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白光LED照明时代来临日本发表量测标准
时间:2017-05-11 13:08 作者:admin 来源:未知
 

  日亚化学开发出100lm/W的白光LED之后,所表现出来的发光效率已经可以媲美荧光灯管以及HIDLamp,日亚化学的高发光效率白光LED使用光输出为30mW(当输入电流为20mA)的蓝光LED芯片。除了日亚化学之外,全球各大LED也积极地开发出高发光效率的白光LED,例如CREE在已经开始出货30mW的产品,预计在2006年年底投入3336mW的LED,让使用这款LED芯片的封装业者,已经有可能开发出高发光效率为100lm/W的白光LED。

  所以当LED跨入高发光效率时代之后,应用在照明的能力方面也就被各界所期待。白光LED的应用,已经从目前的行动电话,扩大到大型面板,业界预估到2010年,就可以出现利用白光LED作为照明的量产品。

  日本提早发表量测标准

  虽然白光LED的发光效率,因为业者的努力而不断地提升,但是,到目前为止,似乎还看不出来全球业界有通用的测光法则,作为标准依据。因此,包括日本照明学会、日本照明委员会、日本照明器具工业会,以及日本电球工业会在2004年年底共同制定了一套新的准则,作为未来照明用白光LED的量测标准,这些规格编号包括了照明协会技术的JIES009、日本照明委员会的CIES001、日本照明器具工业会规格的JIL9003,和日本电球工业会规格的JEL311。而目前台湾一些单位也开始引用此一规范作为量测的依据。

  此一规范的是由日本电球工业会发起,配合相关组织或产业业者包括小系制作所、三菱电机、松下电器、日立LIGHTING、丰田合成、USHIO、OSRAMMELCO、松下电工、NECLIGHTING、STANLY、日亚、东芝Lighttech、LUMILEDSLIGHTINGJAPAN、ROHM等等的技术人员,讨论出量测白光LED组件,以及白光LED模块的光度与全光束的方法,将量测对象限定在照明用白光LED,同时采用与标准LED作比较量测的方法,共同制定标准规范,预计此一准则未来将会成为JIS日本工业规范。测定的项目包括了CIE平均光度、全光束的光量值、相关色温、配光特性等,利用已经经由测光标准Lamp校正过的白光LED数值作为标准依据,不只单芯片LED,甚至照明用的多白光LED模块也可以依照这个准则作为测量的依据。

  照明用LED测量基本的规范

  当然,对于作为照明用的LED,日本电球工业会等业者也做了一些基本的规范,例如,定义了LED芯片与模块的结构,在色温必须是CIE1960的UCS色度坐标上,黑色放射轨道偏差量在0.02范围内2500K10000K,而光谱方面则是必须落在可视光的范围之内等等的规范。在CIE平均化LED光度采用了CIE127标准的规范,也就是说,所谓的CIE平均光度是指,从LED的顶点开始往下成为一垂直线作为测光轴,直到LED圆锥底面形成的圆锥立体内所经过的平均光度,其它包括,LED的寿命、输入电流、输入电压、消耗电力都有做了相当清楚的定义。

  而发光光谱与配光特性方面,则必须满足配光特性是均一的,并且结构轴上角度范围在±5度内、光度变化不超过,以色坐标x,y的色度变化在±0.003之内。

  这个规范也考虑了初期发光的不稳定性,因为,LED的特性会随着温度与输入电流而出现变化,所以规定了待测样品必须经过100小时在20mA定电流工作的寿命考验,才开始进行量测的动作,并且在规范书中规定了,待测白光LED从点灯开始,必须直到Junction点的温度到达一定值之后,并且确认光输出已经稳定之后才会开始进行量测,而稳定时间最少5分钟以上。因为LED与一般硅芯片的特性不同,因为无法确保电极面积的广泛程度,加上包括内部串联电阻值,以及电位出现不均匀分布等等,所产生的顺向电压,也会因为温度而出现变化。此外,周围温度的变动幅度必需在摄氏2度之内,以及不允许有风场现象的出现,来确保待测白光LED的色再现性与稳定性。而且当作为标准值的LED与待测的LED,光谱出现落差状况时,必要时必需将色补正系数乘上测量值作补正。

  除了白光LED本身的条件与量测环境做了详细的定义之外,该团体在量测法则中说明了测光器的规范,依照法则的指定是,量测时所使用的测光器,必须相当于JISC1609中所规定的一般形AA级照度计,或者符合JISZ8724的分光测光器。在此份的准则中,还详细定义的相当多的量测条件与数值,例如CIE平均化LED光度量测的LED发光部容许最大尺寸、LED的光束量测角度范围等等,提供受测或待测机构作为参考的依据。

  另外,该团体也提供了几项量测条件,不过由于这些方法是补充性质的,所以不列入量测的相关事项,也非规定的一部份。这些测定方法包括了LED光源的点灯方法、单色LED光源量测的受光器具备条件,和LED光源的寿命特性评价方法。

  LED光源的点灯方法

  待测LED的电流驱动,在补充说明书中,列举了两种直流驱动方式,包括大阻抗值进行限制电流驱动,以及定电流源驱动。

  利用大阻抗值进行限制电流,是针对待测LED出现电位不均匀分布,以及温度累积的热量,所造成顺向电压变动,利用大阻抗值与高电源电压,来限制电流而控制发光量的变化,而采用定电流源驱动是希望让内部阻抗变成无限大,避免出现顺向电压变动。但是针对高通量、高功率等等的LED点灯时,就无法采用大阻抗值进行限制电流驱动的方式,因为会造成供给电压过高,以及过大的串联电阻功率值,所以,针对这一特色的待测LED时,就比需采用定电流源驱动的方式。

