中國(guó)光學(xué)光電子行業(yè)協(xié)會(huì)光電器件專業(yè)分會(huì)根據(jù)國(guó)內(nèi)及行業(yè)內(nèi)部的實(shí)際情況,初步制定了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)"發(fā)光二極管測(cè)試方法".本文敘述了與發(fā)光二極管測(cè)試有關(guān)的術(shù)語(yǔ)和定義,在此基礎(chǔ)上,詳細(xì)介紹了測(cè)試方法和測(cè)試裝置的要求.
本文涉及的測(cè)試方法適用于紫外/可見(jiàn)光/紅外發(fā)光二極管及其組件,其芯片測(cè)試可以參照進(jìn)行。
2 術(shù)語(yǔ)和定義
2.1發(fā)光二極管 LED
除半導(dǎo)體激光器外，當(dāng)電流激勵(lì)時(shí)能發(fā)射光學(xué)輻射的半導(dǎo)體二極管。嚴(yán)格地講，術(shù)語(yǔ)LED應(yīng)該僅應(yīng)用于發(fā)射可見(jiàn)光的二極管;發(fā)射近紅外輻射的二極管叫紅外發(fā)光二極管(IRED,Infrared Emitting Diode) ;發(fā)射峰值波長(zhǎng)在可見(jiàn)光短波限附近，由部份紫外輻射的二極管稱為紫外發(fā)光二極管;但是習(xí)慣上把上述三種半導(dǎo)體二極管統(tǒng)稱為發(fā)光二極管。
2.2光軸 Optical axis
最大發(fā)光(或輻射)強(qiáng)度方向中心線。
2.3正向電壓VF Forward voltage
通過(guò)發(fā)光二極管的正向電流為確定值時(shí)，在兩極間產(chǎn)生的電壓降。
2.4反向電流IR Reverse current
加在發(fā)光二極管兩端的反向電壓為確定值時(shí)，流過(guò)發(fā)光二極管的電流。
2.5反向電壓VR Reverse voltage
被測(cè)LED器件通過(guò)的反向電流為確定值時(shí)，在兩極間所產(chǎn)生的電壓降。
2.6總電容C Capacitance
在規(guī)定正向偏壓和規(guī)定頻率下，發(fā)光二極管兩端的電容。
2.7開(kāi)關(guān)時(shí)間 Switching time
涉及以下概念的最低和最高規(guī)定值是10%和90%，除非特別注明。
2.7.1開(kāi)啟延遲時(shí)間td(on) Turn-on delay time
輸入脈沖前沿最低規(guī)定值到輸出脈沖前沿最低規(guī)定值之間的時(shí)間間隔。
2.7.2上升時(shí)間tr Rise time
輸出脈沖前沿最低規(guī)定值到最高規(guī)定值之間的時(shí)間間隔。
2.7.3開(kāi)啟時(shí)間ton Turn-on time
器件所加輸入脈沖前沿的最低規(guī)定值到輸出脈沖前沿最高規(guī)定值之間的時(shí)間間隔
ton= td(on)+tr
2.7.4關(guān)閉延遲時(shí)間td(off) Turn-off delay time
器件所加輸入脈沖后沿的最高規(guī)定值到輸出脈沖后沿最高規(guī)定值之間的時(shí)間間隔
2.7.5下降時(shí)間tf Fall time
輸出脈沖后沿最高規(guī)定值到最低規(guī)定值之間的時(shí)間間隔(見(jiàn)圖1)。
圖1 開(kāi)關(guān)時(shí)間 延遲時(shí)間
?
