LED综合特性测试课题申报.doc

附件一浙江师范大学数理与信息工程学院第八期学生课外学术科技活动课 题 申 报 表课题名称 关于对LED综合特性测试实验指导书的研究课题类别 物理与电子信息类 （填：物理与电子信息类、计算机类、数学类、社会类）负 责 人 徐节速 学 号 12620109 联系电话671916 专业班级 光信121 指导老师 钱惠国 申请日期 2013 年 11 月_ 29 _ 日共青团浙江师范大学委员会二一三年十一月一、课题基本情况课题名称关于对LED综合特性测试实验指导书的研究课题类别11.物理与电子信息类 2.数学类 3.计算机类 4.社会类计划完成时间2014年11月成果形式实验指导书申请经费300负责人信息姓名徐节速专业年级光信121手箱303115549指导老师信息姓名钱惠国职称工程师主 要 成 员姓 名学 号专 业 年 级联系方式课 题 分 工李倩12620107光信121647917前期资料的查阅和收集李沐颖12620106光信121681299设计实验并进行测量厉宏兰12620108光信121657921对实验数据进行处理和汇总范晨光12620120光信121647922总结实验并写报告二、课题设计思路1. 课题研究的背景、目的、内容和步骤研究背景：LED具有寿命长，耗电量低；驱动电压低；响应速度快；适用于易变的环境；对环境污染小；亮度高，单色性好等优点。而且LED作为日常生活中常见的光学元件，有许多的特性及应用。全面的测量LED的各种特性对更好的LED的生产及更好的应用有很大意义。LED的一些比较常见的特性，如伏安特性、光电特性、光谱特性、发散角等都可以在实验室通过一些实验测得。另有一些其他的不是很常用的特性，例如LED颜色特性、LED色温及显色指数、LED响应特性、LED温度特性、LED发光效率等。这些不常用特性只是应用于某些领域，在本专业所学课程和实验中没有涉及，这对测量造成了一些困难，但它的这些特性也非常重要，所以我们需要对这些不常用特性进行研究分析并且找到合适的测量方法并测得数据。研究目的： 对LED所有的特性设计实验进行测量，将LED的常规特性与非常规特性的检测的方法进行统一编排，做出一整套LED特性检测实验指导书书。用于实验室平时的研究测量及教学参考，也可用于生产中的检测环节。研究内容 ：一、 常规特性的检测1.伏安特性的测量实验前先判断发光二极管的正负性。用万用表测量电压时，黑表笔接COM端，红表笔接电压（电阻，频率）端，并选择合适的量程。用万用表测量电流时，黑表笔接COM端，红表笔接电流端，并选择合适的量程。 按图连接好电路（注意发光二极管的正负极性和限流电阻的连入），连电路时将电键断开。电路检查无误后，打开电源，将电源电压跳至3v以下，接通电键，注意电压表与电流表示数的变化，逐渐增大电源电压。一般，当电源电压增大到5v时可以观察到发光二极管发光，说明电路域发光二极管工作正常。测量数据时，电源电压由小到大改变，测量发光二极管两端电压及流过电流，并记录数据。图1-伏安特性测试电路图2.光电特性的测量发光二极管的光电特性是指发光二极管通过电流（或连你两端电压）与发出光强之间的关系。如图2所示，连接好电路（在图1的基础上加入光强计），光强计探头正对发光二极管，距离约50mm。图2-光电测试电路图3、光谱功率分布特性的测量发光二极管的光谱功率分布测量，目的是掌握LED的光谱特性和色度，再者是为了对已测得的LED的光度量值进行修正。在测量LED光谱功率分布时，应注意以下几点，一个是在与标准光谱辐照度进行比较时由于标准灯的光谱辐强度比LED强得多，为了避免这个问题，最好在标准灯前加一个中性滤光片，使它的光谱辐强度接近于LED。