基于LabVIEW的LED光通量和發(fā)光效率的檢測(cè)

龔國(guó)俊

【摘要】本文主要介紹LED的光通量和發(fā)光效率的測(cè)試原理、方法、步驟及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，重點(diǎn)分析應(yīng)用LabVIEW構(gòu)建檢測(cè)系統(tǒng)軟件功能的實(shí)現(xiàn)，從而得到實(shí)驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)。

【關(guān)鍵詞】LED;光通量;發(fā)光效率;檢測(cè)

一、LED的光通量

在輻射度學(xué)上，LED輻射通量E用來(lái)衡量發(fā)光二極管在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的總的電磁功率，單位是W（瓦）。它通常表示LED在空間4π度范圍內(nèi)，每秒鐘所發(fā)出的功率。LED光源發(fā)射的輻射通量中能引起人眼視覺(jué)的那部分，稱為光通量V，單位是流明（lm），與輻射通量的概念類似，它是LED光源向整個(gè)空間在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的能引起人眼視覺(jué)的輻射通量。但要考慮人眼對(duì)不同波長(zhǎng)的可見(jiàn)光的光感覺(jué)是不同的，國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）為人眼對(duì)不同波長(zhǎng)單色光的靈敏度作了總結(jié)，在明視覺(jué)條件（亮度為3cd/m2以上）下，歸結(jié)出人眼標(biāo)準(zhǔn)光度觀測(cè)者光譜光效率函數(shù)V（），它在555nm上有最大值，此時(shí)1W輻射通量等于683lm，如（圖1-1）所示，其中V（）為暗視覺(jué)條件（亮度為0.001cd/m2以下）下的光譜光視效率。

圖1-1 明視覺(jué)和暗視覺(jué)條件下的光譜光效率函數(shù)

明視覺(jué)條件下，輻射量向光通量的轉(zhuǎn)化表達(dá)式可以表示為：

（1-1）

暗視覺(jué)條件下，輻射量向光通量的轉(zhuǎn)化表達(dá)式可以表示為：

（1-2）

通常的測(cè)量以明視覺(jué)條件作為測(cè)量條件，并且在LED的測(cè)量時(shí)，為了得到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，必須把LED發(fā)射的光輻射功率收集起來(lái)，并用合適的探測(cè)器（應(yīng)具有CIE標(biāo)準(zhǔn)光度觀測(cè)者光譜光效率函數(shù)的光譜響應(yīng)）將它線性地轉(zhuǎn)換成光電流，再通過(guò)定標(biāo)確定被測(cè)量的大小。

依據(jù)某一波長(zhǎng)的光源的光通量計(jì)算式：

Φλ=KmV（λ）Φe，λ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1-3）

式中：Φλ——波長(zhǎng)為λ的光通量（lm）;

V（λ）——波長(zhǎng)為λ的光的光譜光視效率;

Φe，λ——波長(zhǎng)為λ的光源輻射功率（W）;

Km——最大光譜光效能，Km=638lm/W;

發(fā)光效率的計(jì)算公式：

η=Φ/P ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1-4）

P=UI ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1-5）

（注：U為工作電壓、I為工作電流、Φ為光能量）

二、LabVIEW簡(jiǎn)介

LabVIEW是一種圖形化的編程語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)環(huán)境，它廣泛地被工

業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。LabVIEW集成了與滿足GPIB、VXI、RS-232和RS-485協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。它還內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP/IP、ActiveX等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫(kù)函數(shù)。這是一個(gè)功能強(qiáng)大且靈活的軟件。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過(guò)程都生動(dòng)有趣。

圖2-1 LED的光通量和發(fā)光效率程序框圖

三、LED的光通量和發(fā)光效率的程序框圖（圖2-1）和前面板（圖2-2）

光通量是表征LED光輸出的輻射能量，標(biāo)志器件的性能優(yōu)劣。光通量是LED各個(gè)方向發(fā)光的能量之和，它與工作電流、工作電壓直接有關(guān)。

圖2-2 LED的光通量和發(fā)光效率數(shù)據(jù)顯示

隨著電流增加，LED光通量隨之增加。從功率LED的測(cè)量可以看出，其工作電流和工作電壓一般比實(shí)際值大得多，從而大大增加了功率，但其聚光性比一般LED差，雖然光通量較大，但發(fā)光效率得到明顯提升。此外，工作電壓與工作電流通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡讀取，由于條件所限，圖3-2顯示為估算測(cè)試數(shù)據(jù)。

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