用配光曲线作判据选择LED标准管[2]

　　3　几种候选光源的配光曲线

　　3.1　对候选光源的要求

　　考虑到广大用户校正LED测量仪器方便起见，标准管必须能插入LED的管槽，且能用该仪器内置的稳流电源把它点亮。显然，符合这2个条件的光源其尺寸和功率均不会太大。另外最重要的是标准管的质量要高，这包含两层意思：一个是标准管的光电性能要好;另一个是标准管保值的长期稳定性。1999年测量的LED法向发光强度、总光通量和色度量的管子，在2007年重新测试时，发现占被检总量93%的管子上述量值基本不变，或者说变化在允许的测量范围之内，其余7%的管子量值之所以变化，乃系封装材料如环氧树脂变黄所致。上述管子抽捡时并没有经过严格的筛选，是普通的LED。图5给出了候选的3种光源：它们是1号卤钨灯(基于钨的再生循环原理，钨丝的色温可达3200K，光效可达30lm/W);2号至4号是微型钨丝灯;5号至7号是炮弹型LED(分别选用直径Φ3mm，Φ5mm和Φ8mm的管子)。特别指出，LED标准管不宜采用贴片型(CHIP)LED，因它与通常测试仪的插座不配套。

　　图5　候选的卤素灯、钨灯和LED外观

　　3.2　几种候选光源的配光曲线

　　下面以测量常用的法向发光强度为准，考察几种候选光源的配光曲线(采用极坐标表示)。极角和矢径在本文中的物理意义分别表示视场角和发光强度。视场角的单位是度，发光强度采用相对单位。

　　3.2.1　卤钨灯的配光曲线

　　此灯的正向电流为860mA，正向电压为13V，其配光曲线见图6所示，泡壳顶端的烧封结使配光曲线正中产生法向凹陷，这对于法向发光强度的正确测量是致命的缺点，故此类灯不可取。

　　图6　卤钨灯的配光曲线

　　3.2.2　3种微型钨丝灯的配光曲线

　　此类灯的正向电流约为400mA，正向电压约为3V。其配光曲线分别见图7、图8和图9所示，由此可见其配光曲线非常不规则，故此类灯也不可取。

　　图7　微型钨灯的配光曲线

　　图8　微型钨灯的配光曲线

图9　微型钨灯的配光曲线

　　3.2.3 LED的配光曲线

　　此类管子的正向电流一律为20mA，正向电压约为3V。本文暂不考虑把功率管作为标准管。普通白光LED的配光曲线见图10和图11所示，其视场角太小，稍微插歪即会导致其法向发光强度值发生较大变化，故不可取。单色LED的配光曲线见图12和图13所示。图12为单色光LED常见的配光曲线，即发光强度的分布呈现周围大中间小，如果用一张白纸映照，会呈现出周围亮而中间暗的图象。这是由于芯片的截面积尺寸相对于外壳透镜而言已不能视作点光源。故此类单色管绝不能用作标准管。图13的配光曲线理由同上，仍不适用。

　　图10　白光LED的配光曲线

　　图11　白光LED的配光曲线

　　日本日亚公司生产的白光LED的配光曲线见图14所示，因视场角太小也不甚理想。图15为深圳公司生产的封装芯片距顶端仅约1mm距离的Φ5mm管子的配光曲线。

　　图12　单色光LED的配光曲线

　　图13　单色光LED的配光曲线

　　图14　日本日亚公司的白光LED配光曲线

　　由图15可见，它不但视场角达到180°，而且基本接近朗伯体的配光曲线。如果其他参数同样符合要求的话，应该可以成为LED标准管的候选管。

　　图15　深圳某公司的白光LED配光曲线

　　3.2.4　错误的配光曲线举例

　　图16所示的配光曲线轮廓上的许多折线不是所测光源的实际情况，而是因为分布光度计的转动架发生了抖动所造成的。图17是因为LED插歪所致。图18是由于配光曲线没有封闭，两端的曲线超出了极坐标。

　　图16　光探测器抖动时LED的配光曲线

　　图17　管子插歪时LED的配光曲线

　　图18　配光曲线的封闭曲线

　　4　结束语

　　配光曲线对于标准管的选择是重要的，根据经验，一支LED取8个剖面(间隔45°)的配光曲线已足够评判其发光强度空间分布的质量。朗伯发光体的5大优点参见文献[3]。

编辑：Cedar