LED路燈光效的測量與不確定度分析

張俊

摘 要：針對現(xiàn)今LED路燈光效檢測系統(tǒng)中存在數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的情況，文章引入不確定度的概念，對樣品LED路燈的光效進行不確定度的評定，并且通過分析得到，測量儀器同步追蹤反光鏡式分布光度計本身存在的精度誤差是造成LED路燈光效不確定度的主要因子。

關(guān)鍵詞：LED路燈；光效；不確定度

引言

1907年美國科學(xué)家Henry Joseph Round第一次發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體發(fā)光，自此拉開了對發(fā)光二極管（light emitting diodes，LED）研究的序幕。1992年，日本日亞公司的中村修二（Nakamura）等人用MOCVD法制備出優(yōu)質(zhì)的藍光LED，并隨后通過在藍寶石襯底 GaN 基藍光 LED 芯片涂敷釔鋁石榴石（YAG）熒光粉制作出了白光 LED，LED產(chǎn)業(yè)更是進入了一個嶄新的時代。與此同時，隨著科技是進步，世界經(jīng)濟的高速增長，全球能源短缺的問題也日趨嚴(yán)重。低碳環(huán)保由此成為了現(xiàn)今能源發(fā)展的主題，在這種背景下，LED恰逢其會，以其長壽命，低能耗等優(yōu)點逐漸取代著傳統(tǒng)照明器件。在倡導(dǎo)綠色照明的道路照明中，LED路燈相較于傳統(tǒng)的高壓鈉燈和鹵素?zé)艟哂辛烁油怀龅膬?yōu)勢。

能效一直是判斷LED產(chǎn)品優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)之一，所以，在選擇LED路燈時，其能效的測量也成為了當(dāng)中極其重要的一個環(huán)節(jié)。但是，由于檢測設(shè)備、產(chǎn)品質(zhì)量和操作人員等種種因素，在每次測試中，對于同一盞LED路燈，往往會有不同的結(jié)果。因此，本文通過引入不確定度的概念來分析出現(xiàn)測量誤差的應(yīng)由，由此引起國內(nèi)外產(chǎn)商的重視，提高測試水平。

1 實驗設(shè)計

1.1 實驗原理

所以要探究LED路燈光效，必須先測得其光通量和功率的值，其三者關(guān)系如公式（1）所示

1.2 實驗裝置

考慮到樣品LED路燈的體積和積分球的適用條件，所以本文中光效測量采用GMS-2200同步追蹤反光鏡式分布光度計，實驗裝置如圖2所示。

本實驗裝置結(jié)合國際照明委員會CIE No.70中推薦的中心旋轉(zhuǎn)反光鏡式分布光度計和圓周運動反光鏡式分布光度計，在測量中可以保持LED路燈的位置不變，僅僅是反光鏡作圓周運動。且測量時，同步運動的消光器可以大幅度隔離測量背面方向來的墻面、地面、天花板等反射雜散光。根據(jù)GB/T9467-2008，測量探頭只能接受來自反光鏡的LED路燈的像，而不能接收來自燈具部件的直射光。所以在LED路燈和探頭之間放置了四面光闌，極大削弱了探頭接收到的LED路燈直射光，也可以保證對雜散光作進一步的去除。

1.3 實驗步驟

在測光暗室中，將被測LED路燈夾持在分布光度計上，使其光度中心處于分布光度計的旋轉(zhuǎn)中心。點亮樣品30min，待其穩(wěn)定后，在足夠多（一般為15°或更小的間隔）的C平面上以足夠小的Y角度步距（一般為5°或更?。y量光強分布曲線，根據(jù)各個發(fā)光平面上的光強分布曲線數(shù)據(jù)，用數(shù)值積分的辦法計算出LED路燈的總光通量。最后根據(jù)得到的總光通量和功率的值退出樣品LED路燈的光效。一次實驗結(jié)束后，關(guān)燈20min，繼續(xù)下次實驗，連續(xù)測試10次。

