基于LabVIEW的LED光通量和發光效率的檢測

龔國俊

【摘要】本文主要介紹LED的光通量和發光效率的測試原理、方法、步驟及系統實現，重點分析應用LabVIEW構建檢測系統軟件功能的實現，從而得到實驗檢測數據。

【關鍵詞】LED;光通量;發光效率;檢測

一、LED的光通量

在輻射度學上，LED輻射通量E用來衡量發光二極管在單位時間內發射的總的電磁功率，單位是W（瓦）。它通常表示LED在空間4π度范圍內，每秒鐘所發出的功率。LED光源發射的輻射通量中能引起人眼視覺的那部分，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光源向整個空間在單位時間內發射的能引起人眼視覺的輻射通量。但要考慮人眼對不同波長的可見光的光感覺是不同的，國際照明委員會（CIE）為人眼對不同波長單色光的靈敏度作了總結，在明視覺條件（亮度為3cd/m2以上）下，歸結出人眼標準光度觀測者光譜光效率函數V（），它在555nm上有最大值，此時1W輻射通量等于683lm，如（圖1-1）所示，其中V（）為暗視覺條件（亮度為0.001cd/m2以下）下的光譜光視效率。

圖1-1 明視覺和暗視覺條件下的光譜光效率函數

明視覺條件下，輻射量向光通量的轉化表達式可以表示為：

（1-1）

暗視覺條件下，輻射量向光通量的轉化表達式可以表示為：

（1-2）

通常的測量以明視覺條件作為測量條件，并且在LED的測量時，為了得到準確的測量結果，必須把LED發射的光輻射功率收集起來，并用合適的探測器（應具有CIE標準光度觀測者光譜光效率函數的光譜響應）將它線性地轉換成光電流，再通過定標確定被測量的大小。

依據某一波長的光源的光通量計算式：

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

式中：Φλ——波長為λ的光通量（lm）;

V（λ）——波長為λ的光的光譜光視效率;

Φe，λ——波長為λ的光源輻射功率（W）;

Km——最大光譜光效能，Km=638lm/W;

發光效率的計算公式：

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簡介

LabVIEW是一種圖形化的編程語言的開發環境，它廣泛地被工

業界、學術界和研究實驗室所接受，視為一個標準的數據采集和儀器控制軟件。LabVIEW集成了與滿足GPIB、VXI、RS-232和RS-485協議的硬件及數據采集卡通訊的全部功能。它還內置了便于應用TCP/IP、ActiveX等軟件標準的庫函數。這是一個功能強大且靈活的軟件。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程都生動有趣。

圖2-1 LED的光通量和發光效率程序框圖

三、LED的光通量和發光效率的程序框圖（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，標志器件的性能優劣。光通量是LED各個方向發光的能量之和，它與工作電流、工作電壓直接有關。

圖2-2 LED的光通量和發光效率數據顯示

隨著電流增加，LED光通量隨之增加。從功率LED的測量可以看出，其工作電流和工作電壓一般比實際值大得多，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，但發光效率得到明顯提升。此外，工作電壓與工作電流通過數據采集卡讀取，由于條件所限，圖3-2顯示為估算測試數據。

參考文獻

[1]豈興明.LabVIEW8.2入門與典型實例[M].北京：人民郵電出版社，2008.

[2]楊希峰.多功能LED參數測試系統的研制[J].半導體光電，2007.

[3]呂亮.LED光學參數的測量技術和國家光度標準的研究[J].液晶之家，2009.

[4]文茂強.LED技術全攻略[J].電子工程專輯，2009.