LED驱动电源测试指标体系及其测试方法

LED驱动电源测试指标体系及其测试方法,以绿色5mmLED举例说明： 电压3.5V时，LED电流为标准值20mA，正常工作 当电压3.8V时，LED电流为50mA，已超过LED的正常使用标准，其寿命及光衰会大幅度恶化 当电压4.2V时，LED电流为110mA，LED将很快损坏。 电压增加10，电流增加100以上,（1）LED驱动特性 Vf-I非线性关系，VfVonIRd 光通量与驱动电流成正比 微小的电流波动也会对LED的寿命与光衰产生极大影响 LED最好恒流驱动,1. LED驱动电源,（2）LED驱动电源的重要性 驱动电源是大功率LED灯具工作的必需部件 LED需要恒流驱动，如果驱动精度不高、性能不稳定LED灯光衰、失效、损坏 LED 器件本身寿命高达10万小时，但驱动电源寿命远低于10万小时，影响整个灯具的寿命 光效是LED最主要指标，驱动环节效率不高影响整体光效，目前驱动环节的效率一般在7090 LED驱动目前主流采用高频开关方式，引发电磁兼容EMC问题,1. LED驱动电源,（3）LED驱动电源主要要求 恒流（或至少恒压） 高效率 高可靠性 良好电磁兼容EMC 电气安全性好,1. LED驱动电源,2. LED驱动电源测试相关标准,（1）国外相关标准 国外已有LED相关标准18个,2. LED驱动电源测试相关标准,2. LED驱动电源测试相关标准,2. LED驱动电源测试相关标准,1）ENERGY STAR Program Requirements for Solid-State Lighting Luminaires Eligibility CriteriaVersion 1.1 美国能源部（DOE）能源之星, 2008.12.19最终稿 适用范围：用于通用照明或兼有通用照明和装饰照明、住宅或商业场合、联结到电网 的SSL产品 不适用范围：用于指示或纯装饰的；在现有装置上改造的 涉及驱动电源的指标： 待机功耗：0；集成有使用状态、人员移动监测，光控，可独立寻址装置的灯具不超过0.5W 保修期：3年 自动光控：功率大于13W的户外住宅灯具需有基于光传感器的白天自动关灯功能，手动或测试操作24H内控制可自动恢复,2. LED驱动电源测试相关标准,功率因数：住宅用0.7，商业用0.9 最低工作温度：户外用灯具的电源须20或以下 电源盒或制造商指定温度测量点的最大测量温度：不超过制造商推荐最大值 输出工作频率： 120Hz（含稳态和调光） EMC：住宅用符合FCC(美联邦通信委) 47 CFR Part 15/18 Consumer Emission Limits 商业用符合FCC 47 CFR Part 15/18 Non- consumer Emission Limits 噪声：A声级 瞬变保护：电源符合IEEE C.62.41-1991 A级；线路瞬变应由2.5KV 100KHz环波 7次冲击（含共模和差模）,2. LED驱动电源测试相关标准,2）ENERGY STAR Program Requirements for Integral LED Lamps Eligibility Criteria Version 1.0 美国能源部（DOE）能源之星， 2009.12.03最终稿， 2010年8月31日生效 适用范围：非标或用于替换标准白炽灯、装饰灯、反射灯等的整体式LED灯（LED灯集成驱动器通过ANSI标准灯座/插座接到供电支路的ANSI标准底座）。考虑了节能性和与原灯的相似性。 