日亞化學(xué)開發(fā)出100lm/W的白光LED之后，所表現(xiàn)出來(lái)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(xué)的高發(fā)光效率白光LED使用光輸出為30mW（當(dāng)輸入電流為20mA）的藍(lán)光LED芯片。除了日亞化學(xué)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(yù)計(jì)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(dāng)LED跨入高發(fā)光效率時(shí)代之后，應(yīng)用在照明的能力方面也就被各界所期待。白光LED的應(yīng)用，已經(jīng)從目前的行動(dòng)電話，擴(kuò)大到大型面板，業(yè)界預(yù)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(cè)標(biāo)準(zhǔn)
雖然白光LED的發(fā)光效率，因?yàn)闃I(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(lái)全球業(yè)界有通用的測(cè)光法則，作為標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。因此，包括日本照明學(xué)會(huì)、日本照明委員會(huì)、日本照明器具工業(yè)會(huì)，以及日本電球工業(yè)會(huì)在2004年年底共同制定了一套新的準(zhǔn)則，作為未來(lái)照明用白光LED的量測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，這些規(guī)格編號(hào)包括了照明協(xié)會(huì)技術(shù)的JIES 009、日本照明委員會(huì)的CIE S001、日本照明器具工業(yè)會(huì)規(guī)格的JIL 9003，和日本電球工業(yè)會(huì)規(guī)格的JEL 311。而目前臺(tái)灣一些單位也開始引用此一規(guī)范作為量測(cè)的依據(jù)。
此一規(guī)范的是由日本電球工業(yè)會(huì)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(jī)、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(cè)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(cè)對(duì)象限定在照明用白光LED，同時(shí)采用與標(biāo)準(zhǔn)LED作比較量測(cè)的方法，共同制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，預(yù)計(jì)此一準(zhǔn)則未來(lái)將會(huì)成為JIS日本工業(yè)規(guī)范。測(cè)定的項(xiàng)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(cè)光標(biāo)準(zhǔn)Lamp校正過(guò)的白光LED數(shù)值作為標(biāo)準(zhǔn)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(gè)準(zhǔn)則作為測(cè)量的依據(jù)。
■照明用LED測(cè)量基本的規(guī)范
當(dāng)然，對(duì)于作為照明用的LED，日本電球工業(yè)會(huì)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(biāo)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(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范，也就是說(shuō)，所謂的CIE平均光度是指，從LED的頂點(diǎn)開始往下成為一垂直線作為測(cè)光軸，直到LED圓錐底面形成的圓錐立體內(nèi)所經(jīng)過(guò)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(dāng)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(guò)，以色座標(biāo)x,y的色度變化在±0.003之內(nèi)。