2 不確定度的來源

不確定度的來源一般分為兩類，重復(fù)測量引起的不確定度分量和測量儀器引起的不確定度分量。其中前者稱作A類不確定度，后者稱作B類不確定度。A類不確定度主要是由于樣品的不穩(wěn)定性，一起測試條件，讀數(shù)誤差等因數(shù)的波動所造成的。而B類不確定度往往是由測量儀器的設(shè)計和制造精度的不同所引起。

4 結(jié)論

本文通過對樣品LED路燈功率和光通量的重復(fù)測量，并引入不確定度的概念，通過分析得出測量儀器同步追蹤反光鏡式分布光度計本身存在的精度誤差所造成的不確定度是引起LED路燈光效不確定度的最主要因子。這為將來測量儀器的設(shè)計研究和精度改進提供了現(xiàn)實要求，在LED路燈光效測量的方面具有重要的意義。

參考文獻

[1]H.J.Round. A Note on Carborundum [J]. Eleetrical World， 1907，，49-309.

[2]陳風(fēng)，袁銀麟，鄭小兵等.LED的光譜可調(diào)光源設(shè)計[J].光學(xué)精密工程，2008，16（11）：2060-2064.

[3]GB/T9467-2008.

[4]彭新然，王向軍.原子熒光光譜法測定肉類罐頭中總砷含量不確定度的評價[J].檢驗檢疫科學(xué)，2008（5），33-35.

[5]中國合格評定國家認可委員會.電器領(lǐng)域不確定度的評定指南.北京：中國計量出版社.2006（8），19-47.endprint

摘 要：針對現(xiàn)今LED路燈光效檢測系統(tǒng)中存在數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的情況，文章引入不確定度的概念，對樣品LED路燈的光效進行不確定度的評定，并且通過分析得到，測量儀器同步追蹤反光鏡式分布光度計本身存在的精度誤差是造成LED路燈光效不確定度的主要因子。

關(guān)鍵詞：LED路燈；光效；不確定度

引言

1907年美國科學(xué)家Henry Joseph Round第一次發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體發(fā)光，自此拉開了對發(fā)光二極管（light emitting diodes，LED）研究的序幕。1992年，日本日亞公司的中村修二（Nakamura）等人用MOCVD法制備出優(yōu)質(zhì)的藍光LED，并隨后通過在藍寶石襯底 GaN 基藍光 LED 芯片涂敷釔鋁石榴石（YAG）熒光粉制作出了白光 LED，LED產(chǎn)業(yè)更是進入了一個嶄新的時代。與此同時，隨著科技是進步，世界經(jīng)濟的高速增長，全球能源短缺的問題也日趨嚴(yán)重。低碳環(huán)保由此成為了現(xiàn)今能源發(fā)展的主題，在這種背景下，LED恰逢其會，以其長壽命，低能耗等優(yōu)點逐漸取代著傳統(tǒng)照明器件。在倡導(dǎo)綠色照明的道路照明中，LED路燈相較于傳統(tǒng)的高壓鈉燈和鹵素?zé)艟哂辛烁油怀龅膬?yōu)勢。

能效一直是判斷LED產(chǎn)品優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)之一，所以，在選擇LED路燈時，其能效的測量也成為了當(dāng)中極其重要的一個環(huán)節(jié)。但是，由于檢測設(shè)備、產(chǎn)品質(zhì)量和操作人員等種種因素，在每次測試中，對于同一盞LED路燈，往往會有不同的結(jié)果。因此，本文通過引入不確定度的概念來分析出現(xiàn)測量誤差的應(yīng)由，由此引起國內(nèi)外產(chǎn)商的重視，提高測試水平。

1 實驗設(shè)計

1.1 實驗原理

所以要探究LED路燈光效，必須先測得其光通量和功率的值，其三者關(guān)系如公式（1）所示

1.2 實驗裝置

考慮到樣品LED路燈的體積和積分球的適用條件，所以本文中光效測量采用GMS-2200同步追蹤反光鏡式分布光度計，實驗裝置如圖2所示。

本實驗裝置結(jié)合國際照明委員會CIE No.70中推薦的中心旋轉(zhuǎn)反光鏡式分布光度計和圓周運動反光鏡式分布光度計，在測量中可以保持LED路燈的位置不變，僅僅是反光鏡作圓周運動。且測量時，同步運動的消光器可以大幅度隔離測量背面方向來的墻面、地面、天花板等反射雜散光。根據(jù)GB/T9467-2008，測量探頭只能接受來自反光鏡的LED路燈的像，而不能接收來自燈具部件的直射光。所以在LED路燈和探頭之間放置了四面光闌，極大削弱了探頭接收到的LED路燈直射光，也可以保證對雜散光作進一步的去除。

