JJF（闽）11442023LED测量用光谱辐射计校准规范

JJ闽）1144-LEDCalibrationSpecificationforLED2023-07- 发 2023-10- 实JJF(JJF(闽)1144-CalibrationSpecificationforLED

JJF(归口单位：主要起草单位：参加起草单位：宸鸿科技）有限公司本规范主要起草人参加起草人））） 引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

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（3LED

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（6附录 光谱辐射计校准记录（式样

（7附录 光谱辐射计校准证书内页（式样

（8附录 测量结果的不确定度评定（示例

（9 JJF1071、JJF1001JJF1032—2005JJF1059.1。JJG213—2003）、JJG384—2002、JJF1501—2015LED、CIE127:2007LED测量方Measurement本规范为首次制定LED本规范适用于发光二极管（以下简称LED）测量用光谱辐射计波长、光度和颜色参数的校准。LED球形光度计、LED光强计的校准可参考本规范。本规范引用下列文件JJG213—2003分布（颜色）标准灯JJG384—2002光谱辐射照度标准灯JJF1501—2015LED单管校准规范凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。积分球几何结构sphereCIE127LED总光通量测量的积分球几何结构有4π（a）2π（两种，4π几何结构适用于所有型式的LED，2π几何结构适用于没有后向辐射的LED （b）2π几何结图 CIE127推荐的LED总光通量积分球测量示意LEDaveragedLEDluminousCIE127规定的标准条件下测得的LED发光强度值，LED管前端面和探测器有效接收面（100mm2）d为规定值CIEA（远场）：d316mm0.001sr。CIEB（近场）：d100mm0.01sr。图 CIE127标准条件下LED平均发光强度测量示意LED测量用光谱辐射计（以下简称光谱辐射计）普遍应用于测量小功率LED芯片、器件或单管的光谱辐射参数，其可在CIE127规定的标准条件下测量LED平均发光强度配积分球测量LED总光通量，还可测量波长、色品坐标、相关色温等。它主要由输入光路部件（如测光积分球导光纤维透镜等）单色仪输出光路部件探测器及供电电源、输出信号处理及读数仪表等部分组成。3为典型的光谱辐射计结构的示意图。图 典型的光谱辐射计结构示意380nm～780nm波段，光谱带宽不大于5波长扫描间隔不大于2.5nm，计量性能具体要求见表1表 光谱辐射计技术指 最大允许误差波长±0.3LED平均发光强度总光通量色品坐标相关色温（白光LED光源下±300注：以上指标不适用于合格性判别，仅供参考环境温度：(23±3）℃，相对湿度：环境应清洁，无腐蚀性气体，周围无影响仪器正常工作的粉尘、震动或电磁场干扰。LED用于保持和传递LED管平均发光强度单位cd以及光通量单位lm量值的标准计量器具包括红绿蓝白四种颜色每种颜色至少3支发光性能稳定组成标准管组。LED单管应符合JJF1501-2015《LED单管校准规范》要求。卤素标准灯的性能应符合JJG384—2002《光谱辐射照度标准灯》的规定，JJG213—2003《分布（颜色）标准灯》的规定。低压汞灯或汞氩灯等谱线灯一只采用直流稳流电源，经预热后，10min内输出电流的变化应小于0.02％。控制标准灯所用电测仪表准确度等级应不低于0.02级。光谱辐射计的外形结构应完好。接通电源，观察仪器是否正常运行。如客户有要求校准前按使用说明采用卤素标准灯或标准LED单管对仪器进行校正。取放、安装和使用标准灯时，应戴手套，不得用手直接接触管壳。若管壳上有污迹，应及时清除。根据被校光谱辐射计的波长范围，点亮波长标准灯，测得标准灯的各特征波长，测量的特征波长数不少于3个，应尽可能覆盖可见光光谱范围，将各测量结果与其标准值做比较，按式（1）计算出各特征波长点的示值误差，取其中最大正值为波长示值误差。式中Δλi—波长示值误差，

Δλi=λi- λi—各特征波长测量值，λ0—相应特征波长的标准值，nmLED在被校装置内分别点亮红绿、蓝、白四色标准LED单管，每种颜色各一支，测量各单管的LED平均发光强度，将各测量结果与其标准值做比较，按式（2）计算出各单管的LED平均发光强度示值误差。ΔIi=Ii- 式中ΔIiLED平均发光强度示值误差，IiLED平均发光强度测量值I0LED平均发光强度标准值，cd

