CIE 127-2007 Measurement of LEDs (Second Edition)《LEDs的测量 第二版》.pdf

1、 MEASUREMENT OF LEDS CIE 127:2007 2nd edition UDC: 53.085.342 Descriptor: Light sources, indicating devices 535.24 Photometry 621.3.032.32 Light-emitting elements ISBN 978 3 901 906 58 9 THE INTERNATIONAL COMMISSION ON ILLUMINATION The International Commission on Illumination (CIE) is an organisatio

2、n devoted to international co-operation and exchange of information among its member countries on all matters relating to the art and science of lighting. Its membership consists of the National Committees in about 40 countries. The objectives of the CIE are : 1. To provide an international forum fo

3、r the discussion of all matters relating to the science, technology and art in the fields of light and lighting and for the interchange of information in these fields between countries. 2. To develop basic standards and procedures of metrology in the fields of light and lighting. 3. To provide guida

4、nce in the application of principles and procedures in the development of international and national standards in the fields of light and lighting. 4. To prepare and publish standards, reports and other publications concerned with all matters relating to the science, technology and art in the fields

5、 of light and lighting. 5. To maintain liaison and technical interaction with other international organisations concerned with matters related to the science, technology, standardisation and art in the fields of light and lighting. The work of the CIE is carried on by seven Divisions each with about

6、 20 Technical Committees. This work covers subjects ranging from fundamental matters to all types of lighting applications. The standards and technical reports developed by these international Divisions of the CIE are accepted throughout the world. A plenary session is held every four years at which

7、 the work of the Divisions and Technical Committees is reviewed, reported and plans are made for the future. The CIE is recognised as the authority on all aspects of light and lighting. As such it occupies an important position among international organisations. LA COMMISSION INTERNATIONALE DE LECLA

8、IRAGE La Commission Internationale de lEclairage (CIE) est une organisation qui se donne pour but la coopration internationale et lchange dinformations entre les Pays membres sur toutes les questions relatives lart et la science de lclairage. Elle est compose de Comits Nationaux reprsentant environ

9、40 pays. Les objectifs de la CIE sont : 1. De constituer un centre dtude international pour toute matire relevant de la science, de la technologie et de lart de la lumire et de lclairage et pour lchange entre pays dinformations dans ces domaines. 2. Dlaborer des normes et des mthodes de base pour la

10、 mtrologie dans les domaines de la lumire et de lclairage. 3. De donner des directives pour lapplication des principes et des mthodes dlaboration de normes internationales et nationales dans les domaines de la lumire et de lclairage. 4. De prparer et publier des normes, rapports et autres textes, co

11、ncernant toutes matires relatives la science, la technologie et lart dans les domaines de la lumire et de lclairage. 5. De maintenir une liaison et une collaboration technique avec les autres organisations internationales concernes par des sujets relatifs la science, la technologie, la normalisation

12、 et lart dans les domaines de la lumire et de lclairage. Les travaux de la CIE sont effectus par 7 Divisions, ayant chacune environ 20 Comits Techniques. Les sujets dtudes stendent des questions fondamentales, tous les types dapplications de lclairage. Les normes et les rapports techniques labors pa

13、r ces Divisions Internationales de la CIE sont reconnus dans le monde entier. Tous les quatre ans, une Session plnire passe en revue le travail des Divisions et des Comits Techniques, en fait rapport et tablit les projets de travaux pour lavenir. La CIE est reconnue comme la plus haute autorit en ce

14、 qui concerne tous les aspects de la lumire et de lclairage. Elle occupe comme telle une position importante parmi les organisations internationales. DIE INTERNATIONALE BELEUCHTUNGSKOMMISSION Die Internationale Beleuchtungskommission (CIE) ist eine Organisation, die sich der internationalen Zusammen

15、arbeit und dem Austausch von Informationen zwischen ihren Mitgliedslndern bezglich der Kunst und Wissenschaft der Lichttechnik widmet. Die Mitgliedschaft besteht aus den Nationalen Komitees in rund 40 Lndern. Die Ziele der CIE sind : 1. Ein internationaler Mittelpunkt fr Diskussionen aller Fragen au

