CN101191770A - 发光二极管荧光粉发射光谱测量方法 - Google Patents

Abstract

发光二极管荧光粉发射光谱测量方法，属于光辐射测量技术领域。现有技术存在测量不准确的缺陷。本发明包括以下步骤：(一)用至少一个LED作为激发源，使其发出的激发光照射到被测荧光粉上而激发荧光粉发光，在被测荧光粉所发出光线的光路上设置一光学接收件以接收荧光粉发出的光。(二)使用光谱辐射测试仪对光学接收件接收到的光进行光谱测量。(三)将所测得的光谱数据通过解调分离算法计算得到待测荧光粉的发射光谱。通过准确模拟照明LED使用条件和采用解调分离算法，消除了带宽影响，减小了误差，提高了测量精度，通用性好。

Description

发光二极管荧光粉发射光谱测量方法

【技术领域】

本发明属于光辐射测量技术领域，具体为一种发光二极管(LED)荧光粉发射光谱测量方法。

【背景技术】

LED(白光LED)被广泛应用于照明领域，现有的白光LED一般采用蓝光LED加LED荧光粉的方法制成，荧光粉的质量直接影响到照明LED产品的质量。因此，对LED荧光粉性能和品质的精确测量与评定，对于控制照明LED产品质量十分重要。

目前对LED荧光粉发射光谱的测量仍采用传统普通荧光粉的测量方法，比如在荧光灯用稀土三基色荧光粉的测量中，采用253.7nm的紫外低压汞灯，配以透光峰值波长253.7nm的紫外滤光片作为激发源，激发荧光粉发光，并用光谱辐射测试仪对发出的光进行光谱测量。但是白光LED的发光机理与传统荧光灯存在很大的不同，因此这种方法对LED荧光粉测量不适用，测量结果误差很大。

【发明内容】

为了克服现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供一种发光二极管荧光粉发射光谱测量方法，以适用于LED荧光粉测试，提高测量精度。

为此，本发明采用以下技术方案：

发光二极管荧光粉发射光谱测量方法，其特征在于它包括以下步骤：

(一)用至少一个LED作为激发源，使其发出的激发光照射到被测荧光粉上而激发荧光粉发光，在被测荧光粉所发出光线的光路上设置一光学接收件以接收荧光粉发出的光。

(二)使用光谱辐射测试仪对光学接收件接收到的光进行光谱测量。

(三)将所测得的光谱数据通过解调分离算法计算得到待测荧光粉的发射光谱。

用LED激发源能准确模拟出LED的使用条件，确保测量结果准确。由于光谱辐射测试仪的带宽限制，所测得的光谱数据因受到带宽调制而存在误差，本发明所采用的解调分离算法能消除带宽影响，并扣除反射的激发光成分，得到最终的待测荧光粉发射光谱。

作为对上述技术方案的进一步完善和补充，我发明采用如下技术措施：所述的激发源为蓝光LED，通用性强，激发效果好。

在LED激发源发光光路上设置聚光透镜和窄带滤光片，使激发光通过聚光透镜和窄带滤光片后再照射到被测荧光粉上。LED发光的峰值波长随其工作电流、结点温度等因素变化而变化，直接使用LED发出的光激发荧光粉，荧光粉发出的光将不稳定，测量结果缺乏可对比性，加了窄带滤光片后，使激发光变为光谱窄波段的光，其峰值波长更稳定，测量结果更统一准确。聚光透镜用以会聚光线。

所述的解调分离算法包括以下步骤：

(一)测量待测荧光粉发出的光的光谱S_t(λ)，将待测荧光粉换成标准白板，测量被反射的激发光的光谱S_s(λ)；

(二)将每个波长点λ_i上的光谱数据按下式进行带宽解调：

$S_t*\left({\mathrm{\λ}}_i\right)=\frac{12}{10}{S}_t\left({\mathrm{\λ}}_i\right)-\frac{1}{10}{S}_t\left({\mathrm{\λ}}_{i-1}\right)-\frac{1}{10}{S}_t\left({\mathrm{\λ}}_{i+1}\right)$

