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海峡两岸第九届照明科技与营销研讨会专题报告文集

LED光谱特性参数的测量和难点

吕正吕亮刘慧

(中国计童科学研究院)

摘要:回顾了LED光学特性参数测量的国际标准的现状，提出了对LED作为新光源的认

识，略述了LED主要光学特性参数的测量方法，最后提出了测量建标后量值的传递方索的设

想。

关键词:光学特性参数，CIE标准，量值传递。

1前言

5年前白光LED的成功开发，为LED做室外大尺寸全彩屏和照明光源的应用奠定了初步

基础;致使在过去的5年中，LED的产值年均递增58%，相应地LED品质控制的重要性也

逐渐凸显出来。纵观2001年5月和2002年10月分别在美国马里兰州和缅因州召开的国际

LED专题研讨会，涉及LED特性参数测量的论文约占15%的份额;而我国2002年9月在青

岛召开的类似研讨会，该类论文的比重尚不足10%。由此可知，加大该领域的研发力度和速

度已成为我国计量界的当务之急。

众所周知，测量必须有标准作依据才可以统一量值并与国际接轨，即使得测量值得到各

国的认可。遗憾的是，笔者目前知道的唯一国际性正式文件是1997年国际照明委员会(CIE)

颁布的CIE127即LED的钡1量川。1999年颁布的CIETC2-45即利用积分球测量LED的总

光通量仅是CIE127的修订版且是草案2「1。同年颁布的CIE/ISO即LED发光强度的测量标准

也仅是草案3〔1。而2001年颁布的CIEX022虽名曰LED及LED显示屏的标准测量方法，实

质却是各类论文的汇编，缺乏权威性4〔1

LED光学特性参数测量的难点由下列3方面体现:

(1)虽然在光学的辐射度、光度和色度领域建立了相应的国家基标准，但由于标准灯基本

上是白炽灯，其几何尺度、光通量、空间强度和光谱分布与LED之间存在极大的差别，所以

基标准量值的传递必须逐级进行，致使传递层次多和不确定度小之间构成一对矛盾。

(2)LED的伏安特性与普通二极管相同，温度对其正向电压影响在(-0.7--3.0)mV/K范

围，从而引起LED发光强度尤其是红光LED的温度系数高达一0.0125二二/K4因此造成量值

重复性差。

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(3)LED发展速度异常迅猛，其性能改进速度大约为每十年提高十倍。因此有人认为:如

果说半导体在电子学领域完成了第一次革命的话，那么第二次革命会否在照明领域?超高亮

度乃至功率型白光LED这种特殊光源的出现，给传统的光源测量带来许多新问题。

CIE认识到唯有新技术和新知识才能对LED有正确的测量。与其匆忙地制定正式的测量

标准从而束缚计量工作者的思路，倒不如让大家充分探索和实践，待认识统一和技术成熟后

再制订测量标准。CIE处事的谨慎和高明之处由此可见一斑。

2对LED作为光源的新认识Ili

(1)人部分LED的辐射角很窄，因此不具有余弦辐射特性，导致距离平方反比定律不成仪，

所以不能近似看作点光源。CIE把这种情况描述为“近场”条件。

2)对于发光面积相对测量距离足够小的LED，则距离平方反比定律有效，CIE把它叫做

“远场”条件。

3)对大部分LED，由于光探测器测量时照在其灵敏面上的光通量除以立体角得到的发光

强度不符合光度学定义，所以CIE把LED窗口的发光面积的各面元照在光探测器不同位置上

产生的信号进行了平均，决定推荐用一个新术语LED平均光强”，并制定了与之相应的两

种标准测试儿何条件，见表1所示。两种标准条件要求的光探测器灵敏面面积均为100mmzo

表1CIE推荐的LED测量的几何标准条件

几何标准条件LED顶端到探测器灵敏面距离立体角平面角

条件A(远场)316mm0.001Sr2-

条件B(近场)IOOmm0.01Sr6.50

3LED光学特性参数的测量

可分为辐射度量、光度量和色度量三大类。

(1)绝对总光通量

鉴于我院原有的大型自动分布光度计因尺寸太大己不适合于此