隨著LED制造工藝的成熟，其輸出光效不斷提高, 已經(jīng)達(dá)到了100lm/W 以上。LED被廣泛用于照明、信號(hào)指示和顯示設(shè)備中，生產(chǎn)和使用者需要準(zhǔn)確的測量LED的各種光學(xué)參數(shù)。但是LED體積形狀、光通量量值、光譜、空間光強(qiáng)分布同傳統(tǒng)光源明顯地不同，傳統(tǒng)的白熾燈標(biāo)準(zhǔn)不能滿足LED測量的需要, 將光度量值傳遞到LED標(biāo)準(zhǔn)管是一項(xiàng)十分繁雜的工作。LED的制造商在生產(chǎn)過程中進(jìn)行產(chǎn)品的質(zhì)量控制主要涉及到近場、遠(yuǎn)場發(fā)光強(qiáng)度、總光通量、色品坐標(biāo)、主波長這幾項(xiàng)參數(shù)。測量LED的光色參數(shù)所使用的測量儀器主要有光度計(jì)、光譜輻射光度計(jì)、球形光度計(jì)。測試中顏色參數(shù)的測量均使用光譜輻射光度計(jì)，光度參數(shù)的測量使用光度計(jì)或光譜輻射光度計(jì)，目前量值的傳遞多采用傳統(tǒng)的白熾光源。由于所使用的儀器質(zhì)量參差不齊，以及從業(yè)人員的經(jīng)驗(yàn)不足，因此即使用同樣一只白熾光源進(jìn)行量值傳遞，不同儀器之間測量結(jié)果的偏差甚至高達(dá)20%～50%。因此建立LED專用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，直接使用標(biāo)準(zhǔn)LED管進(jìn)行量值傳遞，提高測量結(jié)果的一致性，是我國LED計(jì)量測試工作發(fā)展的必由之路。

1 LED測量的國際發(fā)展動(dòng)向

國際照明委員會(huì)CIE 127 號(hào)文件“Measurment of LEDs”是國際上進(jìn)行LED單管測量的指導(dǎo)性文件，其中詳述了LED光度、色度量值的定義、測量方法、量傳方法、測量儀器的要求。文中多次強(qiáng)調(diào)對(duì)于一般的用戶最好采用完全替代的方法進(jìn)行測量，所使用的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該由國家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行標(biāo)定。采用這種方法，用戶在測量過程中不需要考慮任何修正，就可以得到可靠的測量結(jié)果，可大大提高LED測量結(jié)果的一致性，降低了對(duì)設(shè)備和人員的要求，但是用戶必須送檢多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。國家實(shí)驗(yàn)室具有頂尖的儀器設(shè)備，專門的研究人員，可對(duì)各種LED提供準(zhǔn)確的測量。國際上著名的計(jì)量機(jī)構(gòu)美國標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院NIST, 英國國家物理實(shí)驗(yàn)室NPL, 德國物理技術(shù)研究院PTB目前都聲稱提供對(duì)各種LED光、色參數(shù)的校準(zhǔn)服務(wù)。為了統(tǒng)一全國的量值, 進(jìn)行LED量值的準(zhǔn)確傳遞, 中國計(jì)量科學(xué)研究院開展了LED 光、色參數(shù)的測量研究, 建立了平均發(fā)光強(qiáng)度、總光通量、色品坐標(biāo)、主波長等顏色參數(shù)測量裝置，可對(duì)各種LED的量值進(jìn)行準(zhǔn)確測量，并研制出六組LED標(biāo)準(zhǔn)管，對(duì)其進(jìn)行了量值復(fù)現(xiàn)，該標(biāo)準(zhǔn)管可同時(shí)用做LED量值的保存和傳遞。

2 中國計(jì)量科學(xué)研究院LED測量標(biāo)準(zhǔn)裝置

2.1 LED 平均發(fā)光強(qiáng)度的測量裝置

LED 發(fā)光強(qiáng)度的測量不同實(shí)驗(yàn)室之間的偏差會(huì)高達(dá)40%～50%, 而傳統(tǒng)光源的差別僅為百分之幾, 這主要是因?yàn)長ED 的前端為一個(gè)環(huán)氧樹脂的光學(xué)透鏡, 因此LED 不能被看作點(diǎn)光源，不遵循傳統(tǒng)的距離平方反比定律。在測量過程中LED管與探測器的距離以及探測器光闌面積的大小即幾何條件的不同會(huì)造成測量結(jié)果的明顯偏差。為了提高測量結(jié)果的一致性，CIE-127號(hào)文件(LED的測量)規(guī)定了近場和遠(yuǎn)場兩種測量條件, 規(guī)范了測量的幾何條件。