1.3 實驗步驟

在測光暗室中，將被測LED路燈夾持在分布光度計上，使其光度中心處于分布光度計的旋轉(zhuǎn)中心。點亮樣品30min，待其穩(wěn)定后，在足夠多（一般為15°或更小的間隔）的C平面上以足夠小的Y角度步距（一般為5°或更?。y量光強分布曲線，根據(jù)各個發(fā)光平面上的光強分布曲線數(shù)據(jù)，用數(shù)值積分的辦法計算出LED路燈的總光通量。最后根據(jù)得到的總光通量和功率的值退出樣品LED路燈的光效。一次實驗結(jié)束后，關(guān)燈20min，繼續(xù)下次實驗，連續(xù)測試10次。

2 不確定度的來源

不確定度的來源一般分為兩類，重復(fù)測量引起的不確定度分量和測量儀器引起的不確定度分量。其中前者稱作A類不確定度，后者稱作B類不確定度。A類不確定度主要是由于樣品的不穩(wěn)定性，一起測試條件，讀數(shù)誤差等因數(shù)的波動所造成的。而B類不確定度往往是由測量儀器的設(shè)計和制造精度的不同所引起。

4 結(jié)論

本文通過對樣品LED路燈功率和光通量的重復(fù)測量，并引入不確定度的概念，通過分析得出測量儀器同步追蹤反光鏡式分布光度計本身存在的精度誤差所造成的不確定度是引起LED路燈光效不確定度的最主要因子。這為將來測量儀器的設(shè)計研究和精度改進提供了現(xiàn)實要求，在LED路燈光效測量的方面具有重要的意義。

參考文獻

[1]H.J.Round. A Note on Carborundum [J]. Eleetrical World， 1907，，49-309.

[2]陳風(fēng)，袁銀麟，鄭小兵等.LED的光譜可調(diào)光源設(shè)計[J].光學(xué)精密工程，2008，16（11）：2060-2064.

[3]GB/T9467-2008.

[4]彭新然，王向軍.原子熒光光譜法測定肉類罐頭中總砷含量不確定度的評價[J].檢驗檢疫科學(xué)，2008（5），33-35.

[5]中國合格評定國家認可委員會.電器領(lǐng)域不確定度的評定指南.北京：中國計量出版社.2006（8），19-47.endprint

摘 要：針對現(xiàn)今LED路燈光效檢測系統(tǒng)中存在數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的情況，文章引入不確定度的概念，對樣品LED路燈的光效進行不確定度的評定，并且通過分析得到，測量儀器同步追蹤反光鏡式分布光度計本身存在的精度誤差是造成LED路燈光效不確定度的主要因子。

關(guān)鍵詞：LED路燈；光效；不確定度

引言

1907年美國科學(xué)家Henry Joseph Round第一次發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體發(fā)光，自此拉開了對發(fā)光二極管（light emitting diodes，LED）研究的序幕。1992年，日本日亞公司的中村修二（Nakamura）等人用MOCVD法制備出優(yōu)質(zhì)的藍光LED，并隨后通過在藍寶石襯底 GaN 基藍光 LED 芯片涂敷釔鋁石榴石（YAG）熒光粉制作出了白光 LED，LED產(chǎn)業(yè)更是進入了一個嶄新的時代。與此同時，隨著科技是進步，世界經(jīng)濟的高速增長，全球能源短缺的問題也日趨嚴(yán)重。低碳環(huán)保由此成為了現(xiàn)今能源發(fā)展的主題，在這種背景下，LED恰逢其會，以其長壽命，低能耗等優(yōu)點逐漸取代著傳統(tǒng)照明器件。在倡導(dǎo)綠色照明的道路照明中，LED路燈相較于傳統(tǒng)的高壓鈉燈和鹵素?zé)艟哂辛烁油怀龅膬?yōu)勢。

