发光二极体_LED_国家光度标准的研究
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L ED 的光谱功率分布 ,采用 CCD 快速光谱仪来测量 ,使用 2m 长 <30mm 直径的光纤把被测光 入射到光谱仪上 ,可快速测量 L ED 的光谱功率分布 、色坐标等 。
L ED 的光度量测量方法如下 : (1) L ED 光强度的测量方法 把标准灯 、L ED 和配有 V (λ) 滤光片的硅光电二极管严格地进行调试 ,特别是严格地调试标准 灯的灯丝位置 ,L ED 的顶端位置和接收器的接收面位置 。 先用光强标准灯校准硅光电二极管 ,
LB1 20 01157 01076
L W1 20 01331 01368 5571
显色指 数 Ra
84 - 24 - 11
6 81
峰值波 色修正 长 nm 系数 k
655 018538 590 11023 525 11074 430 019243 415 11033
的光谱功率分布可以算出由 2220 K 白炽光强度标准灯标定 L ED 光度量的色修正系数 k 。表 1 为
(上接第 23 页) 217 气体流量测量一般应考虑进行温度 、压力补偿
现在有很多智能流量仪表内部已设置了多种补偿数学模型 ,只需按要求选用相应的仪表及其 补偿模式即可 。取压点一般应在节件下游 5D 以上的位置 ,测温点应在节流件下游 8D 以上的位 置 。测温元件应采用传热好 ,直径较细而壁较薄的保护管 ,这样可以减少热惰性和对流体的阻力 。 安装时 ,要保证插入深度 ,以电阻体中心处于管道中心位置为宜 。如果工艺管道较细采用倾斜插入 或采用扩管等措施 。倾斜安装时 ,保护管端面应迎着流体流向 。安装测温元件的管道要有良好的 保温措施 。
A类
B类
导轨距离
S1
013
L ED 稳定性
S2
015
转盘角度
S3
011
光强标准灯的光强值
u1
110
色修正系数 k 值
u2
015
L ED 芯片温度影响
u3
012
L ED 光分布测量
u4
110
探测器非线性
u5
011
注 :L ED 光强度量标准合成不确定度 uc = 113 % 。扩展 不确定度 U = 319 % , ( k = 3)
现代计量测试
文章编号 :1005 - 3387 (2002) 01 - 0018 - 21
2002 年第 1 期
发光二极管(L ED) 国家光度标准的研究
朴大植 吕 亮 姜晓梅 赵志丹 于 靖
(中国计量科学研究院 ,北京 100013)
摘要 :用变角光度测量装置建立 L ED 光度标准的方法 ,L ED 光强度测量不确定度为 319 % ,L ED 光通量测量 不确定度为 418 %。
信号 ,在 0°～360°范围内读 20 个信号 。按式 (4) 计算总光通量 。
Φ=
90°
2πd 2tΣ0°[
Ei
cos ei -
1
2
cos ei
+1 ]
(4)
如果大转盘转 0°～90°时 ,小转盘 0°～360°即可 ,但是考虑到 L ED 的左右不均匀 (不对称) 而引
起的误差 ,因此 ,最好是大盘转 0°～90°,0°～ - 90°后取平均值为好 。
L ED 的色坐标计算公式如下 。
X = ∫Eλt xλ - dλ
Y = ∫Eλt yλ - dλ
(9)
Z = ∫Eλt zλ - dλ
色坐标 x 、y 为
x
=X
+
X Y
+
Z
y=X+
Y Y
+
Z
(10)
由 x 、y 可计算 L ED 的色温 、显色指数和主波长等 。
表1
L ED 色度量测量结果和色修正系数 k
注 :L ED 光强度量标准合成不确定度 uc = 116 % 。扩展 不确定度 U = 418 % , ( k = 3)
3 小结
最近几年 ,L ED 广泛地应用于各种公共场所 ,如体育场馆里的全彩显示屏 ,交通信号和照明工 程中 ,其发展前途不可忽视 。通过 L ED 光强度和光通量标准的建立 ,将会对 L ED 的生产 、和使用 等方面起着关键的作用 ,并为今后 L ED 的产品质量的提高和量值统一方面做出应尽的职责 。
Φt
=
it is
·Φs
·k
(6)
式中 , k 为色修正系数 。
k = ∫∫EEsλλt VVλλddλλ·∫∫EEsλλt VVλλddλλ
(7)
(3) L ED 的光谱功率分布测量方法
测量 L ED 的光谱功率分布的目的一是了解 L ED 的光谱特性和色度 ,二是为了对已测得的
19
L ED 的光度量值进行色修正 。
L ED 总光通量第二种测量方法是积分球法 。此方法的优点是简便易行 ,但测量精度不高 。利
用积分球测量 L ED 总光通量的方法 ,先计算标准光强灯离积分球入射窗口 (入射窗口面积 A ) L
距离上进入积分球入射窗口的光通量值Φs
Φs = Is·A / L 2
(5)
式中 , Is 是标准光强灯的光强值 (色温为 2220 k) ,这时 ,读出接收器的光电流信号 is , 然后遮住 标准灯 ,把被测 L ED 插入窗口上 ,读出接收器的光电流信号 it ,则 L ED 的总光量 Φt 为 :
参考文献 :
[ 1 ] Technical Report Measurement of L EDs CIE127 - 1997.