這個(gè)規(guī)范也考慮了初期發(fā)光的不穩(wěn)定性，因?yàn)�，LED的特性會(huì)隨著溫度與輸入電流而出現(xiàn)變化，所以規(guī)定了待測(cè)樣品必須經(jīng)過(guò)100小時(shí)在20mA定電流工作的壽命考驗(yàn)，才開始進(jìn)行量測(cè)的動(dòng)作，并且在規(guī)范書中規(guī)定了，待測(cè)白光LED從點(diǎn)燈開始，必須直到Junction點(diǎn)的溫度到達(dá)一定值之后，并且確認(rèn)光輸出已經(jīng)穩(wěn)定之后才會(huì)開始進(jìn)行量測(cè)，而穩(wěn)定時(shí)間最少5分鐘以上。因?yàn)長(zhǎng)ED與一般矽芯片的特性不同，因?yàn)闊o(wú)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(huì)因?yàn)闇囟榷霈F(xiàn)變化。此外，周圍溫度的變動(dòng)幅度必需在攝氏2度之內(nèi)，以及不允許有風(fēng)場(chǎng)現(xiàn)象的出現(xiàn)，來(lái)確保待測(cè)白光LED的色再現(xiàn)性與穩(wěn)定性。而且當(dāng)作為標(biāo)準(zhǔn)值的LED與待測(cè)的LED，光譜出現(xiàn)落差狀況時(shí)，必要時(shí)必需將色補(bǔ)正系數(shù)乘上測(cè)量值作補(bǔ)正。
除了白光LED本身的條件與量測(cè)環(huán)境做了詳細(xì)的定義之外，該團(tuán)體在量測(cè)法則中說(shuō)明了測(cè)光器的規(guī)范，依照法則的指定是，量測(cè)時(shí)所使用的測(cè)光器，必須相當(dāng)于JIS C1609中所規(guī)定的一般形AA級(jí)照度計(jì)，或者符合JIS Z 8724的分光測(cè)光器。在此份的準(zhǔn)則中，還詳細(xì)定義的相當(dāng)多的量測(cè)條件與數(shù)值，例如CIE平均化LED光度量測(cè)的LED發(fā)光部容許最大尺寸、LED的光束量測(cè)角度范圍等等，提供受測(cè)或待測(cè)機(jī)構(gòu)作為參考的依據(jù)。
另外，該團(tuán)體也提供了幾項(xiàng)量測(cè)條件，不過(guò)由于這些方法是補(bǔ)充性質(zhì)的，所以不列入量測(cè)的相關(guān)事項(xiàng)，也非規(guī)定的一部份。這些測(cè)定方法包括了LED光源的點(diǎn)燈方法、單色LED光源量測(cè)的受光器具備條件，和LED光源的壽命特性評(píng)價(jià)方法。
■LED光源的點(diǎn)燈方法
待測(cè)LED的電流驅(qū)動(dòng)，在補(bǔ)充說(shuō)明書中，列舉了兩種直流驅(qū)動(dòng)方式，包括大阻抗值進(jìn)行限制電流驅(qū)動(dòng)，以及定電流源驅(qū)動(dòng)。
利用大阻抗值進(jìn)行限制電流，是針對(duì)待測(cè)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(dòng)，利用大阻抗值與高電源電壓，來(lái)限制電流而控制發(fā)光量的變化，而采用定電流源驅(qū)動(dòng)是希望讓內(nèi)部阻抗變成無(wú)限大，避免出現(xiàn)順向電壓變動(dòng)。但是針對(duì)高通量、高功率等等的LED點(diǎn)燈時(shí)，就無(wú)法采用大阻抗值進(jìn)行限制電流驅(qū)動(dòng)的方式，因?yàn)闀?huì)造成供給電壓過(guò)高，以及過(guò)大的串聯(lián)電阻功率值，所以，針對(duì)這一特色的待測(cè)LED時(shí)，就比需采用定電流源驅(qū)動(dòng)的方式。
點(diǎn)燈溫度方面，就如前述，溫度變動(dòng)幅度必需在攝氏2度之內(nèi)，并且在無(wú)風(fēng)的環(huán)境下，僅靠自然對(duì)流來(lái)達(dá)到熱平衡。除非是特殊的要求，否則待測(cè)的LED也不可裝設(shè)Heat Sink藉此強(qiáng)化散熱能力。
■有色LED光源量測(cè)的受光器具備條件
量測(cè)單色LED的測(cè)光器，基本上與量測(cè)白光LED測(cè)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(zhǎng)范圍，因?yàn)槭钦l發(fā)光的特性，所以在單色LED量測(cè)所使用測(cè)光器本身的特性優(yōu)劣，對(duì)量測(cè)結(jié)果會(huì)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(bǔ)正系數(shù)計(jì)算來(lái)輔助。而至于色補(bǔ)正系數(shù)計(jì)算公式，在此份的補(bǔ)充說(shuō)明書中，也有詳細(xì)的條列與說(shuō)明。
■LED光源的壽命特性
原則上是需要多個(gè)配光特性，相關(guān)色溫特性近似的待測(cè)LED為對(duì)象。先決定其中一個(gè)待測(cè)LED作為比較標(biāo)準(zhǔn)，先不進(jìn)行點(diǎn)燈的動(dòng)作，作為條件的保存，隨后，當(dāng)其它同特性的待測(cè)LED經(jīng)過(guò)點(diǎn)燈1000小時(shí)時(shí)間，與不進(jìn)行點(diǎn)燈的進(jìn)行比較量測(cè)來(lái)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(dāng)然，進(jìn)行壽命試驗(yàn)時(shí)，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(qiáng)度。而在點(diǎn)燈姿勢(shì)方面，在進(jìn)行量測(cè)時(shí)，安排可以容易維持LED點(diǎn)燈姿態(tài)即可。（參考資料：日本日本電球工業(yè)會(huì)等四團(tuán)體共同發(fā)表，照明用白光LED測(cè)光方法通則）