16、f dem Gebiet der Wissenschaft, Technik und Kunst der Lichttechnik und fr den Informationsaustausch auf diesen Gebieten zwischen den einzelnen Lndern zu sein. 2. Grundnormen und Verfahren der Metechnik auf dem Gebiet der Lichttechnik zu entwickeln. 3. Richtlinien fr die Anwendung von Prinzipien und V

17、orgngen in der Entwicklung internationaler und nationaler Normen auf dem Gebiet der Lichttechnik zu erstellen. 4. Normen, Berichte und andere Publikationen zu erstellen und zu verffentlichen, die alle Fragen auf dem Gebiet der Wissenschaft, Technik und Kunst der Lichttechnik betreffen. 5. Liaison un

18、d technische Zusammenarbeit mit anderen internationalen Organisationen zu unterhalten, die mit Fragen der Wissenschaft, Technik, Normung und Kunst auf dem Gebiet der Lichttechnik zu tun haben. Die Arbeit der CIE wird in 7 Divisionen, jede mit etwa 20 Technischen Komitees, geleistet. Diese Arbeit bet

19、rifft Gebiete mit grundlegendem Inhalt bis zu allen Arten der Lichtanwendung. Die Normen und Technischen Berichte, die von diesen international zusammengesetzten Divisionen ausgearbeitet werden, sind von der ganzen Welt anerkannt. Tagungen werden alle vier Jahre abgehalten, in der die Arbeiten der D

20、ivisionen berprft und berichtet und neue Plne fr die Zukunft ausgearbeitet werden. Die CIE wird als hchste Autoritt fr alle Aspekte des Lichtes und der Beleuchtung angesehen. Auf diese Weise unterhlt sie eine bedeutende Stellung unter den internationalen Organisationen. Published by the COMMISSION I

21、NTERNATIONALE DE LECLAIRAGE CIE Central Bureau Kegelgasse 27, A-1030 Vienna, AUSTRIA Tel: +43(1)714 31 87 0, Fax: +43(1) 714 31 87 18 e-mail: ciecbcie.co.at WWW: http:/www.cie.co.at/ CIE 2007 All rights reserved MEASUREMENT OF LEDS CIE 127:2007 2nd edition UDC: 53.085.342 Descriptor: Light sources,

22、indicating devices 535.24 Photometry 621.3.032.32 Light-emitting elements ISBN 978 3 901 906 58 9 CIE 127:2007 II This Technical Report has been prepared by CIE Technical Committee 2-45 of Division 2 “Physical Measurement of Light and Radiation“ and has been approved by the Board of Administration o

23、f the Commission Internationale de lEclairage for study and application. The document reports on current knowledge and experience within the specific field of light and lighting described, and is intended to be used by the CIE membership and other interested parties. It should be noted, however, tha

24、t the status of this document is advisory and not mandatory. The latest CIE proceedings or CIE NEWS should be consulted regarding possible subsequent amendments. Ce rapport technique a t labor par le Comit Technique CIE 2-45 de la Division 2 “Mesures physiques de la lumire et des radiations“ et a t

25、approuv par le Bureau de la Commission Internationale de lEclairage, pour tude et emploi. Le document expose les connaissances et lexprience actuelles dans le domaine particulier de la lumire et de lclairage dcrit ici. Il est destin tre utilis par les membres de la CIE et par tous les intresss. Il f

26、aut cependant noter que ce document est indicatif et non obligatoire. Il faut consulter les plus rcents comptes rendus de la CIE, ou le CIE NEWS, en ce qui concerne des amendements nouveaux ventuels. Dieser Technische Bericht ist vom CIE Technischen Komitee 2-45 der Division 2 “Physikalische Messung

