二极管参数的专门术语大全
二极管参数的专门术语
二极管的极电容
我们知道二极管具有容易从p型向n型半导体通过电流，而在相反方向不易通过的的特性。这两种特性 合起来就产生了电容器的作用，即蓄积电荷的作用。蓄积有电荷，当然要放电。放电可以在任何方向 进行。而二极管只在一个方向有电流流过这种说法，严格来说是不成立的。这种情况在高频时就明显 表现出来。因此，二极管的极电容以小为好。
最大额定值
最大反向峰值电压vrm 即使没有反向电流，只要不断地提高反向电压，迟早会使二极管损坏。这种能加上的反向电压，不是瞬时电压，而是反复加上的正反向电压。 因给整流器加的是交流电压，它的最大值是规定的重要因子。
最大直流反向电压vr 上述最大反向峰值电压是反复加上的峰值电压，vr是连续加直流电压时的值。用于直流电路，最大直流 反向电压对于确定允许值和上限值是很重要的。
最大浪涌电流isurge
允许流过的过量的正向电流。它不是正常电流，而是瞬间电流，这个值相当大。
最大平均整流电流io
在半波整流电路中，流过负载电阻的平均整流电流的最大值。这是设计时非常重要的值。
最大交流输入电压vi
在半波整流电路（电阻负荷）上加的正弦交流电压的有效值。这也是选择整流器时非常重要的参数。 最大峰值正向电流ifm 正向流过的最大电流值，这也是设计整流电路时的重要参数。
最大功率p
二极管中有电流流过，就会吸热，而使自身温度升高。最大功率p为功率的最大值。具体讲就是加在 二极管两端的电压乘以流过的电流。这个极限参数对稳压二极管，可变电阻二极管显得特别重要。
反向电流ir
一般说来，二极管中没有反向电流流过，实际上，加一定的反向电压，总会有电流流过，这就是反向 电流。不用说，好的二极管，反向电流较小。
反向恢复时间
从正向电压变成反向电压时，理想情况是电流能瞬时截止，实际上，一般要延迟一点点时间。 决定电流截止延时的量，就是反向恢复时间。虽然它直接影响二极管的开关速度，但不一定说这个值小就好。
考电工证我们知道二极管具有容易从p型向n型半导体通过电流，而在相反方向不易通过的的特性。这两种特性 合起来就产生了电容器的作用，即蓄积电荷的作用。蓄积有电荷，当然要放电。放电可以在任何方向 进行。而二极管只在一个方向有电流流过这种说法，严格来说是不成立的。这种情况在高频时就明显 表现出来。因此，二极管的极电容以小为好。
最大额定值
最大反向峰值电压vrm 即使没有反向电流，只要不断地提高反向电压，迟早会使二极管损坏。这种能加上的反向电压，不是瞬时电压，而是反复加上的正反向电压。 因给整流器加的是交流电压，它的最大值是规定的重要因子。
最大直流反向电压vr
上述最大反向峰值电压是反复加上的峰值电压，vr是连续加直流电压时的值。用于直流电路，最大直流反向电压对于确定允许值和上限值是很重要的。
最大浪涌电流isurge
允许流过的过量的正向电流。它不是正常电流，而是瞬间电流，这个值相当大。
最大平均整流电流io
在半波整流电路中，流过负载电阻的平均整流电流的最大值。这是设计时非常重要的值。
最大交流输入电压vi
考电工证在半波整流电路（电阻负荷）上加的正弦交流电压的有效值。这也是选择整流器时非常重要的参数。 最大峰值正向电流ifm 正向流过的最大电流值，这也是设计整流电路时的重要参数。
系统地介绍了与发光二极管测试有关的术语和定义
系统地介绍了与发光二极管测试有关的术语和定义,在此基础上,详细介绍了测试方法和测试装置的要求。
1 前 言
半导体发光二极管是一种重要的光电子器件,它在科学研究和工农业生产中均有非常广泛的应用.发光二极管虽小,但要准确测量它的各项光和辐射参数并非一件易事.目前在世界范围内的测试比对还有较大的差异.鉴于此,cie(国际照明委员会)tc2-34小组对此进行了研究,所提出的技术报告形成了cie127-1997文件.
中国光学光电子行业协会光电器件专业分会根据国内及行业内部的实际情况,初步制定了行业标准发光二极管测试方法,2002年起在行业内部试行.本文叙述了与发光二极管测试有关的术语和定义,在此基础上,详细介绍了测试方法和测试装置的要求,以期收到抛砖引玉之效果.
本文涉及的测试方法适用于紫外/可见光/红外发光二极管及其组件,其芯片测试可以参照进行。
2 术语和定义
2.1发光二极管 led
除半导体激光器外，当电流激励时能发射光学辐射的半导体二极管。严格地讲，术语led应该仅应用于发射可见光的二极管；发射近红外辐射的二极管叫红外发光二极管（ired,infrared emitting diode）；发射峰值波长在可见光短波限附近，由部份紫外辐射的二极管称为紫外发光二极管；但是习惯上把上述三种半导体二极管统称为发光二极管。
2.2光轴 optical axis
最大发光（或辐射）强度方向中心线。
2.3正向电压vf forward voltage
通过发光二极管的正向电流为确定值时，在两极间产生的电压降。
2.4反向电流ir reverse current
加在发光二极管两端的反向电压为确定值时，流过发光二极管的电流。
2.5反向电压vr reverse voltage
被测led器件通过的反向电流为确定值时，在两极间所产生的电压降。
2.6总电容c capacitance
在规定正向偏压和规定频率下，发光二极管两端的电容。
2.7开关时间 switching time
涉及以下概念的最低和最高规定值是10％和90％，除非特别注明。
2.7.1开启延迟时间td(on) turn-on delay time
输入脉冲前沿最低规定值到输出脉冲前沿最低规定值之间的时间间隔。
2.7.2上升时间tr rise time
输出脉冲前沿最低规定值到最高规定值之间的时间间隔。
2.7.3开启时间ton turn-on time
器件所加输入脉冲前沿的最低规定值到输出脉冲前沿最高规定值之间的时间间隔。
ton= td(on)+tr
2.7.4关闭延迟时间td(off) turn-off delay time
器件所加输入脉冲后沿的最高规定值到输出脉冲后沿最高规定值之间的时间间隔。
2.7.5下降时间tf fall time
输出脉冲后沿最高规定值到最低规定值之间的时间间隔（见图1）。
图1 开关时间 延迟时间
2.7.6关闭时间toff turn-off time
器件所加输入脉冲后沿的最低规定值到输出脉冲后沿最低规定值之间的时间间隔。
toff =td(off)+tf
?
