功率）受電流影響率）受電流影響調(diào)制電流方式（調(diào)制電流方式（ 恒流方式）恒流

9、方式）特點(diǎn)特點(diǎn)方法方法10s 毫秒毫秒 不影響溫度不影響溫度 （用于生產(chǎn)控制）（用于生產(chǎn)控制）單脈沖方式單脈沖方式短時(shí)間重復(fù)加大電流信號(hào)，短時(shí)間重復(fù)加大電流信號(hào)，測(cè)量取平均值（結(jié)果等同與測(cè)量取平均值（結(jié)果等同與恒流方式）恒流方式）多重反復(fù)方式（使用復(fù)合電多重反復(fù)方式（使用復(fù)合電路）路）22LED的電特性的電特性正向電壓正向電壓l正向電壓的大小取決于正向電壓的大小取決于LED的半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體材料 。l單個(gè)單個(gè)LED的電壓與電流的電壓與電流IF和半導(dǎo)體芯片的溫度和半導(dǎo)體芯片的溫度TC有關(guān)：有關(guān)：l正向電壓的全微分正向電壓的全微分dUF可分為兩部分：可分為兩部分： ),(FCFFITUUCCFF

10、FFFdTTUdIIUdU23LED的電特性的電特性正向電壓正向電壓l與電流的關(guān)系與電流的關(guān)系 在穩(wěn)定的溫度下，所有半導(dǎo)體在穩(wěn)定的溫度下，所有半導(dǎo)體LED的正向電壓及電流的關(guān)系的正向電壓及電流的關(guān)系基本一致。在正常工作狀態(tài)下，基本一致。在正常工作狀態(tài)下，即啟動(dòng)和飽和狀態(tài)之間，斜率即啟動(dòng)和飽和狀態(tài)之間，斜率基本為線(xiàn)性：基本為線(xiàn)性：如果如果LED的工作電流為的工作電流為IF0，相，相應(yīng)正向電壓為應(yīng)正向電壓為UF0， 則此時(shí)的則此時(shí)的微分電阻為：微分電阻為：則電壓則電壓/電流特性可近似表示為：電流特性可近似表示為：AVIUFF10000FFFIUR)1log()(000FFFFFFIIbIRIU)e

11、xp(000FFFIRUb24標(biāo)準(zhǔn)參考光源標(biāo)準(zhǔn)參考光源25工作工作環(huán)境溫度環(huán)境溫度 lLED測(cè)量的環(huán)境溫度一般為測(cè)量的環(huán)境溫度一般為T(mén)amb25oC。 l溫度變化的速度取決于輸入電功率的大小和溫度變化的速度取決于輸入電功率的大小和LED封裝的熱容量。封裝的熱容量。 l當(dāng)達(dá)到熱平衡后，當(dāng)達(dá)到熱平衡后，LED主要通過(guò)管腳向周?chē)饕ㄟ^(guò)管腳向周?chē)h(huán)境傳遞疏散熱量。環(huán)境傳遞疏散熱量。26溫度對(duì)溫度對(duì)LED的影響的影響l溫度與正向電壓的關(guān)系溫度與正向電壓的關(guān)系l溫度對(duì)光輻射的影響溫度對(duì)光輻射的影響主波長(zhǎng)的偏移公式主波長(zhǎng)的偏移公式l溫度對(duì)輻射的輻射效率和光效影響溫度對(duì)輻射的輻射效率和光效影響KmVTUCF

12、5.2.5.1Knm3.0.1.0TCP27l平均光強(qiáng)測(cè)量方法 對(duì)于CIE標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境A: 316nm 對(duì)于CIE標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境B: 100nml總光通量測(cè)量方法 1. 分布光度計(jì)法 2. 積分球法28平均光強(qiáng)測(cè)量平均光強(qiáng)測(cè)量l一個(gè)新的物理量：平均一個(gè)新的物理量：平均LED光強(qiáng)光強(qiáng)產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境l對(duì)于對(duì)于CIE標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境A： 316mml對(duì)于對(duì)于CIE標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境B： 100mm計(jì)算公式計(jì)算公式2dEILED2930總光通量的測(cè)量總光通量的測(cè)量積分球法積分球法l積分球法積分球法使用積分球?qū)⑹故褂梅e分球?qū)⑹筁ED總總光通量的測(cè)量更加簡(jiǎn)單。光通量的測(cè)量更加簡(jiǎn)單。帶有兩個(gè)入

13、射孔和一個(gè)帶有兩個(gè)入射孔和一個(gè)用于探測(cè)器的出射孔用于探測(cè)器的出射孔 的的積分球測(cè)量可對(duì)待測(cè)積分球測(cè)量可對(duì)待測(cè)LED的自吸收進(jìn)行修正。的自吸收進(jìn)行修正。3132總光通量的測(cè)量總光通量的測(cè)量積分球法積分球法l積分球法積分球法使用積分球?qū)⑹故褂梅e分球?qū)⑹筁ED總光總光通量的測(cè)量更加簡(jiǎn)單。通量的測(cè)量更加簡(jiǎn)單。帶有兩個(gè)入射孔和一個(gè)用帶有兩個(gè)入射孔和一個(gè)用于探測(cè)器的出射孔于探測(cè)器的出射孔 的積的積分球測(cè)量可對(duì)待測(cè)分球測(cè)量可對(duì)待測(cè)LED的的自吸收進(jìn)行修正。自吸收進(jìn)行修正。33總光通量的測(cè)量總光通量的測(cè)量分布光度計(jì)法分布光度計(jì)法 l分布光度計(jì)法分布光度計(jì)法 球面面元球面面元dA上所接受的光通量微分上所接受的光通量微分d（與方向（與方向,有關(guān)）可以表示為：有關(guān)）可以表示為： 積分可以得到總光通量積分可以得到總光通量： dAdE),(f)( AdAE34商品化儀器測(cè)試實(shí)例35商品化儀器商品化儀器LED-1100平均強(qiáng)度，光譜，空間分布，平均強(qiáng)度，光譜，空間分布，CIE-127 條件條件B 100 mm LED-202/600輻射通量輻射通量/光譜光譜OmniLED FMS輻射通量輻射通量/光譜光譜/正向電壓，電正向電壓，電流流36LED-1100光譜光譜/角度分析儀角度分析儀l光譜特性