2.7.6關(guān)閉時(shí)間toff Turn-off time
器件所加輸入脈沖后沿的最低規(guī)定值到輸出脈沖后沿最低規(guī)定值之間的時(shí)間間隔。
toff =td(off)+tf
2.8光通量Φv Luminous flux
通過(guò)發(fā)光二極管的正向電流為規(guī)定值時(shí)，器件光學(xué)窗口發(fā)射的光通量。
2.9輻射功率Φe Radiant power
通過(guò)發(fā)光二極管的正向電流為規(guī)定值時(shí)，器件光學(xué)窗口發(fā)射的輻射功率。
2.10輻射功率效率ηe Radiant power efficiency
器件發(fā)射的輻射功率 與器件的電功率(正向電流 乘以正向電壓 )的比值：
ηe =Φe/(IF?VF)
注：在與其它術(shù)語(yǔ)不會(huì)混淆時(shí)，可簡(jiǎn)稱為輻射效率 (Radiant efficiency)。
2.11光通量效率ηv Luminous flux efficiency
器件發(fā)射的光通量Φv 與器件的電功率(正向電流 IF乘以正向電壓 VF)的比值：
ηv =Φv/(IF?VF)
注：在與其它術(shù)語(yǔ)不會(huì)混淆時(shí)，可簡(jiǎn)稱為發(fā)光效率(Luminous efficiency)。
2.12發(fā)光(或輻射)空間分布圖及相關(guān)特性
2.12.1發(fā)光(或輻射)強(qiáng)度Iv Luminous(or Radiant) intensity
光源在單位立體角內(nèi)發(fā)射的光(或輻射)通量，可表示為Iv =dΦ/dΩ。發(fā)光(或輻射)強(qiáng)度的概念要求假定輻射源是一個(gè)點(diǎn)輻射源，或者它的尺寸和光探測(cè)器的面積與離光探測(cè)器的距離相比是足夠小，在這種情形，光探測(cè)器表面的光(或輻射)照度遵循距離平方反比定理，即E=I/d2 。這里I是輻射源的強(qiáng)度，d是輻射源中心到探測(cè)器中心的距離。把這種情況稱為遠(yuǎn)場(chǎng)條件。然而在許多應(yīng)用中，測(cè)量LED時(shí)所用的距離相對(duì)較短，源的相對(duì)尺寸太大，或者探測(cè)器表面構(gòu)成的角度太大，這就是所謂的近場(chǎng)條件。此時(shí)，光探測(cè)器測(cè)量的光(或輻射)照度取決于正確的測(cè)量條件。
2.12.2平均LED強(qiáng)度 Averaged LED intensity
照射在離LED一定距離處的光探測(cè)器上的通量Φ與由探測(cè)器構(gòu)成的立體角Ω 的比值，立體角可將探測(cè)器的面積S除以測(cè)量距離d的平方計(jì)算得到。
I=Φ/Ω=Φ/(S/d2)
CIE推薦標(biāo)準(zhǔn)條件A和B(見(jiàn)7.2.1.2)來(lái)測(cè)量近場(chǎng)條件下的平均LED強(qiáng)度,可以分別用符號(hào)ILED A和ILED B來(lái)表示,用符號(hào)ILED Ae和ILED Av分別表示標(biāo)準(zhǔn)條件A測(cè)量的平均LED輻射強(qiáng)度和平均LED發(fā)光強(qiáng)度。
2.12.3發(fā)光(或輻射)強(qiáng)度空間分布圖 Luminous(or Radiant)diagram
反映器件的發(fā)光(或輻射)強(qiáng)度空間分布特性(見(jiàn)圖2)：
Iv(或Ie)=f(θ)
圖2 輻射圖和有關(guān)特性
?