2.8光通量φv luminous flux
通过发光二极管的正向电流为规定值时，器件光学窗口发射的光通量。
2.9辐射功率φe radiant power
通过发光二极管的正向电流为规定值时，器件光学窗口发射的辐射功率。
2.10辐射功率效率ηe radiant power efficiency
器件发射的辐射功率 与器件的电功率（正向电流 乘以正向电压 ）的比值：
ηe =φe/(if•vf)
注：在与其它术语不会混淆时，可简称为辐射效率 (radiant efficiency)。
2.11光通量效率ηv luminous flux efficiency
器件发射的光通量φv 与器件的电功率（正向电流 if乘以正向电压 vf）的比值：
ηv =φv/(if•vf)
注：在与其它术语不会混淆时，可简称为发光效率（luminous efficiency）。
2.12发光（或辐射）空间分布图及相关特性
2.12.1发光（或辐射）强度iv luminous（or radiant） intensity
光源在单位立体角内发射的光（或辐射）通量，可表示为iv =dφ/dω。发光（或辐射）强度的概念要求假定辐射源是一个点辐射源，或者它的尺寸和光探测器的面积与离光探测器的距离相比是足够小，在这种情形，光探测器表面的光（或辐射）照度遵循距离平方反比定理，即e=i/d2 。这里i是辐射源的强度，d是辐射源中心到探测器中心的距离。把这种情况称为远场条件。
然而在许多应用中，测量led时所用的距离相对较短，源的相对尺寸太大，或者探测器表面构成的角度太大，这就是所谓的近场条件。此时，光探测器测量的光（或辐射）照度取决于正确的测量条件。
2.12.2平均led强度 averaged led intensity
照射在离led一定距离处的光探测器上的通量φ与由探测器构成的立体角ω 的比值，立体角可将探测器的面积s除以测量距离d的平方计算得到。
i=φ/ω=φ/(s/d2)
cie推荐标准条件a和b(见7.2.1.2)来测量近场条件下的平均led强度,可以分别用符号iled a和iled b来表示,用符号iled ae和iled av分别表示标准条件a测量的平均led辐射强度和平均led发光强度。
2.12.3发光（或辐射）强度空间分布图 luminous（or radiant）diagram
反映器件的发光（或辐射）强度空间分布特性（见图2）：
iv(或ie)=f(θ)
图2 辐射图和有关特性
注1：除非另外规定，发光（或辐射）强度分布应该规定在包括机械轴z的平面内。
注2：如果发光（或辐射）强度分布图形有以z轴为旋转对称特性，发光（或辐射）强度空间分布图仅规定一个平面。
注3：如果没有以z轴为旋转对称特性，各种角度θ的发光（或辐射）强度分布应有要求，x、y、z方向要求可有详细规范定义。
2.12.4半强度角θ1/2 half-intensity angle
在发光（或辐射）强度分布图形中，发光（或辐射）强度大于最大强度一半构成的角度（见图2）。
2.12.5偏差角δθ misalignment angle
在发光（或辐射）强度分布图形中，最大发光（或辐射）强度方向（光轴）与机械轴z之间的夹角（见图2）。
2.13光谱特性
2.13.1峰值发射波长λp peak-emission wavelength
光谱辐射功率最大的波长。
2.13.2光谱辐射带宽δλ spectral radiation bandwith
光谱辐射功率大于等于最大值一半的波长间隔。
2.13.3光谱功率（能量）分布p(λ) spectral power distribution
在光辐射波长范围内，各个波长的辐射功率分布情况。
3 最大额定值
3.1 最低和最高储存温度（tstg ）
3.2 最低和最高工作环境温度或管基温度（tamb 或tcase ）
3.3 最大反向电压（vr ）
注：不可用于相互首尾相接的双管器件。
3.4 在25℃环境或管基温度时的最大连续正向电流（if ）和减额定值曲线或减额定值系数。
3.5 在适当地方，在规定脉冲条件下，在25℃环境或管基温度时的最大峰值正向电流（ifm ）
4 主要光电特性（见表1）?
?5 一般要求
5.1 试验条件
除非另有规定，器件的光电参数测试应按本标准规定试验条件进行。
5.1.1 标准大气条件
温度：15℃～35℃
相对湿度：20％～80％
气压：86kpa～106kpa
5.1.2 仲裁试验的标准大气条件
温度：25℃±1℃；
相对湿度：48％～52％；
气压：86kpa～106kpa
5.1.3 环境条件
a） 测试环境应无影响测试准确度的机械振动和电磁干扰；.
b） 除非另有规定，器件全部光电参数均应在热平衡下进行；
c） 测试系统应接地良好。
5.2 参数要求
除非另有规定，器件测试应采取预防措施和保持下述公差。虽然在有关文件中规定的测试条件严于下述公差，但在一般情况下，应遵循下述规定的条件。
a） 偏置条件应在规定值的±3％以内；
b） 输入脉冲特性，重复频率和频率等的误差应在±10％以内；
c） 测量开关参数的误差应在±5％以内；
d） 测量直流电参数误差不大于±2％；
e） 测量辐射功率的误差不大于5％；
f） 测量峰值辐射波长的误差不大于±2nm；
g） 测量半强度角误差不大于10％；
h） 测量发光强度误差不大于25％。
6 测试方法
测试方法分为：
a） 1000类 电特性测试方法
--方法1001 正向电压
--方法1002 反向电压
--方法1003 反向电流
--方法1004 总电容
b） 2000类 光特性测试方法
--方法2001 平均led强度
--方法2002 半强度角和偏差角
--方法2003 光通量和发光效率
--方法2004 辐射通量和辐射效率
--方法2005 峰值发射波长，光谱辐射带宽和光谱功率分布
c） 3000类 光电特性测试方法
--方法3001 开关时间
6.1 1000类 电特性测试方法
6.1.1 方法1001：正向电压
6.1.1.1 目的
测量led器件在规定正向工作电流下，两电极间产生的电压降。
6.1.1.2 测试框图（见图3）
图3 方法1001测试框图
d--被测led器件；
g--恒流源；
a--电流表；
v--电压表。
?
6.1.1.3 测试步骤
a） 按图3原理连接测试系统，并使仪器预热；
b） 调节恒流源，使电流表读数为规定值，这时在直流电压表上的读数即为被测器件的正向电压。
6.1.1.4 规定条件
环境或管基温度；
电源电压；
正向偏置电流。
6.1.2 方法1002：反向电压
6.1.2.1 目的
测量通过led器件的反向电流为规定值时，在两电极之间产生的反向电压。
6.1.2.2 测试框图（见图4）
图4 方法1002测试框图
d--被测led器件；
g--稳压源；
a--电流表；
v--电压表。
?
6.1.2.3 测试步骤
a） 按图4原理连接测试系统，并使仪器预热。
b） 调节稳压电源，使电流表读数为规定值，这时在直流电压表上的读数即为被测器件的反向电压。
6.1.2.4 规定条件
环境或管基温度；
电源电压；
反向电流。
6.1.3 方法1003：反向电流
6.1.3.1 目的
测量在被测led器件施加规定的反向电压时产生的反向电流。
6.1.3.2 测试框图（见图5）
图5 方法1003测试框图
d--被测led器件；
g--稳压源；
a--电流表；
v--电压表。
6.1.3.3 测试步骤
a） 按图5原理连接测试系统，并使仪器预热。
b） 调节稳压电源，使电压表读数为规定值，这时在直流电流表上的读数即为被测器件的反向电流。
6.1.3.4 规定条件
环境或管基温度；
电源电压；
反向电流。
6.1.4 方法1004：总电容
6.1.4.1 目的
在被测led器件施加规定的正向偏压和规定频率的信号时，测量被测器件两端的电容值。
6.1.4.2 测试框图（见图6）
图6 方法1004测试框图
d--被测led器件；
c0--隔离电容；
a--电流表；
v--电压表；
l--电感。
?
6.1.4.3 测试步骤
a） 按图6原理连接测试系统，并使仪器预热；
b） 调节电压源和调节电容仪，分别给被测led器件施加规定的正向偏压和规定频率的信号，将电容仪刻度盘上读数扣去电容c0等效值即为被测led器件总电容值。
6.1.4.4 规定条件
环境或管基温度；
正向偏置电压；
电容仪提供规定频率的信号。
6.2 2000类 光特性测试方法
6.2.1 方法2001：平均led强度
6.2.1.1 目的
测量半导体发光二极管平均led强度。
6.2.1.2 测试框图（见图7）
图7 方法2001测试框图
d--被测led器件；
g--电流源；
pd--包括面积为a的光阑d1的光度探测器；
d2、d3--消除杂散光光栏, d2,d3不应限制探测立体角；
d--被测led器件与光阑d1之间的距离。
注1：调整被测led器件使它的机械轴通过探测器孔径的中心。
注2：光度探测器的光谱灵敏度在被测器件发射的光谱波长范围内应该校准到cie（国际照明委员会）标准光度观测者光谱曲线;测试辐射参数时应采用无光谱选择性的光探测器。测试系统应该按距离d和光阑d1用标准器校正。测量距离d应按cie推荐的标准条件a和b设置。在这两种条件下,所用的探测器要求有一个面积为100mm2(相应直径为11.3mm)的园入射孔径。
cie推荐 led顶端到探测器的距离d 立体角 平面角(全角)
标准条件a 316mm 0.001sr 2o
标准条件b 100mm 0.01sr 6.5o
注3：对于脉冲测量，电流源应该提供所要求的幅度，宽度和重复率的电流脉冲。探测器上升时间相对于脉冲宽度应该足够小，系统应该是一个峰值测量仪器。
6.2.1.3 测量步骤
被测led器件按照选定的形式定位给被测器件加上规定的电流，在光度测量系统测量平均led强度。
6.2.1.4 规定条件
环境温度和合适的大气条件；
正向电流和，需要的话，宽度和重复率；
6.2.2 方法2002：半强度角和偏差角
6.2.2.1 目的
测量半导体发光二极管在规定的工作电流下的平均led强度的空间分布和半最大强度角及偏差角。半强度角 θ1/2是发光（或辐射）强度大于等于最大强度一半构成的角度（见图8），在平均led强度分布图形中，最大强度方向（光轴）与机械轴z之间的夹角即为偏差角δθ （见图８）。
6.2.2.1 测试框图（见图８）
图8 方法2002测试框图
d：被测led器件；
g：电流源；
pd：包括面积为a的光阑d1的光度探测器；
d2,d3：消除杂散光光栏, d2,d3不应限制探测立体角；
d：被测led器件与光阑d1之间的距离；
θ：z轴和探测器轴之间的夹角。
?
