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常見LED照明檢測技術

2023-11-28

常見LED照明檢測技術


LED光源與傳統光源在物理尺寸以及光通量、光譜、光強的空間分佈等方面都存在很大差異。 LED偵測無法照搬傳統光源的偵測標準與方法。 小編介紹一下常見LED燈具的檢測技術。

LED燈具光學參數檢測

1.發光強度檢測

光強,光的強度,是指在特定角度下發出的光量。 由於 LED 的光線集中,平方反比定律在短距離內不適用。 CIE127標準提供了兩種測量光強度的測量平均方法:測量條件A(遠場條件)和測量條件B(近場條件)。 在光強度方向上,兩種情況下偵測器的面積均為 1 cm2。 通常,發光強度採用標準條件B測量。

2.光通量及光效檢測

光通量是光源所發出的光量的總和,即發出的光量。 檢測方法主要有以下2種:

(1)積分法。 在積分球中依序點亮標準燈和被測燈,將其在光電轉換器中的讀數分別記錄為Es和ED。 已知標準光通量Φs,則測得的光通量ΦD=ED×Φs/Es。 積分法採用「點光源」原理,操作簡單,但受標準燈與被測燈色溫偏差影響,測量誤差較大。

(2)光譜學。 光通量是根據光譜能量 P (λ) 分佈計算得出的。 使用單色儀,在積分球中測量標準燈的380nm~780nm光譜,然後在相同條件下測量被測燈的光譜,計算出被比燈的光通量。

光效是光源發出的光通量與其消耗的功率之比。 通常,LED的光效是透過恆定電流法來測量的。

3.光譜特徵檢測

LED光譜特性的偵測包括光譜功率分佈、色座標、色溫、顯色指數等。

光譜功率分佈顯示光源的光是由許多不同波長的顏色波長組成的,每個波長的輻射功率也不同。 這種差異稱為光源依波長順序的光譜功率分佈。 使用分光光度計(單色儀)和標準燈來對光源進行比較和測量。

黑色座標是座標圖上以數字方式表示光源的發光顏色的量。 顏色座標圖有多種座標系。 通常使用 X 和 Y 座標系。

色溫是表示人眼看到的光源的顏色表(外觀顏色表達)的量。 當光源發出的光在一定溫度下與絕對黑體發出的光顏色相同時,此溫度就是色溫。 在照明領域,色溫是描述光源光學特性的重要參數。 色溫的相關理論源自於黑體輻射,透過光源的色座標可以得到包含黑體軌跡的色座標。

顯色指數表示光源反射的光能正確反映物體顏色的量。 通常以一般顯色指數Ra來表示,其中Ra是8個色樣顯色指數的算術平均值。 顯色指數是光源品質的重要參數,它決定了光源的應用範圍,而提高白光LED的顯色指數是LED研發的重要任務之一。

4.光強度分佈測試

光強度與空間角度(方向)的關係稱為假光強度分佈,這種分佈所形成的閉合曲線稱為光強度分佈曲線。 由於測量點較多,且每個點都經過資料處理,因此通常採用自動分佈光度計進行測量。

5.溫度效應對LED光學特性的影響

溫度會影響LED的光學特性。 大量實驗可以表明,溫度影響LED發射光譜和色坐標。

6. 表面亮度測量

光源在某一方向上的亮度是光源在該方向上單位投影面積上的發光強度。 一般採用表面亮度計和瞄準亮度計來測量表面亮度。

LED燈具其他性能參數的測量

1.LED燈具電參數測量

電參數主要包括正向電壓、反向電壓和反向電流,這些參數關係到LED燈是否能正常運作。 LED燈具的電參數測量有兩種:在一定電流下測試電壓參數; 恆壓下測試電流參數。 具體方法如下:

(1) 正向電壓。 對待檢測的LED燈施加正向電流,會在其兩端產生壓力降。 以電流值調節電源,記錄直流電壓表上的相關讀數,即為LED燈的正向電壓。 依相關常識,LED正向時,電阻較小,電流表外接法較準確。

(2)反向電流。 對被測LED燈施加反向電壓,調整穩壓電源。 電表的讀數即為被測LED燈的反向電流。 與測量正向電壓相同,因為LED反向導通時電阻較大。

2、LED燈具熱特性測試

LED的熱特性對LED的光學和電特性有重要影響。 熱阻和結溫是LED2的主要熱特性。 熱阻是指PN結與外殼表面之間的熱阻,是沿著熱流通道的溫差與通道上耗散的功率之比。 結溫是指LED的PN結的溫度。

測量LED結溫和熱阻的方法一般有:紅外線顯微成像儀法、光譜法、電參數法、光熱阻掃描法等。 LED晶片的溫度透過紅外線溫度顯微鏡或微型熱電偶測量為LED的結溫,精度不夠。

目前普遍採用電參數法,利用LEDPN結的正向壓降與PN結溫度的線性關係,透過測量LEDPN結正向壓降的差值來獲得LED的結溫。