涉及驱动电源的指标： 功率因数：5W以下和低压灯无最低要求；5W以上 0.7 最低工作温度：20或以下（整灯）,工作频率： 150Hz（含稳态和调光） EMC：整灯符合FCC47 CFR Part 15 (consumer use) 噪声：整灯在A声级之内 瞬变保护：驱动电源符合IEEE C.62.41-1991 A级；线路瞬变应由2.5KV 100Hz环波 7次冲击（含共模和差模） 工作电压：交流120、240、277V；或交直流12、24V 效率：只有整灯光效限制 寿命：只有整灯寿命L70（装饰灯15000H，所有其他灯25000H） 保修期：3年,2. LED驱动电源测试相关标准,3）UL 8750-2009：Standard for Safety for Light Emitting Diode (LED) Equipment for Use in Lighting Products 美国ANSI/UL（Underwriters Laboratories Inc）, 覆盖工作在400-700nm可见光谱的光源或其他照明设备的LED设备及其部件，包括LED驱动器，控制器，LED阵列，LED模块，壳体。2009.11.18 涉及驱动电源的性能测试： 测试环境：房间，温度，供电条件 输入电流、功率：额定负载和额定输入电压下不超过110额定值 工作温度：部件，电气绝缘体，表面 绝缘电压耐久测试,2. LED驱动电源测试相关标准,异常测试：部件故障，输出加载 50W功率点测试 漏电流测试 环境测试：防湿，防水。 4）IEC62384-2006：DC or AC supplied electronic control gear for LED modules- Performance requirements 等效国标：GB/T 24825-2009 5）IEC61347-2-13:2006：Lamp control gearPart2-13: Particular requirements for DC or AC supplied electronic control gear for LED modules 等效国标：GB 19510.14-2009,2. LED驱动电源测试相关标准,（2）国内相关标准 国内已有LED相关标准39个,2. LED驱动电源测试相关标准,2. LED驱动电源测试相关标准,2. LED驱动电源测试相关标准,2. LED驱动电源测试相关标准,1）GB/T 24825-2009: LED模块用直流或交流电子控制装置 性能要求 国标，针对使用250V以下直流电源和50/60Hz 1000V以下交流电源、工作频率不同于电源频率的电子控制装置，2009.12.15发布， 2010.05.01生效 涉及驱动电源的指标： 输出电压电流：启动值，工作值 线路总功率：110声称值 线路功率因数：与标志值差异0.05 电源电流：与标志/宣称值差异10 声频阻抗,2. LED驱动电源测试相关标准,异常条件下的工作试验：开路，短路 耐久性：温度循环冲击试验，电源电压开关试验，工作耐久性试验 能效等级：非隔离式，隔离式 2）GB 19510.14-2009：灯的控制装置 第14部分：LED模块用直流或交流电子控制装置的特殊要求 国标，对象类似1），2009.10.15发布，2010.12.01生效 涉及驱动电源的指标： 防止意外接触带电部件的措施：绝缘/接地/接线端子 介电强度 爬电距离和电气间隙 异常状态合格性：恒压型/恒流型，开路/过载/短路,2. LED驱动电源测试相关标准,3）LB/T001-2009 整体式LED 路灯测量方法 行业标准，国家半导体照明工程研发及产业联盟，针对交流50Hz/220V电源供电的并在内置控制器（自镇流）或外置控制器驱动下稳定工作的用于道路和街路照明的整体式LED路灯 涉及驱动电源的指标： 基本电学性能：电压/电流/功率/功率因数/频率(列出) EMC：无线电骚扰（GB17743），电磁兼容抗扰度（GB/T18595），输入谐波电流,2. LED驱动电源测试相关标准,4）LB/T 002-2009：半导体照明试点示范工程LED道路照明产品技术规范 行业标准，国家半导体照明工程研发及产业联盟，针对220V50Hz交流供电的LED道路照明产品，2009.10.01发布，2009.11.01实施 