[ 2 ] Gonioradiometry of Lumincscent Diodes ,Metrologia 1991 ,28 ,239 - 242. [ 3 ] Photometric Met hod of Light Emitting Diode. 照明学会志 ,1997 年第 61 卷第 2 号 。
It =
Et
·d
2 t
(3)
式中 , dt 是 L ED 与收面之间的距离 ,根据 CIE 规定 , dt = 01316m ,接收面面积 S = 100 2 。 (2) L ED 光通量的测量方法
道德介绍一下 ,利用变角光度测量系统测量 L ED 光通量的方法 。
大转盘在水平面上每隔 019°转°,以光轴方向为 0°,在 - 90°和 + 90°转 ,小转盘每转 18°读一次
18
散光对测量的影响 。导轨全长 1146m ,稳放在高精度花岗岩平台上 ,并把导轨的水平度严格地调 好 。标准灯架 、转台架和接收器架分别稳放在导轨上 。
另外 ,为了与用积分球测量 L ED 总光通量的结果进行比较 ,准备了一套 <150mm 积分球装置 ,该 积分球的入射口直径为 <20mm ,出射口直径为 <30mm ,接收器是配有 V (λ) 滤光片的硅光电二极管。
3 结束语
流量测量的方法和仪表种类在不断更新 ,关键是要选对仪表 ,用好仪表 。避免设备投资的浪费 和增加维护 、检修工作量 ,为工业生产计量和自动化提供可靠的数据 ,提高企业经济效益 。
21
L ED 的光谱宽度很窄 ,为了精确地描绘 L ED 光谱分布轮廓 ,最好采用窄带波长宽度单色仪进
行测量 ,波长间隔约 1mm 左右为好 。
L ED 的光谱功率分布 Eλt 为
Eλt =
ESλ·ii
tλ sλ
(8)
式中 , i sλ是标准灯的光谱功率分布 ; i sλ和 i tλ分别表示标准灯和被测灯在波长入处的响应 。
20
表3
光强度测量不确定度分析
不确定度来源 导轨距离
符号 S1
标准不确定度 ( %)
A类
B类
013
L ED 稳定性
S2
015
光强标准灯的光强值
u1
110
色修正系数 k 值
u2
015
L ED 芯片温度影响
u3
012
探测器非线性
u4
011
表4
总光通量测量不确定度分析
不确定度来源
符号 标准不确定度 ( %)
色修正后 的光强度 cd
018362 31240 11947 11409 11750 11869 51437 21132
色修正后 的总光通量 1m
011331 012386 012135 011577 011295 011654 11234 018907
L ED
L G3 LB1 LB2 LB3 L W1 L W2 L W3
C
=
Es Rs
(1)
式中 ,
Es
=
Is/
d
2 s
;
ds
是标准灯与接收面之间的距离 ;
Is
是标准灯的光强度 ;
Rs
是标准灯的读
数 。使用 3 支标准灯确定平均测量系数 C ,那么 L ED 的光照度 Et 通过下式可求得 :
Et = C·R t
(2)
式中 , Rt 是 L ED 的读数 ,则 L ED 的光强度 It 为 :
1 L ED 光度测量装置和测量方法
L ED 光度测量装置是采用变角光度测量系统 ,该系统包括标准光源支架 、测量转台 、接收器和 导轨 。光强与光通量测量装置如图 1 所示 。
标准光源是直丝灯 ,灯电流级约为 0124A ,灯电压约为 5V ,真光强度接近 015cd 。变角光度计 测量转台可安装 L ED ,该转台可在水平方向和垂直方向旋转 360°。水平方向每隔 019°转一次 ,且 L ED 在垂直方向每隔 18°取数 ,控制水平和垂直方向的角度均由步进电机进行 。测量转台在导轨 上可随意移动 ,当测量标准灯时 ,把转台从光路上移开 。接收器是硅光电二极管 ,根据 CIE 的规 定 ,将 L ED 到接收器之间的距离调整到 01316m 。在标准灯和接收器之间安装 2 个档屏 ,以消除杂
L ED 的光度量测量方法如下 : (1) L ED 光强度的测量方法 把标准灯 、L ED 和配有 V (λ) 滤光片的硅光电二极管严格地进行调试 ,特别是严格地调试标准 灯的灯丝位置 ,L ED 的顶端位置和接收器的接收面位置 。 先用光强标准灯校准硅光电二极管 ,
LB1 20 01157 01076
L W1 20 01331 01368 5571
显色指 数 Ra
