專利名稱：白光led測量系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光二極管LED領(lǐng)域，特別地涉及一種白光LED測量系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
白光LED是發(fā)出的光色為白色的發(fā)光二極管，白光由多個(gè)波長的光構(gòu)成。白光LED 可以廣泛地應(yīng)用在顯示、照明等領(lǐng)域。白光LED是一種非均勻發(fā)光源，有效發(fā)光角度一般約 120°，其不同發(fā)光角度、相同出光面不同發(fā)光點(diǎn)的光譜曲線和光色是不相同的，對于白光 LED的測量，目前行業(yè)內(nèi)有兩種測量方法第一種是小功率白光LED的測量采用垂直光量測試法，就是只測量LED發(fā)光面中心法線方向、有限面積的光學(xué)參量。第二種是大功率白光LED的測量采用積分球測量法，就是將LED光源置于積分球內(nèi)，通過球內(nèi)壁氧化鋇涂層的漫反射后所獲取的平均光學(xué)參量。以上兩種測量方法都是各有利弊，積分球測量法可測量非均勻發(fā)光源的全部光學(xué)參量，能識別和測量被測白光LED唯一的色度值，與實(shí)際應(yīng)用的光學(xué)需求相符，但其測量速度慢(單顆測量時(shí)間數(shù)十秒)，不適合產(chǎn)業(yè)化測量。而垂直光量測試法測量速度快捷(單顆測量時(shí)間數(shù)十毫秒)，對于均勻發(fā)光源的測量無疑是一種最佳方法。如圖I所示，是采用垂直光量測試示意圖，包括被測LED1、擴(kuò)散片3、感光器光纖4、波長儀感光器5，所述波長儀感光器通過波長儀感光器光纖與擴(kuò)散片連接，被測LED的發(fā)光角度2 —般為120°，波長儀感光器光纖直徑一般為2mm,擴(kuò)散片接收被測LED發(fā)光面中心線方向的光,其取光角度為 n(n < 120° )，取光后將所述被測LED光通過波長儀感光器光纖輸入到波長感光器內(nèi)進(jìn)行測量，從而獲得被測LED的光學(xué)參量。但是由于測量取光角度和取光面積太小，對于白光 LED非均勻發(fā)光源的光色測量誤差非常之大，無法識別顏色的唯一性，測量結(jié)果存在相同色坐標(biāo)，顏色不同的問題，與實(shí)際應(yīng)用的光色需求誤差很大，成為行業(yè)內(nèi)最大的困惑。如何實(shí)現(xiàn)白光LED測量即要測量速度快，又要能包含非均勻發(fā)光源不同發(fā)光角度和非發(fā)光中心的全部光學(xué)參量的測量技術(shù)成為難以克服的一個(gè)技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例解決的技術(shù)問題在于提供了一種白光LED測量系統(tǒng)及方法，以解決目前無法快速以及準(zhǔn)確測量白光LED的問題?！矫?，本發(fā)明實(shí)施例提供一種白光LED測量系統(tǒng),包括被測LED、擴(kuò)散片、感光器光纖、波長儀感光器，擴(kuò)散片通過感光器光纖與波長儀感光器相連，所述系統(tǒng)還包括圓形光杯和聚光透鏡，所述圓形光杯具有斜面或曲面的反射面，其中，所述圓形杯，其小孔徑一端置被測LED，用于將被測LED大角度發(fā)出的被測光進(jìn)行收集；所述聚光透鏡，與圓形光杯大孔徑端相連，用于將所述被測光匯聚到擴(kuò)散片上；所述擴(kuò)散片，與感光器光纖相連，用于將收集的光進(jìn)行混光，混光后通過感光器光
3纖輸入至波長感光器；所述波長儀感光器，用于對收到的光進(jìn)行測量。另一方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種白光LED測量方法，包括，圓形光杯收集被測LED大角度發(fā)出的光，并將所述收集到的被測光傳輸至聚光透聚光透鏡對所述被測光進(jìn)行聚合，并傳輸至擴(kuò)散片；擴(kuò)散片對所述被測光進(jìn)行混光，并通過感光器光纖將所述混光傳輸給波長儀感光器；波長儀感光器對收到的光進(jìn)行測量，從而獲取白光LED發(fā)出光的平均光學(xué)參量。