注1：除非另外規(guī)定，發(fā)光(或輻射)強(qiáng)度分布應(yīng)該規(guī)定在包括機(jī)械軸Z的平面內(nèi)。
注2：如果發(fā)光(或輻射)強(qiáng)度分布圖形有以Z軸為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱特性，發(fā)光(或輻射)強(qiáng)度空間分布圖 僅規(guī)定一個(gè)平面。
注3：如果沒(méi)有以Z軸為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱特性，各種角度θ的發(fā)光(或輻射)強(qiáng)度分布應(yīng)有要求，X、Y、Z方向要求可有詳細(xì)規(guī)范定義。
2.12.4半強(qiáng)度角θ1/2 Half-intensity angle
在發(fā)光(或輻射)強(qiáng)度分布圖形中，發(fā)光(或輻射)強(qiáng)度大于最大強(qiáng)度一半構(gòu)成的角度(見(jiàn)圖2)。
2.12.5偏差角Δθ Misalignment angle
在發(fā)光(或輻射)強(qiáng)度分布圖形中，最大發(fā)光(或輻射)強(qiáng)度方向(光軸)與機(jī)械軸Z之間的夾角(見(jiàn)圖2)。
2.13光譜特性
2.13.1峰值發(fā)射波長(zhǎng)λp Peak-emission wavelength
光譜輻射功率最大的波長(zhǎng)。
2.13.2光譜輻射帶寬Δλ Spectral radiation bandwith
光譜輻射功率大于等于最大值一半的波長(zhǎng)間隔。
2.13.3光譜功率(能量)分布P(λ) Spectral power distribution
在光輻射波長(zhǎng)范圍內(nèi)，各個(gè)波長(zhǎng)的輻射功率分布情況。
3 最大額定值
3.1 最低和最高儲(chǔ)存溫度(Tstg )
3.2 最低和最高工作環(huán)境溫度或管基溫度(Tamb 或Tcase )
3.3 最大反向電壓(VR )
注：不可用于相互首尾相接的雙管器件。
3.4 在25℃環(huán)境或管基溫度時(shí)的最大連續(xù)正向電流(IF )和減額定值曲線或減額定值系數(shù)。
3.5 在適當(dāng)?shù)胤剑谝?guī)定脈沖條件下，在25℃環(huán)境或管基溫度時(shí)的最大峰值正向電流(IFM )
4 主要光電特性(見(jiàn)表1)
5 一般要求
5.1 試驗(yàn)條件
除非另有規(guī)定，器件的光電參數(shù)測(cè)試應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試驗(yàn)條件進(jìn)行。
5.1.1 標(biāo)準(zhǔn)大氣條件
溫度：15℃～35℃
相對(duì)濕度：20%～80%
氣壓：86kPa～106kPa
5.1.2 仲裁試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件
溫度：25℃±1℃;
相對(duì)濕度：48%～52%;
氣壓：86kPa～106kPa
5.1.3 環(huán)境條件
a) 測(cè)試環(huán)境應(yīng)無(wú)影響測(cè)試準(zhǔn)確度的機(jī)械振動(dòng)和電磁干擾;.
b) 除非另有規(guī)定，器件全部光電參數(shù)均應(yīng)在熱平衡下進(jìn)行;
c) 測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)接地良好。
5.2 參數(shù)要求
除非另有規(guī)定，器件測(cè)試應(yīng)采取預(yù)防措施和保持下述公差。雖然在有關(guān)文件中規(guī)定的測(cè)試條件嚴(yán)于下述公差，但在一般情況下，應(yīng)遵循下述規(guī)定的條件。
a) 偏置條件應(yīng)在規(guī)定值的±3%以內(nèi);
b) 輸入脈沖特性，重復(fù)頻率和頻率等的誤差應(yīng)在±10%以內(nèi);
c) 測(cè)量開(kāi)關(guān)參數(shù)的誤差應(yīng)在±5%以內(nèi);
d) 測(cè)量直流電參數(shù)誤差不大于±2%;
e) 測(cè)量輻射功率的誤差不大于5%;
f) 測(cè)量峰值輻射波長(zhǎng)的誤差不大于±2nm;
g) 測(cè)量半強(qiáng)度角誤差不大于10%;
h) 測(cè)量發(fā)光強(qiáng)度誤差不大于25%。
6 測(cè)試方法
測(cè)試方法分為：
a) 1000類 電特性測(cè)試方法
--方法1001 正向電壓
--方法1002 反向電壓
--方法1003 反向電流
--方法1004 總電容
b) 2000類 光特性測(cè)試方法
--方法2001 平均LED強(qiáng)度
--方法2002 半強(qiáng)度角和偏差角
--方法2003 光通量和發(fā)光效率
--方法2004 輻射通量和輻射效率
--方法2005 峰值發(fā)射波長(zhǎng)，光譜輻射帶寬和光譜功率分布
c) 3000類 光電特性測(cè)試方法
--方法3001 開(kāi)關(guān)時(shí)間
6.1 1000類 電特性測(cè)試方法
6.1.1 方法1001：正向電壓
6.1.1.1 目的
測(cè)量LED器件在規(guī)定正向工作電流下，兩電極間產(chǎn)生的電壓降。
6.1.1.2 測(cè)試框圖(見(jiàn)圖3)
圖3 方法1001測(cè)試框圖
?