=ΔIi× 式中

—各单管LED平均发光强度相对示值误差在被校装置内分别点亮红绿、蓝、白四色标准LED单管，每种颜色各一支，测量各单管的总光通量，将各测量结果与其标准值做比较，按式（4）计算出各单管的总光通量示值误差。式中

ΔΦi=Φi- ΔΦi—各单管的总光通量示值误差，lΦi—各单管的总光通量测量值，lΦ0—相应单管的总光通量标准值，lm按式（5）计算各单管的总光通量相对示值误差式中

δΦi

i× δΦi—总光通量相对示值误差在被校装置内分别点亮红、绿、蓝、白四色标准LED单管及标准卤素灯，每种颜色单管和卤素灯各一支，测量各标准灯的色品坐标值，将各测量结果与其标准值做比较按式（6）（7）计算出各标准灯的色品坐标示值误差。式中

Δxi=xi- Δxi—各标准灯的色品坐标示值误差xi—各标准灯的色品坐标测量值x0—相应标准灯的色品坐标标准值Δyi=yi- 式中Δyi—各单管的色品坐标示值误差yi—各单管的色品坐标测量值y0—相应单管的色品坐标标准值在被校装置内分别点亮白色标准LED单管及标准卤素灯，白色单管和卤素灯各一支，测量各标准灯的相关色温值，将各测量结果与其标准值做比较，按式（8）计算出各标准灯的相关色温示值误差。式中

ΔTi=Ti- ΔTi—各标准灯的相关色温示值误差Ti—各标准灯的相关色温测量值T0—相应标准灯的相关色温标准值校准结果应在校准证书或校准报告上反映，校准证书数据页格式见附录B。校准证书或校准报告应至少包括以下信息：标题，如“校准证书”或“校准报告实验室名称和地址进行校准的地点证书编号、页码及总页数送校单位的名称和地址送校样品的名称、制造厂、型号、规格及编号校准所依据的技术规范名称及代号本次校准所用计量标准的名称、溯源性及有效性校准环境的温度、相对湿度校准项目结果及其测量不确定度的说明校准证书或校准报告人的签名、核验人签名、批准人签名及签发日期校准结果仅对被校样品的有效性声明未经实验室书面批准，不得部分复制证书或报告的声明光谱辐射计的复校时间间隔建议为1年。使用者可根据实际的使用情况，自主决定复校时间间隔。附录光谱辐射计校准记录（式样送校单位样品名称温度相对湿度单位地址型号规格生产厂家仪器编号技术依据证书编号校准使用的主要仪器设备 测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差证书编号证书有效期校日 校准员核验员备注校校准项 外观检波长示值误差波长标准值测量值LED平均发光强度相对示值误差CIE标准条件（d=316LED标准值测量值相对示值误差CIE标准条件（d=100标准值测量值相对示值误差总光通量相对示值误差LED标准值测量值相对示值误差色品坐标示值误差标准灯卤素灯标准值测量值标准值测量值相关色温示值误差标准值卤素灯标准值测量值测量值附录光谱辐射计校准证书内页（式样 不确定度波长示值误差U(λ)LED平均发光强度相对示值误差（%）CIE标准条件A（d=316CIE标准条件B（d=100总光通量相对示值误差色品坐标示值误差U(x)=相关色温示值误差附录测量结果的不确定度评定（示例本附录对采用谱线灯校准LED测量用光谱分析仪波长示值误差参数的测量结果不确定度评定进行实例分析。按照本校准规范的要求和步骤，用谱线灯对LED测量用光谱分析仪进行校准，取波长示值误差值作为测量结果。Δλ=λm- 式中Δλ—波长示值误差λm—波长测量值λ0—波长标准值由于谱线灯为自然基准，λ0u（λ0）=0，故测量结果不确定度u（Δλ）的来源主要是测量仪器的示值的不确定度，即测量重复性引入的不确定度u（λm）。除此之外还应该考虑谱线强度相对漂移量及空气折射率变动对测量结果的影响。用被校光谱辐射计对谱线灯进行10次独立重复测量，以校准点404.66为例，测C.1.1所示根据贝塞尔公式计算单次测得值的实验标准偏差。s（λ）=