采用本發(fā)明的上述技術(shù)方案，主要有以下具體的技術(shù)效果(I)實(shí)現(xiàn)了被測白光LED唯一色度的識別和測量；實(shí)現(xiàn)了藍(lán)光芯片寬波長應(yīng)用，降低使用成本；提高了白光LED測量分光分色精準(zhǔn)性；原因在于本發(fā)明技術(shù)方案測量的是白光LED的全部光，其測得X，Y色度值就是該LED唯一的值，因此不同的LED，只要是相同的 X，Y值，其顏色就一定相同；(2)降低了對測量裝置的機(jī)械精度要求；可兼容大小功率LED測試方法，解決了大功率LED測量速度太慢的難題；(3)降低了熒光粉與膠水比例，降低熒光粉成本；根據(jù)白光LED非均勻發(fā)光，中心 X，Y值偏低，周邊X，Y值偏高的特性，本發(fā)明技術(shù)方案是白光LED的全部光，其X，Y值一定高于垂直光量測試法測量值，因此要保持原X，Y值，就必須減少熒光粉與膠水的比值。(4)大大提高了白光LED應(yīng)用光色符合率，降低制造成本；垂直光量測試法所測得 Χ，γ值，只是白光LED的局部值，與實(shí)際應(yīng)用的X，Y值存在一定差距。本發(fā)明測量的是白光 LED的全部光，其測得X，Y色度值就是該LED唯一的值，與實(shí)際應(yīng)用相符，所以大大提高了應(yīng)用光色符合率。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖I是采用垂直光量測試示意圖；圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖；圖3是該第一實(shí)施例白光LED測量系統(tǒng)裝配圖；圖4是本發(fā)明第二實(shí)施例流程圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚、明白，以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖2所示，是本發(fā)明第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖，提供了一種白光LED測量系統(tǒng)，包括被測LED1、圓形光杯6、聚光透鏡7、擴(kuò)散片4、感光器光纖3以及波長儀感光器5,所述圓形光杯具有斜面或曲面的反射面，如圖3所示，是該第一實(shí)施例白光LED測量系統(tǒng)裝配圖，被測LEDl置于圓形光杯6小孔徑一端，圓形光杯內(nèi)徑斜面或曲面上鍍有反光介質(zhì)，圓形光杯6大孔徑端通過一個(gè)圓筒8結(jié)構(gòu)與聚光透鏡7相連接，聚光透鏡7使用緊固螺栓9進(jìn)行固定，擴(kuò)散片4通過光纖固定座10與感光器光纖3相連，安裝在相同的測試平臺，被測LEDl、圓形光杯6、聚光透鏡7、擴(kuò)散片4、儀感光光纖3在同一個(gè)光軸上。所述被測LEDl為白光LED，該白光LED的發(fā)光角度一般為120°，具體可以如SMD 3528型LED、SDV020型LED其發(fā)光角度為120°，如是曲面出光的LED其最大發(fā)光角度約 140。。所述圓形光杯6，用于將被測LED大角度發(fā)出的被測光進(jìn)行收集；作為一個(gè)示例,如圖4所示,該圓形光杯的徑斜面或曲面上鍍有反光介質(zhì),小孔徑約25毫米,大孔徑約36. 6毫米,斜角約60° ,若安裝距離LED光源5mm時(shí)收集最大發(fā)光角度為140° ;所述被測光包括白光LED中心區(qū)發(fā)出的光和通過圓形光杯收集的光。所述聚光透鏡7，用于將所述被測光匯聚到擴(kuò)散片上；作為一個(gè)示例，如圖5所示，該聚光透鏡，如設(shè)焦距f為20mm，其與所述圓形光杯的距離根據(jù)必須將被測LED發(fā)出的光反射到透鏡上的原則，又依據(jù)光學(xué)成像原理必須大于等于2f (2x20mm)。聚焦透鏡如凸透鏡、菲涅爾透鏡、自聚焦透鏡又稱為梯度變折射率透鏡等。所述擴(kuò)散片4，與感光器光纖相連，用于將收集的光混光；具體地，擴(kuò)散片的作用是將聚焦到擴(kuò)散片上的被測光經(jīng)過散射、擴(kuò)散、透射，以達(dá)到一定的混光效果。所述感光器光纖3，與波長儀感光器相連，用于將透過擴(kuò)散片的混光后輸入至波長儀感光器；作為一個(gè)示例，光纖接收到透過擴(kuò)散片混合的光傳輸?shù)讲ㄩL儀感光器，該光纖的直徑為2mm ；所述波長儀感光器5，用于對收到的光進(jìn)行測量，從而獲取白光LED發(fā)出光的平均
