半导体照明中的性能测试测量技术

半导体照明中的性能 测试测量技术探讨 于立民 June 10，2010 内容概况 • Labsphere公司介绍 • 公司测量产品技术优势 • Labsphere与能源之星 • Labsphere的产品介绍 Labsphere 公司信息 • 隶属于豪迈集团 Halma p.l.c. • 豪迈光电部分子公司 – Ocean Optics – Fiberguide Industries • 成立于 1979 • ISO 9001:2000 certified • 80,000 sq. ft. facility in New Hampshire • 在上海建立销售办公室 及工厂。 光测量设备 材料和涂层 光谱仪器配件 均匀光源系统 LED、激光、灯具等测量系统 漫反射标准板，材料和涂层 光谱仪和相关配件等 CCD、相机、探测器等校准标定 Labsphere涂层的优势 Labsphere的材料和涂层主要包括Spectralon，Spectraflect，Duraflect和Infragold， 各材料又根据特殊的应用领域具体细分成不同的级别。各种材料均经过多年的实 践考验，体现出相对同行业中巨大的优势。具有具体优势如下： • 公司的光学反射材料具有高漫反射率，其中Spectraflect反射率>96-98%， Spectralon反射率>99%，Infragold反射率>95%； • 朗伯特性好， • 性能可靠稳定，广泛应用于航空航天领域。 • 材料均匀性好，性能一致 • 平稳的光谱反射率特性 • 涂料经久耐用，不脱落 • 可保证至少10年的可靠使用寿命，不易变黄，易清理； • 涂料无污染、无异味，； • 不潮解，甚至部分涂料可水洗处理 为什么选用高反射率涂料？ • 理论上的积分球应该具有如下特性 • 球形腔体 • 白色涂层 – 高反射率（近100%） – 漫反射（朗伯特性） 反射率对测量结果的影响 实际积分球的设计 Spherical cavity Diffusely reflecting coating High reflectance coating Ports to let light in or out Baffle(s) to screen direct view between sample or light source and detector 怎样验证球的好坏？ • 4测量时不同方向的一致性 • 宽出射角和窄出射角的一致性 • 2测量时任意方向测量时的结果一致性 • 从不同开口进行测量的结果一致性 你的积分球不同方向测量结果一 致吗（LED测量）？ a) b) c) d) e) f) 反射率对测量结果的影响 • 方向性对测量结果的影响 – Labsphere产品误差为3%左右 – 某些产品的同类误差超过50% Relative Lumens vs. LED Angle 20.0% 30.0% 40.0% 50.0% 60.0% 70.0% 80.0% 90.0% 100.0% 110.0% 0 50 100 150 200 250 300 350 400 LED Angle R e l a t i v e L u m e n s 好的积分球可以针对更极端的情 况： • 测量投射光源，手 电筒、探照灯、投 影灯 • 可以用来测量激光 为什么有些积分球方向性测量结 果差别很大？ 原因： • 较低反射率的影响 • 反射层朗伯特性的影响 • 积分球结构设计的影响 “80%”反射率的由来 • 通常积分球反射涂料从短波长到长波长 的反射率不相同，经过积分球的放大作 用，这种差别会被放大。 • 采用光度探头无法识别窄光谱光源受反 射率变化的影响 特定条件下，不同的光谱反射率在积分球 放大作用下的结果 反射率经过放大后的变化率 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 反射率 不 同 反 射 率 的 放 大 结 果 • 问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ： – 光度探头无法解决光谱反射率的问题。 – 低反射率导致光源在积分球内的不均匀分布 ，从而导致测量结果的不准确性。 • 解决方法： – 采用高反射率涂层 – 采用光谱仪进行测量 – 全光谱校准 校准的作用 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 350 450 550 650 750 850 950 1050 Wavelength (nm) S p e c t r a l f l u x ( W / n m ) 校准的作用 • 溯源是一把尺子，他决定了量测工具所能达到 的测量准确性和精确度。 • 从光源到最终的测量结果，要经过光源、积分 球内部结构、积分球多次反射积分、光的传输 、光谱仪分光、CCD探测器响应及放大处理等 环节。 • 每个波长的光谱响应都得到校准，不存在光谱 反射率不相同带来的问题。 • 辅助灯的作用 测量 • 对方向不敏感的的积分球设计（高反射 率、高朗伯特性） • +NIST溯源单光谱校准 • +辅助灯修正 • =可靠准确的结果 • Labsphere产品与能源之星 行业存在的问题及考虑 • 市场上存在很多低质量产品（亮度低， 寿命短，色彩差） • 标称的性能指标不够准确，标称的信息 不充分 • 存在很多色彩的质量问题（显色指数） • 照明产品设计者始终不信任半导体照 明， • 寿命问题，成本问题 LED 生产者 照明行业 • LEDs 在生产中测量 • LEDs 是在脉冲驱动下 进行测量 • LEDs 在 Tj =25C 条件 下进行测量 • LEDs 灯具非常热 (Tj = 60 C 到超过100C) • 通常光度是在稳定的直流模 式下进行测量 LED生产者和照明行业之间的巨大差别 Pulse vs. DC LED Performance varies with temperature Performance of LEDs  Performance of SSL Products 因此： 商业客户需要导向性标准：ENERGY STAR 相应的标准 • 测试方法和测量...…….………… IESNA LM-79 • 色度参数测量…………………… ANSI C78.377 • LED寿命测试方法..................… IESNA LM-80 • 实验室加速测量方法 …………… NVLAP EELP-SSL • 术语 ……………………………… ANSI/IESNA RP-16 ENERGY STAR 针对对半导体照明 的几个标准 • 该方法用于DOE SSL Energy Star • 包括 LED 光源及集成的LED灯具 • 测量内容包括 • Total luminous flux (lumen) • Luminous efficacy (lm/W) • Chromaticity, CCT, CRI (4  integrated) • Luminous intensity distributions • 使用方法 • Sphere-spectroradiometer • Sphere-photometer • Goniophotometer 已批准的SSL电气和光度测试方法 IESNA LM-79 2  geometry 4  geometry DC mode operation of LED IESNA LM-xx 标准使用积分球及光谱仪的方法 测试 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 Spectrometer Spectrometer Spectrometer Spectrometer k A A D D t s s t st  系统的特性： • 采用NIST溯源的宽光谱标准灯，进行单光谱校准 • 采用辅助灯结构，减小各种灯体形状的测量误差 • 采用预置电流的恒流源，可保证标准灯和辅助灯的输 出准确性及稳定性 • 公司有两个NIST认可的校准实验室 • 随系统提供直接溯源NIST的标准灯，可溯源辐射通量 、光通、色温、色坐标等参数 • 客户可在线校准系统，确保测量准确 • 软件支持各种校准操作 LightMtrx软件 •记录所有的光度学参数 和色度学参数 •在线地进行可溯源NIST 的校准 •可配合标准电源 •支持扩展开发功能 标准价值 – 成为美国能源之星指定检测实验室的光测量 主要供应商,选择Labsphere可以大大提升贵 司在行业内的地位并和国际认可实验室使用 同一检测平台 能源之星认可进行积分球系统测量的实验室(斜体蓝字的 为采用Labsphere积分球系统的实验室) • Intertek - Cortland, NY • Luminaire Testing Laboratory Inc. – Allentown, PA • Lighting Sciences Inc. – Scottsdale, AZ • OnSpeX/CSA International – Atlanta, GA • Orb Optronix Inc. – Kirkland, WA • Aurora International Testing Laboratory– Aurora, OH • Independent Testing Laboratories Inc. – Boulder, CO Labsphere的其他产品 各种尺寸积分球 • Diameter 6”(coating Spectralon) • Diameter 10” (Spectraflect，Spectralon) • Diameter 20” (Spectraflect，Spectralon) • Diameter 40” (coating Spectraflect) • Diameter 65” (coating Spectraflect) • Diameter 76” (coating