27、en von Licht und Strahlung“ ausgearbeitet und vom Vorstand der Commission Internationale de lEclairage gebilligt worden. Das Dokument berichtet ber den derzeitigen Stand des Wissens und Erfahrung in dem behandelten Gebiet von Licht und Beleuchtung; es ist zur Verwendung durch CIE-Mitglieder und durc

28、h andere Interessierte bestimmt. Es sollte jedoch beachtet werden, da das Dokument eine Empfehlung und keine Vorschrift ist. Die neuesten CIE-Tagungsberichte oder das CIE NEWS sollten im Hinblick auf mgliche sptere nderungen zu Rate gezogen werden. Any mention of organisations or products does not i

29、mply endorsement by the CIE. Whilst every care has been taken in the compilation of any lists, up to the time of going to press, these may not be comprehensive. Toute mention dorganisme ou de produit nimplique pas une prfrence de la CIE. Malgr le soin apport la compilation de tous les documents jusq

30、u la mise sous presse, ce travail ne saurait tre exhaustif. Die Erwhnung von Organisationen oder Erzeugnissen bedeutet keine Billigung durch die CIE. Obgleich groe Sorgfalt bei der Erstellung von Verzeichnissen bis zum Zeitpunkt der Drucklegung angewendet wurde, ist es mglich, da diese nicht vollstn

31、dig sind. CIE 2007 All rights reserved CIE 127:2007 The following members of the TC 2-45 “Measurement of LEDs“ took part in the preparation of this report. The committee comes under Division 2 “Physical Measurement of Light and Radiation“. This present publication replaces CIE 127-1997 “Measurement

32、of LEDs”. Members: Goodman, T. UK Heidel, G. Germany Muray, K. USA (Chair) Ohno, Y. USA Sauter, G. Germany Schanda, J. Hungary Steudtner, W. Germany Young, R. USA Advisors: Ashdown, I. Canada Bando, K. Japan Distl, R. Germany Gugg-Helminger, T. Germany McKee, G. USA Sapritsky, V. Russia Schutte, J.

33、Germany Sliney, D. USA Sperling, A. Germany Stolyarevskaya, R. Russia Valenti, T. USA III CIE 127:2007 TABLE OF CONTENTS SUMMARY VI RESUME VI ZUSAMMENFASSUNG VI 1. INTRODUCTION 1 1.1 Scope 1.2 Terminology 1.3 Purpose of the report 1.4 Categories of LED measurement 2 1.4.1 Laboratory measurements 1.4

34、2 Bulk testing 2. PROPERTIES OF LEDS 3 2.1 Optical properties of LEDs 2.1.1 Spatial distribution 2.1.2 Spectral distribution 4 2.1.3 Area of emittance 5 2.2 Electrical characteristics 2.2.1 Electrical operating conditions 2.2.2 Operation of reference standards 5 2.2.3 Time dependent operation 6 2.2

35、4 Forward voltage 7 2.2.5 Ambient temperature 8 2.3 Influence of temperature on the radiation 8 2.3.1 Shift of peak wavelength with temperature 2.3.2 Effects of temperature on efficiency and efficacy 9 2.4 Production tolerances 9 3. PROPERTIES OF THE PHOTOMETER / RADIOMETER 3.1 Detectors 10 3.2 Ang

36、ular and spatial responsivity of photometers / radiometers 10 3.3 Spectral responsivity of the photometers / radiometers 10 3.3.1 Photometer to measure white LEDs 11 3.3.2 Photometer to measure coloured (non-white) LEDs 11 4. QUANTITIES DEFINING SPATIAL RELATIONS 11 4.1 Normalisation factor and rela

37、tive spatial distribution 11 4.2 Measurement of directional quantities 13 4.2.1 Luminous intensity 13 4.2.2 Illuminance 13 4.2.3 Location of the effective emitting surface 14 4.2.4 “Near-field“ and “far-field“ measurement conditions 14 4.3 Averaged LED Intensity 14 4.4. Measurement of spatial and di

