对LED的光谱、辐照度和光通量进行校准测量——覆盖从紫外到近红外的范围。

LED测量技术——测量辐照度、光谱和光通量

根据测量任务的不同，LED测量仪可记录LED的辐照度、光谱、辐射通量或光通量。为获得可重复的结果，测量量、光谱范围、测量几何条件和校准必须与具体应用相匹配。

Opsytec为紫外、可见光和近红外LED提供已校准的LED测量技术：SR900光谱辐射计，RMD Pro和RMD Touch辐射计及其配套的已校准辐射计传感器，以及定制积分球。它们既可表征单颗LED，也可表征LED模组和LED系统。

测量方法的选择取决于所测的物理量。辐照度采用已校准的辐射计测量。要确定LED的光谱分布，需要使用光谱辐射计。总辐射通量或光通量则通过积分球结合光谱辐射计进行测量。

除测量量外，光谱范围、测量距离、入射角和校准都会影响测量结果。尤其对于窄带紫外LED，传感器的光谱响应度必须与发射波长相匹配。为获得可比的结果，测量几何条件应保持不变，并以可追溯的方式记录。

所需的物理量取决于具体应用。下表列出了各物理量对应的测量仪器及典型应用：

对于单纯的过程控制，已校准的辐射计通常已足够。完整的光谱表征则需要光谱辐射计。何种情况下采用哪种方法更合适，请参阅文章光谱辐射计还是宽带辐射计中的比较。

LED的发射光谱描述其所发出辐射的光谱分布。光谱辐射计据此确定峰值波长、光谱带宽和光谱辐照度。

SR900光谱辐射计可测量200～1100 nm的光学辐射，因此适用于紫外LED、可见光LED以及众多近红外光源。当发射波长发生变化或存在多个光谱成分时，光谱测量对LED的评估远比宽带传感器准确。光谱变化、峰值波长漂移以及不同LED批次之间的差异均可直接呈现。

对于可见光LED，SRpro软件还可根据光谱计算光度量和色度量，例如色品坐标、主波长和相关色温。

典型应用包括：

• LED及LED模组研发
• 质量控制
• 来料检验
• 老化研究
• 温度测试
• 紫外LED表征
• 颜色测量
• 植物照明
• 光生物学研究

辐照度描述入射到表面上的光辐射功率，单位为W/m²或mW/cm²。在许多工业应用中，关键在于这一绝对量，而非完整光谱。

例如，紫外固化、紫外粘接、曝光、消毒以及光化学过程均属此类。对于在线和定期的控制测量，可使用RMD Pro和RMD Touch辐射计并配备光谱适配的传感器；两者均可通过两个传感器输入端测量辐照度和剂量。为获得可重复的结果，测量距离、入射角和传感器位置必须保持不变。

辐射计传感器提供七种光谱范围：UVC（200～280 nm）、UVB（280～315 nm）、UVA（315～400 nm）、UVA+（330～455 nm）、UVBB（230～400 nm）、VISB（400～480 nm）和LUX（380～780 nm，V(λ)加权）。已校准的测量头可在实验室和生产环境中实现可重复的测量。

LED通常具有明显的空间辐射特性。因此，仅在单一方向上测量无法完整获取其发出的总光功率。

积分球可捕获LED的总光学通量。对于可见光LED，以流明为单位表示为光通量；对于紫外和近红外LED，相关物理量为以瓦特为单位的辐射通量。积分球与光谱辐射计相结合，可进行角度积分测量，从而不受辐射特性的影响——即使是具有强方向性或复杂空间发射特性的LED也能相互比较。

为此，SR900可与Opsytec积分球组合使用。LED和显示器的光通量、亮度和色品之间有何关系，请参阅照明技术、LED与显示技术页面的深入说明。

对于紫外LED，传感器的光谱范围必须与实际发射相匹配。在短波范围内，宽带辐射计的光谱失配会明显使结果失真；在UVA与可见光之间的过渡区域，传感器的滤光片边缘也会造成同样的影响。

工业中常用的UVA LED发射波长为365、385、395和405 nm，半峰全宽约为10～16 nm。UVA传感器的范围止于400 nm。在Opsytec光谱数据库的实测光谱中，385 nm LED约95%的辐射功率位于400 nm以下，395 nm LED仅约70%，而405 nm LED则不足30%。此时，由温度或电流引起的峰值波长微小漂移都会使读数发生显著变化。因此，对于365～405 nm的紫外LED，Opsytec推荐使用330～455 nm的UVA+传感器，因为它可覆盖整个发射光谱。

另外，SR900可从200 nm起对LED进行光谱评估，不受滤光片特性的影响。这在研究LED批次、老化效应或温度引起的波长漂移时尤为有利。对于生产和控制测量，可提供已校准的UVC、UVB、UVA和UVA+传感器。