D--被測(cè)LED器件;
G--恒流源;
A--電流表;
V--電壓表。
6.1.1.3 測(cè)試步驟
a) 按圖3原理連接測(cè)試系統(tǒng)，并使儀器預(yù)熱;
b) 調(diào)節(jié)恒流源，使電流表讀數(shù)為規(guī)定值，這時(shí)在直流電壓表上的讀數(shù)即為被測(cè)器件的正向電壓。
6.1.1.4 規(guī)定條件
環(huán)境或管基溫度;
電源電壓;
正向偏置電流。
6.1.2 方法1002：反向電壓
6.1.2.1 目的
測(cè)量通過(guò)LED器件的反向電流為規(guī)定值時(shí)，在兩電極之間產(chǎn)生的反向電壓。
6.1.2.2 測(cè)試框圖(見(jiàn)圖4)
圖4 方法1002測(cè)試框圖
?
D--被測(cè)LED器件;
G--穩(wěn)壓源;
A--電流表;
V--電壓表。
6.1.2.3 測(cè)試步驟
a) 按圖4原理連接測(cè)試系統(tǒng)，并使儀器預(yù)熱。
b) 調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源，使電流表讀數(shù)為規(guī)定值，這時(shí)在直流電壓表上的讀數(shù)即為被測(cè)器件的反向電壓。
6.1.2.4 規(guī)定條件
環(huán)境或管基溫度;
電源電壓;
反向電流。
6.1.3 方法1003：反向電流
6.1.3.1 目的
測(cè)量在被測(cè)LED器件施加規(guī)定的反向電壓時(shí)產(chǎn)生的反向電流。
6.1.3.2 測(cè)試框圖(見(jiàn)圖5)
圖5 方法1003測(cè)試框圖
?
D--被測(cè)LED器件;
G--穩(wěn)壓源;
A--電流表;
V--電壓表。
6.1.3.3 測(cè)試步驟
a) 按圖5原理連接測(cè)試系統(tǒng)，并使儀器預(yù)熱。
b) 調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源，使電壓表讀數(shù)為規(guī)定值，這時(shí)在直流電流表上的讀數(shù)即為被測(cè)器件的反向電流。
6.1.3.4 規(guī)定條件
環(huán)境或管基溫度;
電源電壓;
反向電流。
6.1.4 方法1004：總電容
6.1.4.1 目的
在被測(cè)LED器件施加規(guī)定的正向偏壓和規(guī)定頻率的信號(hào)時(shí)，測(cè)量被測(cè)器件兩端的電容值。
6.1.4.2 測(cè)試框圖(見(jiàn)圖6)
圖6 方法1004測(cè)試框圖
?
D--被測(cè)LED器件;
C0--隔離電容;
A--電流表;
V--電壓表;
L--電感。
6.1.4.3 測(cè)試步驟
a) 按圖6原理連接測(cè)試系統(tǒng)，并使儀器預(yù)熱;
b) 調(diào)節(jié)電壓源和調(diào)節(jié)電容儀，分別給被測(cè)LED器件施加規(guī)定的正向偏壓和規(guī)定頻率的信號(hào)，將電容儀刻度盤(pán)上讀數(shù)扣去電容C0等效值即為被測(cè)LED器件總電容值。
6.1.4.4 規(guī)定條件
環(huán)境或管基溫度;
正向偏置電壓;
電容儀提供規(guī)定頻率的信號(hào)。
6.2 2000類 光特性測(cè)試方法
6.2.1 方法2001：平均LED強(qiáng)度
6.2.1.1 目的
測(cè)量半導(dǎo)體發(fā)光二極管平均LED強(qiáng)度。
6.2.1.2 測(cè)試框圖(見(jiàn)圖7)
圖7 方法2001測(cè)試框圖
?