38、rectional properties 15 5. MEASUREMENT OF AVERAGED LED INTENSITY 16 5.1 Substitution method 16 5.1.1 Substitution with fewer standards 16 5.2 Applying spectral mismatch correction 5.3 Use of a spectroradiometer 17 5.4 Detector-referenced method 6. MEASUREMENT OF LUMINOUS FLUX 17 6.1 Measured quantit

39、ies 17 6.1.1 Total luminous flux 18 6.1.2 Partial LED Flux 6.2 Methods of flux measurement 19 6.2.1 Goniophotometer method IV CIE 127:2007 6.2.2 Integrating sphere method 20 6.2.3 Methods for sphere calibration and correction 22 7. SPECTRAL MEASUREMENT 23 7.1 The concept of spectral distribution 23

40、7.1.1 Spectral concentration 23 7.1.2 Normalisation factor and relative spectral distribution 24 7.2 Quantities related to spectral distribution 24 7.2.1 Peak wavelength 24 7.2.2 Spectral bandwidth at half intensity levels 24 7.2.3 Centre wavelength of half intensity bandwidth 24 7.2.4 Centroid wave

41、length 25 7.3 Colorimetric quantities determined from the spectral distribution 25 7.3.1 Dominant wavelength 26 7.3.2 Purity 26 7.4 Spectral measurement of LEDs 27 7.4.1 Irradiance mode 27 7.4.2 Total flux mode 28 7.4.3 Partial flux mode 7.4.4 Consideration for bandwidth and scanning interval 30 7.4

42、5 Other uncertainty components 30 8. REFERENCES 31 V CIE 127:2007 MEASUREMENT OF LEDS SUMMARY This report is an update of the previously published CIE Technical Report CIE 127-1997. There are significant differences between LEDs and other light sources which made it necessary for the CIE to introdu

43、ce new quantities for their characterization with precisely defined measurement conditions. New quantities introduced here are “Averaged LED Intensity“ and “Partial LED Flux“. The report describes in detail the measurement conditions for ALI (Averaged LED Intensity), Total and Partial LED Flux and S

44、pectral Power Distribution. It is shown that measurements by substitution method using LED standards can be simpler; however it is important to compare similar coloured LEDs or use colour correction on the measurement results. The standard LEDs need to be calibrated by National Metrology Laboratorie

45、s or a laboratory traceable to National Metrology Laboratories. MESURE DES DIODES ELECTROLUMINESCENTES (LED) RESUME Ce rapport est une actualisation du rapport technique CIE 127-1997 publi antrieurement par la CIE. Il y existe des diffrences significatives entre les LED et les autres sources de lumi

46、re qui ont ncessit, pour la CIE, lintroduction de nouvelles grandeurs avec des conditions de mesure prcisment dfinies pour leur caractrisation. Les nouvelles grandeurs dfinies ici sont “lintensit moyenne dune LED“ et “le flux partiel dune LED“. Le rapport dcrit en dtail les conditions de mesure de l

47、intensit moyenne dune LED “ALI“ (Averaged LED Intensity), le flux total et le flux partiel dune LED, et la distribution spectrale de puissance. Il est montr que les mesures par une mthode de substitution utilisant une LED talon peuvent tre plus simples; cependant il est important de comparer des LED

48、 de couleur similaire ou dappliquer une correction de couleur aux rsultats des mesures. Les LED talons doivent tre talonnes par un laboratoire national de mtrologie ou un laboratoire traable un laboratoire national de mtrologie. MESSUNG VON LEDS ZUSAMMENFASSUNG Dieser Technische Bericht ist eine Akt

49、ualisierung des frher publizierten Technischen Berichtes der CIE der Nummer 127-1997. Es gibt signifikante Unterschiede zwischen LEDs und anderen Lichtquellen; diese erfordern von der CIE die Einfhrung neuer Gren zur Charakterisierung von LEDs unter genau festgelegten Messbedingungen. Die hier neu eingefhrten Gren sind die “mittlere LED-Lichtstrke“ und der “LED-Teillichtstrom“. Dieser Technis