涉及驱动电源的指标： 功率因数：整灯0.9 防护要求：IP65 EMC：无线电骚扰（GB17743），电磁兼容抗扰度（GB/T18595），输入谐波电流（GB17625.1）,2. LED驱动电源测试相关标准,3. LED驱动电源测试指标体系,（1）输入特性指标 输入电流：额定负载和额定输入电压下不超过110额定值 输入功率：额定负载和额定输入电压下不超过110额定值 输入电压精确度 输入频率精确度 输入电流谐波 输入电压谐波 功率因数 待机功耗,（2）输出特性指标 输出电压：启动值，工作值 恒压型恒压特性：稳压系数，电网调整率，电压调整率，负载调整率，精度，电压温度系数 输出电流：启动值，工作值 恒流型恒流特性：稳流系数，电网调整率，电压调整率，负载调整率，精度，电流温度系数 工作频率: PWM至少100Hz以上, 人眼才不会感到闪烁;一般 200Hz1KHz 效率 输出纹波：电压（恒压型）/电流（恒流型）,3. LED驱动电源测试指标体系,输出纹波电压/电流的原因：高频开关方式特点，频率100100KHz 纹波危害：功率损失；接地电容发热（一般均采用电解电容, 发热会造成容值改变, 甚至漏电解液, 造成短路, 烧PCB的状况发生）,（3）暂态特性指标 开机过冲幅值：电压（恒压型）/电流（恒流型） 开机时间 关机时间 负载突变响应： 电压(恒压型)过冲幅值 电流(恒压型)过冲幅值 响应时间,3. LED驱动电源测试指标体系,（4）保护特性指标 开路：有/无，保护方式 短路：有/无，保护方式 过载：有/无，保护点，保护方式 过温：有/无，保护点，保护方式,3. LED驱动电源测试指标体系,（5）EMC特性指标 1）EMI（GB17743GB 17625.1） 传导发射骚扰（电压）：电源端子，负载端子，控制端子 辐射电磁骚扰（场强） 谐波电流发射 2）EMS（ GB/T 18595 GB/T 17626） 射频电磁场辐射抗扰度 工频磁场抗扰度 电快速瞬变脉冲群抗扰度 射频场感应的传导骚扰抗扰度 电压暂降、短时中断、电压变化抗扰度 静电放电抗扰度 浪涌抗扰度,3. LED驱动电源测试指标体系,（6）环境适应性指标 工作温度：上下限 工作湿度：上下限 存放温度：上下限 存放湿度：上下限 防护等级：防湿，防水，防尘，防腐蚀气体 抗振：上限振幅、频率,3. LED驱动电源测试指标体系,（7）电气安全特性指标 绝缘耐压 绝缘电阻 接地电阻 漏电流 介电强度 爬电距离 电气间隙,3. LED驱动电源测试指标体系,（8）可靠性及其他指标 寿命 耐久性：温度循环冲击次数，电源电压开关次数，工作耐久性H 噪声等级 保修期,3. LED驱动电源测试指标体系,4. LED驱动电源测试方法,（1）输出电压特性测试方法 绝对稳压系数：K1=U0/Ui 25及额定负载，U0为输出直流变化量，Ui为输入电网变化量 电网调整率： K2=U0/U0n 25及额定负载，U0为输入电网电压由额定10%时输出U0的变化量，U0n 为标称输出电压 电压调整率： K3=U0/U0n 25及额定负载，U0为输入电压上下限时输出电压与标称输出电压U0n的最大偏差 负载调整率： K4=U0/U0n 25及标称输入电压，U0为额定负载下输出电压U0n与空载或最小负载下输出电压的偏差,输出电压精度 K5=U0/U0n 标称输入电压和额定负载下，U0为输出电压测量值与标称值U0n之间的差值 电压温度系数 K6=U0/（U0nT） 把电源放在温度控制箱内，在标称输入电压和额定负载下， U0n 为25环境温度下的输出电压， U0h为控制箱温度升到最高工作温度并稳定1530分钟后的输出电压， U0l为控制箱温度降到最低工作温度并稳定1530分钟后的输出电压，U0为U0h、 U0l与U0n的偏差， T为最高工作温度、最低工作温度与25的偏差。 K6为最高温度下、最低温度下分别计算出的温度系数的大值。