深圳大学：《半导体照明技术》课程实验指导书（讲义）.pdf_大学文库

分光棱镜，改变白光的入射角，再移动像屏位置，观察窄条白光被分光的现象，将有彩色条形光带从棱镜的另一个工作面发射出去。若像屏位置合适，在像屏上将观测到彩色条带。分析各种彩条带的颜色分布规律，记录各色彩条的排列顺序。若将50mm焦距的透镜安装在棱镜与像屏之间，并适当调整透镜与棱镜之间的距离L，与透镜与像屏之间的距离L，观察像屏上彩条的变化。分析变化的原因。2）观测发光二极管经光栅分光后的光谱分布（*此项内容不做*）将图2.1-6所示的白光LED光源换成发蓝光、绿光和发红光的光源，观察此时像屏上色带变化。分析并记录色条的颜色和位置的变化，说明位置变化的原因。通过该实验要充分认识LED光源的光谱分布特性与光谱谱线位置与波长相关的概念，为学习光栅光谱仪器奠定基础。3）发光二极管电流与亮度的关系从实验平台备件箱中取出各种单色LED发光管与通用实验装置，把LED发光二极管插入通用实验装置，构成LED光源，把照度计的探测头与LED光源相对按着如图2.1-7所示的结构安装在光学台上，将它们它们的引线和电流表按如图2.1-8所LED光源探测器示的电路连接成测量电路，在测量电路中调整电阻用50Q固定阻值电阻与1kQ电位器相连接，便于调整流过LED发光管的电流ILED。在发光二极管的供电电路中串入数字电流表，测量流过LED的电流ILEDo打开实验平台的电源开关，在图1-6测量LED照度的实验装置发光管未点亮时测出暗背景照度Evb；然后，通过串入发光二极管的1kQ电位器调节发光电流ILED，记录不同发光电流ILED下的光照度Ev，将其填入表2.1-1：改变LED与光电探测头间的距离，再重复进行上述实验，分析数据变化的原因。将LED与光电探测头间的距离L锁定，找出电流ILED与照度间E的关系。关机与结束：①所测的数据及实验结果（包括实验曲线）保存好，分析实验结果的合理性，如不合理，则应重新补作上述实验；若合理，可以进行关机；②将实验平台的电源关掉，再将所用的配件放回配件箱；③将实验所用仪器收拾好，再请指导教师检查，批准后离开实验室

分光棱镜，改变白光的入射角，再移动像屏位置，观察窄条白光被分光的现象，将有彩色条形光带从棱镜的另一个工作面发射出去。若像屏位置合适，在像屏上将观测到彩色条带。分析各种彩条带的颜色分布规律，记录各色彩条的排列顺序。若将 50mm 焦距的透镜安装在棱镜与像屏之间，并适当调整透镜与棱镜之间的距离 L，与透镜与像屏之间的距离 L`，观察像屏上彩条的变化。分析变化的原因。 2）观测发光二极管经光栅分光后的光谱分布（*此项内容不做*）将图 2.1-6 所示的白光 LED 光源换成发蓝光、绿光和发红光的光源，观察此时像屏上色带变化。分析并记录色条的颜色和位置的变化，说明位置变化的原因。通过该实验要充分认识 LED 光源的光谱分布特性与光谱谱线位置与波长相关的概念，为学习光栅光谱仪器奠定基础。 3）发光二极管电流与亮度的关系从实验平台备件箱中取出各种单色 LED 发光管与通用实验装置，把 LED 发光二极管插入通用实验装置，构成 LED 光源，把照度计的探测头与 LED 光源相对按着如图 2.1-7 所示的结构安装在光学台上，将它们它们的引线和电流表按如图 2.1-8 所示的电路连接成测量电路，在测量电路中调整电阻用 50Ω固定阻值电阻与 1kΩ电位器相连接，便于调整流过 LED 发光管的电流 ILED。在发光二极管的供电电路中串入数字电流表，测量流过 LED 的电流 ILED。打开实验平台的电源开关，在发光管未点亮时测出暗背景照度 Evb；然后，通过串入发光二极管的 1kΩ电位器调节发光电流 ILED，记录不同发光电流 ILED 下的光照度 Ev，将其填入表 2.1-1；改变 LED 与光电探测头间的距离，再重复进行上述实验，分析数据变化的原因。将 LED 与光电探测头间的距离 L 锁定，找出电流 ILED 与照度间 Ev 的关系。关机与结束： ① 所测的数据及实验结果（包括实验曲线）保存好，分析实验结果的合理性，如不合理，则应重新补作上述实验；若合理，可以进行关机； ② 将实验平台的电源关掉，再将所用的配件放回配件箱； ③ 将实验所用仪器收拾好，再请指导教师检查，批准后离开实验室

