CN102589682B - 白光led测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发光二极管领域，提供了一种白光LED测量系统及方法，以解决目前无法快速以及准确测量白光LED的问题。一方面，本发明实施例提供一种白光LED测量系统，所述圆形光杯，具有斜面或曲面的反射面，其小孔径一端置被测LED，用于将被测LED大角度发出的被测光进行收集；所述聚光透镜，与圆形光杯大孔径端相连，用于将所述被测光汇聚到扩散片上；所述扩散片，与感光器光纤相连，用于将收集的光进行混光输入至波长感光器进行测量。另一方面，本发明实施例还提供一种白光LED测量方法。采用上述技术方案，实现了快速、准确测量白光LED的问题。

Description

白光LED测量系统及方法

技术领域

本发明涉及发光二极管LED领域，特别地涉及一种白光LED测量系统及方法。

背景技术

白光LED是发出的光色为白色的发光二极管，白光由多个波长的光构成。白光LED可以广泛地应用在显示、照明等领域。白光LED是一种非均匀发光源，有效发光角度一般约120°，其不同发光角度、相同出光面不同发光点的光谱曲线和光色是不相同的，对于白光LED的测量，目前行业内有两种测量方法：

第一种是小功率白光LED的测量采用垂直光量测试法，就是只测量LED发光面中心法线方向、有限面积的光学参量。

第二种是大功率白光LED的测量采用积分球测量法，就是将LED光源置于积分球内，通过球内壁氧化钡涂层的漫反射后所获取的平均光学参量。

以上两种测量方法都是各有利弊，积分球测量法可测量非均匀发光源的全部光学参量，能识别和测量被测白光LED唯一的色度值，与实际应用的光学需求相符，但其测量速度慢(单颗测量时间数十秒)，不适合产业化测量。而垂直光量测试法测量速度快捷(单颗测量时间数十毫秒)，对于均匀发光源的测量无疑是一种最佳方法。如图1所示，是采用垂直光量测试示意图，包括被测LED1、扩散片3、感光器光纤4、波长仪感光器5，所述波长仪感光器通过波长仪感光器光纤与扩散片连接，被测LED的发光角度2一般为120°，波长仪感光器光纤直径一般为2mm，扩散片接收被测LED发光面中心线方向的光，其取光角度为n(n<120°)，取光后将所述被测LED光通过波长仪感光器光纤输入到波长感光器内进行测量，从而获得被测LED的光学参量。但是由于测量取光角度和取光面积太小，对于白光LED非均匀发光源的光色测量误差非常之大，无法识别颜色的唯一性，测量结果存在相同色坐标，颜色不同的问题，与实际应用的光色需求误差很大，成为行业内最大的困惑。

如何实现白光LED测量即要测量速度快，又要能包含非均匀发光源不同发光角度和非发光中心的全部光学参量的测量技术成为难以克服的一个技术难题。

发明内容

本发明实施例解决的技术问题在于提供了一种白光LED测量系统及方法，以解决目前无法快速以及准确测量白光LED的问题。

一方面，本发明实施例提供一种白光LED测量系统，包括被测LED、扩散片、感光器光纤、波长仪感光器，扩散片通过感光器光纤与波长仪感光器相连，所述系统还包括圆形光杯和聚光透镜，所述圆形光杯具有斜面或曲面的反射面，其中，

所述圆形杯，其小孔径一端置被测LED，用于将被测LED大角度发出的被测光进行收集；

所述聚光透镜，与圆形光杯大孔径端相连，用于将所述被测光汇聚到扩散片上；

所述扩散片，与感光器光纤相连，用于将收集的光进行混光，混光后通过感光器光纤输入至波长仪感光器；

所述波长仪感光器，用于对收到的光进行测量。

另一方面，本发明实施例还提供一种白光LED测量方法，包括，

圆形光杯收集被测LED大角度发出的光，并将所述收集到的被测光传输至聚光透镜；

聚光透镜对所述被测光进行聚合，并传输至扩散片；

扩散片对所述被测光进行混光，并通过感光器光纤将所述混光传输给波长仪感光器；

波长仪感光器对收到的光进行测量，从而获取白光LED发出光的平均光学参量。

采用本发明的上述技术方案，主要有以下具体的技术效果：

(1)实现了被测白光LED唯一色度的识别和测量；实现了蓝光芯片宽波长应用，降低使用成本；提高了白光LED测量分光分色精准性；原因在于本发明技术方案测量的是白光LED的全部光，其测得X,Y色度值就是该LED唯一的值，因此不同的LED，只要是相同的X,Y值，其颜色就一定相同；