D--被測(cè)LED器件;
G--電流源;
PD--包括面積為A的光闌D1的光度探測(cè)器;
D2、D3--消除雜散光光欄, D2,D3不應(yīng)限制探測(cè)立體角;
d--被測(cè)LED器件與光闌D1之間的距離。
注1：調(diào)整被測(cè)LED器件使它的機(jī)械軸通過(guò)探測(cè)器孔徑的中心。
注2：光度探測(cè)器的光譜靈敏度在被測(cè)器件發(fā)射的光譜波長(zhǎng)范圍內(nèi)應(yīng)該校準(zhǔn)到CIE(國(guó)際照明委員會(huì))標(biāo)準(zhǔn)光度觀測(cè)者光譜曲線;測(cè)試輻射參數(shù)時(shí)應(yīng)采用無(wú)光譜選擇性的光探測(cè)器。 測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)該按距離d和光闌D1用標(biāo)準(zhǔn)器校正。測(cè)量距離d應(yīng)按CIE推薦的標(biāo)準(zhǔn)條件A和B設(shè)置。在這兩種條件下,所用的探測(cè)器要求有一個(gè)面積為100mm2(相應(yīng)直徑為11.3mm)的園入射孔徑。
CIE推薦 LED頂端到探測(cè)器的距離d 立體角 平面角(全角)
標(biāo)準(zhǔn)條件A 316mm 0.001sr 2o
標(biāo)準(zhǔn)條件B 100mm 0.01sr 6.5o
注3：對(duì)于脈沖測(cè)量，電流源應(yīng)該提供所要求的幅度，寬度和重復(fù)率的電流脈沖。探測(cè)器上升時(shí)間相
對(duì)于脈沖寬度應(yīng)該足夠小，系統(tǒng)應(yīng)該是一個(gè)峰值測(cè)量?jī)x器。
6.2.1.3 測(cè)量步驟
被測(cè)LED器件按照選定的形式定位給被測(cè)器件加上規(guī)定的電流，在光度測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量平均LED強(qiáng)度。
6.2.1.4 規(guī)定條件
環(huán)境溫度和合適的大氣條件;
正向電流和，需要的話，寬度和重復(fù)率;
6.2.2 方法2002：半強(qiáng)度角和偏差角
6.2.2.1 目的
測(cè)量半導(dǎo)體發(fā)光二極管在規(guī)定的工作電流下的平均LED強(qiáng)度的空間分布和半最大強(qiáng)度角及偏差角。半強(qiáng)度角 θ1/2是發(fā)光(或輻射)強(qiáng)度大于等于最大強(qiáng)度一半構(gòu)成的角度(見(jiàn)圖8)，在平均LED強(qiáng)度分布圖形中，最大強(qiáng)度方向(光軸)與機(jī)械軸Z之間的夾角即為偏差角Δθ (見(jiàn)圖8)。
6.2.2.1 測(cè)試框圖(見(jiàn)圖8)
圖8 方法2002測(cè)試框圖
?
D：被測(cè)LED器件;
G：電流源;
PD：包括面積為A的光闌D1的光度探測(cè)器;
D2,D3：消除雜散光光欄, D2,D3不應(yīng)限制探測(cè)立體角;
d：被測(cè)LED器件與光闌D1之間的距離;
θ：Z軸和探測(cè)器軸之間的夾角。
注1：距離d應(yīng)該設(shè)置為CIE標(biāo)準(zhǔn)條件A或B;
注2：對(duì)于脈沖測(cè)量，電流源應(yīng)該提供所要求的幅度、寬度和重復(fù)率的電流脈沖，探測(cè)器上升時(shí)間相
對(duì)于脈沖寬度應(yīng)該足夠小，系統(tǒng)應(yīng)該是一個(gè)峰值測(cè)量?jī)x器;
注3：被測(cè)LED定位在一種裝置上(如：旋轉(zhuǎn)中心位于系統(tǒng)光軸上的角度盤(pán)上，度盤(pán)應(yīng)該有足夠的角
度刻度精度)，要求：
--被測(cè)LED器件位置可精確再現(xiàn);
--變化角度θ、器件D光學(xué)窗口的中心能保持固定;
--能測(cè)量夾角θ;
--能繞被測(cè)器件Z軸旋轉(zhuǎn);
--能測(cè)量關(guān)于X軸的旋轉(zhuǎn)角。
6.2.2.2 測(cè)量步驟
a) 給被測(cè)器件加上規(guī)定的工作電流。調(diào)正被測(cè)器件D的機(jī)械軸與光探測(cè)器軸重合，即θ=0，測(cè)量光探測(cè)器的信號(hào)，把這個(gè)值設(shè)置為 I0=100%;
