LED光谱功率测试研究技术开题报

word文档可自由复制编辑题目：LED光谱功率测试技术研究

开题报告填写要求1．开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成。2．开题报告内容必须按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）填写并打印（禁止打印在其它纸上后剪贴），完成后应及时交给指导教师审阅。3．开题报告字数应在1500字以上，参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册，其中外文文献至少3篇），文中引用参考文献处应标出文献序号，“参考文献”应按附件中《参考文献“注释格式”》的要求书写。4．年、月、日的日期一律用阿拉伯数字书写，例：“2008年11月26日”。1．毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）1.1综述发光二极管(LightEmittingDiode简称LED)作为新型光电发光器件，由于它的低碳环保、体积小、重量轻、成本低、寿命长的优势，正越来越受到人们的追捧，发展势头异常迅猛。伴随着LED技术和半导体照明产业的快速发展LED标准体系的建立和检测技术服务平台的建设工作也越来越迫切。LED作为一种新型光源应用在照明领域，其结构、特性、应用等，与白炽灯、荧光灯等传统光源相比，均存在很大差别。加之LED及LED应用产品的多样性、多变性、创新性，相关技术的突破发展和新产品的不断涌现，造成目前LED标准、检测、评估等工作的相对滞后，成为影响LED半导体照明产业发展的瓶颈。本课题主要研究LED光谱功率测试技术等相关内容。1.2题目背景和意义LED，即半导体发光二极管，利用固体半导体技术直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白等多彩的光，实现了高效及全彩色的照明效果，具有亮度高、节能、省电、寿命长、体积小等一系列优点，被广泛应用于城市照明、道路照明、交通信号指挥、各类盛大活动的彩色照明与灯光装饰、广告业等，如2008年奥运会的水立方，开幕式上的画卷，汉字变幻及60年国庆的光立方等。照明消耗约占整个电力消耗的20%，大大降低了照明用电，是节省能源的重要途径，为实现这一目标，业界已研究开发出许多种节能照明器具，并达到了一定的成效，半导体照明光源即LED光源就是基于这种背景下产生。同样照明效果下，LED的耗电量是白炽灯泡的十分之一，荧光灯管的四分之一，也就是同样照明效果下，LED光源比普通的白炽灯省电十分之一。自19世纪60年代LED问世以来,随着材料及半导体工艺的发展,LED已开始应用于指示灯、数字和文字显示,但性能参数(如功率、光强、色温、发光效率等)的制约,局限了LED向照明领域的应用。其中，LED光谱功率测试技术是评价LED省电和照明效果的关键参数，因其体积小、定向发光、亮度高等特点，从而在品质的评价和检测方法方面产生许多新的问题。其测量结果的一致性超过了10%，导致无法准确评价LED产品的质量。因此，本论文的研究具有重要的现实意义。1.3国内外研究现状LED的发光面小、光束狭窄、亮度高、发光具有方向性等特点决定了其检测的特殊性。为了应对LED检测问题,在1999年日本京都举行的IEC年会上,与会的发达国家代表提议由CIETC34(照明技术委员会)制定白光LED相关标准。目前,世界各国均在组织研究LED的测试技术,例如:美国国家标准技术研究院(NIST)作为世界知名测试研究机构,目前也在组织测试专家进行开展LED测试技术的研究,试图建立整套的LED测试方法和技术标准;日本成立了“白光LED测试研究委员会”,专门研究照明用白光LED的测试方法和技术标准。世界发达国家为了抢占LED研究的制高点,在LED生产、研究测试方面都投入了大量的人力物力,十分注重LED特性参数及测试方法研究。由于企业界内部及相互之间对标准认识的不一致严重阻碍了LED产品的进一步应用和产业化的发展。我国由于缺乏LED的产品统一标准,造成现有LED品质参差不齐,差距很大。虽然一些企业引进或研发了部分检测设备,但缺少专业的研究,导致设备水平低、仪器配套性差、检测精度低,造成不同厂家之间的检测结果和研究机构的结果可能存在相当大的误差,且检测结果相互之间不好对比。各计量部门也因为国内无统一的标准来量传而无法满足实际应用的需求。总的来说,我国在LED光学特性检测评价水平与国外发达国家仍有较大差距。2．本论文研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施2.1本论文研究的主要内容主要开展LED光源光谱功率测试技术研究，包括LED光谱特性、光功率及发光效率等测试方法，并搭建测试装置，通过对国内外LED光源光谱功率各种测试方法的研究和实验数据的处理分析，掌握LED光源光谱功率测试技术，并了解LED光源在照明行业的应用和发展。