注1：距离d应该设置为cie标准条件a或b；
注2：对于脉冲测量，电流源应该提供所要求的幅度、宽度和重复率的电流脉冲，探测器上升时间相对于脉冲宽度应该足够小，系统应该是一个峰值测量仪器；
注3：被测led定位在一种装置上（如：旋转中心位于系统光轴上的角度盘上，度盘应该有足够的角度刻度精度），要求：
--被测led器件位置可精确再现；
--变化角度θ、器件d光学窗口的中心能保持固定；
--能测量夹角θ；
--能绕被测器件z轴旋转；
--能测量关于x轴的旋转角。
6.2.2.2 测量步骤
a） 给被测器件加上规定的工作电流。调正被测器件d的机械轴与光探测器轴重合，即θ＝0，测量光探测器的信号，把这个值设置为 i0＝100％；
b） 从0－±90°旋转度盘，光电测量系统测量各个角度时的发光强度值，得到相对强度i /i0 与θ之间的关系，优先采用极坐标图来表示，其它形式，如直角坐标图，在空白详细规范中定义后可以使用。在该图上分别读取半最大强度点对应的角度θ1 θ2 ，半强度角δθ=|θ2 -θ1 |。偏差角就是imax 和i0 方向之间的夹角。
6.2.2.3 规定条件
环境和管基温度；
规定正向电流if 或者辐射功率φe；
机械参照平面。
6.2.3 方法2003:光通量和发光效率
6.2.3.1 目的
测量被测led器件在规定条件下的光通量和发光效率。
6.2.3.2 测试框图（见图9）
图9 方法2003测试框图
图9 方法2003测试框图
注1：被测led器件发射的光辐射经积分球壁的多次反射，导致产生一个均匀的与光通量成比例的面出光度，一个位于球壁的探测器测量这个面出光度，一个漫射屏挡住光线，不使探测器直接照射到被测器件的光辐射；
注2：被测器件、漫射屏、开孔的面积和球面积比较应该相对较小，球内壁和漫射屏表面应有均匀的高反射率漫反射镀层（最小0.8）。球和探测器组合应该校准，应该考虑到峰值发射波长和光通量由于功率消耗产生的变化。
注3：也可以用变角光度计测量。
6.2.3.3 测量步骤
被测量器件放在积分球入口处，不要使光线直接到达探测器。给被测器件施加规定的正向电流if ，光度探测系统测量出光通量。将光通量数值除以正向电流if 和正向电压vf 的乘积值即为发光效率。
6.2.3.4 规定条件
环境和管基温度；
正向电流。
6.2.4 方法2004：辐射通量和辐射效率
6.2.4.1 目的
测量被测led器件在规定条件下的辐射通量(功率)和辐射效率。
6.2.4.2 测试框图（见图10）
图10 方法2002测试框图
图10 方法2002测试框图
注：被测led器件发射的光辐射经积分球壁的多次反射，导致产生一个均匀的与辐射通量成比例的面辐射出射度，一个位于球壁的探测器测量这个面辐射出射度，一个漫射屏挡住光线，不使探测器直接照射到被测器件的光辐射。被测器件、漫射屏、开孔的面积和球面积比较应该相对较小，球内壁和漫射屏表面应有均匀的高反射率漫反射镀层（最小0.8）。球和探测器组合应该用辐射标准进行校准,测量单位为瓦特。应该考虑到峰值发射波长和辐射通量由于功率消耗产生的变化。
6.2.4.3 测量步骤
被测量器件放在积分球入口处，不要使光线直接到达探测器，给被测器件施加规定的正向电流if ，辐射探测系统测量出辐射通量，将辐射通量数值除以正向电流if 和正向电压vf 的乘积值即为辐射效率。
6.2.4.4 规定条件
环境和管基温度；
正向电流。
6.2.5 方法2005：峰值发射波长、光谱辐射带宽和光谱功率分布
6.2.5.1 目的
在规定正向工作电流下，测量被测led器件的峰值发射波长，光谱辐射带宽和光谱功率分布。
6.2.5.2 测试框图（见图11）
图11 方法2005测试框图
d：被测led器件；
g：电流源；
l：聚焦透镜系统；
g：电流源（直流或脉冲）；
d2,d3：消除杂散光光栏；
m：单色仪；
rm：包括光阑d1的辐射探测系统。
注：单色仪的波长分辨率和带宽应该使测试有合适的精度。辐射探测系统的光谱响应应该校准。为便于测量，曲线峰值可以用100％表示。如果单色仪的光谱透过率和辐射探测系统的光谱灵敏度不是常数，记录的测量数据应该修正。
6.2.5.3 测量步骤
在需要的光谱范围内调整单色仪的波长直到辐射测量系统获得最大读数，相应的波长就是峰值波长（λp ），然后往λp 的两边调整单色仪的波长直到峰值波长读数的一半，获得相对应的波长λ1 和λ2 ，两者之差就是光谱辐射带宽（见图12）。按照要求的波长间隔分别测量记录每个波长时的光谱功率数值，即为光谱功率分布。
图12 光谱分布带宽
6.2.5.4 规定条件
环境和管基温度；
规定的正向电流（直流或脉冲）。
6.3 3000类：光电特性测试方法
6.3.1 方法3001: 开关时间
6.3.1.1 目的
测量被测led器件的开启时间ton （开启延时时间td(on) ＋上升时间tr ）和关闭时间toff （关闭延时时间td(off) ＋下降时间tr ）。
6.3.1.2 测试框图（见图13）
图13 方法3001测试框图
d：被测led器件；
g1：高阻电流脉冲发生器；
g2：直流电流偏置电源；
g3：直流电压偏置电源；
rd: 匹配发生器阻抗的电阻；
rl: 负载电阻；
m：测量仪器；
pd：光电二极管；
syn：同步信号。
注：光电二极管的开关时间，实验电路和测量仪器的延迟时间，输入电流脉冲的上升时间和下降时间都应该足够短以保证不影响测量精度。在光脉冲顶部获得的平均输出功率（见图1）没有必要等于直流偏置电流与输入脉冲电流之和时的连续辐射功率。
6.3.1.3 测量步骤
把规定的直流和脉冲电流加到被测器件，用测量仪器m测量开关时间。100％的辐射输出功率电平就是辐射脉冲顶端获得的平均输出功率。0％电平是在直流偏置电流时的输出功率。
6.3.1.4 规定条件
环境和管基温度；
直流偏置电流；
光学窗口；
光学结构。
7 量值传递
发光强度是led器件主要光参数，由于有些led非点光源且各向异性，在近场条件下,led光度测试过程中会产生很多误差。因此cie推荐用led平均强度的概念来作为led发光强度测量的基础.目前最好的led测试技术是将被测led和在光谱和空间功率分布与其尽可能接近一致的参照标准样管进行比对测试.发光强度测试仪器和参照标准样管的标定和校准必须采用统一的方法和基准。
8.1 原理
发光强度的单位是坎德拉（candela，符号为cd），它是国际单位制的七个基本单位之一。1979年前世界上只有9个国家建立了光强基准，我国很早就建立了光度基准和2856k色温的光强度工作基准。因此，确定由国家或省（市）级法定计量测试部门标定的2856k光强标准灯作为发光强度传递的工具。
8.2 方法
a）用色温为2856k的光强标准灯对led测试系统进行校准和标定。
b）用具有cie标准光度观测者光谱响应的光电探测器分别对专门挑选的led器件和色温为2856k的光强标准灯进行比对测试，对不同光谱功率分布的led器件求得他们的光谱修正系数(scf,spectral correction factor),从而把标准灯光强数值传递到led器件上，以此作为led光强参照标准样管.但是作为参照标准样管的led器件必须有严格的要求。它们主要是：
--优良的稳定性，必须进行严格的筛选和老化,必须规定最少老化时间；
--采用光轴和机械轴重合的led器件作参照样管.或采用光强（辐射）分布图形近似为圆形的器件。
--参照标准样管工作时,必须使其在恒定的温度和驱动电流(20ma)下工作,保证其有一个恒定的光学输出.
c）建立专门实验室进行仲裁性测试和各种参照标准样管的定标。
附录1. 基本辐射度量和光度量
1. 辐射度量
1.1 辐射能qe radiant energy
以辐射的形式发射,传输和接收的能量,单位为j(焦耳)。
1.2 辐射通量φe radiant flux
辐射通量又常称为辐射功率(radiant power)pe ,是辐射源发射,传输和接收的功率.单位为瓦(w),如以t表示时间,辐射通量定义为
φe =dqe/dt
1.3 辐射强度ie radiant intensity
辐射强度定义为在给定方向上的立体角元内,离开点辐射源(或辐射源面元)的辐射通量dφe与该立体角元 dω的比值.单位为瓦／球面度(w/sr ).
ie =dφe/dω
?
