日亞化學開發(fā)出100lm/W的白光LED之后，所表現(xiàn)出來的發(fā)光效率已經(jīng)可以媲美螢光燈管以及HID Lamp，日亞化學的高發(fā)光效率白光LED使用光輸出為30mW（當輸入電流為20mA）的藍光LED芯片。除了日亞化學之外，全球各大LED也積極地開發(fā)出高發(fā)光效率的白光LED，例如CREE在已經(jīng)開始出貨30mW的產(chǎn)品，預計在2006年年底投入3336mW的LED，讓使用這款LED芯片的封裝業(yè)者，已經(jīng)有可能開發(fā)出高發(fā)光效率為100lm/W的白光LED。
所以當LED跨入高發(fā)光效率時代之后，應用在照明的能力方面也就被各界所期待。白光LED的應用，已經(jīng)從目前的行動電話，擴大到大型面板，業(yè)界預估到2010年，就可以出現(xiàn)利用白光LED作為照明的量產(chǎn)品。
■日本提早發(fā)表量測標準
雖然白光LED的發(fā)光效率，因為業(yè)者的努力而不斷地提升，但是，到目前為止，似乎還看不出來全球業(yè)界有通用的測光法則，作為標準依據(jù)。因此，包括日本照明學會、日本照明委員會、日本照明器具工業(yè)會，以及日本電球工業(yè)會在2004年年底共同制定了一套新的準則，作為未來照明用白光LED的量測標準，這些規(guī)格編號包括了照明協(xié)會技術(shù)的JIES 009、日本照明委員會的CIE S001、日本照明器具工業(yè)會規(guī)格的JIL 9003，和日本電球工業(yè)會規(guī)格的JEL 311。而目前臺灣一些單位也開始引用此一規(guī)范作為量測的依據(jù)。
此一規(guī)范的是由日本電球工業(yè)會發(fā)起，配合相關(guān)組織或產(chǎn)業(yè)業(yè)者包括小系制作所、三菱電機、松下電器、日立LIGHTING、豐田合成、USHIO、OSRAM MELCO、松下電工、NEC LIGHTING、STANLY、日亞、東芝Lighttech、LUMILEDS LIGHTING JAPAN、ROHM等等的技術(shù)人員，討論出量測白光LED元件，以及白光LED模塊的光度與全光束的方法，將量測對象限定在照明用白光LED，同時采用與標準LED作比較量測的方法，共同制定標準規(guī)范，預計此一準則未來將會成為JIS日本工業(yè)規(guī)范。測定的項目包括了CIE平均光度、全光束的光量值、相關(guān)色溫、配光特性等，利用已經(jīng)經(jīng)由測光標準Lamp校正過的白光LED數(shù)值作為標準依據(jù)，不只單芯片LED，甚至照明用的多白光LED模塊也可以依照這個準則作為測量的依據(jù)。
■照明用LED測量基本的規(guī)范
當然，對于作為照明用的LED，日本電球工業(yè)會等業(yè)者也做了一些基本的規(guī)范，例如，定義了LED芯片與模塊的結(jié)構(gòu)，在色溫必須是CIE 1960的UCS色度座標上，黑色放射軌道偏差量在0.02范圍內(nèi)2500K10000K，而光譜方面則是必須落在可視光的范圍之內(nèi)等等的規(guī)范。在CIE平均化LED光度采用了CIE127標準的規(guī)范，也就是說，所謂的CIE平均光度是指，從LED的頂點開始往下成為一垂直線作為測光軸，直到LED圓錐底面形成的圓錐立體內(nèi)所經(jīng)過的平均光度，其它包括，LED的壽命、輸入電流、輸入電壓、消耗電力都有做了相當清楚的定義。
而發(fā)光光譜與配光特性方面，則必須滿足配光特性是均一的，并且結(jié)構(gòu)軸上角度范圍在±5度內(nèi)、光度變化不超過，以色座標x,y的色度變化在±0.003之內(nèi)。