Spectraflect) • Diameter 3 meter （118”，Spectraflect） 典型的单颗LED及小型模块测量系统 光强探头__I 1000 and I 2000 辐照度/辐亮度探头及标准灯 ——E 1000 E 1000 IES 1000 LED空间分布测量系统__LSA 3000 38 光谱通量敏感度: 老化箱温度 S p e c t r a l R a d i a n t F l u x ( m W / n m ) Wavelength (nm) Spectral Radiant Flux Tc (K) 温度控制系统 用于分析LED的光度、色度、电气和效率随温度变化的特性 环境温度控制: 光通量 LM-79 & LM-80 states: 25 +/-1oC • 输入输出通风口 • 挡板 • 适用温度传感器进行闭 环控制 行业趋势：选用大积分球 LM-79 • 4 geometry – less than 2% of total area of the sphere (ex. 30cm in a 2M sphere – 2/3 diameter for linear lamps • 2 geometry – 1m or larger for compact lamps – Less than 1/3 of sphere diameter • 2m for 500W or larger Base-UP lighting Base-Side lighting Base-Down lighting 半球形积分球 2、4标准灯及校准 LED老化过程中的性能测试系统 LED及通用光源能效系统 手电筒及投射光源测试系统 Labsphere国内支持的价值 • Labsphere是目前国际唯一一家在国内有 厂家提供技术支持,涂料喷涂的积分球制 造企业-我们的合作伙伴和最终用户都是 幸运的 • 国内外技术专家团队保证客户的需求的 到满足和优化 Labsphere光测量产品方面的技术优势 • 30年专业积分球设计加工经验，在积分球内部结构、操作方式、测量方法上具有丰富的经验 ，满足Energy Star的测量 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 。 • 提供一站试的解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ：强大的分析软件涵盖光、色、电特性分析，完整地提供辐射度和光 度的各种参数 • Labsphere的LED测量系统可实现2和4测量，符合LM-79的测量 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 。适合从小功率到大功 率，更具灵活性，对用户具有较高的使用价值。 • 公司针对LED方向性强的特点设计的测试系统稳定可靠，测量重复性高，方向性不敏感。用 Labsphere积分球LED测量系统在不同角度的极端情况下LED测量结果，光通量误差小于+/- 3%，业界同类产品的>50%误差。 • 系统自带校准灯(2和4标准灯)，可便于您现场校准，校准数据直接追溯美国国家标准和技 术协会（NIST），不用返回原厂校准 • 采用辅助灯的设计方案，可补偿不同外形结构LED及灯具带来的误差，保证结果准确性。 • 我司美国专家是资深的光测量行业专家：在各类国际光学组织担任顾问，参与国际测试标准 的制定，让广大客户了解业界动态 • 欧美和国内 LED生产厂家，检测机构及计量单位的标准设备，为行业标准提供可靠参考依据 Thank You！ 幻灯片编号 1 内容概况 Labsphere 公司信息 幻灯片编号 4 Labsphere涂层的优势 为什么选用高反射率涂料？ 反射率对测量结果的影响 实际积分球的设计 怎样验证球的好坏？ 你的积分球不同方向测量结果一致吗（LED测量）？ 反射率对测量结果的影响 好的积分球可以针对更极端的情况： 为什么有些积分球方向性测量结果差别很大？ 原因： “80%”反射率的由来 特定条件下，不同的光谱反射率在积分球放大作用下的结果 幻灯片编号 17 校准的作用 校准的作用 测量 幻灯片编号 21 行业存在的问题及考虑 幻灯片编号 23 幻灯片编号 24 幻灯片编号 25 幻灯片编号 26 测试流程 系统的特性： LightMtrx软件 标准价值 幻灯片编号 31 Labsphere的其他产品 各种尺寸积分球 典型的单颗LED及小型模块测量系统 光强探头__I 1000 and I 2000 辐照度/辐亮度探头及标准灯�——E 1000 LED空间分布测量系统__LSA 3000 光谱通量敏感度: 老化箱温度 温度控制系统 环境温度控制: 光通量 行业趋势：选用大积分球 半球形积分球 2、4标准灯及校准 LED老化过程中的性能测试系统 LED及通用光源能效系统 手电筒及投射光源测试系统 Labsphere国内支持的价值 Labsphere光测量产品方面的技术优势 幻灯片编号 49