（移

-λ

n-

i=u（λm）=s（λm）≈0.071 表 重复性测量数据（单位：校准点 平均值标准偏差常见光谱辐射计在波长校准模式下分辨率为0.01nm谱线灯谱线强度相对漂移量ΔI谱线灯谱线强度相对漂移量会影响到峰值波长的判读，假定测量速度较慢，引入的标准不确定度估计为：u（λI）=0.002 谱线灯用于量传时大气温度，湿度和压力会有所差异（大气温度、湿度、压力和空气折射率的关系可参见Edlén公式）其引入的标准不确定度估计为：u（λa）=0.002 由于各标准不确定度分量不相关，故合成标准不确定度为uc=姨

+u（λm）+u（λa

=0.072 k=2，故扩展不确定度为U=kuc=0.144 校准结果及其不确定度的报告波长示值误差的扩展不确定度为：U=0.15nm LED对采用标准LED单管校准LED测量用光谱分析仪平均发光强度示值误差参数的测量结果不确定度评定进行实例分析。按照本校准规范的要求和步骤，用标准LED单管对LED测量用光谱分析仪进行校准，取平均发光强度示值误差值作为测量结果。 测量模型测量模型式中

ΔI=Im- ΔI—平均发光强度测量示值误差Im—平均发光强度测量平均值I0—平均发光强度标准值用被校光谱辐射计对标准LED单管进行10次独立重复测量，以白光LED单管为例，测量数据如表C.2.1所示。根据贝塞尔公式计算单次测得值的实验标准偏差s（I） n-

移i=

-I

u（m）

× 表 重复性测量数据（单位：校准点 平均值标准偏差标准LEDLED3.0%k=2LED单管上级溯源引入的标准不确定度估计为：u（I）

= 电测系统供给LED管的电流与真实值有一定差异，估计最大差异可达0.1%，认为服从均匀分布，u（A） 姨

≈0.0577%，根据经验，1%导致光度的变化6%，则电测系统引入的标准不确定度估计为u（IA）=6×u（A）=6×0.0577%≈ 由于各标准不确定度分量不相关，故合成标准不确定度为uc（I）

u（Im)+u（Ic)+u（IA

k=2，故扩展不确定度为 平均发光强度示值误差的相对扩展不确定度为 （k LEDLEDLED测量用光谱分析仪总光通量示值误差参数的测量结果不确定度评定进行实例分析。按照本校准规范的要求和步骤，用标准LED单管对LED测量用光谱分析仪进行校准，取总光通量示值误差值作为测量结果。 测量模型建立测量模型式中

ΔΦ=Φm- ΔΦ—总光通量测量示值误差；Φm—总光通量测量平均值；Φ0—总光通量标准值。用被校光谱辐射计对标准LED单管进行10次独立重复测量，以白光LED单管为例，测量数据如表C.3.1所示。根据贝塞尔公式计算单次测得值的实验标准偏差。s（Φ） n-

i=

-Φ

u（Φ）

×100%≈ 表 重复性测量数据（单位：校准点 平均值标准偏差标准LEDLED2.5%k=2LED单管上级溯源引入的标准不确定度估计为：u（Φ）

= 电测系统供给LED管的电流与真实值有一定差异，估计最大差异可达0.1%，认为服从均匀分布，u（A） 姨

≈0.0577%，根据经验，1%导致光度的变化为6%，则电测系统引入的标准不确定度估计为u（ΦA）=6×u（A）=6×0.0577% 由于各标准不确定度分量不相关，故合成标准不确定度为 uc（I） u（Φm）+u（Φc）+k=2，故扩展不确定度为

≈ U=kuc= 总光通量示值误差的相对扩展不确定度为U= （k LED对采用标准LED单管校准LED测量用光谱分析仪色品坐标示值误差参数的测量结果不确定度评定进行实例分析。按照本校准规范的要求和步骤，用标准LED单管对LED测量用光谱分析仪进行校准，取色品坐标示值误差值作为测量结果。 测量模型测量模型式中

Δx=xm- ΔX——色品坐标测量示值误差xm—色品坐标测量平均值x0—色品坐标标准值用被校光谱辐射计对标准LED单管进行10次独立重复测量，以白光LED单管为例，测量数据如表C.4.1所示。根据贝塞尔公式计算单次测得值的实验标准偏差。 n-

移i=

-x

u（xm）= 表 重复性测量数据（单位：校