中心議題：

• LED的結構
• LED的光電性能評價

解決方案：

• 光通量和輻射通量
• 光強和發光角
• 光譜功率分布
• 色品坐標

發光二極管(LED)是一種把電能直接轉換成光的固體器件，它的結構主要由PN結芯片、電極和光學係統等組成。目前，LED主要用於三大領域：

1)顯示：如指示燈、信號燈
、警示燈、顯示屏等；

2)照明：手電筒、礦燈
、定向照明燈、輔助照明燈等
；

3)功能輻射：如生物分析、光療、光固化、植物照明等。

照明用LED與傳統光源相比，它有自身的優勢和弱點。就目前的LED技術來看，它具有體積小
、易集成化

、壽命長、耐振動、IP等級高、定向發光、熱輻射小等優點。但也存在燈功率低、光通量小、光效不夠高、PN結散熱困難

、光斑的亮度和色度均勻性差等不足。當然，照明用LED剛剛起步，技術發展的潛力很大。要達到一般照明光源的要求還要經過很多年的努力。

每一種光源都有其自身的特點。無論是白熾燈、熒光燈、金鹵燈、無極熒光燈
、無汞熒光燈

、以及照明用LED，都具有自身特有的光電性能，安全性能、環保性能及性價比。LED在照明的應用中具有很強的潛在優勢，應用場合及市場份額會迅速擴大，但也不能片麵認為LED將來會完全取代傳統光源。隨著照明科技的發展，對未來照明光源的評價不僅僅是著眼於光效範疇，還應強調照明效果、光的舒適性、光的生物效應
、光的安全性評價，以及環保性能、資源消耗的評價。

由於LEDshiyigedingxiangfusheguangyuan
，daiyouchengxiangguangxuexitong，erqieshidaizhuangguangpufusheyuan，yincizaiguangdianxingnengceshizhong，wangwangyinceshifangfabutongyi，yiqixingnengdechabieda
，caozuobuguifandengdengyinsu
，nanyidedaobijiaoyizhi、準確的結果。我們根據LED芯片、材料、LED封裝
、組合LED燈和燈具的各個階段的不同要求，針對LED特殊的光電特性，對關鍵的技術問題進行深入的研究和攻關，研製了一係列的LED專用檢測設備，並在許多工廠實際應用，取得了較好的效果。

二、照明用LED的光電性能評價

照明用LED的光電性能主要包括電性能、光安全性能和光色性能等三個方麵。

1.電流/電壓參數（正、反向）

LED的電性能具有典型的PN結伏安特性，不同的電流直接影響LED的發光亮度和PN結的結溫。在照明應用中,為了獲得大功率的LED燈，往往將許多個發光二極管通過一定的串並聯方式組合在一起
，相關的各個LED的(de)特(te)性(xing)必(bi)須(xu)匹(pi)配(pei)

，在(zai)交(jiao)流(liu)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)還(hai)必(bi)須(xu)考(kao)慮(lv)其(qi)反(fan)向(xiang)電(dian)特(te)性(xing)，因(yin)此(ci)必(bi)須(xu)測(ce)試(shi)它(ta)們(men)在(zai)工(gong)作(zuo)點(dian)上(shang)的(de)正(zheng)向(xiang)電(dian)流(liu)和(he)正(zheng)向(xiang)壓(ya)降(jiang)，以(yi)及(ji)反(fan)向(xiang)漏(lou)電(dian)流(liu)和(he)反(fan)向(xiang)擊(ji)穿(chuan)電(dian)壓(ya)等(deng)參(can)數(shu)。

2.光通量和輻射通量

發光二極管單位時間內發射的總電磁能量稱為輻射通量，也就是光功率(W)。對於照明用LED光源，我們更關心的是照明的視覺效果，即光源發射的輻射通量中能引起人眼感知的那部分當量，稱作為光通量ΦV(1m)。光通量ΦV與輻射通量P之間的關係為：

