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摘要：LED(LightEmittingdiode)是電致發(fā)光元器件，電流的改變會造成摩托車LED信號燈光色度特性的改變。本文是在連續(xù)直流供電條件下，研究了電流對LED信號燈的光色度特性參數(shù)的影響。結果表明，電流對光通量和主波長產(chǎn)生較大的影響，對相關色溫和色坐標產(chǎn)生極小范圍的影響，而對光譜幾乎無影響。

關鍵詞：發(fā)光二極管；變溫；光通量；光譜；色溫

隨著半導體芯片技術的日益改進及封裝技術的飛速提高，LED在交通照明，信號指示和大面積顯示屏等領域取得廣泛應用[1-3]。作為交通信號指示，LED因具有發(fā)光效率高，穩(wěn)定性強，壽命時間長受到燈具制造商的廣泛關注。信號燈圍繞著標準的要求而發(fā)展，其主要作用是顯示車輛的存在，寬度，狀態(tài)以及輔助照明等，包括轉向燈，制動燈，前后位置燈，示廓燈，后霧燈等。安裝要求《摩托車照明和光信號裝置的安裝規(guī)定》(GB18100—2010)第1，2，3部分分別對兩輪摩托車，兩輪輕便摩托車，三輪摩托車做了規(guī)定，性能測試方面《GB17510—2008摩托車光信號裝置配光性能》標準中明確規(guī)定信號燈光色要求，試驗方法和檢驗規(guī)則。其中光色度參數(shù)是標志著器件性能的優(yōu)劣。但在日常使用中，電流的改變會造成LED信號燈光色度的改變。本文在較大范圍（0～300mA）直流供電條件下，研究了摩托車LED信號燈的電流特性對光色度參數(shù)的影響，為國內摩托車LED信號燈的設計和檢測提供幫助。LED信號燈光色度測量方法有兩種，絕對測量和相對測量方法，分別是分布光度計的光度法和積分球加光度計的積分法[4]。對比于分布光度計的光度法，積分球因具有簡單易行，設備少，分析速率快,不需要暗室等優(yōu)點，廣泛應用于實驗室中[4]。積分球測量原理是通過與標準燈具光通量校準得出，Ex，Es分別代表待測燈具與標準燈具的照度值，φx，φs表示待測燈具與標準燈具的總光通量。

1試驗過程

實驗采用遠方恒溫積分球（CIS-2000），可以精密控制球體內溫度，同時雙層球體結構設計，能夠保證氣流自然穩(wěn)定，維持一個相對穩(wěn)定的測試環(huán)境[4]。如圖所示，將待測燈具安裝在積分球中心，光度探頭與光譜輻射計（HASS-2000）連接構成測量系統(tǒng)[4]。通過調節(jié)直流電流源（TPS-500B）來控制LED的供給電流大小，分別在電流值為25mA，50mA，75mA，100mA，125mA，150mA，175mA，200mA，225mA，250mA，300mA的條件下進行測試。燈具點亮時間至少2h，待光通量變化值小于0.2%后再進行數(shù)據(jù)采集。

2實驗結果

2.1光通量的電流特性

光通量是光度學中的重要參數(shù)，標志著燈具性能的優(yōu)劣。其數(shù)值與工作電流有直接關系。在較大范圍（0~300mA）直流供電條件下，測得了不同電流值下的光通量。實驗結果如圖2所示，隨著電流的穩(wěn)步增加，光通量在不斷的增加，當超過225mA時，光通量隨著電流的改變驟降。這主要是因為隨著電流的逐漸增加，燈具PN結內的電子數(shù)和空穴數(shù)也在增加，增加了輻射復合機率，也增大了LED的光通量。當產(chǎn)生電子和空穴數(shù)達到最大值，輻射復合幾率達到飽和值，光通量輸出值也不會再增加[10]。

2.2光譜的電流特性

圖3分別表示在25mA，75mA，125mA，175mA，225mA直流供電條件下光譜與電流的關系。如圖所示光譜相對電流值的變化保持穩(wěn)定，在電流25mA，75mA供電情況下，采集的功率輻射值不穩(wěn)定，光譜曲線有毛刺出現(xiàn)小范圍波動，高于175mA直流供電條件下，數(shù)據(jù)值穩(wěn)定，光譜曲線平滑。這歸因于LED燈的光譜各譜線成分穩(wěn)定，燈具穩(wěn)定性強不會隨著電流的改變而發(fā)生變化[10]。

2.3主波長的電流特性

圖4分別表示在25mA，50mA，75mA，100mA，125mA，150mA，175mA，200mA，225mA電流測量值下主波長與電流的關系。隨著電流的增加，LED信號燈的主波長從545.98nm減小到532.2nm，發(fā)生波長藍移現(xiàn)象。而人的肉眼所能感知到波長變化是5nm左右，這說明隨著電流的增加，LED燈具光的顏色必會產(chǎn)生明顯的變化。

2.4色坐標的電流特性

色坐標是研究燈具光色特性的重要參數(shù)，測量的基本原理是根據(jù)光源的光譜分布由色坐標的基本規(guī)定進行計算而得出的。圖4分別表示在25mA，50mA，75mA，100mA，125mA，150mA，175mA，200mA，225mA電流測量值下色坐標與電流的關系。色坐標（X，Y）隨著電流的增加而在一定程度上減小。X坐標在0.4183～0.4262的范圍內波動，相對波動幅度為1.88%，Y坐標在0.3838～0.3959的范圍內改變，相對波動幅度3.15%，都在可接受范圍內。這主要歸因于LED的PN結具有穩(wěn)定的發(fā)光特性。

2.5色溫的電流特性

圖5分別表示在25mA，50mA，75mA，100mA，125mA，150mA，175mA，200mA，225mA電流測量值下，色溫與電流值的關系。隨著電流值的增加，色溫呈明顯的上升趨勢，從6878K增加到6902K，漲幅為0.21%。這主要歸因于當電流增加時，PN結中的電子和空穴輻射復合機率增加，產(chǎn)生的藍光總量在一定程度內增加，但受藍光激發(fā)的熒光粉數(shù)量卻是固定的，所以產(chǎn)生的黃光總量相對減少，導致色溫升高；另一方面,隨著電流的增加燈具內PN結溫也會升高,這在一定程度上也會導致色溫的升高。

3結論

本文利用積分球光度測量系統(tǒng)在直流供電條件下對摩托車LED信號燈的光色度特性進行了測試，發(fā)現(xiàn)：1）隨著直流供電電流的逐漸增加，光通量在不斷的增加，當超過某瞬時值時，光通量隨著電流的增加驟降；2）電流只影響LED光譜曲線的平滑度，如在小電流情況下曲線有毛刺出現(xiàn)小范圍波動，但對LED的光譜成分不會造成影響；3）電流會引起X，Y色坐標分別在1.88%和3.15%內波動；4）電流會引起LED燈具色溫升高，變化范圍在6878～6902K區(qū)間；5）電流對主波長影響較大，發(fā)生藍移現(xiàn)象，從545.98nm減小到532.2nm。

參考文獻：

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[10]方晶璐,牛萍娟,田會娟.電流對LED特性參數(shù)的影響.電工技術學報,2013,28(2)

作者：費坤；李海濤；李曉周 單位：國家摩托車質量監(jiān)督檢驗中心