,4. LED驱动电源测试方法,（2）输出电流特性测试方法 绝对恒流系数： K1=I0/Ui 25及额定负载，I0为输出直流电流变化量，Ui为输入电网变化量 电网调整率： K2=I0/I0n 25及额定负载，I0为输入电网电压由额定10%时输出电流I0的变化量，I0n 为标称输出电流 电压调整率： K3=I0/I0n 25及额定负载，I0为输入电压上下限时输出电流与标称输出电流I0n的最大偏差 负载调整率： K4=I0/I0n 25及标称输入电压，I0为额定负载下输出电流I0n 与空载或最小负载下输出电流的偏差,4. LED驱动电源测试方法,输出恒流精度 K5=I0/I0n 标称输入电压和额定负载下，I0为输出电流测量值与标称值I0n之间的差值 电流温度系数 K6=I0/（I0nT） 把电源放在温度控制箱内，在标称输入电压和额定负载下，I0n 为25环境温度下的输出电流，I0h为控制箱温度升到最高工作温度并稳定1530分钟后的输出电流，I0l为控制箱温度降到最低工作温度并稳定1530分钟后的输出电流，I0为I0h、I0l与I0n的偏差， T为最高工作温度、最低工作温度与25的偏差。 K6为最高温度下、最低温度下分别计算出的温度系数的大值。,4. LED驱动电源测试方法,4. LED驱动电源测试方法,（3）效率测试方法 效率 输出功率W0/输入功率Wi 25、标称输入电压和额定负载下 输入功率Wi： 直流输入时 输入直流电压输入直流电流 交流输入时 视在功率？有功功率？ 辅助电路（检测反馈、控制、比较放大、电源芯片等）由单一输入电源供电时 主电路输入功率？主电路输入功率辅助电路输入功率？ 辅助电路由辅助电源供电时 主电源输入功率？主电源输入功率辅助电源输入功率？,输出功率W0 输出直流电压U输出直流电流I ： 辅助电路由直流输出供电时 LED负载功率？ LED负载功率辅助电路功率？ 有多种负载（显示、指示、音频、通信等）时 LED负载功率？ LED负载功率其他负载功率？ 有储能设备（蓄电池等）时 ： 串行工作模式 LED负载功率？ 并行工作模式 LED负载功率？LED负载功率蓄电池输入功率 ？,4. LED驱动电源测试方法,4. LED驱动电源测试方法,（4）空载功率测试方法 平均功率法：在某设定时间段内的平均功率, 可设时间要大于 5min 能量累积法：在某设定时间段内计算所累积的能量, 再除以时间以得到功率。可设时间要大于 5min，累积能量须大于 200倍的分辨率。 实际一般功率表都用硬件乘法器来量测功率，并非真正的平均功率，所以建议用能量累积法来量测。,5. 工程测试应用与分析,（1）工程测试应用 1）延安路高架LED护栏管电源 LED电源输入特性 LED电源输出特性 LED电源过载/短路/过温保护 LED电源恒流特性测试 高低温环境测试,抗振特性测试,5. 工程测试应用与分析,2）内环漕溪路立交LED灯具电源测试 LED电源输入特性 LED电源输出特性 LED电源过载、短路、过温保护功能 LED电源恒流特性测试 LED电源及灯具抗振性能测试,5. 工程测试应用与分析,5. 工程测试应用与分析,3）某灯具抗振性能测试 整体灯具抗振性能测试,整体灯具包装运输抗振模拟测试,（2）测试总结 目前LED灯具电源性能的水平分析（依据已测试的16种LED灯具电源部分性能测试结果） 22VAC-DC,恒压型6个38，恒流型10个62 电源输入特性： 功率因数0.510.99 待机功耗0W14个、2.4W1个、08W跳变1个 电源输出特性： 恒压型：稳压系数0.0070.9，电压调整率0.022%，精度00.5%，温度系数00.1%，效率7685，输出纹波3200mV 恒流型：稳流系数0.1，电压调整率0.11.5%，精度0.19.4%，温度系数00.08%，效率7485，输出纹波16862mV,5. 工程测试应用与分析,5. 