半导体照明器件设计、封装与测试实验报告

一、 实验名称： 实验四照明特性测试 二、 实验目的

1. 了解半导体照明器件的照明特性；

2. 学习半导体照明器件照明特性的测试原理； 3. 掌握半导体照明器件照明特性的测试方法。

三、 实验原理

1. 对LED进行光色电测试时主要关注参数有： (1) 电学特性

LED基础结构为P-N结，故主要关注其正向电压电流关系，以及反向击穿电压值。

在LED两端加正向电压，当电压较小，不足以克服势垒电场时，通过LED的电流很小。当正向电压超过死区电压后，电流岁电压迅速增长。正向工作电流指LED正常发光时的正向电流值，根据不同管子的结构和输出功率的大小，在几十毫安到1安之间。

在LED两端加反向电压，只有微安级的反向电流。反向电压超过击穿电压后，管子被击穿损坏。为安全起见，激励电源提供的最大反向电压应低于击穿电压。 (2) 光电特性

光强是描述LED光度学特性最为重要的参数，它表征了光源在指定方向上单位立体角内发射的光通量，在不同的空间角下，LED将表现出不同的光强大小。

LED光源发射的辐射通量中能引起人眼视觉的那部分，称为光通量，单位是流明，与辐射通量的概念类似，它是LED光源向整个空间在单位时间内发射的能引起人眼视觉的辐射通量。

积分球测量光通量，积分球是一个球形空腔，由内壁涂有均匀白色漫反射层的球壳组装而成，被测LED置于空腔内。LED器件发射的光辐射经积分球壁的多次反射，使整个球壁上的照度均匀分布，可用一置于球壁上的探测器来测量这个

与光通量成比例的光的照度。 (3) LED输出光空间分布特性

发光二极管的芯片和结构及封装方式不同，输出光的空间分布一样，当方向角改变时，发射强度相应改变。发射强度降为峰值的一半时，对应的角度称为方向半值角。 (4) 色度学

在色度研究中，常使用分光光谱测量法。在分光光谱法测量色度系统中，光谱仪是重要的组成部分，使用具有光谱分辨率高的光栅光谱仪等进行色度测量。可调恒流源与LED连接，用电流调节旋钮调节输出电流使LED正常工作。光纤光谱仪的光线探头插入积分球光纤连接口，收集光谱信号。光纤光谱仪与计算机连接，测得的光源光谱功率由计算机进行数据处理，并计算得到色度坐标，从而计算出色温、显色指数等色度学参数。

2. LED照明产品的品质分档的评估参数主要有以下几种：

(1) 光通量分档：光通量值是白光LED一个重要指标，只有知道LED光通量在哪

个范围，这样才能保证产品亮度的均匀性和一致性。

(2) 主波长分档：对于单色光LED来说，主波长是衡量其色参数的重要指标，主

波长直接反映人眼对LED的光的视觉感受。

(3) 相对色温分档：对于白光LED色温是表征其颜色行业中用得比较多的一个参

数，此参数可直接呈现出LED色调是偏暖还是偏冷还是正白。

(4) 色品座标x,y分档：对于白光或者单色光都可以用色品参数来表达LED在哪

个色区域，一般都要求四点x,y确定一个色品区域。必须通过一定测试手段保证LED究竟是否落在所要求的四点x,y色品区域内。

图1 LED产品照明特性曲线

同一色温在CIE里面是一条线,如图1，Wr和Ws档色温差不多的,但是在CIE

图里你能发现Wr档是偏向绿色的,而Ws档则是偏向于蓝色的,之所以需要划分开区块,就是为了保证同一批次的LED里面的一致性不会视觉颜色上的可感知差异。

四、 实验器材

GO-SPEC500空间光谱辐射计，积分球，LED灯等。

五、 实验步骤

1. 可调恒流源与LED连接，用电流调节旋钮调节输出电流使LED正常工作； 2. 光纤光谱仪的光纤探头插入积分球光纤连接口，收集光谱信号；

3. 光纤光谱仪与空间光谱辐射计连接，测得的光源光谱功率由计算机进行数据处理，并计算得到色度坐标，从而计算出色温、显色指数等色度学参数。

六、 实验结果及分析

1. 空间光谱辐射计测试

传统法

传统法灌胶

自适应

自适应灌胶

2. 积分球测试

七、 实验心得体会和建议

通过本次试验我了解了LED照明器件照明特性参数有哪些，学习了照明特性测试的原理，掌握并应用积分球与空间光谱辐射计对白光LED灯的照明特性进行测试。希望在今后的实验中能够有更多的机会来测试器件的特性，对理论知识进行更加充分地实践。

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