用光谱仪测量LED的光强度和颜色

经过Nate Bloomingdale，技术专家

一种光谱辐射计在实验室和现场的实施之前，可以是测试LED和LED照明系统中的有用仪器。光谱辐射器可以提供可靠的LED计量，以便与传统的照明选项进行比较。

发光二极管（LED）是第四代光源，越来越受欢迎，因为长寿命优点，操作可靠。与传统照明技术相比，如白炽灯，荧光，高强度放电（HID），高压钠（HPS）和其他照明技术，其总成本较低。LED长期以来一直被用作一系列消费者和机械显示/控制产品的指示灯。在汽车中，他们从仪表板和室内灯移动到前灯，尾灯，闪光灯和信号指示灯。

LED基本上是一个P-n结，当施加电流时发光。LED由浸渍或掺杂杂质的半导体材料的模具组成。当LED接通时，电流从阳极（P侧）流到阴极（n侧）。在接合处，由于电极上的电压差，较高的能量电子引起了阴极材料的原子结构中的较低能量“孔”。释放的能量产生光和热量。光向上反射，热量向下转移到LED的底部并最终散发。

半导体的化学成分确定由LED产生的浅色。环氧树脂外壳聚焦光线并保护LED，使其变得几乎是坚不可摧的。作为固态装置，它是一种非常可靠的光生产者。此外，它使用的能量较少，可以具有更小的尺寸，具有易于使用的外形尺寸，具有更快的开关和耐用性。

高亮度LED（HBLEDS）的发展具有加速市场需求。HBIDS介绍了一些改进：

•寿命更长（50,000至100,000小时）
•改善散热
• 更低的花费
•与RoHS标准的兼容性（无汞，无铅）
•亮度 - 可能是超过50个流明
•HBLEDS在蓝色和白色提供。

大多数LED是单色，具有不同波长的光的不同半导体材料。LED在由峰值波长识别的窄频率范围内发出纯色，并在纳米（NM）中测量。LED光波长范围从蓝色为400nm至800nm的红外线。LED颜色通常是红色，橙色，琥珀色，黄色，绿色，蓝色和白色（由红色/绿色/蓝色 - RGB组成）。不同的LED芯片技术在可见光（VIS）光谱的特定区域中发光，产生独特的强度水平。

为了生产白光LED，制造商通常将黄色磷光体施加到蓝色LED上。磷光体将一些蓝色发射变为黄色和人眼，结果看起来是白色的。光的精确色温部分地通过磷光体厚度和浓度驱动。“白色”LED的变化通常更像是彩色LED中的问题。

一致性和搭档
与任何技术一样，除了优势之外，还有缺点。即使对于相同批次的LED，也几乎是不可能的LED的一致性制造几乎是不可能的。亮度和颜色都可以从组件到组件的变化。输出也受封装的影响，不同晶片批次的效率和其他过程变量。

尽管固有​​的变化，最大化的收益率，但制造商通过光通量和色度或颜色来排序LED。LED通常由使用CIE 1931 X，Y色度标准的这些标准在箱中的制造商的特征在于，用于将LED的颜色与解释为定义最大允许颜色变化的一系列色度四分之一的色度标准。四边形对应于相关的色温（CCT），其模仿从冷却到温暖的白色光源。这些箱内的LED可以在可接受的性能范围内各不相同。使用LED在使用LED中的一部分的任务是确保他们将履行所需的标准。处理啤酒是挑战的一部分。

用于光强度/亮度和颜色的LED测试对于所有应用中的成功使用非常重要。

参数供考虑
在任何应用中应考虑的一些主要LED参数可以包括以下内容：

颜色
典型的过程变化可以使峰值波长变化高达+/- 10nm。颜色变化的敏感性大约560-600nm - 在黄色到橙色范围内，应考虑在选择颜色和有时是LED的位置。

