[CIE标准]CIE 127:2007-- 《LED测量方法》 [复制链接]

CIE 127:2007《LED测量方法》是由CIE的技术委员会TC 2-45“LED的测量”负责研究与撰写的，它是对CIE 127:1997的修订与更新，并且取代了CIE 127:1997。CIE 127:1997是在大功率LED技术普及之前发布的，自发布以来，LED技术取得了巨大进步，尤其是包括白光在内的多色彩的大功率LED出现，使得LED检测技术出现了很大的变化。CIE 127:2007对这些变化进行了反映，同时推荐了更为有效的、可复制性更强的LED检测方法。    CIE 127:2007仅对单一的LED的检测方法进行规定，并不涵盖LED串或LED阵列以及使用LED的灯具，也不包含诸如有机发光二极管（OLED）在内的大面积表面发光体。CIE 127:2007主要涉及进行实验室校准时，LED的光度测量、辐射度测量以及色度测量，并不涉及有其它考虑的生产线上的测量程序。以下就部分主要内容进行介绍：

1. 光强（Luminous intensITy）

    光强（I）即光源中发出的光通量（dΦ_V）与指定方向立体角（dΩ）之间的商：

2. 照度（Illuminace）

    照度E_V(θ, Φ)，由来自某方向(θ, Φ)的光源在距离d上在与该方向正交的表面上产生的，它与该方向的光强I_V (θ, Φ)是相关的，见以下公式：

  两种条件均包含了对具有100 mm²面积（相当于直径大约为11.3 mm）的圆形入口孔的检测器的使用。LED应被置于面向检测器的地方，并被调整为LED的机械轴通过检测器孔径的中心。正是LED和检测器之间的距离构成了条件A和条件B之间的差异。这个距离是：

• 对于CIE标准条件A：316 mm，以及
• 对于CIE标准条件B：100 mm。

    在上面公式中，E_V为由检测器测量的平均照度（单位勒克斯），d为距离（单位米）。对于条件A，d = 0.316 m；对于条件B，d = 0.100 m。

    对于平均LED强度测量，有如下的替代方法：

    受检测的LED被校准为与同一类型的参考LED（类似的光谱分布）相比较。参考LED必须被校准为和受测量的LED有同样的几何形（CIE条件A或条件B）。受测LED的平均LED强度ILED（单位：cd）可由以下公式获得：

I_LED,test = (y_test / y_ref) * I_{LED, ref}                     (5)

    在公式(5)中，I_LED,test和I_{LED, ref}分别为参考LED和受测LED的平均LED强度。y_test和y_ref分别为参考LED和受测LED的光度信号。用这一替代测量方法，就没有必要进行光谱非匹配校正，测量过程也非常简单。但是，如果许多不同型号的受测LED进行测试，则相应需要许多不同型号的标准LED。也许，由于参考LED和受测LED之间会有细微的光谱分布的差异，也会存在一些光谱非匹配的错误，这应该作为不确定组件来进行衡量。如果在实际中存在许多类（颜色）受测LED，而很难得到如此多类型的标准LED，则可运用光谱非匹配校正的方法进行测量。

    在这类测量中，光谱辐射计（Spectroradiometer）可以安装在用于平均LED强度测量的光度计的头部，但前提是该光谱辐射计是针对LED的测量进行恰当设计的。

4. 光通量（Luminous Flux）

    在LED的测量中，光通量分为总光通量（Total Luminous Flux）和部分LED通量（Partial LED Flux）。总光通量指从光源发射的所有通量，即所有角度（4π球面立体角）上整合的总通量。然而，在某些情况下，发射到某一特定立体角的部分光通量的概念也十分必要，一些无意识的发射角度（例如向后发光）可以忽视。

(1) 总光通量

    总光通量是光源的基础参数。它由光源在4π球面立体角上的累积光通量所确定。总光通的符号为θ或θ_V，单位为流明。它可以根据整个光源的完整立体角上的所有光强进行确定：

                                 (6)

    或者，可以通过在光源周围环绕的一个封闭的虚拟表面的整体区域所发出的所有光进行确定：

                            (7)

    上述总光通量，应该包括LED发出的所有光通量，其中也包括向后发出的光通量。

(2) 部分LED通量

    部分LED通量是一个在特定应用情形下才使用的参数。它是指从LED发出的通量，该通量仅在一个给定的锥形角（以LED的机械轴为中心）内传播，此锥形角由一个尺寸50 mm的圆孔决定，其距离从LED的尖端开始测量。距离d由锥形角度x^o决定，计算公式为：

                         (8)

    在公式(8)中，0^o≤x≤180^o。

    部分LED通量的符号为Φ_{LED, x}，其中x的值是锥形角的角度。在对部分LED通量进行衡量时，任何不在给定锥形角中发出的光都将被忽略。LED的参考点为LED封装的尖端，尽管其并非光发射的有效中心，但它很容易被确定。而LED真正的有效中心是很难确定的，有时候甚至无法确定。因此选择LED封装尖端作为LED测量的参考点，是为了测量的简便性和可复制性。为了在测量中获得较好的可复制性，圆孔直径（50 mm）也是固定的。

    通常，总光通量的概念应该尽量多地使用。部分LED通量仅在总光通量无法满足既定应用的需求时才使用。当使用部分LED通量时，建议尽量多地使用40^o、60^o、90^o、120^o这样的角度。

（3）测量方法

    光通量的测量方法有两种：测角光度计（Goniophotometer）和积分球（Integrating sphere）。其中，总光通量的测量两种方法均可使用；但部分LED通量的测量通常使用积分球法。

5. 光谱测量（Spectral Measurement）

(1) 与光谱分布相关的参量

• 峰值波长：

    峰值波长（λp）是指光谱分布中的最大波长。

• 一半强度的光谱带宽（Spectral bandwidth at half intensITy levels）

    一半强度的光谱带宽（Δλ_0.5）是通过当峰值强度降到50%时，λ_p两旁的两个波长值λ’_0.5和λ”_0.5来计算的：

    在某些情况下，Δλ_0.1的值也使用，即当强度降到最大强度的10%时，两个波长之间的带宽。

• 一半强度带宽的中心波长

    一半强度带宽的中心波长（λ_0.5m）即指光谱带宽在50%水平时两个限制波长λ’_0.5和λ”_0.5之间中央部位的波长。它可以根据公式10来计算：

• 波长重心

    光谱分布的波长重心（λ_c），作为波长重力的中心，根据以下公式来计算：

                (11)

(2) 由光谱分布决定的色度参量

• 主波长

    带色彩刺激因子的主波长根据以下方法定义：

    带单色刺激因子的波长，当按照合适比例和特定消除色差的因子混合在一起时，就与彩色刺激因子相匹配。为了符合LED的特征，参考的消除色差因子应该是等能量谱，其作为波长功能的光谱能量聚集的刺激因子是恒量，并且具有以下色度坐标：X_E = 0.3333，Y_E = 0.3333。

• 纯度

    为了描述LED发射的纯度，使用了术语激发纯度（P_e）。该参量是CIE 1931标准色度系统的色度坐标上的两个同一直线上的距离NC/ND的比率。第一个距离是代表所涉及的色彩刺激因子的C点与代表特点消除色差因子的N点之间的距离；第二个距离是N点和D点之间的距离，D点是所涉及的色彩刺激因子的主波长的光谱所在地。可以根据公式12进行计算：

    公式(12)中，(x, y)、(x_n, y_n)、(x_d, y_d)分别代表点C、N和D的x, y色度坐标。