光學(xué)參量。如圖4所示，是本發(fā)明第二實(shí)施例流程圖，提供了一種白光LED測量方法，具體包括，步驟S401，圓形光杯收集被測LED大角度發(fā)出的光，并將所述收集到的被測光傳輸至聚光透鏡；作為一個(gè)示例，該圓形光杯利用其約60°的斜面或曲面，將LED光源所發(fā)出的大角度光反射到聚光透鏡曲面上。步驟S402，聚光透鏡對所述被測光進(jìn)行聚合，并傳輸至擴(kuò)散片；作為一個(gè)示例，聚光透鏡將被測光聚焦到擴(kuò)散片中心約5mm直徑。步驟S403，擴(kuò)散片對所述被測光進(jìn)行混光，并通過光纖將所述混光傳輸給波長儀感光器；作為一個(gè)示例，將聚焦到擴(kuò)散片上的被測光經(jīng)過散射、擴(kuò)散、透射，以達(dá)到一定的混光效果，因光纖與擴(kuò)散片安裝在同一個(gè)固定連接裝置上，并且在該測量系統(tǒng)的光軸上。步驟S404，波長儀感光器對收到的光進(jìn)行測量，從而獲取白光LED發(fā)出光的平均
光學(xué)參量。作為一個(gè)示例，該方法的實(shí)施例是在垂直光量測試法基礎(chǔ)上進(jìn)行的，其計(jì)算方法與垂直光量測試法相同，其測量光學(xué)指標(biāo)光強(qiáng)度、光譜功率分布、色度(色坐標(biāo))。光強(qiáng)度LED的光強(qiáng)度It為It = Et · Dt 式中Et是被測LED的照度，Dt是 LED與接受面之距離；LED的光譜功率分布E t按下式計(jì)算Et λ = Es λ · It λ/Is λ式中Is是標(biāo)準(zhǔn)燈在波長λ處的響應(yīng)；Es是標(biāo)準(zhǔn)燈的光譜功率分布；It是LED在波長λ處的響應(yīng)；LED的色坐標(biāo)計(jì)算公式為(引用于國際照明委員會CIE色度圖)X = / Et λ ·χλ(1λ ; y = /EtA · yd λ ; ζ = /Ε λ .yd λ ;色坐標(biāo)為χ= X/ (X+Y+Z) y = Y/ (Χ+Υ+Ζ)采用本發(fā)明的上述技術(shù)方案，主要有以下具體的技術(shù)效果(I)實(shí)現(xiàn)了被測白光LED唯一色度的識別和測量；實(shí)現(xiàn)了藍(lán)光芯片寬波長應(yīng)用，降低使用成本；提高了白光LED測量分光分色精準(zhǔn)性；原因在于本發(fā)明技術(shù)方案測量的是白光LED的全部光，其測得X，Y色度值就是該LED唯一的值，因此不同的LED，只要是相同的 X，Y值，其顏色就一定相同；(2)降低了對測量裝置的機(jī)械精度要求；可兼容大小功率LED測試方法，解決了大功率LED測量速度太慢的難題；(3)降低了熒光粉與膠水比例，降低熒光粉成本；根據(jù)白光LED非均勻發(fā)光，中心 X，Y值偏低，周邊X，Y值偏高的特性，本發(fā)明技術(shù)方案是白光LED的全部光，其X，Y值一定高于垂直光量測試法測量值，因此要保持原X，Y值，就必須減少熒光粉與膠水的比值。(4)大大提高了白光LED應(yīng)用光色符合率，降低制造成本；垂直光量測試法所測得 Χ，γ值，只是白光LED的局部值，與實(shí)際應(yīng)用的X，Y值存在一定差距。本發(fā)明測量的是白光 LED的全部光，其測得X，Y色度值就是該LED唯一的值，與實(shí)際應(yīng)用相符，所以大大提高了應(yīng)用光色符合率。上述說明示出并描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但如前所述，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對其他實(shí)施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述發(fā)明構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識進(jìn)行改動。