這個規(guī)范也考慮了初期發(fā)光的不穩(wěn)定性，因為，LED的特性會隨著溫度與輸入電流而出現(xiàn)變化，所以規(guī)定了待測樣品必須經(jīng)過100小時在20mA定電流工作的壽命考驗，才開始進行量測的動作，并且在規(guī)范書中規(guī)定了，待測白光LED從點燈開始，必須直到Junction點的溫度到達一定值之后，并且確認光輸出已經(jīng)穩(wěn)定之后才會開始進行量測，而穩(wěn)定時間最少5分鐘以上。因為LED與一般矽芯片的特性不同，因為無法確保電極面積的廣泛程度，加上包括內(nèi)部串聯(lián)電阻值，以及電位出現(xiàn)不均勻分布等等，所產(chǎn)生的順向電壓，也會因為溫度而出現(xiàn)變化。此外，周圍溫度的變動幅度必需在攝氏2度之內(nèi)，以及不允許有風場現(xiàn)象的出現(xiàn)，來確保待測白光LED的色再現(xiàn)性與穩(wěn)定性。而且當作為標準值的LED與待測的LED，光譜出現(xiàn)落差狀況時，必要時必需將色補正系數(shù)乘上測量值作補正。
除了白光LED本身的條件與量測環(huán)境做了詳細的定義之外，該團體在量測法則中說明了測光器的規(guī)范，依照法則的指定是，量測時所使用的測光器，必須相當于JIS C1609中所規(guī)定的一般形AA級照度計，或者符合JIS Z 8724的分光測光器。在此份的準則中，還詳細定義的相當多的量測條件與數(shù)值，例如CIE平均化LED光度量測的LED發(fā)光部容許最大尺寸、LED的光束量測角度范圍等等，提供受測或待測機構(gòu)作為參考的依據(jù)。
另外，該團體也提供了幾項量測條件，不過由于這些方法是補充性質(zhì)的，所以不列入量測的相關(guān)事項，也非規(guī)定的一部份。這些測定方法包括了LED光源的點燈方法、單色LED光源量測的受光器具備條件，和LED光源的壽命特性評價方法。
■LED光源的點燈方法
待測LED的電流驅(qū)動，在補充說明書中，列舉了兩種直流驅(qū)動方式，包括大阻抗值進行限制電流驅(qū)動，以及定電流源驅(qū)動。
利用大阻抗值進行限制電流，是針對待測LED出現(xiàn)電位不均勻分布，以及溫度累積的熱量，所造成順向電壓變動，利用大阻抗值與高電源電壓，來限制電流而控制發(fā)光量的變化，而采用定電流源驅(qū)動是希望讓內(nèi)部阻抗變成無限大，避免出現(xiàn)順向電壓變動。但是針對高通量、高功率等等的LED點燈時，就無法采用大阻抗值進行限制電流驅(qū)動的方式，因為會造成供給電壓過高，以及過大的串聯(lián)電阻功率值，所以，針對這一特色的待測LED時，就比需采用定電流源驅(qū)動的方式。
點燈溫度方面，就如前述，溫度變動幅度必需在攝氏2度之內(nèi)，并且在無風的環(huán)境下，僅靠自然對流來達到熱平衡。除非是特殊的要求，否則待測的LED也不可裝設Heat Sink藉此強化散熱能力。
■有色LED光源量測的受光器具備條件
量測單色LED的測光器，基本上與量測白光LED測光器相同。兩者最大的差異是，白光LED的光含蓋了全部可視范圍，而單色LED的分布，則是僅有某一可視波長范圍，因為是窄頻發(fā)光的特性，所以在單色LED量測所使用測光器本身的特性優(yōu)劣，對量測結(jié)果會有一定程度的影響。所以，為了減少由于這樣的因素，所造成的困擾，必須要有一些的色補正系數(shù)計算來輔助。而至于色補正系數(shù)計算公式，在此份的補充說明書中，也有詳細的條列與說明。
■LED光源的壽命特性
原則上是需要多個配光特性，相關(guān)色溫特性近似的待測LED為對象。先決定其中一個待測LED作為比較標準，先不進行點燈的動作，作為條件的保存，隨后，當其它同特性的待測LED經(jīng)過點燈1000小時時間，與不進行點燈的進行比較量測來判定產(chǎn)品壽命。壽命判定包括的CIE平均化的LED光度或是光束等等。當然，進行壽命試驗時，所提供的電流是必需將串聯(lián)阻抗值加大，而維持在一定的強度。而在點燈姿勢方面，在進行量測時，安排可以容易維持LED點燈姿態(tài)即可。（參考資料：日本日本電球工業(yè)會等四團體共同發(fā)表，照明用白光LED測光方法通則）