2.2拟采取的研究方案本论文实验结构主要由积分球测光系统、光纤传输及耦合部分、光栅光谱仪、SSPD光电阵列探测器、数据采集与处理系统等组成，积分球测光系统提供了均匀的漫射光斑，由光纤及其耦合部分导入光栅光谱仪进行分光、数据采集，最后由计算机进行计算与处理。2.2.1LED光源总通量、发光效率的测量总光通量的测量原理框图见如图2.1，主要由标准光源部分、积分球测光部分、标准探测器及数据的采集处理等组成，其核心部分是积分球测光系统，积分球测光系统主要由积分球、窗口、档板及特殊支架等组成，如图2.1所示，以满足总光通量相对法的测量要求。探测器及数据采集部分计算机数据处理积分球测光系统探测器及数据采集部分计算机数据处理积分球测光系统标准灯LED光源图2.1总光通量原理图根据目前LED光源发光特性，积分球的内部设计分为两种情况：图2.2(a)测量位于球体的中心；图2.2(b)测量位于球体的一侧。同时，由于LED光源种类繁多，单支LED和模块LED化的体积差别很大，所以积分球测光系统需要配备100mm、500mm满足各种类型LED的测量。挡板被测灯具被测灯具光度计标准LED灯标准LED灯光度计挡板挡板被测灯具被测灯具光度计标准LED灯标准LED灯光度计挡板（a）测量位于中心（b）测量位于侧面图2.2积分球测量光通量的原理图由于光源的发光机制不同，或者其设计、制造工艺的不同，尽管消耗的电功率相同，但发出的光通量却相差很远。常用发光效率来衡量一个光源的节能情况，定义为：每瓦消耗电功率发出的光通量数。若用P表示光源消耗的电功率，η表示发光效率，则由下式计算节能光源的发光效率：(2.1)由上式可知，分别测量光源的总光通量和电功率P，就可以获得光源的发光效率。2.2.2LED光谱功率测试技术研究窗口LED标准灯窗口挡板数据的采集与处理系统数据的采集与处理系统分光光谱仪图2.3LED光谱功率测试原理LED光谱特性是光源的基本辐射特性，描述光功率随波长的分布情况，一般用相对光谱功率曲线表示。当标准光源辐射的信号经输入光学系统、光谱仪的分光系统到达探测器接收面上时，光源的光谱辐射Φs(λ)与探测器的输出信号is(λ)、输入光纤透射系数ρ(λ)、光谱仪的传递函数F(λ)、以及探测器的响应度R(λ)成正比。即：（2.2）由于标准光源辐射的Φs(λ)分布已知，输出信号is(λ)可由快速高精度的数据采集电路获得，令（2.3）K(λ)称为光谱仪的校准系数。当测量被测光源时，根据上述的测量原理，同样有：（2.4）由于（2.5）则被测光源能量分布Φ(λ)可由下式获得：（2.6）将获得的Φt(λ)连成一条线，便可获得LED节能光源在不同波长下光谱特性曲线。3．本论文研究的重点及难点，前期已开展工作3.1研究重点及难点重点：掌握LED光源光学参数的基本概念和测试方法、测试设备，包括LED光谱特性、光功率、发光效率、颜色特性等等。掌握实验方法和LED常规测试设备的使用。3.2前期要准备的相关措施通过查阅大量的国内外技术资料，整理分析，设计初步方案。确定开题报告格式，完成开题报告4．完成本论文的工作方案及进度计划（按周次填写）(1-3)熟悉题目，查找参考资料，初步方案设计，完成开题报告。(4-8)掌握LED光源光学参数的基本概念和测试方法，包括LED光谱特性、光功率、发光效率等等。(9-13)撰写毕业论文。(14-15)完善资料，准备毕业答辩。参考文献[1]AlievEugeny.DETECTORBASEDAPPROACHINHIGHBRIGHTNESSLEDMEASUREMENT./Kreader/CatalogViewPage.aspx?dbCode=IPFD&filename=ZGVU200707001097&tablename=IPFD2008&compose=&first=1&uid=,2007.[2]金鹏,王一峰.LuminousefficacyofwhiteLEDinthemesopicvisionstate[J].OptoelectronicsLetters,2009,(4):1673-1905.[3]/spbg/show.php?id=13280&ids[4]卢飞.LED参数测试装置的研究和设计[D].西安工业大学,2013.[5]詹钰君.大功率白光LED荧光粉测试系统的设计与实现[D].武汉理工大学,2012.[6]王文杰.LED光源与光学特性检测[J].江苏现代计量,2111.[7]叶炜,竺景.LED检测技术及仪器[C].2007年中国（厦门）LED照明与装饰论坛暨城市夜景建设研讨会论文集,2007.[8]任豪.LED照明检测问题及其平台建设刍议[J].中国科技财富,2010.[9]王英杰.照明LED光学参数测试技术及应用研究[D].西北大学,2010.[10]林卫国.LED光谱电性参数测试技术的研究与开发[D].武汉理工大学,2006.[11]张天真.“十城万盏”：星光璀璨不是梦[J].中国科技财富,2010.[12]时清.LED检测[C].海峡两岸第十届照明科技与营销研讨会专题报告文集,2003.[13]朱虹，张艳琦.国际LED照明产业标准化发展现状研究[J].2013.[14]周倩.基于专利的LED产业发展研究[D].2012.[15]陆小建,徐明泉,张建