变角度色度和LED单管光色多用校准装置研制

采用二维自动转动控制结合伺服电机、传感器及测量软件等设计了一种可实现光源和物体的表面空间变角度光度、色度等参数测量的多用校准装置,解决了目前LED单管、显示器和标准色板等三类产品光度色度参数需使用独立测量装置的问题。结果显示可完成LED单管总光通量、CIE条件A/B场平均发光强度、等光强/照度曲线、小尺寸显示器光度色度和物体表面变角度色度等参数的测量。平均发光强度、总光通量、Y值和色品坐标与标准值偏差分别为:-1.8%、1.5%、0.9和0.005,该装置测量精度高、功能切换方便、自动化水平高、操作简单,达到设计要求。     

发光二极管光、色测试系统

为适应特殊照明用白光发光二极管(white light—emitting diode以下缩写为WLED)研制开发的需要，设计加工了φ100mm的积分球，通过光纤与现有的荧光分光光度计测量单元耦合，构成LED光、色测试系统。该系统首先给出LED的相对光谱功率分布，据此计算出LED的总光通量等光、色参数。这种方法避免了用一般光度计测总光通量时必须进行色修正的麻烦，也避免了因色修正不充分所带来的较大误差。     

发光二极管测试技术和标准

文章从发光二极管的空间能量分布和光谱能量分布两个方面叙述了光和辐射参数测试的原理和方法．讨论了辐射通量和光通量的基本概念、测量方法及相互之间的关系．在实际应用中，发光二极管的发光强度和辐射功率及他们的空间分布是常需要测量的参数．文章从基于人类视觉特性的色度学原理出发，讨论了发光二极管的光谱能量分布和重要的色度学参数以及相应的测试标准问题．     

LED发光二极管特性测试

使用常规实验仪器搭建了LED特性测试系统,测试了LED的伏安特性、光强分布特性、光谱特性、光功率与电流关系特性和发光效率与电流关系特性,得到了LED的阈值电压、正常电压、发光波长、半值角与指向性、峰值波长和光通量等参量.     

大功率全方位反射镜发光二极管性能研究

在现有工艺条件下通过简单工艺实现大功率GaN基多量子阱全方位反射镜(ODR)发光二极管(LED)的研制,并对试制LED样品进行了光学、电学和色参数三个方面性能测试.测试结果发现,ODR芯片比普通芯片的光强提高了244 mcd,极大提高了发光强度;ODR LED光通量、光效、色纯度比普通LED分别提高了6.04%,5.74%,78.64%.ODR LED具有绝对优势是其色温要比普通LED的色温低1804 K,明显改善大功率LED的色温缺陷. 关键词： 发光二极管 ODR 色温     

数字电视的光色计量及其装置

结合市面上常见数字电视器件CRT,LCD,PDP等的显示原理及特性，具体讲解光色计量指标测量方法及原理，系统量值传递是通过国家色度和亮度基准标准灯来完成的。利用虚拟仪器技术建立的数据采集及分析系统，可对待测仪器的参数进行实时数据检测和数据分析。整个测试系统亮度和色坐标不确定度小于2%和0.005. 通过对市场主流电视产品的集中检测，将其相对光谱功率分布、亮度、色坐标、亮度不均匀性及对比度等综合参数进行对比，给出了测试结果及各种电视性能分析，为数字彩色电视计量工作提供了参考。     

白光LED荧光粉层的光学设计及研究

荧光粉粒子浓度的优化设计是改善白光LED颜色品质和流明效率的重要手段。通过光学仿真方法可以分析荧光粉层不同粒子浓度对LED光强分布和色度均匀性的影响。仿真结果表明,随着荧光粉粒子浓度的增加,荧光粉层对蓝光的散射和吸收增强,LED的流明效率增大,光强分布逐渐变均匀,光斑的色度由蓝光逐渐向白光转变。当荧光粉的粒子浓度为105/mm3时,LED的光强分布最均匀,接近朗伯余弦分布。此时,LED光斑的色度坐标接近等能白光源,色度均匀性的空间分布较好。     

光源近场测量在LED光学设计中的应用与研究

在LED光学设计中,传统方法多以LED光源的远场测试数据为设计依据,而远场测试仅仅是对LED光源相对粗糙的测量,并不能精确地描述光源的空间光分布情况。对LED光源详细空间光分布信息的获取,即LED光线集的获取已经成为LED光学设计的瓶颈问题。获取并合理利用精确、详实的LED光源信息尤其是光源空间光分布信息是LED光学设计的关键点。分别利用单颗LED芯片和LED模块做了两组对照实验,并利用照明解析软件对获得的实验数据进行处理和分析,通过对比实验中光源远场测试和近场测试获得结果之间的差异,强调了通过LED光源近场测试获取光源光线集对LED光学设计的重要作用。实验结果表明,LED光源近场测量获取的光源光线集可以为LED光学设计提供更为详细的光源的光空间分布信息。     