b) 從0-±90°旋轉(zhuǎn)度盤(pán)，光電測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量各個(gè)角度時(shí)的發(fā)光強(qiáng)度值，得到相對(duì)強(qiáng)度I /I0 與θ之間的關(guān)系，優(yōu)先采用極坐標(biāo)圖來(lái)表示，其它形式，如直角坐標(biāo)圖，在空白詳細(xì)規(guī)范中定義后可以使用。在該圖上分別讀取半最大強(qiáng)度點(diǎn)對(duì)應(yīng)的角度θ1 θ2 ，半強(qiáng)度角Δθ=|θ2 -θ1 |。偏差角就是Imax 和I0 方向之間的夾角。
6.2.2.3 規(guī)定條件
環(huán)境和管基溫度;
規(guī)定正向電流IF 或者輻射功率Φe;
機(jī)械參照平面。
6.2.3 方法2003:光通量和發(fā)光效率
6.2.3.1 目的
測(cè)量被測(cè)LED器件在規(guī)定條件下的光通量和發(fā)光效率。
6.2.3.2 測(cè)試框圖(見(jiàn)圖9)
圖9 方法2003測(cè)試框圖
?
圖9 方法2003測(cè)試框圖
注1：被測(cè)LED器件發(fā)射的光輻射經(jīng)積分球壁的多次反射，導(dǎo)致產(chǎn)生一個(gè)均勻的與光通量成比例的面出光度，一個(gè)位于球壁的探測(cè)器測(cè)量這個(gè)面出光度，一個(gè)漫射屏擋住光線，不使探測(cè)器直接照射到被測(cè)器件的光輻射;
注2：被測(cè)器件、漫射屏、開(kāi)孔的面積和球面積比較應(yīng)該相對(duì)較小，球內(nèi)壁和漫射屏表面應(yīng)有均勻的高反射率漫反射鍍層(最小0.8)。球和探測(cè)器組合應(yīng)該校準(zhǔn)，應(yīng)該考慮到峰值發(fā)射波長(zhǎng)和光通量由于功率消耗產(chǎn)生的變化。
注3：也可以用變角光度計(jì)測(cè)量。
6.2.3.3 測(cè)量步驟
被測(cè)量器件放在積分球入口處，不要使光線直接到達(dá)探測(cè)器。給被測(cè)器件施加規(guī)定的正向電流IF ，光度探測(cè)系統(tǒng)測(cè)量出光通量。將光通量數(shù)值除以正向電流IF 和正向電壓VF 的乘積值即為發(fā)光效率。
6.2.3.4 規(guī)定條件
環(huán)境和管基溫度;
正向電流。
6.2.4 方法2004：輻射通量和輻射效率
6.2.4.1 目的
測(cè)量被測(cè)LED器件在規(guī)定條件下的輻射通量(功率)和輻射效率。
6.2.4.2 測(cè)試框圖(見(jiàn)圖10)
圖10 方法2002測(cè)試框圖
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圖10 方法2002測(cè)試框圖
注：被測(cè)LED器件發(fā)射的光輻射經(jīng)積分球壁的多次反射，導(dǎo)致產(chǎn)生一個(gè)均勻的與輻射通量成比例的面輻射出射度，一個(gè)位于球壁的探測(cè)器測(cè)量這個(gè)面輻射出射度，一個(gè)漫射屏擋住光線，不使探測(cè)器直接照射到被測(cè)器件的光輻射。被測(cè)器件、漫射屏、開(kāi)孔的面積和球面積比較應(yīng)該相對(duì)較小，球內(nèi)壁和漫射屏表面應(yīng)有均勻的高反射率漫反射鍍層(最小0.8)。球和探測(cè)器組合應(yīng)該用輻射標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn),測(cè)量單位為瓦特。應(yīng)該考慮到峰值發(fā)射波長(zhǎng)和輻射通量由于功率消耗產(chǎn)生的變化。
6.2.4.3 測(cè)量步驟
被測(cè)量器件放在積分球入口處，不要使光線直接到達(dá)探測(cè)器，給被測(cè)器件施加規(guī)定的正向電流IF，輻射探測(cè)系統(tǒng)測(cè)量出輻射通量，將輻射通量數(shù)值除以正向電流IF 和正向電壓VF 的乘積值即為輻射效率。
6.2.4.4 規(guī)定條件
環(huán)境和管基溫度;
正向電流。
