LED路燈光效的測量與不確定度分析

張俊

摘 要：針對現今LED路燈光效檢測系統中存在數據不穩定的情況，文章引入不確定度的概念，對樣品LED路燈的光效進行不確定度的評定，并且通過分析得到，測量儀器同步追蹤反光鏡式分布光度計本身存在的精度誤差是造成LED路燈光效不確定度的主要因子。

關鍵詞：LED路燈；光效；不確定度

引言

1907年美國科學家Henry Joseph Round第一次發現半導體發光，自此拉開了對發光二極管（light emitting diodes，LED）研究的序幕。1992年，日本日亞公司的中村修二（Nakamura）等人用MOCVD法制備出優質的藍光LED，并隨后通過在藍寶石襯底 GaN 基藍光 LED 芯片涂敷釔鋁石榴石（YAG）熒光粉制作出了白光 LED，LED產業更是進入了一個嶄新的時代。與此同時，隨著科技是進步，世界經濟的高速增長，全球能源短缺的問題也日趨嚴重。低碳環保由此成為了現今能源發展的主題，在這種背景下，LED恰逢其會，以其長壽命，低能耗等優點逐漸取代著傳統照明器件。在倡導綠色照明的道路照明中，LED路燈相較于傳統的高壓鈉燈和鹵素燈具有了更加突出的優勢。

能效一直是判斷LED產品優劣的標準之一，所以，在選擇LED路燈時，其能效的測量也成為了當中極其重要的一個環節。但是，由于檢測設備、產品質量和操作人員等種種因素，在每次測試中，對于同一盞LED路燈，往往會有不同的結果。因此，本文通過引入不確定度的概念來分析出現測量誤差的應由，由此引起國內外產商的重視，提高測試水平。

1 實驗設計

1.1 實驗原理

所以要探究LED路燈光效，必須先測得其光通量和功率的值，其三者關系如公式（1）所示

1.2 實驗裝置

考慮到樣品LED路燈的體積和積分球的適用條件，所以本文中光效測量采用GMS-2200同步追蹤反光鏡式分布光度計，實驗裝置如圖2所示。

本實驗裝置結合國際照明委員會CIE No.70中推薦的中心旋轉反光鏡式分布光度計和圓周運動反光鏡式分布光度計，在測量中可以保持LED路燈的位置不變，僅僅是反光鏡作圓周運動。且測量時，同步運動的消光器可以大幅度隔離測量背面方向來的墻面、地面、天花板等反射雜散光。根據GB/T9467-2008，測量探頭只能接受來自反光鏡的LED路燈的像，而不能接收來自燈具部件的直射光。所以在LED路燈和探頭之間放置了四面光闌，極大削弱了探頭接收到的LED路燈直射光，也可以保證對雜散光作進一步的去除。

1.3 實驗步驟

在測光暗室中，將被測LED路燈夾持在分布光度計上，使其光度中心處于分布光度計的旋轉中心。點亮樣品30min，待其穩定后，在足夠多（一般為15°或更小的間隔）的C平面上以足夠小的Y角度步距（一般為5°或更小）測量光強分布曲線，根據各個發光平面上的光強分布曲線數據，用數值積分的辦法計算出LED路燈的總光通量。最后根據得到的總光通量和功率的值退出樣品LED路燈的光效。一次實驗結束后，關燈20min，繼續下次實驗，連續測試10次。

2 不確定度的來源

不確定度的來源一般分為兩類，重復測量引起的不確定度分量和測量儀器引起的不確定度分量。其中前者稱作A類不確定度，后者稱作B類不確定度。A類不確定度主要是由于樣品的不穩定性，一起測試條件，讀數誤差等因數的波動所造成的。而B類不確定度往往是由測量儀器的設計和制造精度的不同所引起。

4 結論

本文通過對樣品LED路燈功率和光通量的重復測量，并引入不確定度的概念，通過分析得出測量儀器同步追蹤反光鏡式分布光度計本身存在的精度誤差所造成的不確定度是引起LED路燈光效不確定度的最主要因子。這為將來測量儀器的設計研究和精度改進提供了現實要求，在LED路燈光效測量的方面具有重要的意義。

參考文獻

[1]H.J.Round. A Note on Carborundum [J]. Eleetrical World， 1907，，49-309.

[2]陳風，袁銀麟，鄭小兵等.LED的光譜可調光源設計[J].光學精密工程，2008，16（11）：2060-2064.

[3]GB/T9467-2008.

[4]彭新然，王向軍.原子熒光光譜法測定肉類罐頭中總砷含量不確定度的評價[J].檢驗檢疫科學，2008（5），33-35.