基于金属线路板的新型大功率LED及其光电特性研究

设计、制作了基于金属线路板和板上芯片技术的大功率白光LED,对其光电特性进行了实验测量,输入电流达到800 mA,对应的输入功率3.3 W,大功率LED的输出光通量才达到饱和.输入电流达到900 mA,对应的输入功率3.8 W,大功率LED电流—电压特性仍未表现出饱和特性.实验结果表明,采用金属线路板和板上芯片技术可以得到良好的散热特性,大大提高LED的输入功率.同时还测量了光谱分布、光通量、色坐标随电流的变化情况,对其中的变化规律进行了理论分析.     

利用相关色温和光通量优化白光LED光谱（英文）

在单颗LED中,以1℃/W~30.5℃/W范围的散热器热阻值和0.5W~6.5W范围的负载电功率作为优化变量,40lm~460lm范围的光通量和7 100K~8 600K范围的色温作为目标变量,通过光-电-热理论和多重光谱模型优化白光LED的光谱功率分布.计算获得白光LED的光通量和相关色温在系统中变化时所对应的光谱功率分布,目标值与理论值的误差在5%以内.该理论模型可为LED照明系统的设计提供参考.     

传统白光LED与远程荧光粉白光LED的发光性能比较

研究了传统白光LED与蓝光激发的球冠形远程荧光粉白光LED在不同电流、不同热沉温度下的发光性能,并对其机理差异展开了探讨。实验结果表明：随热沉温度和驱动电流的上升,传统白光LED的量子效率和电光转换效率急剧下降,并导致其Y/B比（Yellow/Blue Ratio）下降,相关色温上升。而在远程荧光粉白光LED中,其量子效率、光转换效率和相关色温在相同实验条件下变化幅度都较小。由光强空间分布和Y/B比空间分布可知,远程荧光粉白光LED的光强分布呈类似蝠翼分布,且Y/B比空间均匀性远大于传统白光LED。     

A model for LED spectra at different drive currents

A mathematical model for the spectra of monocolor light-emitting diodes （LEDs） and phosphor-coated white LEDs at different drive currents is established.The simulation program of the color rendering of a white light LED cluster is developed based on this model.The program can predict not only the spectral power distribution and color rendering index （CRI）,but also the number of LEDs,drive currents,input power,and luminous efficacy of a white light LED cluster at a given color temperature according to the requirement of the luminous flux.The experimental results show that the relative spectral power distributions （SPDs） and chromaticity coordinates of the model LED are very close to that of the real LED at different drive currents.Moreover,the correlated color temperature （CCT）,CRI,special color rendering index （R9） luminous flux,input power,and luminous efficacy of the white light LED cluster predicted by simulation are also very close to the measured values.Furthermore,a white/red cluster with high rendering （CCT=2903 K,CRI=91.3,R9=85） and a color temperature tunable warm-white/red/green/blule LED cluster with high rendering （CCT=2700 6500 K,CRI 〉 90,R9 〉 96） are created.     

功率型白光LED的非线性混合调光方法

分析脉冲宽度调制(PWM)双通道输出白光LED的混合调光方法,建立PWM与混合光源输出的光通量和色温之间变化关系的非线性数学模型。基于Zig Bee无线通信模块CC2530作为双路PWM输出,控制以SN3350为核心的LED恒流驱动电源,完成占空比可调的暖白和冷白两路白光LED的色温和光通量混合调光控制系统设计,并通过高精度快速光谱辐射计HAAS-2000测试系统进行测试。实验结果表明,双路PWM能够较好地实现对LED色温和光通量的输出大小进行控制,混合光源相关色温在3 250~15 000 K范围内连续可调。理论计算与系统控制的光通量和色温存在的相对误差分别小于1.70%和8.50%。     