工程测试应用与分析,电源过载/短路/过温保护特性 过载保护：13无，13有；保护点：功率过载5190；主要方式：降电压/电流，跳变，输出为0 短路保护：100有；主要方式：降电压/电流，输出跳变，输出为0 过温保护：63无，37有；保护点：50105；主要方式：降电压/电流，输出为0 灯具抗振特性： 5Hz、25mm振幅峰峰值、持续40min、最大加速度12m/S2、总振动循环12000次； 2.7Hz、25mm振幅峰峰值、持续4H、最大加速度3.6m/S2、总振动循环38800次; 灯具均能正常点亮,可能的结温测量方法：测量正向电压计算结温 限制：高质量InGaN LED；正向电流在中间段100uA-10mA,1W白光LED在6个环境温度下的I-V特性,1W白光LED在不同驱动电流下的V-结温T特性,5. 工程测试应用与分析,LED照明基础,什么是LED,LED的全称Light Emitting Diode,即发光二极管，是一种半导体固体发光器件，它是利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合引起光子发射而产生光。LED可以直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。,照明发展史,LED的发展史,1907年Henry Joseph Round第一次观察到场致发光现象。 1936年George Destiau第一场使用场致发光这个术语。 60年代初，试验中，LED需要置放在液化氮中 第一个商业LED仅仅只能发出不可见的红外线，但是迅速应用于感光与光电领域。 60年代末，在砷化镓基体上使用磷化物发明了第一个可见的红光LED 70年代中，采用双层磷化稼能够发出黄色光。 70年代末，LED出现绿色光。 90年代中，LED最终出现蓝色光。 90年代末白光的LED开发成功 目前LED已经可以发出紫外光。 除此以外，LED的光通量也在与日俱增，最新的实验室数据是186lm/W,LED发展计划,LED发展计划,美国LED行业的预测,LED发展计划,世界各国政府LED发展计划,LED优点,高光效 高节能 光源方向性好 光色多 安全性高 环保 寿命长 光源快速响应 灯具结构合理 运行成本低,LED优点,LED同几种光源的比较,LED光源在性能方面远远优于其他光源！,LED同几种光源的比较,LED分类,LED按照发光颜色分类 红光 橙光 绿光 蓝光 白光,红光 橙光 绿光 蓝光 统称为色光，主要应用在指示或装饰方面 白光又可细分为暖白 中性白 冷白。 白光是我们照明行业主要用到的光源。,白光LED产生-单芯片,InGaN(蓝)/YAG荧光粉 这是一种目前较为成熟的产品。这些产品采用芯片倒装结构,提高发光效率和散热效果。荧光粉涂覆工艺的改进,可将色均匀性提高10倍。实验证明,电流和温度的增加使LED光谱有些蓝移和红移,但对荧光光谱影响并不大。寿命实验结果也较好 。 InGaN(蓝)/红荧光粉+绿荧光粉 色温可达到3000K-6000K, Ra达到82-87, 。 InGaN(紫外)/(红+绿+蓝)荧光粉 此类白光LED,其Ra大于等于90, 但发光效率还不够理想,白光LED产生-单芯片,白光LED产生-单芯片,白光LED产生-双芯片,双芯片可由蓝 LED+黄LED、蓝LED+黄绿LED以及蓝绿LED+黄LED制成,此种器件成本比较便宜,但由于是两种颜色LED形成的白光,显色性较差,只能在显色性要求不高的场合使用。,白光LED产生-多芯片,(蓝色+绿色+红色)LED 这种通过RGB方法合成白光这种方法主要的问题是绿光的转换效率底，所以总体的效率不高。同时三种颜色的LED的正向电压和光输出不同，两外它们的温度特性和光维持特性也不相同，因而对电路的要求也比较高。,白光LED产生-多芯片,LED常用词汇总结,1.光通量：发光体每秒钟所发出的光量的总和。单位：流明（Lm），表示发光体发光的多少，发光愈多流明数愈大。 