上式中的P(λ)為光源光譜輻射通量
；V(λ)為人眼的明視覺光譜光視效率函數，λ2和λ1為上、下限波長。

輻射通量與器件的電功率之比表示LED的輻射效率；光通量與器件的電功率之比表示LED的發光效率，單位lm/W。由於LED是定向出射光，如果從照明效果來評價，其照明性能更明顯。LED的出射光到達工作麵的有效光通量與總光通量之比表示為LED的光利用係數。顯然照明用LED的光利用係數比普通各向發光的照明光源要高一些。
[page]
3.光強和發光角

無論是應用於顯示或照明工程的LED，其光強及其空間分布都是十分重要的參數。LED燈的定向發光特性，對於某些局部或定向照明往往會達到非常好的照明效果。LED的發光強度指在給定方向上單位立體角內所發射的光通量：
I=dΦ/dΩ（cd）

光強分布曲線是表示LED發光在空間各方向的分布狀態。在照明應用中計算工作麵的照度均勻性和LED燈的空間布置
，光強分布是最基本的數據。對於空間光束為旋轉對稱型分布的LED，用一個過光束軸平麵上的曲線表示即可。對光束為橢圓形分布的LED
，則(ze)用(yong)過(guo)光(guang)束(shu)軸(zhou)及(ji)橢(tuo)圓(yuan)形(xing)長(chang)短(duan)軸(zhou)的(de)兩(liang)個(ge)垂(chui)直(zhi)平(ping)麵(mian)上(shang)的(de)曲(qu)線(xian)來(lai)表(biao)示(shi)。對(dui)於(yu)非(fei)對(dui)稱(cheng)的(de)複(fu)雜(za)圖(tu)形(xing)，一(yi)般(ban)用(yong)過(guo)光(guang)束(shu)軸(zhou)的(de)六(liu)個(ge)以(yi)上(shang)截(jie)麵(mian)的(de)平(ping)麵(mian)曲(qu)線(xian)來(lai)表(biao)示(shi)。

發光角（或光束角）通常用半強度角θ1/2表示，即在光強分布圖中光強大於等於峰值光強1/2時所包含的光束角度。

4.光譜功率分布

LED的(de)光(guang)譜(pu)功(gong)率(lv)分(fen)布(bu)表(biao)示(shi)輻(fu)射(she)功(gong)率(lv)隨(sui)波(bo)長(chang)的(de)變(bian)化(hua)函(han)數(shu)，它(ta)既(ji)確(que)定(ding)了(le)發(fa)光(guang)的(de)顏(yan)色(se)，也(ye)確(que)定(ding)了(le)它(ta)的(de)光(guang)通(tong)量(liang)以(yi)及(ji)它(ta)的(de)顯(xian)色(se)指(zhi)數(shu)。通(tong)常(chang)用(yong)相(xiang)對(dui)光(guang)譜(pu)功(gong)率(lv)分(fen)布(bu)S(λ)表示。光譜功率沿峰值兩邊下降到其值的50％時
，所對應的兩個波長之差Δλ＝λ2-λ1，即為光譜帶寬。

5.色品坐標

任何一種光源的顏色均可以用CIE1931XYZ色度係統中的一個坐標點(x,y)來表示，

對於彩色LED，用主波長和色純度則更能直觀地表達發光的顏色特性。LED的主波長表明了顏色的色調，而色純度則代表了該顏色的鮮豔程度。

照明用LED的色品坐標的容差範圍目前還沒有相關的標準。建立幾種規格的LED色度範圍以及相應的容差，對於統一LED的色度及在照明領域的推廣使用具有十分重要的意義，就目前的技術現狀，照明用LED存在三種技術：

