圖1: 不同照明角度對(duì)LED測(cè)量有不同的影響
如何提高積分球中的LED光通量測(cè)試準(zhǔn)確性
發(fā)布時(shí)間:2020-05-08 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】根據(jù)LED光通量測(cè)量的特殊性,LED測(cè)量的積分球的設(shè)計(jì)采用獨(dú)特的優(yōu)化,結(jié)合高反射率漫反射材料,使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性有了很大的提高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,系統(tǒng)的穩(wěn)定性和一致性遠(yuǎn)高于其他常見的LED測(cè)試系統(tǒng)。它是真正適合于LED光學(xué)參數(shù)測(cè)量的系統(tǒng)。
摘要
根據(jù)LED光通量測(cè)量的特殊性,LED測(cè)量的積分球的設(shè)計(jì)采用獨(dú)特的優(yōu)化,結(jié)合高反射率漫反射材料,使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性有了很大的提高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,系統(tǒng)的穩(wěn)定性和一致性遠(yuǎn)高于其他常見的LED測(cè)試系統(tǒng)。它是真正適合于LED光學(xué)參數(shù)測(cè)量的系統(tǒng)。
簡(jiǎn)介
與傳統(tǒng)光源不同,在使用積分球測(cè)量光通量的過程中LED光源的光通量測(cè)量對(duì)設(shè)備的準(zhǔn)確性提出了很大的挑戰(zhàn)。一方面,與傳統(tǒng)光源相比,通常LED具有更強(qiáng)的方向性,不會(huì)再整個(gè)空間均勻地發(fā)光。該特征使得在積分球表面的LED直射光分布不均勻。這種不均勻分布將導(dǎo)致不同LED的直射光具有探測(cè)器的不同反射特征。由于探測(cè)器的位置和擋板的位置是固定的,各種反射分布的直接性能是信號(hào)波動(dòng)。在普通測(cè)試系統(tǒng)中,不同發(fā)光角的LED存在差異,同一個(gè)LED的不同放置方向,具有不同位置的相同發(fā)射。即使額定光通量相同;實(shí)際測(cè)量值是不同的。根據(jù)客戶的驗(yàn)證結(jié)果,普通LED測(cè)試系統(tǒng)的LED放置方向?qū)τ诠馔繙y(cè)量結(jié)果的影響總是超過50%(不同方向測(cè)量同一LED的最大信號(hào)和最小信號(hào)的差值)
當(dāng)測(cè)量不同LED的不同發(fā)光角度時(shí),由于積分球內(nèi)部表面的分布差異使得直接反射的分布對(duì)探測(cè)器的影響不同,它直接影響測(cè)量精度的差異(如圖1 所示)
圖1: 不同照明角度對(duì)LED測(cè)量有不同的影響
提高積分球中LED光通量測(cè)試的準(zhǔn)確性
另一方面,LED測(cè)試系統(tǒng)通常使用鹵鎢燈作為標(biāo)準(zhǔn)光源,與LED相比,所使用的標(biāo)準(zhǔn)燈在外觀上,照明分布特征和光譜特性方面都有很大區(qū)別。因此,兩者的差異應(yīng)由吸收系數(shù)修正。
分析:
積分球內(nèi)部反射特性是使LED方向性對(duì)測(cè)量精度有影響的關(guān)鍵因素之一。在普通LED測(cè)試系統(tǒng)中,積分球表面涂層的反射率和朗伯特性不理想。一個(gè)原因是低反射率,另一個(gè)原因是漫反射特性差。低反射率的積分球表面的結(jié)果是LED直射光的結(jié)果是LED的直射光在幾次反射后逐漸衰減。然而,在整個(gè)光混合的過程中,直接照射光和反射光都占有很大的比例,這是主導(dǎo)的。在某些情況下,低反射率材料會(huì)對(duì)擋板探頭的背面產(chǎn)生強(qiáng)烈的陰影效應(yīng)。然而,這是直線反射的光影效果導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確。
此外,較低的漫反射率將嚴(yán)重影響信號(hào)的衰減。由于在光測(cè)量過程中,光在積分球中多次反射,每次反射都會(huì)產(chǎn)生一定的衰減,但反射度對(duì)光強(qiáng)的影響在多次反射之后得到加強(qiáng)。例如,反射光在積分球反射了15次,如果在反射率之間存在5%的差異,信號(hào)衰減可能會(huì)超過一倍。實(shí)際上,積分球的反射率的差異遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過這一點(diǎn)。