光强度
LED的光强度是芯片设计和材料，电流水平，封装和其他变量的因素。虽然在仪器集群和其他指标应用中没有特别重要，但在照明应用中非常重要。LED的强度值与给定电流相关。随着电流的增加，光输出增加。

电流/电压
保持在最大电流额定值参数内很重要。增加电流将增加输出，但也会增加热量。过热对输出，颜色和有用的生命周期具有不利影响。

视角
LED的总照明输出是光强度加视角的一个因素。具有较大视角的LED灯（其中更多的光在更宽区域分布）将具有比具有相同强度相同强度的LED灯更高的总光输出，而是较窄的视角。

运行光
与传统的照明系统不同，其中灯的额定平均寿命是灯泡失效的一半的点，由于灾难性的故障需要很长时间，因此难以估计LED的使用寿命。实际上，即使在其初始内腔输出减少50％后，LED光源也继续为光。为了确定了解LED夹具将保持相当长的初始发光度百分比，使用内腔维护测量而不是与故障测量相当多。LED的内腔维护规范通常是LED达到其照明70％所需的时间。光输出的降低30％被认为是在视觉上检测光输出逐渐减小的阈值。

使用光谱仪测试LED
光谱辐射器测量光的各种颜色的波长。在LED Metrology中，它可以测量腔内，瓦特，脚踏板，每秒摩尔人的输出等。便携式UV / VIR / NIR SpectrorAdiometer提供了一种有用的工具，可快速测试和表征LED和LED照明器。它可以测试WATT中的光输出的LED作为不同LED电流，温度和其他光学特性的函数，以完全表征LED系统或LED系统。重要的Spectroradiometer用于LED测试应用程序的功能包括：

•快速，全谱UV / VIR / NIR测量，光谱范围为350 - 2500nm，单次扫描<
•在每次新扫描之前快速扫描自动静电，自动曝光和自动暗修正 - 不需要重复优化步骤
•固定阵列检测器，可靠运行
•实验室或现场使用轻量级和便携式
•独立操作或使用笔记本电脑或个人数字助理（PDA）
•Bluetooth以简单的通信
•具有更快的扫描时间和更好的反射测量的噪声比的优越信号
•目的校准，可追加各种辐照度和颜色测量，以满足所有应用规格

此外，该系统将具有内置的以下比色功能：

•CIE 1931与SRGB Alacut的色度图
•扫描结果以横发覆盖图形方式显示
•文本显示x，y，xyz和RGB坐标和相关色温

快速测试实验室中的亮度和色度测试的能力允许在使用前快速筛选LED，并提供一种用于在投影生命周期上进行颜色移位的方法，其中颜色和色调是至关重要的。由于LED倾向于随着时间的推移倾向于转换色彩，因此测量颜色稳定性可以是许多应用中的钥匙。在设计过程中，在使用这些传统照明技术的替代品之前，将LED与白炽灯，荧光灯或卤素灯的亮度或卤素灯进行比较也是有用的。

在本申请中的信号光亮度测试还包括颜色饱和度测量，因为该特性增加了对亮度的感知。在测试，白色，绿色和蓝色LED信号的亮度/发光强度比率相对于当前使用相同的标称颜色的白炽灯表示，LED通常判断为人眼更亮。然后可以使用这些结果来开发用于测试所建立的颜色边界内的任何色度的信号灯的一般模型，以确保满足亮度/发光强度参数。

因为调节白光的色度边界以延伸到“黄色”区域中，并略微进一步进入“蓝色”区域。在该测试和其他测试中，研究了不同LED的色度的导频观察并包括在内。

LED照明越来越多地用作传统照明技术的替代品。为了利用较低成本，环境友好，寿命，较长的寿命，良好的色彩特性，缺乏预热时间，改善视觉条件等，需要严格的测试。LED制造本身的性质引入了影响LED的亮度和颜色的变量。

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方向发展
www.spectralevolution.com.

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提交：设计世界文章那电子•电气那灯•信号灯•指示灯
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