[5]中國合格評定國家認可委員會.電器領域不確定度的評定指南.北京：中國計量出版社.2006（8），19-47.endprint

摘 要：針對現今LED路燈光效檢測系統中存在數據不穩定的情況，文章引入不確定度的概念，對樣品LED路燈的光效進行不確定度的評定，并且通過分析得到，測量儀器同步追蹤反光鏡式分布光度計本身存在的精度誤差是造成LED路燈光效不確定度的主要因子。

關鍵詞：LED路燈；光效；不確定度

引言

1907年美國科學家Henry Joseph Round第一次發現半導體發光，自此拉開了對發光二極管（light emitting diodes，LED）研究的序幕。1992年，日本日亞公司的中村修二（Nakamura）等人用MOCVD法制備出優質的藍光LED，并隨后通過在藍寶石襯底 GaN 基藍光 LED 芯片涂敷釔鋁石榴石（YAG）熒光粉制作出了白光 LED，LED產業更是進入了一個嶄新的時代。與此同時，隨著科技是進步，世界經濟的高速增長，全球能源短缺的問題也日趨嚴重。低碳環保由此成為了現今能源發展的主題，在這種背景下，LED恰逢其會，以其長壽命，低能耗等優點逐漸取代著傳統照明器件。在倡導綠色照明的道路照明中，LED路燈相較于傳統的高壓鈉燈和鹵素燈具有了更加突出的優勢。

能效一直是判斷LED產品優劣的標準之一，所以，在選擇LED路燈時，其能效的測量也成為了當中極其重要的一個環節。但是，由于檢測設備、產品質量和操作人員等種種因素，在每次測試中，對于同一盞LED路燈，往往會有不同的結果。因此，本文通過引入不確定度的概念來分析出現測量誤差的應由，由此引起國內外產商的重視，提高測試水平。

1 實驗設計

1.1 實驗原理

所以要探究LED路燈光效，必須先測得其光通量和功率的值，其三者關系如公式（1）所示

1.2 實驗裝置

考慮到樣品LED路燈的體積和積分球的適用條件，所以本文中光效測量采用GMS-2200同步追蹤反光鏡式分布光度計，實驗裝置如圖2所示。

本實驗裝置結合國際照明委員會CIE No.70中推薦的中心旋轉反光鏡式分布光度計和圓周運動反光鏡式分布光度計，在測量中可以保持LED路燈的位置不變，僅僅是反光鏡作圓周運動。且測量時，同步運動的消光器可以大幅度隔離測量背面方向來的墻面、地面、天花板等反射雜散光。根據GB/T9467-2008，測量探頭只能接受來自反光鏡的LED路燈的像，而不能接收來自燈具部件的直射光。所以在LED路燈和探頭之間放置了四面光闌，極大削弱了探頭接收到的LED路燈直射光，也可以保證對雜散光作進一步的去除。

1.3 實驗步驟

在測光暗室中，將被測LED路燈夾持在分布光度計上，使其光度中心處于分布光度計的旋轉中心。點亮樣品30min，待其穩定后，在足夠多（一般為15°或更小的間隔）的C平面上以足夠小的Y角度步距（一般為5°或更小）測量光強分布曲線，根據各個發光平面上的光強分布曲線數據，用數值積分的辦法計算出LED路燈的總光通量。最后根據得到的總光通量和功率的值退出樣品LED路燈的光效。一次實驗結束后，關燈20min，繼續下次實驗，連續測試10次。

2 不確定度的來源

不確定度的來源一般分為兩類，重復測量引起的不確定度分量和測量儀器引起的不確定度分量。其中前者稱作A類不確定度，后者稱作B類不確定度。A類不確定度主要是由于樣品的不穩定性，一起測試條件，讀數誤差等因數的波動所造成的。而B類不確定度往往是由測量儀器的設計和制造精度的不同所引起。

4 結論

本文通過對樣品LED路燈功率和光通量的重復測量，并引入不確定度的概念，通過分析得出測量儀器同步追蹤反光鏡式分布光度計本身存在的精度誤差所造成的不確定度是引起LED路燈光效不確定度的最主要因子。這為將來測量儀器的設計研究和精度改進提供了現實要求，在LED路燈光效測量的方面具有重要的意義。

參考文獻

[1]H.J.Round. A Note on Carborundum [J]. Eleetrical World， 1907，，49-309.

[2]陳風，袁銀麟，鄭小兵等.LED的光譜可調光源設計[J].光學精密工程，2008，16（11）：2060-2064.

[3]GB/T9467-2008.

[4]彭新然，王向軍.原子熒光光譜法測定肉類罐頭中總砷含量不確定度的評價[J].檢驗檢疫科學，2008（5），33-35.