1)蘭光芯片

，外麵塗覆蘭光激發的黃綠熒光粉，為了降低色溫或改善顯色性
，可再加入適量的紅色熒光粉；

2)紫外光芯片，紫外光激發紅、綠、蘭幾種混合熒光粉發光；

3)紅
、綠
、蘭三種芯片的組合，通過不同麵積或電流的芯片組合
，得到各種色溫的白光LED。

照明用LED的顏色均勻性及色度漂移是比較明顯的一個問題，尤其是蘭光芯片加熒光粉的LED，由於芯片上的熒光粉層不均勻，溫度引起的波長偏移及光衰、光輸出用封裝窗口材料對不同顏色光的色散等，不同方向的光束可能存在較明顯的色差。而紅、綠、蘭芯片組合的白光LED也ye存cun在zai類lei似si問wen題ti
，溫wen度du對dui不bu同tong芯xin片pian的de影ying響xiang，芯xin片pian光guang衰shuai的de不bu一yi致zhi及ji封feng裝zhuang材cai料liao對dui不bu同tong顏yan色se芯xin片pian的de色se散san等deng等deng
，都dou會hui造zao成cheng色se度du的de不bu均jun勻yun和he漂piao移yi。因yin此ci在zai照zhao明ming用yongLED製造過程中，必須從設計到生產，工藝各個環節，對上述問題都要嚴格控製。

6.色溫和顯色指數

對於白光LED等發光顏色基本為“白光”的光源用色品坐標可以準確地表達該光源的表觀顏色。但具體的數值很難與習慣的光色感覺聯係在一起。人們經常將光色偏橙紅的稱為“暖色”，比較熾白或稍偏蘭的稱為“冷色”
，因此用色溫來表示光源的光色會更加直觀。

光源的發光顏色與在某一溫度下黑體輻射的顏色相同時
，則稱黑體的溫度為該光源的色溫(colortemperature)T，單位為開(K)。對於白光LED
，其發光顏色往往與各種溫度下的黑體（完全輻射體）的色品坐標都不可能完全相同，這時就不能用色溫表示。為了便於比較
，而采用相關色溫(CCT)的概念。也就是當光源的色品與完全輻射體在某一溫度下的色品最接近，即在1960CIE-UCS色品圖上的色品差最小時，則該完全輻射體的溫度稱為該光源的相關色溫R1。

用於照明工程的LED，尤其是白光LED，除表現顏色外

，更重要的特性往往是周圍的物體在LED光照明下所呈現出來的顏色與該物件在完全輻射（如日光）下的顏色是否一致
，即所謂的顯色特性。

1974年CIE推薦了用“試驗色”falaidingliangpingjiaguangyuanxiansexingdefangfa，tashiceliangcanzhaoguangyuanzhaomingxiahedaiceguangyuanzhaomingxiabiaozhunyangpindezongseweiyiliangweijichulaiguidingdaiceguangyuandexiansexing
，yongyigexiansezhishuzhilaibiaoshi。CIE規定用完全輻射體或標準照明體D作為參照光源
，並將其顯色指數定為100
，還規定了若幹測試用的標準色樣。

genjuzaicanzhaoguangyuanxiahedaiceguangyuanxia
，shangshubiaozhunseyangxingchengdesechalaipingdingdaiceguangyuanxiansexingdehaohuai。guangyuanduimouyizhongbiaozhunseyangpindexiansezhishuchengweiteshuxiansezhishuR1。
R1=100-4.6△Ei
式中△Ei為第i號標準色樣在參照光源下和待測光源下的色差。

CIE推薦的標準色樣共有14種。其1-8號為中等飽和度、中等明度的常用代表性色調樣品，第9至14號樣品包括紅、黃
、綠、藍等幾種飽和色、歐美的皮膚色和樹葉綠色。在一些特殊場合使用的LED光源，必須考核其特殊的顯色指數。1985年國家製定了“光源顯色性評價方法”標準，並增加了中國人女性膚色的色樣
，作為第十五種標準色樣。這對於評價在電視演播室
、商場
、美容場所等照明用LED光源的顯色性尤為重要。

光源對前8個顏色樣品的平均顯色指數稱為一般顯色指數Ra。