1.4 辐射亮度le radiance
辐射源面上面积为ds 的一点沿给定方向上的辐射强度die 与该点在垂直于给定方向的平面上正投影面积的比值定义为给定方向上的辐射亮度.单位为w/(sr•m2)
1.5 辐射照度ee irradiance
照射在辐射接收面上一点的辐射通量dφe 与该点面积da的比值。即
ee=dφe/da
单位为w/m2 。
2. 光度量
2.1 光量 quantity of light or luminance energy
光通量和光照射时间的乘积,单位为流明秒(lumen second) 。
2.2 光通量φv luminous flux
光源在单位时间内发出的光量,单位为流明(lumen),符号为lm。
φv=dqv/dt
3.3 发光强度iv luminous intensity
光源在给定方向上的一个很小的立体角元内所包含的光通量dφv 与这个立体角dω 的比值,单位为坎德拉( cd)
iv=dφv /dω
3.4 光亮度lv luminance
光源表面一点处的面元在给定方向上的发光强度div 与该面元在垂直于给定方向的平面上的正投影面积的比值。单位为坎德拉每平方米(cd/m2 )
lv=div /(dscosθ)=d2(dωdscosθ)
3.5 光照度ev illuminance
照射在光接收面上一点处的面元上的光通量dφv与该面元面积ds 的比值。单位为勒克斯(lux),常用lx表示。
ev=dφv /ds
附录2. led器件颜色评价
led器件的光辐射和自然界的所有颜色一样会对人眼产生视觉刺激，人们根据自己的感受评价led器件的颜色特性，为避免这种评价的主观性，必须用物理的方法来对颜色进行计量（色度学）。目前在实际应用中常有术语误用情况等问题，因此完全有必要就led器件的色度计量问题作叙述，以供参考。
1 颜色的心理属性和术语
人们根据颜色的外貌，按直观颜色视觉的心理感受，对颜色进行系统的归纳和排列，给以相应的文字描述和数字标记。颜色可以分为彩色和非彩色两大类：非彩色是指白色，黑色和各种深浅不同的灰色。它们构成所谓的黑白系列，研究表明颜色有三种心理特性，分别可以用色调、饱和度、明度来描述。
1.1 色调hue
表示颜色相互区分的属性。可见光谱中不同波长的光辐射在视觉上表现为不同的色调，如红、绿、蓝和黄等。光源的色调取决于人眼对其辐射的光谱构成产生的感觉；物体的色调则取决于人眼对光源光谱组成和物体表面反射（或透射）的各波长辐射的比例所产生的感觉。
1.2 饱和度saturation
指颜色的纯洁性。可见光谱中各单色光的饱和度最高，当单色光中掺入白光愈多时，则饱和度愈低。
1.3 明度brightness
明度是人眼感觉到颜色的明亮程度。颜色的亮度越高，眼睛就越感觉明亮，即有较高的明度。物体色的黑白系列的非彩色代表物体的光反射率的变化，在视觉上就是明度的变化，愈接近白色，明度愈高。反之，愈接近黑色，明度愈低。
2 led颜色测量
2.1 cie1931－xyz色度系统
颜色感觉是由于光辐射源的或被物体反射的光辐射作用于人眼的结果。因此，颜色不仅取决于光刺激，而且取决于人眼的视觉特性。关于颜色的测量和标准应该符合人眼的观测结果。但是，人眼的颜色特性对于不同的观测者或多或少会有差异，因此要求根据大量的观测者的颜色视觉实验，确定一组为匹配等能光谱色的三原色数据，?quot;标准色度观测者光谱三刺激值，以此代表人眼的平均颜色视觉特性，用于色度学的测量和计算。
cie（国际照明委员会）1931年在rgb系统的基础上采用设想的三原色（x），（y），（z）［分别代表红色，绿色和蓝色］，建立了cie－1931色度图，同时将匹配等能光谱各种颜色的三原色数据标准化，确定?quot;cie1931－xyz标准色度学系统。
cie1931－xyz色度系统是色度学基础。任何一种颜色均可以用cie1931-xyz色度图中它的色度坐标x,y和刺激值y来表示。图16为cie1931色度图。
图16 cie1931色度图
在这个系统中，色度坐标：
这里x、y、z为颜色的三刺激值，它们的数值表示了三原色匹配该颜色时相互之间的比例。一个等能光谱的白光是有相同数量的x、y、z组成。
2.2 色度坐标的计算
要计算led器件的色度坐标及其它参数，如果已知器件的光谱功率（能量）分布，则可以按下式计算：
由于实际上很难用数学表达式来写出p(λ) ，因此常以求和来近似积分。这里y对于光源来说，它为光源的亮度。对于物体色而言，k称为调整系数，它是将照明体或光源的y值调整为100时得出，即：
2.3 分光光度法测量色度坐标
按方法2005测量得到被测led器件的光谱功率分布p(λ)曲线后，可按9.2.2计算方法得到被测器件的色度坐标。
2.4 光电积分法测量色度坐标
把光电探测器的光谱响应用光学系统修正得和cie1931标准色度观测者光谱三刺激值 一致，那么用这样的光探测系统就能一次性积分测量出被测器件光辐射的三刺激值。计算得到色度坐标。
2.5 主波长 dominant wavelength
任何一个颜色都可以看作为用某一个光谱色按一定比例与一个参照光源（如cie标准光源a、b、c等，能光源e，标准照明体d65 等）相混合而匹配出来的颜色，这个光谱色就是颜色的主波长。颜色的主波长相当于人眼观测到的颜色的色调（心理量）。
若已获得被测led器件的色度坐标，就可以采用等能白光e光源（ x0＝0.3333，y0 ＝0.3333）作为参照光源来计算决定颜色的主波长。计算时根据色度图上连接参照光源色度点与样品颜色色度点的直线的斜率，查表读出直线与光谱轨迹的交点，确定主波长。
2.6 纯度 purity
样品颜色接近主波长光谱色的程度就表示了该样品颜色的纯度。在cie－1931色度图上，在颜色主波长线上用参照光源色度点到样品色度点的距离与参照光源色度点到光谱色色度点的距离之比来表示纯度。颜色的纯度和人眼观测到的颜色饱和度基本一致。
2.7 色温tc color temperature
光源的光辐射所呈现的颜色与在某一温度下黑体辐射的颜色相同时，称黑体的温度（tc）为光源的色温度。为了求得光源的色温，需要先求得它的色度坐标，然后在色度图上由cie1960ucs推导的iso色温线求取色温。对于相对光谱功率分布偏离黑体相对光谱功率分布较远的光源，用色度坐标与其最*近的黑体温度来表示该光源的相关色温，在色温线上求取相关色温。
参考文献:
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2.gb4728－85 电气图形用图形符号
3.gb11499－89 半导体分立器件文字符号
4.gb/t15651－1995 半导体器件 分立器件和集成电路 第五部分：光电子器件
5.sj2353.3－83 半导体发光器件测试方法
