发光二极管光强计的研制

　　1　引言

　　发光二极管是一种应用十分广泛的电致发光器件,轴向发光强度是衡量其性能最重要的指标之一。从理论上讲测量其发光强度并不困难[1],但是由于一般发光二极管功率比较小,其光强度较低,通过用照度计测定照度来确定发光强度在实际中并不容易,误差也较大。这是由于一般可见光发光二极管发光强度只有几毫坎德拉至几坎德拉,如果我们在其轴向几十厘米处测量,其照度只有1×至1 lx量级,用普通照度计测量其灵敏度明显偏低。而如果顾及照度计的灵敏度,在发光二极管轴向更近处测照度,一方面控制距离及二极管指向的要求就很高,在实验室仔细测少量管子尚可,变成常规测量方式就很不现实,而且这种测量显然必须在暗室中进行,十分不便。许多发光二极管研制单位与生产厂家向我们提出能否研制开发一种可很方便而准确地测定发光二极管轴向发光强度的仪器,本文介绍的发光二极管光强计正是为此目的而研制的。经北京大学、香港4D公司等单位的应用表明它完全达到了实用的水平。

　　2　光强计的结构及测试原理

　　图1是我们研制的ST-86LB型光强计的结构示意图。图中的发光二极管与供电系统相连,C1~C3为仪器可互换的套筒盖,其中心孔分别适用于不同孔径的发光二极管,T为套筒,P为仪器探头, D为光阑(与T连为一体), F为探头中的滤光片组,S为硅光电池的光敏面,R表示读数单元(包括电流/电压变换、直流放大器A及数字显示表头)。在加工时保证发光二极管在插入套筒盖中心孔时到硅光电池光敏面恰为0.1 m,根据平方反比定律发光强度I与照度E有关系I= =0.01E,d表示获取照度处与光源之间的距离。如果将探头取出,并将读数单元光敏面处定标为毫勒克斯值,那么让读数单元小数点前移二位,这时仪器显示的即为以毫坎德拉为单位的发光二极管光强度。虽然它仍以平方反比定律为基础,但从以下几个方面克服了使用普通照度计测照度换算轴向发光强度的缺陷:

　　首先,套筒盖C、套筒T与探头P构成封闭状态,使仪器不必在暗室中操作,只要避免强光直接照在光电二极管上即可;

　　其次,这种固定距离模式使发光二极管与硅光电池光敏面的距离控制变得方便而精确,而内置式光阑屏蔽了杂光的影响;

　　此外,套筒盖中心孔与发光二极管的紧密结构保证了发光二极管指向的准确性,精密滤光片组保证了视觉函数匹配的高精度。其视觉函数的匹配精度高于一级光度计的指标(见图2),这大大减少了测试LED特别是红色LED时可能出现的误差;

　　再者,在最后标定过程中,还用精密标定的高亮度发光二极管对仪器距离偏离和残余杂光造成的误差(约为2%)进行了校正。