$S_s*\left({\mathrm{\λ}}_i\right)=\frac{12}{10}{S}_s\left({\mathrm{\λ}}_i\right)-\frac{1}{10}{S}_s\left({\mathrm{\λ}}_{i-1}\right)-\frac{1}{10}{S}_s\left({\mathrm{\λ}}_{i+1}\right),$ 其中S_t ^＊(λ_i)、S_s ^＊(λ_i)为零带宽光谱数据，S_t(λ_i-1)、S_s(λ_i-1)和S_t(λ_i+1)、S_s(λ_i+1)分别为S_t(λ_i)、S_s(λ_i)在前一个和后一个波长点上的光谱数据；

(三)按下式将待测荧光粉的发射光谱从S_t ^＊(λ)中分离：

S_m(λ)＝S_t*(λ)-S_s*(λ)·k，其中S_m(λ)为待测荧光粉的发射光谱，k为比例系数；

(四)将S_m(λ)用平滑算法进行数据处理，得到最终的待测荧光粉发射光谱。

由于荧光粉发出的光中混有部分反射的激发光，因此需要扣除此部分光的光谱，分离得到单纯的待测荧光粉发射光谱。平滑算法可以消除分离过程中引入的误差，进一步提高测量结果精确度。

所述的LED激发源发出的激发光垂直照射在被测荧光粉上。光学接收件光轴与激发光束光轴的夹角为45°。统一的测试条件便于比较测试结果。

所述窄带滤光片的半峰值带宽小于15nm。半峰值带宽越小，测量越精确。

窄带滤光片的透光峰值波长与LED的峰值波长之差的绝对值小于10nm，两者波长之差越小，测量越精确。

所采用的LED的峰值波长为460nm，通用性好。

本发明的有益效果是：通过准确模拟照明LED使用条件和采用解调分离算法，消除了带宽影响，减小了误差，提高了测量精度，通用性好。

【附图说明】

图1为本发明所采用测量系统的结构原理图。

【具体实施方式】

测量系统如图1所示的发光二极管荧光粉发射光谱测量方法，采用峰值波长为460nm的蓝光LED1作为激发源，其发出的激发光通过聚光透镜2和窄带滤光片3(两者位置可调换)后，形成光谱窄波段的光，垂直照射在均匀压平的被测荧光粉4上，从而激发荧光粉发光。荧光粉4可置于一带有凹腔的测量座5内。窄带滤光片3的半峰值带宽小于15nm，且其透光峰值波长与LED激发源的峰值波长之差的绝对值小于10nm。

在被测荧光粉旁放置一聚光透镜作为光学接收件6，其光轴与激发光束光轴的夹角α为45°，荧光粉4发出的光通过光学接收件6传输到光谱辐射测试仪7。

光谱辐射测试仪7经过标准光源校正后，对接收到的光进行光谱测量，所测得的光谱数据按照下述解调分离算法最终计算得到待测荧光粉的发射光谱：

(一)测量待测荧光粉发出的光的光谱S_t(λ)，将待测荧光粉换成标准白板，测量被反射的激发光的光谱S_s(λ)；

(二)将每个波长点λ_i上的光谱数据按下式进行带宽解调：

$S_t*\left({\mathrm{\λ}}_i\right)=\frac{12}{10}{S}_t\left({\mathrm{\λ}}_i\right)-\frac{1}{10}{S}_t\left({\mathrm{\λ}}_{i-1}\right)-\frac{1}{10}{S}_t\left({\mathrm{\λ}}_{i+1}\right)$

$S_s*\left({\mathrm{\λ}}_i\right)=\frac{12}{10}{S}_s\left({\mathrm{\λ}}_i\right)-\frac{1}{10}{S}_s\left({\mathrm{\λ}}_{i-1}\right)-\frac{1}{10}{S}_s\left({\mathrm{\λ}}_{i+1}\right),$ 其中S_t ^＊(λ_i)、S_s ^＊(λ_i)为零带宽光谱数据，S_t(λ_i-1)、S_s(λ_i-1)和S_t(λ_i+1)、S_s(λ_i+1)分别为S_t(λ_i)、S_s(λ_i)在前一个和后一个波长点上的光谱数据；

