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白皮书 选择适用于 LED 光源、 照明器和显示屏的测量系统 白皮书 选择适用于 LED 光源、 照明器和显示屏的测量系统 作者： SphereOptics GmbH 技术销售人员 Christina Fatho Radiant Vision Systems, LLC 销售和市场部副总裁 Hubert Kostal 博士 摘要 随着 LED 照明和显示屏的风起云涌，能够以准确、有意义的方式测量 LED 和基于 LED 的系统的性能便日益重要。更加重要的是 LED 正日益取代更多传统技术。测量可为开发 在测量 LED 和基于 LED 的系统这一过 提供信息，表现成品的特性或进行评估，实现生产质量控制或使用中性能评估。测量的预 程中，测量方法和系统的选择必须考虑测 期目的确定了对测量至关重要的光度和色度数量。这一因素加上对于测量时间、准确性和 量目标，通常，需要适应 LED 的具体特 成本的约束，决定了对于测量方法的选择。我们考察产生 LED 或照明设备近场或远场模 性。 型的多种测量方法，并且评估其优缺点，从而指导我们选择正确的策略方法投入使用。尤 其值得注意的是，不仅测量单独的 LED，而且测量 LED 阵列、照明设备和显示屏。 简介 LED 是一项令人惊叹的技术 — 基于 LED 的照明和显示系统成本低廉、应用灵活、效 率高，应用日益广泛。因为人们往往将其性能与传统技术进行对比评估，所以测量 LED 和基于 LED 的系统的光度和色度输出变得更加重要。而且，必须了解和控制不同设备间 的内在性能差异。 在测量 LED 和基于 LED 的系统这一过程中，测量方法和系统的选择必须考虑测量目 标，通常，需要适应 LED 的具体特性。测量目标包括评估 LED 或基于 LED 的系统设 计或为其提供信息、描述光源的特性、为了验收测试或质量控制而评估光源、或者改善和 控制性能。 LED 测量的标准和建议是确定哪些测量值至关重要以及如何进行测量的重要指导原则。 在描述照明系统所用 LED 的特性时，尤其如此。对于来料和出货质量检验，一组指标数 量很可能就够用，可以简化所需的测量。在所有情况下，将测量与人类对于光度和色度的 感知联系起来很重要。 与其他光源相比，LED 有几个有趣的特性。第一，LED 芯片在封装中的布局会显著影响 光的输出方向。第二，最初开启 LED 后，需要过一段时间才能稳定下来，可能需要几分 钟。第三，与生俱来便是窄带光源，因此，需要某种形式的颜色混合才能形成白光。第 四，LED 的输出与电流呈非线性变化。最后，LED 随时间推移会因电子耗尽造成效率下 降，在使用中老化，亮度逐渐降低。在测量 LED 时，应考虑上述所有因素。 2 I Radiant Vision Systems, LLC 白皮书 图 1 - 精确的光学设计需要对 LED 光和颜色输出进行高分辨率测量。 描述 LED 亮度和颜色 亮度通过发光强度来测量，是光源以给定 一般来说 LED, 或者说光源的性能可以用其输出功率的角分布关于波长的一个函数来描 的单位立体角方向发出的加权（根据人眼 述。输出功率直接描述为波长的函数，称为辐射度。为了描述人眼感知的亮度和颜色，根 感知）能量。 据人眼感知不同波长的方式来衡量此光谱能量分布，并综合起来提供光度（人眼感知为亮 度）或色度（感知的颜色）描述。 LED 明亮程度 明亮程度通过发光强度来测量，是光源以给定的单位立体角方向发出的加权（根据人眼感 知）能量。发光强度以烛光 (cd) 为单位。相关量值为亮度，指单位面积内沿特定方向发 出的发光强度。亮度的单位为每平方米烛光 (cd/m2)；通常称为 “nit”。 LED 色度 同样，在特定方向上，光源的颜色用色彩空间来描述，最常见的是 CIE 1931 色彩空间。 这里的颜色用 XYZ