2.光 强I：发光体在特定方向单位立体角内所发射的光通量。单位：坎德拉（cd）。 3.照 度E：发光体照射在被照物体单位面积上的光通量。单位：勒克斯（Lux）=流明Lm/面积m2。 4.亮 度L：发光体在特定方向单位立体角单位面积内的光通量。单位：尼脱（mcd）。 5.光 效：电光源将电能转化为光的能力，以发出的光通量除以耗电量来表示。单位：每瓦流明（Lm/w）。 6.平均寿命：指一批灯至50%的数量损坏时的小时数。单位：小时（h）。,LED常用词汇总结,7.经济寿命：在同时考虑灯泡的损坏以及光束输出衰减的状况下，其综合光束输出减至特定的小时数。室外的光源为70%，室内的光源为80%。 8.色 温：光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时，黑体的温度称为该光源的色温。光源色温不同，光色也不同，色温在3000k以下有温暖的感觉，达到稳重的气氛；色温在3000k-5000k为中间色温，有爽快的感觉；色温在5000k以上有冷的感觉。单位：K。 9.显色性：光源的显色性是由显色指数来表明，它表示物体在光下颜色比基准光（太阳能）照明时颜色的偏离能较全面反映光源的颜色特性。要正确表现物体本来的颜色需使用显色指数高的光源。单位：Ra。 10.眩光：视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比，则可以造成视觉不舒适称为眩光，眩光是影响照明质量的重要因素。,LED特性,LED的电学特性 LED的光学特性 LED的热特性,LED电特性,LED是一个由半导体无机材料构成的单极性PN结二极管，它是半导体PN结二极管中的一种，其电压-电流之间的关系称为伏安特性。 LED电特性参数包括正向电流、正向电压、反向电流和反向电压，LED必须在合适的电流电压驱动下才能正常工作。 通过LED电特性的测试可以获得LED的最大允许正向电压、正向电流及反向电压、电流，此外也可以测定LED的最佳工作电功率。,LED电特性,I-V特性是LED芯片性能主要参数。 I-V特性具有非线性、整流性质：单向导电性，即外加正偏压 表现低接触电阻，反之为高接触电阻。 （1）正向死区 （2）正向工作区 （3）反向死区 。 （4）反向击穿区,LED电特性,C-V特性 LED的芯片pn结面积大小不一，使其结电容也不一 C-V特性 呈现二次函数关系是电容与电压的关系 最大允许功耗PF m 响应时间 是LED点亮与熄灭所延迟的时间。 响应时间 主要取决于载流子寿命、器件的结电容及电路阻抗。 LED点亮时间指接通电源使发光亮度达到正常的10%开始，一直到发光亮度达到正常值的90%所经历的时间。 LED 熄灭时间指正常发光减弱至原来的10%所经历的时间。 不同材料制得的LED响应时间各不相同,LED光特性,发光强度 是表征发光器件发光强弱的重要性能。LED大量应用要求是圆柱、圆球封装，由于凸透镜的作用，故都具有很强指向性：位于法向方向光强最大，其与水平面交角为90。当偏离正法向不同角度，光强也随之变化。 发光强度随着不同封装形状而强度依赖角方向。 发光强度的角分布是描述LED发光在空间各个方向上光强分布。它主要取决于封装的工艺，透镜的材料，透镜的曲率，芯片周围的反光杯。,LED光特性,LED光特性,发光峰值波长及其光谱分布 LED的光谱特性参数主要包括峰值发射波长、光谱辐射带宽和光谱功率分布等。单色LED的光谱为单一波峰，特性以峰值波长和带宽表示，而白光LED的光谱由多种单色光谱合成。 LED的光谱特性都可由光谱功率分布表示，而由LED的光谱功率分布还可计算得到色度参数。 LED发光强度或光功率输出随着波长变化而不同，绘成一条分布曲线光谱分布曲线。当此曲线确定之后，器件的有关主波长、纯度等相关色度学参数亦随之而定。 LED的光谱分布与制备所用化合物半导体种类、性质及pn结结构（外延层厚度、掺杂杂质）等有关，而与器件的几何形状、封装方式无关。