一、 前言

發(fā)光二極管(Light Emitting Diode; LED)是半導(dǎo)體材料制成的組件，為一種微細(xì)的固態(tài)光源，可將電能轉(zhuǎn)換為光，其發(fā)光原理是在一順偏之二極管p-n接合面處，自由電子與電洞發(fā)生復(fù)合作用(Recombination)，因自由電子由高能階掉到能量較低的價(jià)帶時(shí)，釋放出能量而產(chǎn)生光與熱，其不但體積小，且具有壽命長、驅(qū)動(dòng)電壓低、反應(yīng)速率快、耐震性佳、耗電少、發(fā)熱少、色彩純度高等特性，不僅能夠配合各種應(yīng)用設(shè)備的輕、薄及小型化之需求，隨著藍(lán)光LED的開發(fā)，亦使得LED Display得以全彩化，再加上白光LED的相繼推出，更被譽(yù)為是下一代照明工業(yè)的主流。綜上所述，隨著LED應(yīng)用的多元化，在其旋光性與電性的測試篩選上，自然較以往嚴(yán)格許多，試想，在一塊顯示看板上所使用的LED，若其彼此的光電特性差異過大，將造成各點(diǎn)亮度與顏色的不同，降低了整體均勻度，而影響呈現(xiàn)的品質(zhì)，如此可見LED在品管測試上的重要性。以下本文將就LED的特性、旋光性相關(guān)量測單位、量測項(xiàng)目與CIE建議測試規(guī)范做一簡介。

二、LED的特性與影響因素

空間輻射(Spatial Radiation)分布

　　LED封裝后的樹脂外殼，除了具有保護(hù)晶粒的作用外，亦會(huì)影響LED發(fā)光的方向性，而所謂空間輻射分布，系指不同視角與LED的相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度變化關(guān)系，即用以描述不同方向下，LED的發(fā)光強(qiáng)度變化，其系取決于LED的封裝方式，如內(nèi)建微透鏡將可改變不同視角與相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度的分布關(guān)系，以因應(yīng)用途需求而強(qiáng)化其發(fā)光指向性(集中)或擴(kuò)散性(分散)。

光譜(Spectrum)分布

　　因使用材料的不同，LED可設(shè)計(jì)出紅、橙、黃、綠、藍(lán)、紫等各顏色不同波段的光，以及紅外、紫外等不可見光LED，且封裝外殼顏色亦會(huì)對(duì)其光譜產(chǎn)生影響，其光譜半波寬(FWHM, Full Width Half Maximum)通常較窄，約數(shù)十奈米(nm)左右。

工作電流

　　LED的光強(qiáng)度與供應(yīng)電流關(guān)系密切，是以量測時(shí)之供應(yīng)電流須穩(wěn)定，以免影響量測結(jié)果。

三、旋光性量測單位

全光通量(Total Luminous Flux; Φ)

　　不同波長之光輻射通量對(duì)人眼有不同權(quán)重之感應(yīng)，光源之輻射通量依照其內(nèi)各波長相對(duì)應(yīng)之權(quán)重造成人眼所感應(yīng)的通量，稱之為光通量，單位為流明(Lumen; lm)，而全光通量則定義為光源向各方向所發(fā)射光通量之總和。

光強(qiáng)度(Luminous Intensity; IV)

　　光強(qiáng)度定義為單位立體角所發(fā)射出的光通量，單位為燭光(Candela, cd)。一般而言，光源會(huì)向不同方向以不同強(qiáng)度放射出其光通量，在特定方向單位立體角所放出之可見光輻射強(qiáng)度即稱之為光強(qiáng)度。

色度(Chromaticity)

　　人眼對(duì)色彩的感知是一種錯(cuò)綜復(fù)雜的過程，為了將色彩的描述加以量化，國際照明協(xié)會(huì)（CIE）根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)觀測者的視覺實(shí)驗(yàn)，將人眼對(duì)不同波長的輻射能所引起的視覺感加以紀(jì)錄，計(jì)算出紅、綠、藍(lán)三原色的配色函數(shù)，經(jīng)過數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換后即得所謂的CIE 1931 Color Matching Function(x((), y((), z。而根據(jù)此一配色函數(shù)，后續(xù)發(fā)展出數(shù)種色彩度量定義，使人們得以對(duì)色彩加以描述運(yùn)用。

　　根據(jù)CIE 1931配色函數(shù)，將人眼對(duì)可見光的刺激值以XYZ表示，經(jīng)下列公式換算得到x, y值，即CIE 1931(x, y)色度坐標(biāo)，透過此統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)色彩的描述便得以量化并加以控制。x, y ：CIE 1931 色度坐標(biāo)值 (Chromaticity Coordinates) 。

　　然而，由于以(x, y)色度坐標(biāo)所建構(gòu)之色域?yàn)榉蔷鶆蛐?，使色差難以量化表示，所以CIE于1976年將CIE 1931色度坐標(biāo)加以轉(zhuǎn)換，使其所形成之色域?yàn)榻咏鶆蛑瓤臻g，讓色彩差異得以量化表示，即CIE 1976 UCS(Uniform Chromaticity Scale)色度坐標(biāo)，以(u', v')表示。