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應(yīng)在本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種白光LED測量系統(tǒng)，包括被測LED、擴(kuò)散片、感光器光纖、波長儀感光器，擴(kuò)散片通過感光器光纖與波長儀感光器相連，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括圓形光杯和聚光透鏡， 所述圓形光杯具有斜面或曲面的反射面，其中，所述圓形光杯，其小孔徑一端置被測LED，用于將被測LED大角度發(fā)出的被測光進(jìn)行收集;所述聚光透鏡，與圓形光杯大孔徑端相連，用于將所述被測光匯聚到擴(kuò)散片上；所述擴(kuò)散片，與感光器光纖相連，用于將收集的光進(jìn)行混光，混光后通過感光器光纖輸入至波長感光器；所述波長儀感光器，用于對收到的光進(jìn)行測量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圓形光杯內(nèi)徑斜面上鍍有反光介質(zhì)， 其斜面的角度為60°。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述聚光透鏡與圓形光杯的距離大于等于所述聚光透鏡焦距的2倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述感光器光纖的直徑為2mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述被測LED、圓形光杯、聚光透鏡、擴(kuò)散片、感光器光纖在同一光軸上。
6.一種白光LED測量方法,其特征在于,包括，圓形光杯收集被測LED大角度發(fā)出的光，并將所述收集到的被測光傳輸至聚光透鏡； 聚光透鏡對所述被測光進(jìn)行聚合，并傳輸至擴(kuò)散片；擴(kuò)散片對所述被測光進(jìn)行混光，并通過感光器光纖將所述混光傳輸給波長儀感光器； 波長儀感光器對收到的光進(jìn)行測量，從而獲取白光LED發(fā)出光的平均光學(xué)參量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，利用圓形光杯60°的斜面，將LED光源所發(fā)出的大角度光反射到聚光透鏡曲面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述擴(kuò)散片是將聚焦到擴(kuò)散片上的被測光經(jīng)過散射、擴(kuò)散、透射進(jìn)行混光。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述平均光學(xué)參量包括的測量光學(xué)指標(biāo)為光強(qiáng)度、光譜功率分布、色坐標(biāo)。
全文摘要
本發(fā)明涉及發(fā)光二極管領(lǐng)域，提供了一種白光LED測量系統(tǒng)及方法，以解決目前無法快速以及準(zhǔn)確測量白光LED的問題。一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種白光LED測量系統(tǒng)，所述圓形光杯，具有斜面或曲面的反射面，其小孔徑一端置被測LED，用于將被測LED大角度發(fā)出的被測光進(jìn)行收集；所述聚光透鏡，與圓形光杯大孔徑端相連，用于將所述被測光匯聚到擴(kuò)散片上；所述擴(kuò)散片，與感光器光纖相連，用于將收集的光進(jìn)行混光輸入至波長感光器進(jìn)行測量。另一方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種白光LED測量方法。采用上述技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了快速、準(zhǔn)確測量白光LED的問題。
文檔編號G01J3/46GK102589682SQ20121001628
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者劉漢林, 周春生, 蘇宏波, 韋建華 申請人:深圳市聚飛光電股份有限公司