84 - 24 - 11
6 81
峰值波 色修正 长 nm 系数 k
655 018538 590 11023 525 11074 430 019243 415 11033
的光谱功率分布可以算出由 2220 K 白炽光强度标准灯标定 L ED 光度量的色修正系数 k 。表 1 为
(上接第 23 页) 217 气体流量测量一般应考虑进行温度 、压力补偿
现在有很多智能流量仪表内部已设置了多种补偿数学模型 ,只需按要求选用相应的仪表及其 补偿模式即可 。取压点一般应在节件下游 5D 以上的位置 ,测温点应在节流件下游 8D 以上的位 置 。测温元件应采用传热好 ,直径较细而壁较薄的保护管 ,这样可以减少热惰性和对流体的阻力 。 安装时 ,要保证插入深度 ,以电阻体中心处于管道中心位置为宜 。如果工艺管道较细采用倾斜插入 或采用扩管等措施 。倾斜安装时 ,保护管端面应迎着流体流向 。安装测温元件的管道要有良好的 保温措施 。
A类
B类
导轨距离
S1
013
L ED 稳定性
S2
015
转盘角度
S3
011
光强标准灯的光强值
u1
110
色修正系数 k 值
u2
015
L ED 芯片温度影响
u3
012
L ED 光分布测量
u4
110
探测器非线性
u5
011
注 :L ED 光强度量标准合成不确定度 uc = 113 % 。扩展 不确定度 U = 319 % , ( k = 3)
现代计量测试
文章编号 :1005 - 3387 (2002) 01 - 0018 - 21
2002 年第 1 期
发光二极管(L ED) 国家光度标准的研究
朴大植 吕 亮 姜晓梅 赵志丹 于 靖
(中国计量科学研究院 ,北京 100013)
摘要 :用变角光度测量装置建立 L ED 光度标准的方法 ,L ED 光强度测量不确定度为 319 % ,L ED 光通量测量 不确定度为 418 %。
信号 ,在 0°～360°范围内读 20 个信号 。按式 (4) 计算总光通量 。
Φ=
90°
2πd 2tΣ0°[
Ei
cos ei -
1
2
cos ei
+1 ]
(4)
如果大转盘转 0°～90°时 ,小转盘 0°～360°即可 ,但是考虑到 L ED 的左右不均匀 (不对称) 而引
起的误差 ,因此 ,最好是大盘转 0°～90°,0°～ - 90°后取平均值为好 。
L ED 的色坐标计算公式如下 。
X = ∫Eλt xλ - dλ
Y = ∫Eλt yλ - dλ
(9)
Z = ∫Eλt zλ - dλ
色坐标 x 、y 为
x
=X
+
X Y
+
Z
y=X+
Y Y
+
Z
(10)
由 x 、y 可计算 L ED 的色温 、显色指数和主波长等 。
表1
L ED 色度量测量结果和色修正系数 k
注 :L ED 光强度量标准合成不确定度 uc = 116 % 。扩展 不确定度 U = 418 % , ( k = 3)
3 小结
最近几年 ,L ED 广泛地应用于各种公共场所 ,如体育场馆里的全彩显示屏 ,交通信号和照明工 程中 ,其发展前途不可忽视 。通过 L ED 光强度和光通量标准的建立 ,将会对 L ED 的生产 、和使用 等方面起着关键的作用 ,并为今后 L ED 的产品质量的提高和量值统一方面做出应尽的职责 。
Φt
=
it is
·Φs
·k
(6)
式中 , k 为色修正系数 。
k = ∫∫EEsλλt VVλλddλλ·∫∫EEsλλt VVλλddλλ
(7)
(3) L ED 的光谱功率分布测量方法
测量 L ED 的光谱功率分布的目的一是了解 L ED 的光谱特性和色度 ,二是为了对已测得的
19
L ED 的光度量值进行色修正 。
L ED 总光通量第二种测量方法是积分球法 。此方法的优点是简便易行 ,但测量精度不高 。利
用积分球测量 L ED 总光通量的方法 ,先计算标准光强灯离积分球入射窗口 (入射窗口面积 A ) L
距离上进入积分球入射窗口的光通量值Φs
Φs = Is·A / L 2
(5)
式中 , Is 是标准光强灯的光强值 (色温为 2220 k) ,这时 ,读出接收器的光电流信号 is , 然后遮住 标准灯 ,把被测 L ED 插入窗口上 ,读出接收器的光电流信号 it ,则 L ED 的总光量 Φt 为 :
参考文献 :
[ 1 ] Technical Report Measurement of L EDs CIE127 - 1997.