6.2.5 方法2005：峰值發(fā)射波長(zhǎng)、光譜輻射帶寬和光譜功率分布
6.2.5.1 目的
在規(guī)定正向工作電流下，測(cè)量被測(cè)LED器件的峰值發(fā)射波長(zhǎng)，光譜輻射帶寬和光譜功率分布。
6.2.5.2 測(cè)試框圖(見(jiàn)圖11)
圖11 方法2005測(cè)試框圖
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D：被測(cè)LED器件;
G：電流源;
L：聚焦透鏡系統(tǒng);
G：電流源(直流或脈沖);
D2,D3：消除雜散光光欄;
M：?jiǎn)紊珒x;
RM：包括光闌D1的輻射探測(cè)系統(tǒng)。
注：?jiǎn)紊珒x的波長(zhǎng)分辨率和帶寬應(yīng)該使測(cè)試有合適的精度。輻射探測(cè)系統(tǒng)的光譜響應(yīng)應(yīng)該校準(zhǔn)。為便于測(cè)量，曲線峰值可以用100%表示。如果單色儀的光譜透過(guò)率和輻射探測(cè)系統(tǒng)的光譜靈敏度不是常數(shù)，記錄的測(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)該修正。
6.2.5.3 測(cè)量步驟
在需要的光譜范圍內(nèi)調(diào)整單色儀的波長(zhǎng)直到輻射測(cè)量系統(tǒng)獲得最大讀數(shù)， 相應(yīng)的波長(zhǎng)就是峰值波長(zhǎng) (λp )，然后往λp 的兩邊調(diào)整單色儀的波長(zhǎng)直到峰值波長(zhǎng)讀數(shù)的一半，獲得相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)λ1 和λ2 ，兩者之差就是光譜輻射帶寬(見(jiàn)圖12)。按照要求的波長(zhǎng)間隔分別測(cè)量記錄每個(gè)波長(zhǎng)時(shí)的光譜功率數(shù)值，即為光譜功率分布。
圖12 光譜分布帶寬
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6.2.5.4 規(guī)定條件
環(huán)境和管基溫度;
規(guī)定的正向電流(直流或脈沖)。
6.3 3000類：光電特性測(cè)試方法
6.3.1 方法3001: 開(kāi)關(guān)時(shí)間
6.3.1.1 目的
測(cè)量被測(cè)LED器件的開(kāi)啟時(shí)間ton (開(kāi)啟延時(shí)時(shí)間td(on) +上升時(shí)間tr )和關(guān)閉時(shí)間toff (關(guān)閉延時(shí)時(shí)間td(off) +下降時(shí)間tr )。
6.3.1.2 測(cè)試框圖(見(jiàn)圖13)
圖13 方法3001測(cè)試框圖
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D：被測(cè)LED器件;
G1：高阻電流脈沖發(fā)生器;
G2：直流電流偏置電源;
G3：直流電壓偏置電源;
Rd: 匹配發(fā)生器阻抗的電阻;
RL: 負(fù)載電阻;
M：測(cè)量?jī)x器;
PD：光電二極管;
Syn：同步信號(hào)。
注：光電二極管的開(kāi)關(guān)時(shí)間，實(shí)驗(yàn)電路和測(cè)量?jī)x器的延遲時(shí)間，輸入電流脈沖的上升時(shí)間和下降時(shí)間都應(yīng)該足夠短以保證不影響測(cè)量精度。在光脈沖頂部獲得的平均輸出功率(見(jiàn)圖1)沒(méi)有必要等于直流偏置電流與輸入脈沖電流之和時(shí)的連續(xù)輻射功率。
6.3.1.3 測(cè)量步驟
把規(guī)定的直流和脈沖電流加到被測(cè)器件，用測(cè)量?jī)x器M測(cè)量開(kāi)關(guān)時(shí)間。100%的輻射輸出功率電平就是輻射脈沖頂端獲得的平均輸出功率。0%電平是在直流偏置電流時(shí)的輸出功率。
6.3.1.4 規(guī)定條件
環(huán)境和管基溫度;
直流偏置電流;
光學(xué)窗口;
光學(xué)結(jié)構(gòu)。
7 量值傳遞