(三)按下式将待测荧光粉的发射光谱从S_t ^＊(λ)中分离：

S_m(λ)＝S_t*(λ)-S_s*(λ)·k，其中S_m(λ)为待测荧光粉的发射光谱，k为比例系数；

(四)将S_m(λ)用平滑算法进行数据处理，得到最终的待测荧光粉发射光谱。

Claims (9)

1.发光二极管荧光粉发射光谱测量方法，其特征在于它包括以下步骤：

(一)用至少一个LED作为激发源，使其发出的激发光照射到被测荧光粉上而激发荧光粉发光，在被测荧光粉所发出光线的光路上设置一光学接收件以接收荧光粉发出的光。

(二)使用光谱辐射测试仪对光学接收件接收到的光进行光谱测量。

(三)将所测得的光谱数据通过解调分离算法计算得到待测荧光粉的发射光谱。

2.根据权利要求1所述的发光二极管荧光粉发射光谱测量方法，其特征在于：所述的激发源为蓝光LED。

3.根据权利要求2所述的发光二极管荧光粉发射光谱测量方法，其特征在于：在LED激发源发光光路上设置聚光透镜和窄带滤光片，使激发光通过聚光透镜和窄带滤光片后再照射到被测荧光粉上。

4.根据权利要求1至3任一项所述的发光二极管荧光粉发射光谱测量方法，其特征在于所述的解调分离算法包括以下步骤：

(一)测量待测荧光粉发出的光的光谱S_t(λ)，将待测荧光粉换成标准白板，测量被反射的激发光的光谱S_s(λ)；

(二)将每个波长点λ_i上的光谱数据按下式进行带宽解调：

$S_t*\left({\mathrm{\λ}}_i\right)=\frac{12}{10}{S}_t\left({\mathrm{\λ}}_i\right)-\frac{1}{10}{S}_t\left({\mathrm{\λ}}_{i-1}\right)-\frac{1}{10}{S}_t\left({\mathrm{\λ}}_{i+1}\right)$

$S_s*\left({\mathrm{\λ}}_i\right)=\frac{12}{10}{S}_s\left({\mathrm{\λ}}_i\right)-\frac{1}{10}{S}_s\left({\mathrm{\λ}}_{i-1}\right)-\frac{1}{10}{S}_s\left({\mathrm{\λ}}_{i+1}\right)$ ，其中S_t ^*(λ_i)、S_s ^*(λ_i)为零带宽光谱数据，S_t(λ_i-1)、S_s(λ_i-1)和S_t(λ_i+1)、S_s(λ_i+1)分别为S_t(λ_i)、S_s(λ_i)在前一个和后一个波长点上的光谱数据；

(三)按下式将待测荧光粉的发射光谱从S_t ^*(λ)中分离：S_m(λ)＝S_t*(λ)-S_s*(λ)·k，其中S_m(λ)为待测荧光粉的发射光谱，k为比例系数；

(四)将S_m(λ)用平滑算法进行数据处理，得到最终的待测荧光粉发射光谱。

5.根据权利要求1至3任一项所述的发光二极管荧光粉发射光谱测量方法，其特征在于：所述的LED激发源发出的激发光垂直照射在被测荧光粉上。

6.根据权利要求5所述的发光二极管荧光粉发射光谱测量方法，其特征在于：光学接收件光轴与激发光束光轴的夹角为45°。

7.根据权利要求6所述的发光二极管荧光粉发射光谱测量方法，其特征在于：所述窄带滤光片的半峰值带宽小于15nm，。

8.根据权利要求7所述的发光二极管荧光粉发射光谱测量方法，其特征在于：窄带滤光片的透光峰值波长与LED的峰值波长之差的绝对值小于10nm。

9.根据权利要求8所述的发光二极管荧光粉发射光谱测量方法，其特征在于：所采用的LED的峰值波长为460nm。

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