6.sj2658－86 半导体红外发光二极管测试方法
7.iec－747－5 semiconductor devices part5：optoelectronic devices
8.cie-127-1997 measurement of leds
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二极管的极电容
我们知道二极管具有容易从p型向n型半导体通过电流，而在相反方向不易通过的的特性。这两种特性 合起来就产生了电容器的作用，即蓄积电荷的作用。蓄积有电荷，当然要放电。放电可以在任何方向 进行。而二极管只在一个方向有电流流过这种说法，严格来说是不成立的。这种情况在高频时就明显 表现出来。因此，二极管的极电容以小为好。
最大额定值
最大反向峰值电压vrm 即使没有反向电流，只要不断地提高反向电压，迟早会使二极管损坏。这种能加上的反向电压，不是瞬时电压，而是反复加上的正反向电压。 因给整流器加的是交流电压，它的最大值是规定的重要因子。
最大直流反向电压vr 上述最大反向峰值电压是反复加上的峰值电压，vr是连续加直流电压时的值。用于直流电路，最大直流 反向电压对于确定允许值和上限值是很重要的。
最大浪涌电流isurge
允许流过的过量的正向电流。它不是正常电流，而是瞬间电流，这个值相当大。
最大平均整流电流io
在半波整流电路中，流过负载电阻的平均整流电流的最大值。这是设计时非常重要的值。
最大交流输入电压vi
在半波整流电路（电阻负荷）上加的正弦交流电压的有效值。这也是选择整流器时非常重要的参数。 最大峰值正向电流ifm 正向流过的最大电流值，这也是设计整流电路时的重要参数。
最大功率p
二极管中有电流流过，就会吸热，而使自身温度升高。最大功率p为功率的最大值。具体讲就是加在 二极管两端的电压乘以流过的电流。这个极限参数对稳压二极管，可变电阻二极管显得特别重要。
反向电流ir
一般说来，二极管中没有反向电流流过，实际上，加一定的反向电压，总会有电流流过，这就是反向 电流。不用说，好的二极管，反向电流较小。
反向恢复时间
从正向电压变成反向电压时，理想情况是电流能瞬时截止，实际上，一般要延迟一点点时间。 决定电流截止延时的量，就是反向恢复时间。虽然它直接影响二极管的开关速度，但不一定说这个值小就好。
考电工证我们知道二极管具有容易从p型向n型半导体通过电流，而在相反方向不易通过的的特性。这两种特性 合起来就产生了电容器的作用，即蓄积电荷的作用。蓄积有电荷，当然要放电。放电可以在任何方向 进行。而二极管只在一个方向有电流流过这种说法，严格来说是不成立的。这种情况在高频时就明显 表现出来。因此，二极管的极电容以小为好。
最大额定值
最大反向峰值电压vrm 即使没有反向电流，只要不断地提高反向电压，迟早会使二极管损坏。这种能加上的反向电压，不是瞬时电压，而是反复加上的正反向电压。 因给整流器加的是交流电压，它的最大值是规定的重要因子。
最大直流反向电压vr
上述最大反向峰值电压是反复加上的峰值电压，vr是连续加直流电压时的值。用于直流电路，最大直流反向电压对于确定允许值和上限值是很重要的。
最大浪涌电流isurge
允许流过的过量的正向电流。它不是正常电流，而是瞬间电流，这个值相当大。
最大平均整流电流io
在半波整流电路中，流过负载电阻的平均整流电流的最大值。这是设计时非常重要的值。
最大交流输入电压vi
考电工证在半波整流电路（电阻负荷）上加的正弦交流电压的有效值。这也是选择整流器时非常重要的参数。 最大峰值正向电流ifm 正向流过的最大电流值，这也是设计整流电路时的重要参数。
系统地介绍了与发光二极管测试有关的术语和定义
系统地介绍了与发光二极管测试有关的术语和定义,在此基础上,详细介绍了测试方法和测试装置的要求。
1 前 言
半导体发光二极管是一种重要的光电子器件,它在科学研究和工农业生产中均有非常广泛的应用.发光二极管虽小,但要准确测量它的各项光和辐射参数并非一件易事.目前在世界范围内的测试比对还有较大的差异.鉴于此,cie(国际照明委员会)tc2-34小组对此进行了研究,所提出的技术报告形成了cie127-1997文件.
中国光学光电子行业协会光电器件专业分会根据国内及行业内部的实际情况,初步制定了行业标准发光二极管测试方法,2002年起在行业内部试行.本文叙述了与发光二极管测试有关的术语和定义,在此基础上,详细介绍了测试方法和测试装置的要求,以期收到抛砖引玉之效果.
本文涉及的测试方法适用于紫外/可见光/红外发光二极管及其组件,其芯片测试可以参照进行。
2 术语和定义
2.1发光二极管 led
除半导体激光器外，当电流激励时能发射光学辐射的半导体二极管。严格地讲，术语led应该仅应用于发射可见光的二极管；发射近红外辐射的二极管叫红外发光二极管（ired,infrared emitting diode）；发射峰值波长在可见光短波限附近，由部份紫外辐射的二极管称为紫外发光二极管；但是习惯上把上述三种半导体二极管统称为发光二极管。
2.2光轴 optical axis
最大发光（或辐射）强度方向中心线。
2.3正向电压vf forward voltage
通过发光二极管的正向电流为确定值时，在两极间产生的电压降。
2.4反向电流ir reverse current
加在发光二极管两端的反向电压为确定值时，流过发光二极管的电流。
2.5反向电压vr reverse voltage
被测led器件通过的反向电流为确定值时，在两极间所产生的电压降。
2.6总电容c capacitance
在规定正向偏压和规定频率下，发光二极管两端的电容。
2.7开关时间 switching time
涉及以下概念的最低和最高规定值是10％和90％，除非特别注明。
2.7.1开启延迟时间td(on) turn-on delay time
输入脉冲前沿最低规定值到输出脉冲前沿最低规定值之间的时间间隔。
2.7.2上升时间tr rise time
输出脉冲前沿最低规定值到最高规定值之间的时间间隔。
2.7.3开启时间ton turn-on time
器件所加输入脉冲前沿的最低规定值到输出脉冲前沿最高规定值之间的时间间隔。
ton= td(on)+tr
2.7.4关闭延迟时间td(off) turn-off delay time
器件所加输入脉冲后沿的最高规定值到输出脉冲后沿最高规定值之间的时间间隔。
2.7.5下降时间tf fall time
输出脉冲后沿最高规定值到最低规定值之间的时间间隔（见图1）。
图1 开关时间 延迟时间
2.7.6关闭时间toff turn-off time
器件所加输入脉冲后沿的最低规定值到输出脉冲后沿最低规定值之间的时间间隔。
toff =td(off)+tf
?