所以當LED跨入高發(fā)光效率時代之后，應用在照明的能力方面也就被各界所期待。白光LED的應用，已經(jīng)從目前的行動電話，擴大到大型面板，業(yè)界預估到2010年，就可以出現(xiàn)利用白光LED作為照明的量產(chǎn)品。
■日本提早發(fā)表量測標準
雖然白光LED的發(fā)光效率，因為業(yè)者的努力而不斷地提升，但是，到目前為止，似乎還看不出來全球業(yè)界有通用的測光法則，作為標準依據(jù)。因此，包括日本照明學會、日本照明委員會、日本照明器具工業(yè)會，以及日本電球工業(yè)會在2004年年底共同制定了一套新的準則，作為未來照明用白光LED的量測標準，這些規(guī)格編號包括了照明協(xié)會技術(shù)的JIES 009、日本照明委員會的CIE S001、日本照明器具工業(yè)會規(guī)格的JIL 9003，和日本電球工業(yè)會規(guī)格的JEL 311。而目前臺灣一些單位也開始引用此一規(guī)范作為量測的依據(jù)。
此一規(guī)范的是由日本電球工業(yè)會發(fā)起，配合相關(guān)組織或產(chǎn)業(yè)業(yè)者包括小系制作所、三菱電機、松下電器、日立LIGHTING、豐田合成、USHIO、OSRAM MELCO、松下電工、NEC LIGHTING、STANLY、日亞、東芝Lighttech、LUMILEDS LIGHTING JAPAN、ROHM等等的技術(shù)人員，討論出量測白光LED元件，以及白光LED模塊的光度與全光束的方法，將量測對象限定在照明用白光LED，同時采用與標準LED作比較量測的方法，共同制定標準規(guī)范，預計此一準則未來將會成為JIS日本工業(yè)規(guī)范。測定的項目包括了CIE平均光度、全光束的光量值、相關(guān)色溫、配光特性等，利用已經(jīng)經(jīng)由測光標準Lamp校正過的白光LED數(shù)值作為標準依據(jù)，不只單芯片LED，甚至照明用的多白光LED模塊也可以依照這個準則作為測量的依據(jù)。
■照明用LED測量基本的規(guī)范
當然，對于作為照明用的LED，日本電球工業(yè)會等業(yè)者也做了一些基本的規(guī)范，例如，定義了LED芯片與模塊的結(jié)構(gòu)，在色溫必須是CIE 1960的UCS色度座標上，黑色放射軌道偏差量在0.02范圍內(nèi)2500K10000K，而光譜方面則是必須落在可視光的范圍之內(nèi)等等的規(guī)范。在CIE平均化LED光度采用了CIE127標準的規(guī)范，也就是說，所謂的CIE平均光度是指，從LED的頂點開始往下成為一垂直線作為測光軸，直到LED圓錐底面形成的圓錐立體內(nèi)所經(jīng)過的平均光度，其它包括，LED的壽命、輸入電流、輸入電壓、消耗電力都有做了相當清楚的定義。
而發(fā)光光譜與配光特性方面，則必須滿足配光特性是均一的，并且結(jié)構(gòu)軸上角度范圍在±5度內(nèi)、光度變化不超過，以色座標x,y的色度變化在±0.003之內(nèi)。
這個規(guī)范也考慮了初期發(fā)光的不穩(wěn)定性，因為，LED的特性會隨著溫度與輸入電流而出現(xiàn)變化，所以規(guī)定了待測樣品必須經(jīng)過100小時在20mA定電流工作的壽命考驗，才開始進行量測的動作，并且在規(guī)范書中規(guī)定了，待測白光LED從點燈開始，必須直到Junction點的溫度到達一定值之后，并且確認光輸出已經(jīng)穩(wěn)定之后才會開始進行量測，而穩(wěn)定時間最少5分鐘以上。因為LED與一般矽芯片的特性不同，因為無法確保電極面積的廣泛程度，加上包括內(nèi)部串聯(lián)電阻值，以及電位出現(xiàn)不均勻分布等等，所產(chǎn)生的順向電壓，也會因為溫度而出現(xiàn)變化。此外，周圍溫度的變動幅度必需在攝氏2度之內(nèi)，以及不允許有風場現(xiàn)象的出現(xiàn)，來確保待測白光LED的色再現(xiàn)性與穩(wěn)定性。而且當作為標準值的LED與待測的LED，光譜出現(xiàn)落差狀況時，必要時必需將色補正系數(shù)乘上測量值作補正。