所以當(dāng)LED跨入高發(fā)光效率時(shí)代之后，應(yīng)用在照明的能力方面也就被各界所期待。白光LED的應(yīng)用，已經(jīng)從目前的行動(dòng)電話，擴(kuò)大到大型面板，業(yè)界預(yù)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(cè)標(biāo)準(zhǔn)
雖然白光LED的發(fā)光效率，因?yàn)闃I(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(lái)全球業(yè)界有通用的測(cè)光法則，作為標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。因此，包括日本照明學(xué)會(huì)、日本照明委員會(huì)、日本照明器具工業(yè)會(huì)，以及日本電球工業(yè)會(huì)在2004年年底共同制定了一套新的準(zhǔn)則，作為未來(lái)照明用白光LED的量測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，這些規(guī)格編號(hào)包括了照明協(xié)會(huì)技術(shù)的JIES 009、日本照明委員會(huì)的CIE S001、日本照明器具工業(yè)會(huì)規(guī)格的JIL 9003，和日本電球工業(yè)會(huì)規(guī)格的JEL 311。而目前臺(tái)灣一些單位也開始引用此一規(guī)范作為量測(cè)的依據(jù)。
此一規(guī)范的是由日本電球工業(yè)會(huì)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(jī)、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(cè)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(cè)對(duì)象限定在照明用白光LED，同時(shí)采用與標(biāo)準(zhǔn)LED作比較量測(cè)的方法，共同制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，預(yù)計(jì)此一準(zhǔn)則未來(lái)將會(huì)成為JIS日本工業(yè)規(guī)范。測(cè)定的項(xiàng)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(cè)光標(biāo)準(zhǔn)Lamp校正過(guò)的白光LED數(shù)值作為標(biāo)準(zhǔn)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(gè)準(zhǔn)則作為測(cè)量的依據(jù)。
■照明用LED測(cè)量基本的規(guī)范
當(dāng)然，對(duì)于作為照明用的LED，日本電球工業(yè)會(huì)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(biāo)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(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范，也就是說(shuō)，所謂的CIE平均光度是指，從LED的頂點(diǎn)開始往下成為一垂直線作為測(cè)光軸，直到LED圓錐底面形成的圓錐立體內(nèi)所經(jīng)過(guò)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(dāng)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(guò)，以色座標(biāo)x,y的色度變化在±0.003之內(nèi)。
這個(gè)規(guī)范也考慮了初期發(fā)光的不穩(wěn)定性，因?yàn)�，LED的特性會(huì)隨著溫度與輸入電流而出現(xiàn)變化，所以規(guī)定了待測(cè)樣品必須經(jīng)過(guò)100小時(shí)在20mA定電流工作的壽命考驗(yàn)，才開始進(jìn)行量測(cè)的動(dòng)作，并且在規(guī)范書中規(guī)定了，待測(cè)白光LED從點(diǎn)燈開始，必須直到Junction點(diǎn)的溫度到達(dá)一定值之后，并且確認(rèn)光輸出已經(jīng)穩(wěn)定之后才會(huì)開始進(jìn)行量測(cè)，而穩(wěn)定時(shí)間最少5分鐘以上。因?yàn)長(zhǎng)ED與一般矽芯片的特性不同，因?yàn)闊o(wú)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(huì)因?yàn)闇囟榷霈F(xiàn)變化。此外，周圍溫度的變動(dòng)幅度必需在攝氏2度之內(nèi)，以及不允許有風(fēng)場(chǎng)現(xiàn)象的出現(xiàn)，來(lái)確保待測(cè)白光LED的色再現(xiàn)性與穩(wěn)定性。而且當(dāng)作為標(biāo)準(zhǔn)值的LED與待測(cè)的LED，光譜出現(xiàn)落差狀況時(shí)，必要時(shí)必需將色補(bǔ)正系數(shù)乘上測(cè)量值作補(bǔ)正。
