LED光色电综合性能分析测试原理与仪器

1、文章编号:100722780(2003022*L ED 光色电综合性能分析测试原理与仪器潘建根(杭州远方仪器有限公司,浙江杭州310053,E 2mail :everfine 摘要:光色电综合性能参数是L ED 的主要技术指标,L ED 光色电综合性能的准确快速测量,对L ED 研发、制造和品质具有重要意义。本文介绍了L ED 光色电综合性能分析测试原理和仪器的主要技术指标,仪器满足CIE 推荐标准条件。关键词:L ED ;快速测量;CIE 标准条件中图分类号:TN312.8;TN874文献标识码:A收稿日期:2002208202;修订日期:20022102301引言L ED 行业在高速发展,

2、其应用日趋广泛,特别是近年来紫光L ED 和紫外L ED 的研制成功,使得L ED 将有可能成为21世纪最有前途的光源。由于L ED 行业的快速发展,竞争不断加剧,L ED 品质受到了前所未有的重视,尤其是在大屏幕显示、L ED 照明光源等对颜色要求较高的场合,品质控制的难度和重要性均显得特别突出。快速、准确测量L ED 光色电性能的综合分析测试仪行业需求较大,但我国一直依赖进口,成本很高,对行业发展十分不利。最近远方公司在解析美国、德国等先进L ED 测试仪基础上,根据CIE 推荐的标准条件1和国内行业标准2,研发了L ED 光色电综合性能分析测试仪,仪器的成功应用将为我国L ED 行业发展

3、贡献力量 。图1L ED 光色电综合性能分析测试原理图Fig.1Theoretical diagram of L ED photometric ,chromatric and electric characteristics analysis system2基本原理图1为L ED 光色电综合性能分析测试仪器原理图,它集数控DC 恒流电源、数控DC 恒压电源、光学多通道快速分析仪和小型分布式光度计于一体。仪器可自动切换被测L ED 的供电电源,当被测L ED 切换到恒流源时,仪器可测试其正向工作电流和正向工作电压,此时电流可以数控设定。当被测L ED 切换到恒压源时,仪器可测试其第18卷第2期2

4、003年4月液晶与显示Chinese Journal of Liquid Crystals and DisplaysApr.,2003反向电压和反向电流,此时电压可以数控设定。被测L ED在-90+90范围内自动扫描,自动扫描间隔最小可达0.1,通过自动扫描,仪器可测试L ED的法向光强、最大光强、光束角、偏差角、光强分布曲线(配光曲线、等效光通量、等效光通量效率、等效辐射功率、等效辐射功率效率。当被测L ED扫描到一定位置时,被测L ED光谱被光学多通道快速分析仪(OMA拍取,仪器通过对光谱的分析测量可测得L ED的色品坐标(x,y、峰值发射波长p、光谱辐射带宽、色纯度、主波长d、相关色温T

5、 c和显色性指数R a和相对光强功率分布等色度参数。3主要技术指标2恒流源稳定度:0.1%3恒流源电压输出能力:20V4恒压源电压调节范围:0200V5恒压源稳定度:0.1%6恒压源电流输出能力:1000A8光度测量满足CIE条件A或B9光度探测器等级:一级V(修正10光强测量准确度:一级11光强分布角度扫描范围:-90+9012角度扫描最小间隔:0.113光谱(波长测量范围:380780nm15波长准确度:1nm16可测光度色度项目:(1色品坐标(x,y(2峰值发射波长p(3主波长d(4光谱辐射带宽(5色纯度(6相关色温T c(7显色性指数R a(8相对光谱分布(9法向光强(10最大光强(1

6、1偏差角(12光束角(25%,50%,75%等多种光强束角(13光强分布曲线(配光曲线(14等效光通量(15等效发光效率(16等效辐射功率(17等效辐射效率4影响测试结果的关键技术因素在L ED测试中经常出现测不准的情况,除了L ED自身的稳定性、可复现性和环境温度等测试方法上的原因外,仪器在下列几方面的技术性能十分关键:1高精度的恒流源恒流源必须具有较高稳定度和电流测量准确度。2光度探测器的V(修正水平光度探测器的光谱灵敏度响应曲线S(必须进行严格修正,以使其符合CIE1931人眼光视光效函数V(,CIE规定了用f1值评价其修正程度,即f1=|S3(-V(|d0V(d100%(1 S3(=P

7、 S(V(d0P S(S(dS(2当光度探测器光谱灵敏度曲线S(被严格修正为V(,即S(=V(=380 780nm时,则f1=0。因此,f1值越小越好,一级V(探测器的f1值要求小于5%。3光强分布的角度精度由于L ED光源是一个方向性很强的光源,光束角一般较小,因此转角的间隔和准确性会严重影响测试结果,0.2以上的角度精度能确保测试结果的准确度。4颜色测量由于L ED的发光波长是半导体材料决定的,因此一般厂家对颜色重视程度不高,但是在L ED 大屏幕显示和白光照明光源的应用中,对L ED的颜色要求十分苛刻,若测试仪器精度不高,很难达到控制品质的目的。图2为L ED630L ED光色电综合性能

8、测试系统典型实测报告。931第2期潘建根,等:L ED光色电综合性能分析测试原理与仪器 光学参数:I 0=69.9mcd I max =69.9mcd max =0(75%=15.7(50%=23.3(25%=31.5p =651nm HW =21nm d =nm Purity =图2L ED630L ED 光色电综合性能测试系统典型实测报告Fig.2Test report of L ED630system5结束语按本文原理设计的远方L ED630系统完全满足了CIE 推荐标准条件和行业标准,由于该仪器技术指标已大大高于国内有关行业标准且已批量生产,为了能更确切地评价L ED 的品质参数,建议

9、修改相应的行业标准条款。参考文献:1CIE publication 12721997,measurement of L EDsS.2G D/T122001,中国光学光电子行业协会光电器件专业分会行业标准S.L ED Photometric ,Chromatric ,Electric Characteristics Analysis SystemPAN Jian 2gen(Everf i ne Instit ute Co.,L t d.,Hangz hou 310053,Chi na ,E 2mail :everf i ne everf i AbstractPhotometric ,chroma

10、tric and electric parameters are main characteristics of L EDs.To measure these parameters accurately and rapidly is very important for L ED research and manufacture.This paper intro 2duces an L ED photometric ,chromatric ,electric characteristics analysis system which meets the requirement of CIE publications.K ey w ords :L ED ;rapid measurement ;CIE standard condition作者简介:潘建根(19