,LED光特性,发光峰值波长及其光谱分布 如图 1蓝光InGaN/GaN 发光谱峰p = 460465nm 2 绿光 GaP:N 发光谱峰p = 550nm 3 红光 GaP:Zn-O 发光谱峰p = 680700nm 4 红外GaAs 发光谱峰p = 910nm 5 Si光敏光电管 通常作光电接收用 6 标准钨丝灯,LED光特性,峰值波长：无论什么材料制成的LED，都有一个相对光强度最强处（光输出最大），与之相对应有一个波长，此波长叫峰值波长，用p表示。只有单色光才有p波长。 谱线宽度：在LED谱线的峰值两侧处，存在两个光强等于峰值（最大光强度）一半的点，此两点分别对应p-，p+之间宽度叫谱线宽度，也称半功率宽度或半高宽度。 主波长：有的LED发光不单是单一色，即不仅有一个峰值波长；甚至有多个峰值，并非单色光。为此描述LED色度特性而引入主波长。主波长就是人眼所能观察到的，由LED发出主要单色光的波长。单色性越好，则p也就是主波长。如GaP材料可发出多个峰值波长，而主波长只有一个，它会随着LED长期工作，结温升高而主波长偏向长波。,LED的光学特性中心波长 峰值波长 质心波长,LED光特性,光通量是表征LED总光输出的辐射能量，它标志器件的性能优劣。 光通量为LED向各个方向发光的能量之和，它与工作电流直接有关。 随着电流增加，LED光通量随之增大。可见光LED的光通量单位为流明（lm）。 LED向外辐射的功率光通量与芯片材料、封装工艺水平及外加恒流源大小有关。,总光通量的测量积分球法,积分球法 使用积分球将使LED总 通量的测量更加简单。 带有两个入射孔和一个 于探测器的出射孔 的积分 测量可对待测LED的自吸 进行修正。,LED光特性,发光效率 LED效率有两种 内部效率：pn结附近由电能转化成光能的效率。内部效率只用来分析和评价芯片优劣的特性 外部效率：辐射到外部的效率。 发光效率：辐射出光能量（发光量）与输入电能之比量子效率 =发射的光子数/pn结载流子数 流明效率：LED的光通量/外加耗电功率 流明效率是评价具有外封装LED特性，LED的流明效率高指在同样外加电流下辐射可见光的能量较大，故也叫可见光发光效率。 理论计算中，最大的流明下来率为628lm/W。同此相比，LED未来的发展前景很广阔。,LED光特性,几种常见色光的效率对比,LED光特性,品质优良的LED要求向外辐射的光能量大，向外发出的光尽可能多，即外部效率要高 . LED向外发光仅是内部发光的一部分，总的发光效率应为=ice ， i向为p、n结区少子注入效率 c为在势垒区少子与多子复合效率 e为外部出光（光取出效率）效率。,LED光特性,由于LED材料折射率很高i3.6。当芯片发出光在晶体材料与空气界面时（无环氧封装）若垂直入射，被空气反射，反射率为（n1-1）2/（n1+1）2=0.32，反射出的占32%，鉴于晶体本身对光有相当一部分的吸收，于是大大降低了外部出光效率。,LED光特性,如何提高外部出光效率e？ 1.用折射率较高的透明材料覆盖在芯片表面 2.把芯片晶体表面加工成半球形 3.用Eg大的化合物半导体作衬底以减少晶体内光吸收。有人曾经用n=2.42.6的低熔点玻璃成分As-S(Se)-Br(I)且热塑性大的作封帽，可使红外GaAs、GaAsP、GaAlAs的LED效率提高46倍。,LED光特性,发光亮度 亮度是LED发光性能又一重要参数，具有很强方向性。其正法线方向的亮度，指定某方向上发光体表面亮度等于发光体表面上单位投射面积在单位立体角内所辐射的光通量，单位为cd/m2 或Nit。 LED亮度与外加电流密度有关，电流密度增加发光亮度也近似增大。 LED亮度还与环境温度有关，环境温度升高，复合效率下降，发光亮度减小。当环境温度不变，电流增大足以引起pn结结温升高，温升后，亮度呈饱和状态。,LED光特性,老化：LED发光亮度随