  日亚化学开发出100lm/W的白光LED之后,所表现出来的发光效率已经可以媲美荧光灯管以及HIDLamp,日亚化学的高发光效率白光LED使用光输出为30mW(当输入电流为20mA)的蓝光LED芯片。除了日亚化学之外,全球各大LED也积极地开发出高发光效率的白光LED,例如CREE在已经开始出货30mW的产品,预计在2006年年底投入3336mW的LED,让使用这款LED芯片的封装业者,已经有可能开发出高发光效率为100lm/W的白光LED。

  所以当LED跨入高发光效率时代之后,应用在照明的能力方面也就被各界所期待。白光LED的应用,已经从目前的行动电话,扩大到大型面板,业界预估到2010年,就可以出现利用白光LED作为照明的量产品。

  日本提早发表量测标准

  虽然白光LED的发光效率,因为业者的努力而不断地提升,但是,到目前为止,似乎还看不出来全球业界有通用的测光法则,作为标准依据。因此,包括日本照明学会、日本照明委员会、日本照明器具工业会,以及日本电球工业会在2004年年底共同制定了一套新的准则,作为未来照明用白光LED的量测标准,这些规格编号包括了照明协会技术的JIES009、日本照明委员会的CIES001、日本照明器具工业会规格的JIL9003,和日本电球工业会规格的JEL311。而目前台湾一些单位也开始引用此一规范作为量测的依据。

  此一规范的是由日本电球工业会发起,配合相关组织或产业业者包括小系制作所、三菱电机、松下电器、日立LIGHTING、丰田合成、USHIO、OSRAMMELCO、松下电工、NECLIGHTING、STANLY、日亚、东芝Lighttech、LUMILEDSLIGHTINGJAPAN、ROHM等等的技术人员,讨论出量测白光LED组件,以及白光LED模块的光度与全光束的方法,将量测对象限定在照明用白光LED,同时采用与标准LED作比较量测的方法,共同制定标准规范,预计此一准则未来将会成为JIS日本工业规范。测定的项目包括了CIE平均光度、全光束的光量值、相关色温、配光特性等,利用已经经由测光标准Lamp校正过的白光LED数值作为标准依据,不只单芯片LED,甚至照明用的多白光LED模块也可以依照这个准则作为测量的依据。

  照明用LED测量基本的规范

  当然,对于作为照明用的LED,日本电球工业会等业者也做了一些基本的规范,例如,定义了LED芯片与模块的结构,在色温必须是CIE1960的UCS色度坐标上,黑色放射轨道偏差量在0.02范围内2500K10000K,而光谱方面则是必须落在可视光的范围之内等等的规范。在CIE平均化LED光度采用了CIE127标准的规范,也就是说,所谓的CIE平均光度是指,从LED的顶点开始往下成为一垂直线作为测光轴,直到LED圆锥底面形成的圆锥立体内所经过的平均光度,其它包括,LED的寿命、输入电流、输入电压、消耗电力都有做了相当清楚的定义。

  而发光光谱与配光特性方面,则必须满足配光特性是均一的,并且结构轴上角度范围在±5度内、光度变化不超过,以色坐标x,y的色度变化在±0.003之内。

  这个规范也考虑了初期发光的不稳定性,因为,LED的特性会随着温度与输入电流而出现变化,所以规定了待测样品必须经过100小时在20mA定电流工作的寿命考验,才开始进行量测的动作,并且在规范书中规定了,待测白光LED从点灯开始,必须直到Junction点的温度到达一定值之后,并且确认光输出已经稳定之后才会开始进行量测,而稳定时间最少5分钟以上。因为LED与一般硅芯片的特性不同,因为无法确保电极面积的广泛程度,加上包括内部串联电阻值,以及电位出现不均匀分布等等,所产生的顺向电压,也会因为温度而出现变化。此外,周围温度的变动幅度必需在摄氏2度之内,以及不允许有风场现象的出现,来确保待测白光LED的色再现性与稳定性。而且当作为标准值的LED与待测的LED,光谱出现落差状况时,必要时必需将色补正系数乘上测量值作补正。

  除了白光LED本身的条件与量测环境做了详细的定义之外,该团体在量测法则中说明了测光器的规范,依照法则的指定是,量测时所使用的测光器,必须相当于JISC1609中所规定的一般形AA级照度计,或者符合JISZ8724的分光测光器。在此份的准则中,还详细定义的相当多的量测条件与数值,例如CIE平均化LED光度量测的LED发光部容许最大尺寸、LED的光束量测角度范围等等,提供受测或待测机构作为参考的依据。

  另外,该团体也提供了几项量测条件,不过由于这些方法是补充性质的,所以不列入量测的相关事项,也非规定的一部份。这些测定方法包括了LED光源的点灯方法、单色LED光源量测的受光器具备条件,和LED光源的寿命特性评价方法。

  LED光源的点灯方法

  待测LED的电流驱动,在补充说明书中,列举了两种直流驱动方式,包括大阻抗值进行限制电流驱动,以及定电流源驱动。

  利用大阻抗值进行限制电流,是针对待测LED出现电位不均匀分布,以及温度累积的热量,所造成顺向电压变动,利用大阻抗值与高电源电压,来限制电流而控制发光量的变化,而采用定电流源驱动是希望让内部阻抗变成无限大,避免出现顺向电压变动。但是针对高通量、高功率等等的LED点灯时,就无法采用大阻抗值进行限制电流驱动的方式,因为会造成供给电压过高,以及过大的串联电阻功率值,所以,针对这一特色的待测LED时,就比需采用定电流源驱动的方式。

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