2.8光通量φv luminous flux
通过发光二极管的正向电流为规定值时，器件光学窗口发射的光通量。
2.9辐射功率φe radiant power
通过发光二极管的正向电流为规定值时，器件光学窗口发射的辐射功率。
2.10辐射功率效率ηe radiant power efficiency
器件发射的辐射功率 与器件的电功率（正向电流 乘以正向电压 ）的比值：
ηe =φe/(if•vf)
注：在与其它术语不会混淆时，可简称为辐射效率 (radiant efficiency)。
2.11光通量效率ηv luminous flux efficiency
器件发射的光通量φv 与器件的电功率（正向电流 if乘以正向电压 vf）的比值：
ηv =φv/(if•vf)
注：在与其它术语不会混淆时，可简称为发光效率（luminous efficiency）。
2.12发光（或辐射）空间分布图及相关特性
2.12.1发光（或辐射）强度iv luminous（or radiant） intensity
光源在单位立体角内发射的光（或辐射）通量，可表示为iv =dφ/dω。发光（或辐射）强度的概念要求假定辐射源是一个点辐射源，或者它的尺寸和光探测器的面积与离光探测器的距离相比是足够小，在这种情形，光探测器表面的光（或辐射）照度遵循距离平方反比定理，即e=i/d2 。这里i是辐射源的强度，d是辐射源中心到探测器中心的距离。把这种情况称为远场条件。
然而在许多应用中，测量led时所用的距离相对较短，源的相对尺寸太大，或者探测器表面构成的角度太大，这就是所谓的近场条件。此时，光探测器测量的光（或辐射）照度取决于正确的测量条件。
2.12.2平均led强度 averaged led intensity
照射在离led一定距离处的光探测器上的通量φ与由探测器构成的立体角ω 的比值，立体角可将探测器的面积s除以测量距离d的平方计算得到。
i=φ/ω=φ/(s/d2)
cie推荐标准条件a和b(见7.2.1.2)来测量近场条件下的平均led强度,可以分别用符号iled a和iled b来表示,用符号iled ae和iled av分别表示标准条件a测量的平均led辐射强度和平均led发光强度。
2.12.3发光（或辐射）强度空间分布图 luminous（or radiant）diagram
反映器件的发光（或辐射）强度空间分布特性（见图2）：
iv(或ie)=f(θ)
图2 辐射图和有关特性
注1：除非另外规定，发光（或辐射）强度分布应该规定在包括机械轴z的平面内。
注2：如果发光（或辐射）强度分布图形有以z轴为旋转对称特性，发光（或辐射）强度空间分布图仅规定一个平面。
注3：如果没有以z轴为旋转对称特性，各种角度θ的发光（或辐射）强度分布应有要求，x、y、z方向要求可有详细规范定义。
2.12.4半强度角θ1/2 half-intensity angle
在发光（或辐射）强度分布图形中，发光（或辐射）强度大于最大强度一半构成的角度（见图2）。
2.12.5偏差角δθ misalignment angle
在发光（或辐射）强度分布图形中，最大发光（或辐射）强度方向（光轴）与机械轴z之间的夹角（见图2）。
2.13光谱特性
2.13.1峰值发射波长λp peak-emission wavelength
光谱辐射功率最大的波长。
2.13.2光谱辐射带宽δλ spectral radiation bandwith
光谱辐射功率大于等于最大值一半的波长间隔。
2.13.3光谱功率（能量）分布p(λ) spectral power distribution
在光辐射波长范围内，各个波长的辐射功率分布情况。
3 最大额定值
3.1 最低和最高储存温度（tstg ）
3.2 最低和最高工作环境温度或管基温度（tamb 或tcase ）
3.3 最大反向电压（vr ）
注：不可用于相互首尾相接的双管器件。
3.4 在25℃环境或管基温度时的最大连续正向电流（if ）和减额定值曲线或减额定值系数。
3.5 在适当地方，在规定脉冲条件下，在25℃环境或管基温度时的最大峰值正向电流（ifm ）
4 主要光电特性（见表1）?
?5 一般要求
5.1 试验条件
除非另有规定，器件的光电参数测试应按本标准规定试验条件进行。
5.1.1 标准大气条件
温度：15℃～35℃
相对湿度：20％～80％
气压：86kpa～106kpa
5.1.2 仲裁试验的标准大气条件
温度：25℃±1℃；
相对湿度：48％～52％；
气压：86kpa～106kpa
5.1.3 环境条件
a） 测试环境应无影响测试准确度的机械振动和电磁干扰；.
b） 除非另有规定，器件全部光电参数均应在热平衡下进行；
c） 测试系统应接地良好。
5.2 参数要求
除非另有规定，器件测试应采取预防措施和保持下述公差。虽然在有关文件中规定的测试条件严于下述公差，但在一般情况下，应遵循下述规定的条件。
a） 偏置条件应在规定值的±3％以内；
b） 输入脉冲特性，重复频率和频率等的误差应在±10％以内；
c） 测量开关参数的误差应在±5％以内；
d） 测量直流电参数误差不大于±2％；
e） 测量辐射功率的误差不大于5％；
f） 测量峰值辐射波长的误差不大于±2nm；
g） 测量半强度角误差不大于10％；
h） 测量发光强度误差不大于25％。
6 测试方法
测试方法分为：
a） 1000类 电特性测试方法
--方法1001 正向电压
--方法1002 反向电压
--方法1003 反向电流
--方法1004 总电容
b） 2000类 光特性测试方法
--方法2001 平均led强度
--方法2002 半强度角和偏差角
--方法2003 光通量和发光效率
--方法2004 辐射通量和辐射效率
--方法2005 峰值发射波长，光谱辐射带宽和光谱功率分布
c） 3000类 光电特性测试方法
--方法3001 开关时间
6.1 1000类 电特性测试方法
6.1.1 方法1001：正向电压
6.1.1.1 目的
测量led器件在规定正向工作电流下，两电极间产生的电压降。
6.1.1.2 测试框图（见图3）
图3 方法1001测试框图
d--被测led器件；
g--恒流源；
a--电流表；
v--电压表。
?
6.1.1.3 测试步骤
a） 按图3原理连接测试系统，并使仪器预热；
b） 调节恒流源，使电流表读数为规定值，这时在直流电压表上的读数即为被测器件的正向电压。
6.1.1.4 规定条件
环境或管基温度；
电源电压；
正向偏置电流。
6.1.2 方法1002：反向电压
6.1.2.1 目的
测量通过led器件的反向电流为规定值时，在两电极之间产生的反向电压。
6.1.2.2 测试框图（见图4）
图4 方法1002测试框图
d--被测led器件；
g--稳压源；
a--电流表；
v--电压表。
?
6.1.2.3 测试步骤
a） 按图4原理连接测试系统，并使仪器预热。
b） 调节稳压电源，使电流表读数为规定值，这时在直流电压表上的读数即为被测器件的反向电压。
6.1.2.4 规定条件
环境或管基温度；
电源电压；
反向电流。
6.1.3 方法1003：反向电流
6.1.3.1 目的
测量在被测led器件施加规定的反向电压时产生的反向电流。
6.1.3.2 测试框图（见图5）
图5 方法1003测试框图
d--被测led器件；
g--稳压源；
a--电流表；
v--电压表。
6.1.3.3 测试步骤
a） 按图5原理连接测试系统，并使仪器预热。
b） 调节稳压电源，使电压表读数为规定值，这时在直流电流表上的读数即为被测器件的反向电流。
6.1.3.4 规定条件
环境或管基温度；
电源电压；
反向电流。
6.1.4 方法1004：总电容
6.1.4.1 目的
在被测led器件施加规定的正向偏压和规定频率的信号时，测量被测器件两端的电容值。
6.1.4.2 测试框图（见图6）
图6 方法1004测试框图
d--被测led器件；
c0--隔离电容；
a--电流表；
v--电压表；
l--电感。
?
6.1.4.3 测试步骤
a） 按图6原理连接测试系统，并使仪器预热；
b） 调节电压源和调节电容仪，分别给被测led器件施加规定的正向偏压和规定频率的信号，将电容仪刻度盘上读数扣去电容c0等效值即为被测led器件总电容值。
6.1.4.4 规定条件
环境或管基温度；
正向偏置电压；
电容仪提供规定频率的信号。
6.2 2000类 光特性测试方法
6.2.1 方法2001：平均led强度
6.2.1.1 目的
测量半导体发光二极管平均led强度。
6.2.1.2 测试框图（见图7）
图7 方法2001测试框图
d--被测led器件；
g--电流源；
pd--包括面积为a的光阑d1的光度探测器；
d2、d3--消除杂散光光栏, d2,d3不应限制探测立体角；
d--被测led器件与光阑d1之间的距离。
注1：调整被测led器件使它的机械轴通过探测器孔径的中心。
注2：光度探测器的光谱灵敏度在被测器件发射的光谱波长范围内应该校准到cie（国际照明委员会）标准光度观测者光谱曲线;测试辐射参数时应采用无光谱选择性的光探测器。测试系统应该按距离d和光阑d1用标准器校正。测量距离d应按cie推荐的标准条件a和b设置。在这两种条件下,所用的探测器要求有一个面积为100mm2(相应直径为11.3mm)的园入射孔径。
cie推荐 led顶端到探测器的距离d 立体角 平面角(全角)
标准条件a 316mm 0.001sr 2o
标准条件b 100mm 0.01sr 6.5o
注3：对于脉冲测量，电流源应该提供所要求的幅度，宽度和重复率的电流脉冲。探测器上升时间相对于脉冲宽度应该足够小，系统应该是一个峰值测量仪器。
6.2.1.3 测量步骤
被测led器件按照选定的形式定位给被测器件加上规定的电流，在光度测量系统测量平均led强度。
6.2.1.4 规定条件
环境温度和合适的大气条件；
正向电流和，需要的话，宽度和重复率；
6.2.2 方法2002：半强度角和偏差角
6.2.2.1 目的
测量半导体发光二极管在规定的工作电流下的平均led强度的空间分布和半最大强度角及偏差角。半强度角 θ1/2是发光（或辐射）强度大于等于最大强度一半构成的角度（见图8），在平均led强度分布图形中，最大强度方向（光轴）与机械轴z之间的夹角即为偏差角δθ （见图８）。
6.2.2.1 测试框图（见图８）
图8 方法2002测试框图
d：被测led器件；
g：电流源；
pd：包括面积为a的光阑d1的光度探测器；
d2,d3：消除杂散光光栏, d2,d3不应限制探测立体角；
d：被测led器件与光阑d1之间的距离；
θ：z轴和探测器轴之间的夹角。
?