多芯CSP-LED芯片间距对热拥堵的影响

在铝基板上贴片了不同间距的四颗芯片级封装发光二级管(CSP-LED)模组,测试了不同贴片间距CSP-LED模组的EL光谱、流明效率、光通量、相关色温等光电参数。结果显示,在小电流(20~400 mA)下,随着注入电流的增大,不同排布间距的蓝、白光样品的光电性能基本呈现相同的变化规律,即光通量、光功率呈线性增长,光效基本保持稳定;在大电流(1~1.5 A)下,随着芯片间排布间距减小,EL光谱积分强度降低,色温升高,红色比下降,排布间距为0.2 mm的光通量衰减了84.58%,相比之下排布间距为3 mm和5 mm的光通量衰减明显减缓,分别为8.96%和3.58%,这些现象与禁带宽度、热应力、非辐射复合等因素有关。结果表明,CSP白光LED光通量衰减主要是荧光粉退化导致的,考虑到实际生产成本问题,排布间距为3 mm时,有利于热量散出,进而提高LED光电性能特性及其自身的使用寿命。     

温度对大功率LED照明系统光电参数的影响

利用板上芯片封装chip-on-board(COB)技术封装大功率LED,比较分析其在不同散热器上的温度变化规律。研究了不同的热平衡温度对大功率LED光通量、电学参数的影响。在实验过程中,光通量、驱动电压、功率和发光效率都呈现出下降的趋势,并且最终稳定在其热平衡值。研究还发现:对于大功率LED照明系统,光通量、驱动电压、发光效率与散热器温度具有线性关系。在电源接通时,随着散热器温度的升高,LED的反向饱和电流迅速升高。通过线性拟合,得到大功率LED照明系统的光通量温度系数、驱动电压温度系数和光效温度系数。     

发光二极管路灯光强空间分布的非线性优化设计

道路照明的首要目的是满足使用者的视觉需求,在此前提下还应尽可能降低能耗实现节能环保,这两点均与道路灯具的光强空间分布密切相关。而很难用一种通用的光强分布适用不同的道路和灯具安装条件。针对主干路、次干路、支路3种典型道路类型,提出了根据具体道路、安装条件以及驾驶员视觉光环境需求逆向设计灯具最节能光强空间分布的思路,并建立了以驾驶员视觉光环境需求为约束、以灯具总光通量最小为目标的非线性优化模型,将路面照度分布表述为余弦多项式并利用分级优化方法进行了求解。得到了3种典型道路条件下发光二极管(LED)路灯的最佳光强空间分布,相比现基于照度均匀分布设计的LED路灯光强分布,驾驶员视觉光环境质量显著改善,且灯具节能30%左右。     

用图像数字化处理技术测试LED的光参数

由于LED的光比较微弱、体积小,所以在用常规的方法进行测试和使用较大的传感器时,容易产生较大的误差。为此,利用图像数字化处理技术及相应的装置对LED的配光曲线和光通量进行了测试,并介绍了它的基本原理和方法。     

紫色发光二极管激发下钐掺杂的重金属硅酸盐玻璃的辐射通量与光通量(英文)

采用积分球测试系统配以内芯直径为400μm的功率光纤连接的CCD探测器,在紫色发光二极管的激发下,对Sm3+掺杂的重金属硅酸盐(CAS)玻璃的荧光光谱进行了表征,实现了以荧光发射特性绝对评价为目的绝对光谱功率分布测定,进一步求得了辐射通量,光通量等荧光特征参数。测试与计算结果表明,在整个可见光谱区域,总的辐射通量和光通量分别为712μW和12.1 mlm,其中Sm3+的4个特征发射峰的辐射通量和光通量分别为36μW和9.7 mlm,占可见区总量的5%和80%,其可见特征发射的总量子产率为2.3%。Sm3+掺杂CAS玻璃可见区多通道辐射跃迁的绝对光谱参数评估为照明和显示器件的研发提供了有益的参考依据。     

功率型GaN基发光二极管芯片表面温度及亮度分布的物理特性研究

基于电流连续方程、欧姆定律及定性三维热流传导模型研究发光二极管(LED)芯片 的电流密度分布、热量、温度之间的相互交叉关系,进而测试分析GaN基蓝光 LED电流扩展效应和亮度分布的关系,认为芯片亮度变化趋势可作为判别电流扩 展性能的有效手段. 由于芯片表面温度、亮度分布和电流密度之间存在紧密的联结 关系,通过测试芯片表面温度或亮度分布就可定性了解器件电流扩展性能, 从而为优化电极结构提供一种判定依据. 在不同电流和热沉温度下,进一步 讨论了电流密度非均匀性和亮度分布的关系, 电流密度拥挤将导致芯片局 部区域热量堆积,非辐射复合作用增强,限制出射光子数目, 因此热 量是影响亮度分布的重要因素之一. 通过载流子传输机理进一步说明 温度影响亮度均匀性的原因,并通过实验说明理论分析的可行性. 通过优化电极结构能改善器件的电流扩展效应以及亮度均匀性, 对提高大功率LED的可靠性具有重要作用.