發(fā)光強(qiáng)度是LED器件主要光參數(shù)，由于有些LED非點(diǎn)光源且各向異性，在近場(chǎng)條件下,LED光度測(cè)試過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很多誤差。因此CIE推薦用LED平均強(qiáng)度的概念來(lái)作為L(zhǎng)ED發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量的基礎(chǔ).目前最好的LED測(cè)試技術(shù)是將被測(cè)LED和在光譜和空間功率分布與其盡可能接近一致的參照標(biāo)準(zhǔn)樣管進(jìn)行比對(duì)測(cè)試.發(fā)光強(qiáng)度測(cè)試儀器和參照標(biāo)準(zhǔn)樣管的標(biāo)定和校準(zhǔn)必須采用統(tǒng)一的方法和基準(zhǔn)。
8.1 原理
發(fā)光強(qiáng)度的單位是坎德拉(candela，符號(hào)為cd)，它是國(guó)際單位制的七個(gè)基本單位之一。1979年前世界上只有9個(gè)國(guó)家建立了光強(qiáng)基準(zhǔn)，我國(guó)很早就建立了光度基準(zhǔn)和2856K色溫的光強(qiáng)度工作基準(zhǔn)。因此，確定由國(guó)家或省(市)級(jí)法定計(jì)量測(cè)試部門(mén)標(biāo)定的2856K光強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)燈作為發(fā)光強(qiáng)度傳遞的工具。
8.2 方法
a)用色溫為2856K的光強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)燈對(duì)LED測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)和標(biāo)定。
b)用具有CIE標(biāo)準(zhǔn)光度觀測(cè)者光譜響應(yīng)的光電探測(cè)器分別對(duì)專門(mén)挑選的LED器件和色溫為2856K的光強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)燈進(jìn)行比對(duì)測(cè)試，對(duì)不同光譜功率分布的LED器件求得他們的光譜修正系數(shù)(SCF,Spectral correction factor),從而把標(biāo)準(zhǔn)燈光強(qiáng)數(shù)值傳遞到LED器件上，以此作為L(zhǎng)ED光強(qiáng)參照標(biāo)準(zhǔn)樣管.但是作為參照標(biāo)準(zhǔn)樣管的LED器件必須有嚴(yán)格的要求。它們主要是：
--優(yōu)良的穩(wěn)定性，必須進(jìn)行嚴(yán)格的篩選和老化,必須規(guī)定最少老化時(shí)間;
--采用光軸和機(jī)械軸重合的LED器件作參照樣管.或采用光強(qiáng)(輻射)分布圖形近似為圓形的器件。
--參照標(biāo)準(zhǔn)樣管工作時(shí),必須使其在恒定的溫度和驅(qū)動(dòng)電流(20mA)下工作,保證其有一個(gè)恒定的光學(xué)輸出.
c)建立專門(mén)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行仲裁性測(cè)試和各種參照標(biāo)準(zhǔn)樣管的定標(biāo)。
附錄1. 基本輻射度量和光度量
1. 輻射度量
1.1 輻射能Qe radiant energy
以輻射的形式發(fā)射,傳輸和接收的能量,單位為J(焦耳)。
1.2 輻射通量Φe radiant flux
輻射通量又常稱為輻射功率(radiant power)Pe ,是輻射源發(fā)射,傳輸和接收的功率.單位為瓦(W),如以t表示時(shí)間,輻射通量定義為
Φe =dQe/dt
1.3 輻射強(qiáng)度Ie radiant intensity
輻射強(qiáng)度定義為在給定方向上的立體角元內(nèi),離開(kāi)點(diǎn)輻射源(或輻射源面元)的輻射通量dΦe與該立體角元 dΩ的比值.單位為瓦/球面度(W/sr ).
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