注1：距离d应该设置为cie标准条件a或b；
注2：对于脉冲测量，电流源应该提供所要求的幅度、宽度和重复率的电流脉冲，探测器上升时间相对于脉冲宽度应该足够小，系统应该是一个峰值测量仪器；
注3：被测led定位在一种装置上（如：旋转中心位于系统光轴上的角度盘上，度盘应该有足够的角度刻度精度），要求：
--被测led器件位置可精确再现；
--变化角度θ、器件d光学窗口的中心能保持固定；
--能测量夹角θ；
--能绕被测器件z轴旋转；
--能测量关于x轴的旋转角。
6.2.2.2 测量步骤
a） 给被测器件加上规定的工作电流。调正被测器件d的机械轴与光探测器轴重合，即θ＝0，测量光探测器的信号，把这个值设置为 i0＝100％；
b） 从0－±90°旋转度盘，光电测量系统测量各个角度时的发光强度值，得到相对强度i /i0 与θ之间的关系，优先采用极坐标图来表示，其它形式，如直角坐标图，在空白详细规范中定义后可以使用。在该图上分别读取半最大强度点对应的角度θ1 θ2 ，半强度角δθ=|θ2 -θ1 |。偏差角就是imax 和i0 方向之间的夹角。
6.2.2.3 规定条件
环境和管基温度；
规定正向电流if 或者辐射功率φe；
机械参照平面。
6.2.3 方法2003:光通量和发光效率
6.2.3.1 目的
测量被测led器件在规定条件下的光通量和发光效率。
6.2.3.2 测试框图（见图9）
图9 方法2003测试框图
图9 方法2003测试框图
注1：被测led器件发射的光辐射经积分球壁的多次反射，导致产生一个均匀的与光通量成比例的面出光度，一个位于球壁的探测器测量这个面出光度，一个漫射屏挡住光线，不使探测器直接照射到被测器件的光辐射；
注2：被测器件、漫射屏、开孔的面积和球面积比较应该相对较小，球内壁和漫射屏表面应有均匀的高反射率漫反射镀层（最小0.8）。球和探测器组合应该校准，应该考虑到峰值发射波长和光通量由于功率消耗产生的变化。
注3：也可以用变角光度计测量。
6.2.3.3 测量步骤
被测量器件放在积分球入口处，不要使光线直接到达探测器。给被测器件施加规定的正向电流if ，光度探测系统测量出光通量。将光通量数值除以正向电流if 和正向电压vf 的乘积值即为发光效率。
6.2.3.4 规定条件
环境和管基温度；
正向电流。
6.2.4 方法2004：辐射通量和辐射效率
6.2.4.1 目的
测量被测led器件在规定条件下的辐射通量(功率)和辐射效率。
6.2.4.2 测试框图（见图10）
图10 方法2002测试框图
图10 方法2002测试框图
注：被测led器件发射的光辐射经积分球壁的多次反射，导致产生一个均匀的与辐射通量成比例的面辐射出射度，一个位于球壁的探测器测量这个面辐射出射度，一个漫射屏挡住光线，不使探测器直接照射到被测器件的光辐射。被测器件、漫射屏、开孔的面积和球面积比较应该相对较小，球内壁和漫射屏表面应有均匀的高反射率漫反射镀层（最小0.8）。球和探测器组合应该用辐射标准进行校准,测量单位为瓦特。应该考虑到峰值发射波长和辐射通量由于功率消耗产生的变化。
6.2.4.3 测量步骤
被测量器件放在积分球入口处，不要使光线直接到达探测器，给被测器件施加规定的正向电流if ，辐射探测系统测量出辐射通量，将辐射通量数值除以正向电流if 和正向电压vf 的乘积值即为辐射效率。
6.2.4.4 规定条件
环境和管基温度；
正向电流。
6.2.5 方法2005：峰值发射波长、光谱辐射带宽和光谱功率分布
6.2.5.1 目的
在规定正向工作电流下，测量被测led器件的峰值发射波长，光谱辐射带宽和光谱功率分布。
6.2.5.2 测试框图（见图11）
图11 方法2005测试框图
d：被测led器件；
g：电流源；
l：聚焦透镜系统；
g：电流源（直流或脉冲）；
d2,d3：消除杂散光光栏；
m：单色仪；
rm：包括光阑d1的辐射探测系统。
注：单色仪的波长分辨率和带宽应该使测试有合适的精度。辐射探测系统的光谱响应应该校准。为便于测量，曲线峰值可以用100％表示。如果单色仪的光谱透过率和辐射探测系统的光谱灵敏度不是常数，记录的测量数据应该修正。
6.2.5.3 测量步骤
在需要的光谱范围内调整单色仪的波长直到辐射测量系统获得最大读数，相应的波长就是峰值波长（λp ），然后往λp 的两边调整单色仪的波长直到峰值波长读数的一半，获得相对应的波长λ1 和λ2 ，两者之差就是光谱辐射带宽（见图12）。按照要求的波长间隔分别测量记录每个波长时的光谱功率数值，即为光谱功率分布。
图12 光谱分布带宽
6.2.5.4 规定条件
环境和管基温度；
规定的正向电流（直流或脉冲）。
6.3 3000类：光电特性测试方法
6.3.1 方法3001: 开关时间
6.3.1.1 目的
测量被测led器件的开启时间ton （开启延时时间td(on) ＋上升时间tr ）和关闭时间toff （关闭延时时间td(off) ＋下降时间tr ）。
6.3.1.2 测试框图（见图13）
图13 方法3001测试框图
d：被测led器件；
g1：高阻电流脉冲发生器；
g2：直流电流偏置电源；
g3：直流电压偏置电源；
rd: 匹配发生器阻抗的电阻；
rl: 负载电阻；
m：测量仪器；
pd：光电二极管；
syn：同步信号。
注：光电二极管的开关时间，实验电路和测量仪器的延迟时间，输入电流脉冲的上升时间和下降时间都应该足够短以保证不影响测量精度。在光脉冲顶部获得的平均输出功率（见图1）没有必要等于直流偏置电流与输入脉冲电流之和时的连续辐射功率。
6.3.1.3 测量步骤
把规定的直流和脉冲电流加到被测器件，用测量仪器m测量开关时间。100％的辐射输出功率电平就是辐射脉冲顶端获得的平均输出功率。0％电平是在直流偏置电流时的输出功率。
6.3.1.4 规定条件
环境和管基温度；
直流偏置电流；
光学窗口；
光学结构。
7 量值传递
发光强度是led器件主要光参数，由于有些led非点光源且各向异性，在近场条件下,led光度测试过程中会产生很多误差。因此cie推荐用led平均强度的概念来作为led发光强度测量的基础.目前最好的led测试技术是将被测led和在光谱和空间功率分布与其尽可能接近一致的参照标准样管进行比对测试.发光强度测试仪器和参照标准样管的标定和校准必须采用统一的方法和基准。
8.1 原理
发光强度的单位是坎德拉（candela，符号为cd），它是国际单位制的七个基本单位之一。1979年前世界上只有9个国家建立了光强基准，我国很早就建立了光度基准和2856k色温的光强度工作基准。因此，确定由国家或省（市）级法定计量测试部门标定的2856k光强标准灯作为发光强度传递的工具。
8.2 方法
a）用色温为2856k的光强标准灯对led测试系统进行校准和标定。
b）用具有cie标准光度观测者光谱响应的光电探测器分别对专门挑选的led器件和色温为2856k的光强标准灯进行比对测试，对不同光谱功率分布的led器件求得他们的光谱修正系数(scf,spectral correction factor),从而把标准灯光强数值传递到led器件上，以此作为led光强参照标准样管.但是作为参照标准样管的led器件必须有严格的要求。它们主要是：
--优良的稳定性，必须进行严格的筛选和老化,必须规定最少老化时间；
--采用光轴和机械轴重合的led器件作参照样管.或采用光强（辐射）分布图形近似为圆形的器件。
--参照标准样管工作时,必须使其在恒定的温度和驱动电流(20ma)下工作,保证其有一个恒定的光学输出.
c）建立专门实验室进行仲裁性测试和各种参照标准样管的定标。
附录1. 基本辐射度量和光度量
1. 辐射度量
1.1 辐射能qe radiant energy
以辐射的形式发射,传输和接收的能量,单位为j(焦耳)。
1.2 辐射通量φe radiant flux
辐射通量又常称为辐射功率(radiant power)pe ,是辐射源发射,传输和接收的功率.单位为瓦(w),如以t表示时间,辐射通量定义为
φe =dqe/dt
1.3 辐射强度ie radiant intensity
辐射强度定义为在给定方向上的立体角元内,离开点辐射源(或辐射源面元)的辐射通量dφe与该立体角元 dω的比值.单位为瓦／球面度(w/sr ).
ie =dφe/dω
?