除了白光LED本身的條件與量測環(huán)境做了詳細的定義之外，該團體在量測法則中說明了測光器的規(guī)范，依照法則的指定是，量測時所使用的測光器，必須相當于JIS C1609中所規(guī)定的一般形AA級照度計，或者符合JIS Z 8724的分光測光器。在此份的準則中，還詳細定義的相當多的量測條件與數(shù)值，例如CIE平均化LED光度量測的LED發(fā)光部容許最大尺寸、LED的光束量測角度范圍等等，提供受測或待測機構(gòu)作為參考的依據(jù)。
另外，該團體也提供了幾項量測條件，不過由于這些方法是補充性質(zhì)的，所以不列入量測的相關(guān)事項，也非規(guī)定的一部份。這些測定方法包括了LED光源的點燈方法、單色LED光源量測的受光器具備條件，和LED光源的壽命特性評價方法。
■LED光源的點燈方法
待測LED的電流驅(qū)動，在補充說明書中，列舉了兩種直流驅(qū)動方式，包括大阻抗值進行限制電流驅(qū)動，以及定電流源驅(qū)動。
利用大阻抗值進行限制電流，是針對待測LED出現(xiàn)電位不均勻分布，以及溫度累積的熱量，所造成順向電壓變動，利用大阻抗值與高電源電壓，來限制電流而控制發(fā)光量的變化，而采用定電流源驅(qū)動是希望讓內(nèi)部阻抗變成無限大，避免出現(xiàn)順向電壓變動。但是針對高通量、高功率等等的LED點燈時，就無法采用大阻抗值進行限制電流驅(qū)動的方式，因為會造成供給電壓過高，以及過大的串聯(lián)電阻功率值，所以，針對這一特色的待測LED時，就比需采用定電流源驅(qū)動的方式。
點燈溫度方面，就如前述，溫度變動幅度必需在攝氏2度之內(nèi)，并且在無風的環(huán)境下，僅靠自然對流來達到熱平衡。除非是特殊的要求，否則待測的LED也不可裝設Heat Sink藉此強化散熱能力。
■有色LED光源量測的受光器具備條件
量測單色LED的測光器，基本上與量測白光LED測光器相同。兩者最大的差異是，白光LED的光含蓋了全部可視范圍，而單色LED的分布，則是僅有某一可視波長范圍，因為是窄頻發(fā)光的特性，所以在單色LED量測所使用測光器本身的特性優(yōu)劣，對量測結(jié)果會有一定程度的影響。所以，為了減少由于這樣的因素，所造成的困擾，必須要有一些的色補正系數(shù)計算來輔助。而至于色補正系數(shù)計算公式，在此份的補充說明書中，也有詳細的條列與說明。
■LED光源的壽命特性
原則上是需要多個配光特性，相關(guān)色溫特性近似的待測LED為對象。先決定其中一個待測LED作為比較標準，先不進行點燈的動作，作為條件的保存，隨后，當其它同特性的待測LED經(jīng)過點燈1000小時時間，與不進行點燈的進行比較量測來判定產(chǎn)品壽命。壽命判定包括的CIE平均化的LED光度或是光束等等。當然，進行壽命試驗時，所提供的電流是必需將串聯(lián)阻抗值加大，而維持在一定的強度。而在點燈姿勢方面，在進行量測時，安排可以容易維持LED點燈姿態(tài)即可。（參考資料：日本日本電球工業(yè)會等四團體共同發(fā)表，照明用白光LED測光方法通則）
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來源：照明工程師社區(qū)
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http:www.mangadaku.com/news/2006-9/2006969422.html
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文章標簽： LED/量測標準
0755-82905460
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