除了白光LED本身的條件與量測(cè)環(huán)境做了詳細(xì)的定義之外，該團(tuán)體在量測(cè)法則中說(shuō)明了測(cè)光器的規(guī)范，依照法則的指定是，量測(cè)時(shí)所使用的測(cè)光器，必須相當(dāng)于JIS C1609中所規(guī)定的一般形AA級(jí)照度計(jì)，或者符合JIS Z 8724的分光測(cè)光器。在此份的準(zhǔn)則中，還詳細(xì)定義的相當(dāng)多的量測(cè)條件與數(shù)值，例如CIE平均化LED光度量測(cè)的LED發(fā)光部容許最大尺寸、LED的光束量測(cè)角度范圍等等，提供受測(cè)或待測(cè)機(jī)構(gòu)作為參考的依據(jù)。
另外，該團(tuán)體也提供了幾項(xiàng)量測(cè)條件，不過(guò)由于這些方法是補(bǔ)充性質(zhì)的，所以不列入量測(cè)的相關(guān)事項(xiàng)，也非規(guī)定的一部份。這些測(cè)定方法包括了LED光源的點(diǎn)燈方法、單色LED光源量測(cè)的受光器具備條件，和LED光源的壽命特性評(píng)價(jià)方法。
■LED光源的點(diǎn)燈方法
待測(cè)LED的電流驅(qū)動(dòng)，在補(bǔ)充說(shuō)明書中，列舉了兩種直流驅(qū)動(dòng)方式，包括大阻抗值進(jìn)行限制電流驅(qū)動(dòng)，以及定電流源驅(qū)動(dòng)。
利用大阻抗值進(jìn)行限制電流，是針對(duì)待測(cè)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(dòng)，利用大阻抗值與高電源電壓，來(lái)限制電流而控制發(fā)光量的變化，而采用定電流源驅(qū)動(dòng)是希望讓內(nèi)部阻抗變成無(wú)限大，避免出現(xiàn)順向電壓變動(dòng)。但是針對(duì)高通量、高功率等等的LED點(diǎn)燈時(shí)，就無(wú)法采用大阻抗值進(jìn)行限制電流驅(qū)動(dòng)的方式，因?yàn)闀?huì)造成供給電壓過(guò)高，以及過(guò)大的串聯(lián)電阻功率值，所以，針對(duì)這一特色的待測(cè)LED時(shí)，就比需采用定電流源驅(qū)動(dòng)的方式。
點(diǎn)燈溫度方面，就如前述，溫度變動(dòng)幅度必需在攝氏2度之內(nèi)，并且在無(wú)風(fēng)的環(huán)境下，僅靠自然對(duì)流來(lái)達(dá)到熱平衡。除非是特殊的要求，否則待測(cè)的LED也不可裝設(shè)Heat Sink藉此強(qiáng)化散熱能力。
■有色LED光源量測(cè)的受光器具備條件
量測(cè)單色LED的測(cè)光器，基本上與量測(cè)白光LED測(cè)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(zhǎng)范圍，因?yàn)槭钦l發(fā)光的特性，所以在單色LED量測(cè)所使用測(cè)光器本身的特性優(yōu)劣，對(duì)量測(cè)結(jié)果會(huì)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(bǔ)正系數(shù)計(jì)算來(lái)輔助。而至于色補(bǔ)正系數(shù)計(jì)算公式，在此份的補(bǔ)充說(shuō)明書中，也有詳細(xì)的條列與說(shuō)明。
■LED光源的壽命特性
原則上是需要多個(gè)配光特性，相關(guān)色溫特性近似的待測(cè)LED為對(duì)象。先決定其中一個(gè)待測(cè)LED作為比較標(biāo)準(zhǔn)，先不進(jìn)行點(diǎn)燈的動(dòng)作，作為條件的保存，隨后，當(dāng)其它同特性的待測(cè)LED經(jīng)過(guò)點(diǎn)燈1000小時(shí)時(shí)間，與不進(jìn)行點(diǎn)燈的進(jìn)行比較量測(cè)來(lái)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(dāng)然，進(jìn)行壽命試驗(yàn)時(shí)，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(qiáng)度。而在點(diǎn)燈姿勢(shì)方面，在進(jìn)行量測(cè)時(shí)，安排可以容易維持LED點(diǎn)燈姿態(tài)即可。（參考資料：日本日本電球工業(yè)會(huì)等四團(tuán)體共同發(fā)表，照明用白光LED測(cè)光方法通則）
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來(lái)源：照明工程師社區(qū)
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http:leisuda.cn/news/2006-9/2006969422.html
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