近場發(fā)光強(qiáng)度(條件B)：光度探測器的光闌面積為100mm2, 探測器表面距離LED管前表面的距離為100mm。即立體角為0.01sr，平面角約6.5°。

遠(yuǎn)場發(fā)光強(qiáng)度(條件A)：光度探測器的光闌面積為100mm2, 探測器表面距離LED管前表面的距離為316mm。即立體角為0.001sr, 平面角約2°。

測量過程的技術(shù)難點(diǎn)在于準(zhǔn)確調(diào)整LED的幾何位置，使被測LED的幾何軸線垂直于光度探測器的表面，并準(zhǔn)確調(diào)整二者之間的距離，因?yàn)樵诮鼒鰲l件下被測LED與探測器之間的距離僅為100mm,如果距離的偏差為1mm，測量結(jié)果的偏差約為2%。

LED發(fā)光強(qiáng)度測量裝置采用精密線性導(dǎo)軌和光柵尺準(zhǔn)確測量探測器和LED之間的距離，距離的測量誤差小于0.1mm; 研制了專門的光學(xué)成像系統(tǒng)準(zhǔn)確調(diào)整LED的幾何位置，采用LMT 公司生產(chǎn)的LED520 光度計(jì)，其光譜失配匹配誤差f1<1%。在此測量裝置上標(biāo)定了一組LED包括紅、綠、藍(lán)、白四種顏色作為量值傳遞的標(biāo)準(zhǔn)。LED發(fā)光強(qiáng)度測量裝置的不確定度為2.0%～5.0%（k=2）。

2.2 LED 總光通量的測量裝置

測量LED總光通量的方法可分為絕對(duì)法和相對(duì)法兩類。通常，絕對(duì)法是測量光源發(fā)光強(qiáng)度的空間分布，再由此計(jì)算得出光源發(fā)出的總光通量。這種方法原則上對(duì)任何種類的光源均適用，能夠達(dá)到高準(zhǔn)確度。但是所用測量裝置—分布光度計(jì)比較復(fù)雜、價(jià)格貴，而且測量和計(jì)算都費(fèi)時(shí)費(fèi)力。因此這種方法主要用于建立計(jì)量基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)和不宜用相對(duì)法測量的光源。

相對(duì)法是將被測光源與總光通量己知的標(biāo)準(zhǔn)光源進(jìn)行比較而求得總光通量的方法。目前常用的測量儀器是球形光度計(jì)。這種方法測量和計(jì)算都簡單易行，因而被廣泛采用。但是需要已知總光通量的同類標(biāo)準(zhǔn)光源，因此只有在特定條件下才能達(dá)到高準(zhǔn)確度，有一定局限性。

中國計(jì)量科學(xué)研究院采用自行研制的小型分布光度計(jì)進(jìn)行LED總光通量量值的復(fù)現(xiàn)和絕對(duì)測量，球形光度計(jì)進(jìn)行光通量量值的傳遞。LED光通量測量裝置的測量不確定度為2.0%～3.6%（k=2）。在小型分布光度計(jì)上測量了一組標(biāo)準(zhǔn)管的總光通量量值，并在球形光度計(jì)中進(jìn)行了比對(duì)測量，測量結(jié)果見下表。

　　　由上表可見通量常數(shù)對(duì)平均值的相對(duì)偏差均不大于0.42 %，實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差s=0.24%。說明總光通量絕對(duì)測量裝置（分布光度計(jì)）、球形光度計(jì)測量裝置運(yùn)行可靠，重復(fù)性良好。

　　2.3 LED的顏色參數(shù)的測量

　　顏色的精確測量與表示不僅涉及照明、觀察條件等諸多物理因素，而且直接與人的視覺生理密切相關(guān)。為了使測量結(jié)果不受個(gè)體因素的影響，國際照明委員會(huì)（CIE）根據(jù)若干專家的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，規(guī)定了顏色測量原理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和計(jì)算方法，來規(guī)范顏色測量。稱作CIE標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)。這是一種混色系統(tǒng)，叫做三色表色系統(tǒng)。

　　要得到LED的顏色特性首先要測得其光譜功率分布P(λ)，需要將各色光從混合的光中區(qū)分出來進(jìn)行測定，一般可以采用棱鏡和光柵實(shí)現(xiàn)。

　　中國計(jì)量科學(xué)研究院采用雙單色儀建立了部分空間光譜特性測量方式和全空間光譜特性測量方式，兩種方式的顏色參數(shù)測量裝置，可用于各種LED的顏色參數(shù)的準(zhǔn)確測量。