[5]中國合格評定國家認可委員會.電器領域不確定度的評定指南.北京：中國計量出版社.2006（8），19-47.endprint

摘 要：針對現今LED路燈光效檢測系統中存在數據不穩定的情況，文章引入不確定度的概念，對樣品LED路燈的光效進行不確定度的評定，并且通過分析得到，測量儀器同步追蹤反光鏡式分布光度計本身存在的精度誤差是造成LED路燈光效不確定度的主要因子。

關鍵詞：LED路燈；光效；不確定度

引言

1907年美國科學家Henry Joseph Round第一次發現半導體發光，自此拉開了對發光二極管（light emitting diodes，LED）研究的序幕。1992年，日本日亞公司的中村修二（Nakamura）等人用MOCVD法制備出優質的藍光LED，并隨后通過在藍寶石襯底 GaN 基藍光 LED 芯片涂敷釔鋁石榴石（YAG）熒光粉制作出了白光 LED，LED產業更是進入了一個嶄新的時代。與此同時，隨著科技是進步，世界經濟的高速增長，全球能源短缺的問題也日趨嚴重。低碳環保由此成為了現今能源發展的主題，在這種背景下，LED恰逢其會，以其長壽命，低能耗等優點逐漸取代著傳統照明器件。在倡導綠色照明的道路照明中，LED路燈相較于傳統的高壓鈉燈和鹵素燈具有了更加突出的優勢。

能效一直是判斷LED產品優劣的標準之一，所以，在選擇LED路燈時，其能效的測量也成為了當中極其重要的一個環節。但是，由于檢測設備、產品質量和操作人員等種種因素，在每次測試中，對于同一盞LED路燈，往往會有不同的結果。因此，本文通過引入不確定度的概念來分析出現測量誤差的應由，由此引起國內外產商的重視，提高測試水平。

1 實驗設計

1.1 實驗原理

所以要探究LED路燈光效，必須先測得其光通量和功率的值，其三者關系如公式（1）所示

1.2 實驗裝置

考慮到樣品LED路燈的體積和積分球的適用條件，所以本文中光效測量采用GMS-2200同步追蹤反光鏡式分布光度計，實驗裝置如圖2所示。

本實驗裝置結合國際照明委員會CIE No.70中推薦的中心旋轉反光鏡式分布光度計和圓周運動反光鏡式分布光度計，在測量中可以保持LED路燈的位置不變，僅僅是反光鏡作圓周運動。且測量時，同步運動的消光器可以大幅度隔離測量背面方向來的墻面、地面、天花板等反射雜散光。根據GB/T9467-2008，測量探頭只能接受來自反光鏡的LED路燈的像，而不能接收來自燈具部件的直射光。所以在LED路燈和探頭之間放置了四面光闌，極大削弱了探頭接收到的LED路燈直射光，也可以保證對雜散光作進一步的去除。

1.3 實驗步驟

在測光暗室中，將被測LED路燈夾持在分布光度計上，使其光度中心處于分布光度計的旋轉中心。點亮樣品30min，待其穩定后，在足夠多（一般為15°或更小的間隔）的C平面上以足夠小的Y角度步距（一般為5°或更小）測量光強分布曲線，根據各個發光平面上的光強分布曲線數據，用數值積分的辦法計算出LED路燈的總光通量。最后根據得到的總光通量和功率的值退出樣品LED路燈的光效。一次實驗結束后，關燈20min，繼續下次實驗，連續測試10次。

2 不確定度的來源

不確定度的來源一般分為兩類，重復測量引起的不確定度分量和測量儀器引起的不確定度分量。其中前者稱作A類不確定度，后者稱作B類不確定度。A類不確定度主要是由于樣品的不穩定性，一起測試條件，讀數誤差等因數的波動所造成的。而B類不確定度往往是由測量儀器的設計和制造精度的不同所引起。

4 結論

本文通過對樣品LED路燈功率和光通量的重復測量，并引入不確定度的概念，通過分析得出測量儀器同步追蹤反光鏡式分布光度計本身存在的精度誤差所造成的不確定度是引起LED路燈光效不確定度的最主要因子。這為將來測量儀器的設計研究和精度改進提供了現實要求，在LED路燈光效測量的方面具有重要的意義。

參考文獻

[1]H.J.Round. A Note on Carborundum [J]. Eleetrical World， 1907，，49-309.

[2]陳風，袁銀麟，鄭小兵等.LED的光譜可調光源設計[J].光學精密工程，2008，16（11）：2060-2064.

[3]GB/T9467-2008.

[4]彭新然，王向軍.原子熒光光譜法測定肉類罐頭中總砷含量不確定度的評價[J].檢驗檢疫科學，2008（5），33-35.

[5]中國合格評定國家認可委員會.電器領域不確定度的評定指南.北京：中國計量出版社.2006（8），19-47.endprint