1.4 辐射亮度le radiance
辐射源面上面积为ds 的一点沿给定方向上的辐射强度die 与该点在垂直于给定方向的平面上正投影面积的比值定义为给定方向上的辐射亮度.单位为w/(sr•m2)
1.5 辐射照度ee irradiance
照射在辐射接收面上一点的辐射通量dφe 与该点面积da的比值。即
ee=dφe/da
单位为w/m2 。
2. 光度量
2.1 光量 quantity of light or luminance energy
光通量和光照射时间的乘积,单位为流明秒(lumen second) 。
2.2 光通量φv luminous flux
光源在单位时间内发出的光量,单位为流明(lumen),符号为lm。
φv=dqv/dt
3.3 发光强度iv luminous intensity
光源在给定方向上的一个很小的立体角元内所包含的光通量dφv 与这个立体角dω 的比值,单位为坎德拉( cd)
iv=dφv /dω
3.4 光亮度lv luminance
光源表面一点处的面元在给定方向上的发光强度div 与该面元在垂直于给定方向的平面上的正投影面积的比值。单位为坎德拉每平方米(cd/m2 )
lv=div /(dscosθ)=d2(dωdscosθ)
3.5 光照度ev illuminance
照射在光接收面上一点处的面元上的光通量dφv与该面元面积ds 的比值。单位为勒克斯(lux),常用lx表示。
ev=dφv /ds
附录2. led器件颜色评价
led器件的光辐射和自然界的所有颜色一样会对人眼产生视觉刺激，人们根据自己的感受评价led器件的颜色特性，为避免这种评价的主观性，必须用物理的方法来对颜色进行计量（色度学）。目前在实际应用中常有术语误用情况等问题，因此完全有必要就led器件的色度计量问题作叙述，以供参考。
1 颜色的心理属性和术语
人们根据颜色的外貌，按直观颜色视觉的心理感受，对颜色进行系统的归纳和排列，给以相应的文字描述和数字标记。颜色可以分为彩色和非彩色两大类：非彩色是指白色，黑色和各种深浅不同的灰色。它们构成所谓的黑白系列，研究表明颜色有三种心理特性，分别可以用色调、饱和度、明度来描述。
1.1 色调hue
表示颜色相互区分的属性。可见光谱中不同波长的光辐射在视觉上表现为不同的色调，如红、绿、蓝和黄等。光源的色调取决于人眼对其辐射的光谱构成产生的感觉；物体的色调则取决于人眼对光源光谱组成和物体表面反射（或透射）的各波长辐射的比例所产生的感觉。
1.2 饱和度saturation
指颜色的纯洁性。可见光谱中各单色光的饱和度最高，当单色光中掺入白光愈多时，则饱和度愈低。
1.3 明度brightness
明度是人眼感觉到颜色的明亮程度。颜色的亮度越高，眼睛就越感觉明亮，即有较高的明度。物体色的黑白系列的非彩色代表物体的光反射率的变化，在视觉上就是明度的变化，愈接近白色，明度愈高。反之，愈接近黑色，明度愈低。
2 led颜色测量
2.1 cie1931－xyz色度系统
颜色感觉是由于光辐射源的或被物体反射的光辐射作用于人眼的结果。因此，颜色不仅取决于光刺激，而且取决于人眼的视觉特性。关于颜色的测量和标准应该符合人眼的观测结果。但是，人眼的颜色特性对于不同的观测者或多或少会有差异，因此要求根据大量的观测者的颜色视觉实验，确定一组为匹配等能光谱色的三原色数据，?quot;标准色度观测者光谱三刺激值，以此代表人眼的平均颜色视觉特性，用于色度学的测量和计算。
cie（国际照明委员会）1931年在rgb系统的基础上采用设想的三原色（x），（y），（z）［分别代表红色，绿色和蓝色］，建立了cie－1931色度图，同时将匹配等能光谱各种颜色的三原色数据标准化，确定?quot;cie1931－xyz标准色度学系统。
cie1931－xyz色度系统是色度学基础。任何一种颜色均可以用cie1931-xyz色度图中它的色度坐标x,y和刺激值y来表示。图16为cie1931色度图。
图16 cie1931色度图
在这个系统中，色度坐标：
这里x、y、z为颜色的三刺激值，它们的数值表示了三原色匹配该颜色时相互之间的比例。一个等能光谱的白光是有相同数量的x、y、z组成。
2.2 色度坐标的计算
要计算led器件的色度坐标及其它参数，如果已知器件的光谱功率（能量）分布，则可以按下式计算：
由于实际上很难用数学表达式来写出p(λ) ，因此常以求和来近似积分。这里y对于光源来说，它为光源的亮度。对于物体色而言，k称为调整系数，它是将照明体或光源的y值调整为100时得出，即：
2.3 分光光度法测量色度坐标
按方法2005测量得到被测led器件的光谱功率分布p(λ)曲线后，可按9.2.2计算方法得到被测器件的色度坐标。
2.4 光电积分法测量色度坐标
把光电探测器的光谱响应用光学系统修正得和cie1931标准色度观测者光谱三刺激值 一致，那么用这样的光探测系统就能一次性积分测量出被测器件光辐射的三刺激值。计算得到色度坐标。
2.5 主波长 dominant wavelength
任何一个颜色都可以看作为用某一个光谱色按一定比例与一个参照光源（如cie标准光源a、b、c等，能光源e，标准照明体d65 等）相混合而匹配出来的颜色，这个光谱色就是颜色的主波长。颜色的主波长相当于人眼观测到的颜色的色调（心理量）。
若已获得被测led器件的色度坐标，就可以采用等能白光e光源（ x0＝0.3333，y0 ＝0.3333）作为参照光源来计算决定颜色的主波长。计算时根据色度图上连接参照光源色度点与样品颜色色度点的直线的斜率，查表读出直线与光谱轨迹的交点，确定主波长。
2.6 纯度 purity
样品颜色接近主波长光谱色的程度就表示了该样品颜色的纯度。在cie－1931色度图上，在颜色主波长线上用参照光源色度点到样品色度点的距离与参照光源色度点到光谱色色度点的距离之比来表示纯度。颜色的纯度和人眼观测到的颜色饱和度基本一致。
2.7 色温tc color temperature
光源的光辐射所呈现的颜色与在某一温度下黑体辐射的颜色相同时，称黑体的温度（tc）为光源的色温度。为了求得光源的色温，需要先求得它的色度坐标，然后在色度图上由cie1960ucs推导的iso色温线求取色温。对于相对光谱功率分布偏离黑体相对光谱功率分布较远的光源，用色度坐标与其最*近的黑体温度来表示该光源的相关色温，在色温线上求取相关色温。
参考文献:
1.gb3977－83 颜色的表示方法
2.gb4728－85 电气图形用图形符号
3.gb11499－89 半导体分立器件文字符号
4.gb/t15651－1995 半导体器件 分立器件和集成电路 第五部分：光电子器件
5.sj2353.3－83 半导体发光器件测试方法
6.sj2658－86 半导体红外发光二极管测试方法
7.iec－747－5 semiconductor devices part5：optoelectronic devices
8.cie-127-1997 measurement of leds
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