能效一直是判斷LED產(chǎn)品優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)之一，所以，在選擇LED路燈時，其能效的測量也成為了當(dāng)中極其重要的一個環(huán)節(jié)。但是，由于檢測設(shè)備、產(chǎn)品質(zhì)量和操作人員等種種因素，在每次測試中，對于同一盞LED路燈，往往會有不同的結(jié)果。因此，本文通過引入不確定度的概念來分析出現(xiàn)測量誤差的應(yīng)由，由此引起國內(nèi)外產(chǎn)商的重視，提高測試水平。

1 實驗設(shè)計

1.1 實驗原理

所以要探究LED路燈光效，必須先測得其光通量和功率的值，其三者關(guān)系如公式（1）所示

1.2 實驗裝置

考慮到樣品LED路燈的體積和積分球的適用條件，所以本文中光效測量采用GMS-2200同步追蹤反光鏡式分布光度計，實驗裝置如圖2所示。

本實驗裝置結(jié)合國際照明委員會CIE No.70中推薦的中心旋轉(zhuǎn)反光鏡式分布光度計和圓周運動反光鏡式分布光度計，在測量中可以保持LED路燈的位置不變，僅僅是反光鏡作圓周運動。且測量時，同步運動的消光器可以大幅度隔離測量背面方向來的墻面、地面、天花板等反射雜散光。根據(jù)GB/T9467-2008，測量探頭只能接受來自反光鏡的LED路燈的像，而不能接收來自燈具部件的直射光。所以在LED路燈和探頭之間放置了四面光闌，極大削弱了探頭接收到的LED路燈直射光，也可以保證對雜散光作進一步的去除。

1.3 實驗步驟

在測光暗室中，將被測LED路燈夾持在分布光度計上，使其光度中心處于分布光度計的旋轉(zhuǎn)中心。點亮樣品30min，待其穩(wěn)定后，在足夠多（一般為15°或更小的間隔）的C平面上以足夠小的Y角度步距（一般為5°或更?。y量光強分布曲線，根據(jù)各個發(fā)光平面上的光強分布曲線數(shù)據(jù)，用數(shù)值積分的辦法計算出LED路燈的總光通量。最后根據(jù)得到的總光通量和功率的值退出樣品LED路燈的光效。一次實驗結(jié)束后，關(guān)燈20min，繼續(xù)下次實驗，連續(xù)測試10次。

2 不確定度的來源

不確定度的來源一般分為兩類，重復(fù)測量引起的不確定度分量和測量儀器引起的不確定度分量。其中前者稱作A類不確定度，后者稱作B類不確定度。A類不確定度主要是由于樣品的不穩(wěn)定性，一起測試條件，讀數(shù)誤差等因數(shù)的波動所造成的。而B類不確定度往往是由測量儀器的設(shè)計和制造精度的不同所引起。

4 結(jié)論

本文通過對樣品LED路燈功率和光通量的重復(fù)測量，并引入不確定度的概念，通過分析得出測量儀器同步追蹤反光鏡式分布光度計本身存在的精度誤差所造成的不確定度是引起LED路燈光效不確定度的最主要因子。這為將來測量儀器的設(shè)計研究和精度改進提供了現(xiàn)實要求，在LED路燈光效測量的方面具有重要的意義。

參考文獻

[1]H.J.Round. A Note on Carborundum [J]. Eleetrical World， 1907，，49-309.

[2]陳風(fēng)，袁銀麟，鄭小兵等.LED的光譜可調(diào)光源設(shè)計[J].光學(xué)精密工程，2008，16（11）：2060-2064.

[3]GB/T9467-2008.

[4]彭新然，王向軍.原子熒光光譜法測定肉類罐頭中總砷含量不確定度的評價[J].檢驗檢疫科學(xué)，2008（5），33-35.

[5]中國合格評定國家認可委員會.電器領(lǐng)域不確定度的評定指南.北京：中國計量出版社.2006（8），19-47.endprint