目前的LED測(cè)試系統(tǒng)還沒有被用作標(biāo)準(zhǔn)光源的標(biāo)準(zhǔn)LED。在測(cè)量過程中,我們?nèi)匀贿x擇使用標(biāo)準(zhǔn)鹵鎢燈作為標(biāo)準(zhǔn)光源。由于標(biāo)準(zhǔn)燈和測(cè)量LED的外部結(jié)構(gòu)差異很大,包括LED燈座的吸光影響以及標(biāo)準(zhǔn)燈具安裝位置和LED安裝位置之間的差異,所有這些都是影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性的重要因素。
解決方案:
LPCE-2光譜儀&積分球LED測(cè)試系統(tǒng)是由上海力汕電子研發(fā)的一套LED測(cè)試系統(tǒng), 完全符合LM-79和CIE相關(guān)要求, 有效解決了傳統(tǒng)LED測(cè)試系統(tǒng)的各種缺陷。
與傳統(tǒng)積分球的大規(guī)模組裝生產(chǎn)技術(shù)相比,力汕電子采用一次性成型技術(shù)來生產(chǎn)積分球,其形狀完全符合4π或 2π的球面結(jié)構(gòu)。力汕電子積分球還采用高反射和漫射率涂層,使燈是開口位置設(shè)計(jì)對(duì)準(zhǔn)檢測(cè)器位置。即使使用方向性很強(qiáng)的LED或在極端條件下使用位置模式,這種改進(jìn)使測(cè)試結(jié)果保持良好的一致性。
LPCE-2采用標(biāo)準(zhǔn)鹵鎢燈作為標(biāo)準(zhǔn)燈與可選輔助燈結(jié)合,來測(cè)量LED燈座與標(biāo)準(zhǔn)燈座之間的差異對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。本標(biāo)準(zhǔn)燈已經(jīng)由力汕電子校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室嚴(yán)格校準(zhǔn);測(cè)試結(jié)果可追溯到NIM。
針對(duì)上述LED測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性問題,采用LPCE-2測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試。測(cè)試條件如下:使用5個(gè)高亮度綠色LED,功率約為0.35W,照明角度約為30°。LPCE-2測(cè)試系統(tǒng)用于9種測(cè)量位置,分別表示可能的LED位置模式,如圖3所示。
圖2:不同LED位置模式
結(jié)論:
被測(cè)光通量和LED位置模式之間的關(guān)系如圖4和如圖5所示。從測(cè)試結(jié)果可以看出,即使在最極端的情況下,當(dāng)LED被放置在檢測(cè)器的開口的前后時(shí),光通量測(cè)試結(jié)果的峰值仍然小于5%。這是一個(gè)非常好的測(cè)試結(jié)果。在實(shí)際測(cè)試過程中,LED光通量測(cè)量的重復(fù)誤差遠(yuǎn)小于0.1%。由此可以看出,LPCE-2測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果可靠穩(wěn)定,可以提供可靠的保證。這套標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)不僅大大支持了LED的研發(fā)和生產(chǎn),同時(shí)也是LED行業(yè)光學(xué)性能測(cè)量的理想選擇。
圖 3:不同LED測(cè)試位置對(duì)應(yīng)的光通量
圖 5 :LED測(cè)試位置和光通量的關(guān)系
上海力汕質(zhì)量體系已通過ISO9001:2015嚴(yán)格認(rèn)證。作為CIE成員,LISUN產(chǎn)品基于CIE,IEC和其它國(guó)際或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。所有產(chǎn)品均通過CE認(rèn)證和第三方實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證。
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