LED的光谱宽度很窄，为了准确地描绘LED的光谱分布轮廓，最好采用窄带波长宽度的单色仪进行测量，波长间隔为1nm为好。图3光谱特性的测量电路按下式计算LED的光谱功率分布： 式中 是标准灯在波长 处的响应；E 是标准灯的光谱功率分布； 是LED在波长处的响应。4发散角的测量若发散角较小，则有：tan, tan()=，式中d=x2-x1为半值光强的距离，L为光强探测头与发光二极管之间的距离。实验装置示意图如图4所示，在横向一维方向上移动光强计探测头，记录探测头的位置与光强示数，并画出发光二极管的一维光强分布图（-X），根据光强分布图确定半值距离d的值。用米尺测量光强计探测头与发光二极管之间的距离L。根据公式，计算出该发光二极管的横向发散角。图4发散角的测量电路图二、非常见特性的检测1.LED颜色的测量因为LED 的光电学特性差异经常导致多个LED 组合（LED 屏）出现亮度和颜色不一致，破坏白平衡，降低显示质量，严重的出现花屏和马赛克，由此可见LED颜色的测量十分重要，所以我们希望通过研究采取相对简单的方法对LED颜色进行测量。2.LED色温及显色指数的测量因为显色性是光源的重要特性参数之一。一旦确定参照光源的色温，则可计算参照光源的光谱功率分布。 所以需对LED色温及显色指数进行测量。3. LED响应特性测试因为LED能在极短时间内发出很强的光，在景观照明等方面具有广泛的应用。它的时间特性是LED的重要特性指标。因此我们希望通过对LED响应特性的测试和研究，使其在景观照明和实验等方面发挥出更好的效果。4.LED温度特性测试LED光源是一个温度依赖性较强的光源。温度的浮动可能会导致光输出的显著变化和发光峰值波长的漂移等现象。因此,对LED温度特性的测试是十分有意义的。随着LED产业飞速发展并逐步进入照明领域,对大功率LED温度特性进行测量更具有极为重要的现实意义，所以我们也要对它测量。5.LED发光效率的测量因为LED比起普通白炽灯有更高的发光效率，消耗能量较同光效的白炽灯减少80%，由此可见LED的特性中，发光效率特性显得尤为重要，所以LED的测量必不可少。上述常见特性的测量方式已经被人熟知，但非常见特性的测量方式大家都不是很了解，这些不常用特性只是应用于某些领域，在本专业所学课程和实验中没有涉及，但对相应的一些公司有较大的意义，所以我们小组希望能够借此机会总结出一本关于LED的综合特性测试的实验指导书以供需要人士参考。步骤及具体计划：2013.12-2014.1：翻阅资料，全面了解LED全部特性。为课题打下知识基础。2014.3-2014.4：对LED的几个常规特性进行试验，全面编排概括实验内容做出样本。2014.4-2014.5：对LED非常规特性进行实验，并概括实验内容，做出样本。2014.5-2014.6：写中期报告2014.6-2014.8：对LED特性进行更完善的实验2014.8-2014.9：对实验内容进行编排2014.9-2014.10：写结题报告3. 预期成果（主要阶段性成果、最终成果、成果形式）及去向；经济效益及社会效益分析阶段性成果：前期（2013.12-2014.5）：完成对LED所有特性的全面掌握；中期（2014.5-2014.6）：设计并完成各种特性测试的实验；后期（2014.6-2014.10）：汇总各个特性的测试原理和方法并整理编排成一本实验指导书。成果形式：（1） 汇编出一本集所有LED特性测试原理和方法于一体的实验指导书；（2） 整理并写出一份集所有LED特性测试原理和方法于一体的实验报告；（3） 提交一份关于LED综合特性测试原理和方法的论文。经济效益和社会效益分析：（1） 本实验指导书适用于应用光学以及在LED方面有研究的相关专业高年级本科生，也可供相关专业研究生、同等学历自学，研究人员或企业参考;（