(2)降低了对测量装置的机械精度要求；可兼容大小功率LED测试方法，解决了大功率LED测量速度太慢的难题；

(3)降低了荧光粉与胶水比例，降低荧光粉成本；根据白光LED非均匀发光，中心X,Y值偏低，周边X,Y值偏高的特性，本发明技术方案是白光LED的全部光，其X,Y值一定高于垂直光量测试法测量值，因此要保持原X,Y值，就必须减少荧光粉与胶水的比值。

(4)大大提高了白光LED应用光色符合率，降低制造成本；垂直光量测试法所测得X,Y值，只是白光LED的局部值，与实际应用的X,Y值存在一定差距。本发明测量的是白光LED的全部光，其测得X,Y色度值就是该LED唯一的值，与实际应用相符，所以大大提高了应用光色符合率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是采用垂直光量测试示意图；

图2是本发明第一实施例结构图；

图3是该第一实施例白光LED测量系统装配图；

图4是本发明第二实施例流程图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图2所示，是本发明第一实施例结构图，提供了一种白光LED测量系统，包括被测LED1、圆形光杯6、聚光透镜7、扩散片4、感光器光纤3以及波长仪感光器5，所述圆形光杯具有斜面或曲面的反射面，如图3所示，是该第一实施例白光LED测量系统装配图，被测LED1置于圆形光杯6小孔径一端，圆形光杯内径斜面或曲面上镀有反光介质，圆形光杯6大孔径端通过一个圆筒8结构与聚光透镜7相连接，聚光透镜7使用紧固螺栓9进行固定，扩散片4通过光纤固定座10与感光器光纤3相连，安装在相同的测试平台，被测LED1、圆形光杯6、聚光透镜7、扩散片4、仪感光光纤3在同一个光轴上。

所述被测LED1为白光LED，该白光LED的发光角度一般为120°，具体可以如SMD3528型LED、SDV020型LED其发光角度为120°，如是曲面出光的LED其最大发光角度约140°。

所述圆形光杯6，用于将被测LED大角度发出的被测光进行收集；

作为一个示例，如图4所示，该圆形光杯的径斜面或曲面上镀有反光介质，小孔径约25毫米，大孔径约36.6毫米，斜角约60°，若安装距离LED光源5mm时收集最大发光角度为140°；所述被测光包括白光LED中心区发出的光和通过圆形光杯收集的光。

所述聚光透镜7，用于将所述被测光汇聚到扩散片上；

作为一个示例，如图5所示，该聚光透镜，如设焦距f为20mm，其与所述圆形光杯的距离根据必须将被测LED发出的光反射到透镜上的原则，又依据光学成像原理必须大于等于2f(2x20mm)。聚焦透镜如凸透镜、菲涅尔透镜、自聚焦透镜又称为梯度变折射率透镜等。