如需在积分球中测量紫外LED的辐射通量，涂层的选择取决于波长：在300 nm以下，硫酸钡的反射率会下降，此时PTFE是唯一具有可用反射率的涂层。关于紫外LED的技术、效率和寿命，请参阅文章用于UVA、UVB和UVC的紫外LED。

对于可见光LED，除辐射度量外，通常还关注光度和色度参数。

根据测量装置的不同，光谱测量可确定色坐标、色温和光度量等参数。光生物学评估（例如依据EN 62471进行的蓝光危害评估）同样基于实测光谱，详见职业安全与光生物安全。对于白光LED的照度，使用配备V(λ)加权传感器的照度计通常已足够。

结合积分球，可测量LED、LED模组或小型灯具的总光输出。

灯具每瓦电功率能产生多少光，在数据表中以光效（lm/W）表示。本对比采用卤素灯、荧光灯和LED灯在相同电功率下的典型数据表数值；这些数值可自行修改。根据Opsytec光谱数据库中的实测光谱，可得出色品坐标、相关色温、显色指数R_a以及以可见辐射形式发出的电功率占比。可选项中还包括符合CIE 015:2018的典型荧光灯和LED参考光谱。对于每种灯具类型，均显示其在RoHS指令下的状态。

根据测量量和应用的不同，可采用不同的测量系统：SR900用于测量光谱、峰值波长、光谱辐照度和色度量；RMD Pro和RMD Touch用于过程、实验室和质量保证中的辐照度和剂量测量；辐射计传感器用于相应的光谱范围；积分球则用于测量可见光、紫外和近红外LED的光通量和辐射通量。

LED测量任务涵盖从简单的强度检查到完整的光谱及空间积分表征。通过组合辐射计、光谱辐射计、光导、测量头和积分球，可使测量系统适配具体的LED、几何条件和测量量。

测量系统针对规定的光谱范围进行校准，可溯源至PTB；经DAkkS认可的校准由Opsytec校准实验室执行。可溯源的校准和有据可查的测量条件，是在研发、质量保证和工业过程控制中获得可比结果的基础。

哪种测量仪适用于哪种LED测量？
对于测量平面上的辐照度（例如在紫外固化或消毒中），使用已校准的辐射计（如RMD Pro或RMD Touch）并配备相应光谱范围的传感器即可。光谱、峰值波长、主波长、色品坐标和色温则需要使用SR900等光谱辐射计。LED的总光通量或辐射通量由SR900结合积分球测量，因为只有积分球才能捕获来自所有发射方向的辐射。

可以用照度计测量LED吗？
可以，前提是需要测量照度，且LED发出白光或宽带光。照度计通过模拟光视效率曲线V(λ)的传感器对光进行加权。对于彩色窄带LED，传感器在发射波长处与V(λ)的任何偏差都会完全反映在读数上；此时采用SR900进行光谱测量更为准确。照度计不适用于紫外LED，因为V(λ)在380 nm以下为零；紫外辐射应使用辐射计或光谱辐射计测量。照度计无法测量以流明为单位的光通量——这需要使用积分球。

哪种光谱范围适合365～405 nm的紫外LED？
对于紫外LED，Opsytec建议选用330～455 nm的UVA+范围。传统UVA传感器的测量范围止于400 nm；此时395或405 nm的LED部分发射光谱会落在滤光片边缘，峰值波长因温度或电流变化产生的微小漂移都会明显影响读数。UVA+范围可覆盖LED的整个发射光谱，使测量不受此类漂移的影响。

如何测量LED的功率？
对于LED，必须区分电功率和光功率。电功率是电流与电压的乘积。光功率以瓦特为单位作为辐射通量进行测量，对于可见光LED还需以流明为单位测量光通量——使用可捕获所有发射方向辐射的积分球。辐射通量与电功率之比即为LED的效率。不同灯具每瓦电功率能产生多少光，可参见本页的灯具对比。

为什么LED测量仪的校准很重要？
校准建立了传感器信号与物理量之间的关系。对于LED，校准必须在光谱上与光源相匹配，因为窄带发射对传感器光谱响应度的偏差十分敏感。Opsytec的校准可溯源至PTB，并可应要求在通过ISO/IEC 17025认可的校准实验室中进行。

选择合适的LED测量系统取决于测量量、波长范围、测量几何条件以及所需的测量不确定度。在此基础上，我们将为您组合合适的辐射计、光谱辐射计、传感器和积分球。请向我们描述您的测量任务——单颗LED、模组还是灯具，所需测量的物理量以及使用场所。

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Dr.-Ing. Mark Paravia是位于埃特林根（Ettlingen）的Opsytec Dr. Gröbel GmbH的董事总经理，并负责领导该公司获认可的校准实验室。在KIT照明技术研究所完成脉冲氙气激励准分子放电方面的研究后，他如今专注于光学辐射测量领域。他担任DIN标准委员会FNL 7"光学辐射"分委员会的副主席，同时也是DVGW紫外线消毒项目组的成员。