[ 2 ] Gonioradiometry of Lumincscent Diodes ,Metrologia 1991 ,28 ,239 - 242. [ 3 ] Photometric Met hod of Light Emitting Diode. 照明学会志 ,1997 年第 61 卷第 2 号 。
It =
Et
·d
2 t
(3)
式中 , dt 是 L ED 与收面之间的距离 ,根据 CIE 规定 , dt = 01316m ,接收面面积 S = 100 2 。 (2) L ED 光通量的测量方法
道德介绍一下 ,利用变角光度测量系统测量 L ED 光通量的方法 。
大转盘在水平面上每隔 019°转°,以光轴方向为 0°,在 - 90°和 + 90°转 ,小转盘每转 18°读一次
18
散光对测量的影响 。导轨全长 1146m ,稳放在高精度花岗岩平台上 ,并把导轨的水平度严格地调 好 。标准灯架 、转台架和接收器架分别稳放在导轨上 。
另外 ,为了与用积分球测量 L ED 总光通量的结果进行比较 ,准备了一套 <150mm 积分球装置 ,该 积分球的入射口直径为 <20mm ,出射口直径为 <30mm ,接收器是配有 V (λ) 滤光片的硅光电二极管。
3 结束语
流量测量的方法和仪表种类在不断更新 ,关键是要选对仪表 ,用好仪表 。避免设备投资的浪费 和增加维护 、检修工作量 ,为工业生产计量和自动化提供可靠的数据 ,提高企业经济效益 。
21
L ED 的光谱宽度很窄 ,为了精确地描绘 L ED 光谱分布轮廓 ,最好采用窄带波长宽度单色仪进
行测量 ,波长间隔约 1mm 左右为好 。
L ED 的光谱功率分布 Eλt 为
Eλt =
ESλ·ii
tλ sλ
(8)
式中 , i sλ是标准灯的光谱功率分布 ; i sλ和 i tλ分别表示标准灯和被测灯在波长入处的响应 。
20
表3
光强度测量不确定度分析
不确定度来源 导轨距离
符号 S1
标准不确定度 ( %)
A类
B类
013
L ED 稳定性
S2
015
光强标准灯的光强值
u1
110
色修正系数 k 值
u2
015
L ED 芯片温度影响
u3
012
探测器非线性
u4
011
表4
总光通量测量不确定度分析
不确定度来源
符号 标准不确定度 ( %)
色修正后 的光强度 cd
018362 31240 11947 11409 11750 11869 51437 21132
色修正后 的总光通量 1m
011331 012386 012135 011577 011295 011654 11234 018907
L ED
L G3 LB1 LB2 LB3 L W1 L W2 L W3
C
=
Es Rs
(1)
式中 ,
Es
=
Is/
d
2 s
;
ds
是标准灯与接收面之间的距离 ;
Is
是标准灯的光强度 ;
Rs
是标准灯的读
数 。使用 3 支标准灯确定平均测量系数 C ,那么 L ED 的光照度 Et 通过下式可求得 :
Et = C·R t
(2)
式中 , Rt 是 L ED 的读数 ,则 L ED 的光强度 It 为 :
1 L ED 光度测量装置和测量方法
L ED 光度测量装置是采用变角光度测量系统 ,该系统包括标准光源支架 、测量转台 、接收器和 导轨 。光强与光通量测量装置如图 1 所示 。
标准光源是直丝灯 ,灯电流级约为 0124A ,灯电压约为 5V ,真光强度接近 015cd 。变角光度计 测量转台可安装 L ED ,该转台可在水平方向和垂直方向旋转 360°。水平方向每隔 019°转一次 ,且 L ED 在垂直方向每隔 18°取数 ,控制水平和垂直方向的角度均由步进电机进行 。测量转台在导轨 上可随意移动 ,当测量标准灯时 ,把转台从光路上移开 。接收器是硅光电二极管 ,根据 CIE 的规 定 ,将 L ED 到接收器之间的距离调整到 01316m 。在标准灯和接收器之间安装 2 个档屏 ,以消除杂