所述扩散片4，与感光器光纤相连，用于将收集的光混光；

具体地，扩散片的作用是将聚焦到扩散片上的被测光经过散射、扩散、透射，以达到一定的混光效果。

所述感光器光纤3，与波长仪感光器相连，用于将透过扩散片的混光后输入至波长仪感光器；

作为一个示例，光纤接收到透过扩散片混合的光传输到波长仪感光器，该光纤的直径为2mm；

所述波长仪感光器5，用于对收到的光进行测量，从而获取白光LED发出光的平均光学参量。

如图4所示，是本发明第二实施例流程图，提供了一种白光LED测量方法，具体包括，

步骤S401，圆形光杯收集被测LED大角度发出的光，并将所述收集到的被测光传输至聚光透镜；

作为一个示例，该圆形光杯利用其约60°的斜面或曲面，将LED光源所发出的大角度光反射到聚光透镜曲面上。

步骤S402，聚光透镜对所述被测光进行聚合，并传输至扩散片；

作为一个示例，聚光透镜将被测光聚焦到扩散片中心约5mm直径。

步骤S403，扩散片对所述被测光进行混光，并通过光纤将所述混光传输给波长仪感光器；

作为一个示例，将聚焦到扩散片上的被测光经过散射、扩散、透射，以达到一定的混光效果，因光纤与扩散片安装在同一个固定连接装置上，并且在该测量系统的光轴上。

步骤S404，波长仪感光器对收到的光进行测量，从而获取白光LED发出光的平均光学参量。

作为一个示例，该方法的实施例是在垂直光量测试法基础上进行的，其计算方法与垂直光量测试法相同，其测量光学指标：光强度、光谱功率分布、色度(色坐标)。

光强度：LED的光强度It为：It＝Et·Dt式中Et是被测LED的照度，Dt是LED与接受面之距离；

LED的光谱功率分布Et按下式计算：

Etλ＝Esλ·Itλ/Isλ

式中Is是标准灯在波长λ处的响应；Es是标准灯的光谱功率分布；It是LED在波长λ处的响应；

LED的色坐标计算公式为(引用于国际照明委员会CIE色度图)：

x＝∫Etλ·xλdλ；y＝∫Etλ·ydλ；z＝∫Etλ·ydλ；

色坐标为：x＝X/(X+Y+Z)y＝Y/(X+Y+Z)

采用本发明的上述技术方案，主要有以下具体的技术效果：

(1)实现了被测白光LED唯一色度的识别和测量；实现了蓝光芯片宽波长应用，降低使用成本；提高了白光LED测量分光分色精准性；原因在于本发明技术方案测量的是白光LED的全部光，其测得X,Y色度值就是该LED唯一的值，因此不同的LED，只要是相同的X,Y值，其颜色就一定相同；

(2)降低了对测量装置的机械精度要求；可兼容大小功率LED测试方法，解决了大功率LED测量速度太慢的难题；

(3)降低了荧光粉与胶水比例，降低荧光粉成本；根据白光LED非均匀发光，中心X,Y值偏低，周边X,Y值偏高的特性，本发明技术方案是白光LED的全部光，其X,Y值一定高于垂直光量测试法测量值，因此要保持原X,Y值，就必须减少荧光粉与胶水的比值。

(4)大大提高了白光LED应用光色符合率，降低制造成本；垂直光量测试法所测得X,Y值，只是白光LED的局部值，与实际应用的X,Y值存在一定差距。本发明测量的是白光LED的全部光，其测得X,Y色度值就是该LED唯一的值，与实际应用相符，所以大大提高了应用光色符合率。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种白光LED测量系统，包括被测LED、扩散片、感光器光纤、波长仪感光器，扩散片通过感光器光纤与波长仪感光器相连，其特征在于，所述系统还包括圆形光杯和聚光透镜，所述圆形光杯具有斜面或曲面的反射面，其中，

所述圆形光杯，其小孔径一端置被测LED，用于将被测LED大角度发出的被测光进行收集；

所述聚光透镜，与圆形光杯大孔径端相连，用于将所述被测光汇聚到扩散片上；

所述扩散片，与感光器光纤相连，用于将收集的光进行混光，混光后通过感光器光纤输入至波长仪感光器；

所述波长仪感光器，用于对收到的光进行测量。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述圆形光杯内径斜面上镀有反光介质，其斜面的角度为60°。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述聚光透镜与圆形光杯的距离大于等于所述聚光透镜焦距的2倍。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述感光器光纤的直径为2mm。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述被测LED、圆形光杯、聚光透镜、扩散片、感光器光纤在同一光轴上。

6.一种白光LED测量方法，其特征在于，包括，

圆形光杯收集被测LED大角度发出的光，并将所述收集到的被测光传输至聚光透镜；

聚光透镜对所述被测光进行聚合，并传输至扩散片；

扩散片对所述被测光进行混光，并通过感光器光纤将所述混光传输给波长仪感光器；

波长仪感光器对收到的光进行测量，从而获取白光LED发出光的平均光学参量。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，利用圆形光杯60°的斜面，将LED光源所发出的大角度光反射到聚光透镜曲面上。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述扩散片是将聚焦到扩散片上的被测光经过散射、扩散、透射进行混光。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述平均光学参量包括的测量光学指标为光强度、光谱功率分布、色坐标。