实验2LED光谱特性的测试实验目的：LED灯的特性直接关系到它的应用，尤其是它的发光强度分布特性与光谱特性是人们普遍关心的重要特性，也是难于测量的特性。光源的光谱内含有丰富的信息，为此人们研制出各种光谱探测器进行物质化学成分的分析。安排这个实验有助于学生了解LED发出的光谱成分，并深入掌握光谱探测器的特性，更合理地运用它于分析不同光源的光谱。实验仪器：1）光电综合实验平台主机：2）发光光谱测试仪；3）发出不同颜色光的被测LED器件；实验内容：LED发光光谱特性既有别于LD（半导体激光器）又有别于钨丝灯等热辐射体的发光，它的单色性远不如LD，但是光谱范围是有限宽度的，具有较好的单色性，当然通过二次光致发光获得的“白光”LED的光谱较为丰富，但是仍然无法与钨丝灯等热辐射体的发光光谱相比。描述LED发光光谱特性的方法是测量它的光谱辐射带宽与功率分布。不同颜色与种类的LED发出的光谱辐射带宽与功率分布差异很大。在用LED构成大屏幕显示器应用领域为获得不同颜色的显示效果，必须对所用的LED器件进行光谱特性的测量，以便正确地配制出各种颜色的图案。实验步骤：（1）熟悉测量仪器LED光源光谱分布测量的实验要用到LED光谱分布测试仪，它的外形图如图12-1所示，其原理结构如图1.2-2所示。被测LED安装到LED光谱分布测量仪右侧的暗室内，它发出的光经过狭缝入射到反射光栅上，经反射分光后发出多色光带光谱，再经凹面反射镜汇聚到线阵CCD的像敏面上。CCD采集并输出载有LED光谱信息的信号电压，再经数据采集卡将其转换成数字信号送入计算机，在计算机软件的支持下形成的谱图显现在显示器上，其中的横坐标为以nm为计量单位的波长（入），纵轴为16位二进制数（0~65535）。被测LED光栅狭缝凹面镜CCD数据采集卡计算机与显示系统图1.2-2LED光谱仪原理框图图1.2-1LED光谱分布测试仪

图 1.2-2 LED 光谱仪原理框图实验 2 LED 光谱特性的测试实验目的： LED 灯的特性直接关系到它的应用，尤其是它的发光强度分布特性与光谱特性是人们普遍关心的重要特性，也是难于测量的特性。光源的光谱内含有丰富的信息，为此人们研制出各种光谱探测器进行物质化学成分的分析。安排这个实验有助于学生了解 LED 发出的光谱成分，并深入掌握光谱探测器的特性，更合理地运用它于分析不同光源的光谱。实验仪器： 1）光电综合实验平台主机； 2）发光光谱测试仪； 3）发出不同颜色光的被测 LED 器件；实验内容： LED 发光光谱特性既有别于 LD（半导体激光器）又有别于钨丝灯等热辐射体的发光，它的单色性远不如 LD，但是光谱范围是有限宽度的，具有较好的单色性，当然通过二次光致发光获得的“白光”LED 的光谱较为丰富，但是仍然无法与钨丝灯等热辐射体的发光光谱相比。描述 LED 发光光谱特性的方法是测量它的光谱辐射带宽与功率分布。不同颜色与种类的 LED 发出的光谱辐射带宽与功率分布差异很大。在用 LED 构成大屏幕显示器应用领域为获得不同颜色的显示效果，必须对所用的 LED 器件进行光谱特性的测量，以便正确地配制出各种颜色的图案。实验步骤：（1）熟悉测量仪器 LED 光源光谱分布测量的实验要用到 LED 光谱分布测试仪，它的外形图如图 1.2-1 所示，其原理结构如图 1.2-2 所示。被测 LED 安装到 LED 光谱分布测量仪右侧的暗室内，它发出的光经过狭缝入射到反射光栅上，经反射分光后发出多色光带光谱，再经凹面反射镜汇聚到线阵 CCD 的像敏面上。CCD 采集并输出载有 LED 光谱信息的信号电压，再经数据采集卡将其转换成数字信号送入计算机，在计算机软件的支持下形成的谱图显现在显示器上，其中的横坐标为以 nm 为计量单位的波长（λ），纵轴为 16 位二进制数（0~65535）。图 1.2-1 LED 光谱分布测试仪

线。“停止”菜单是执行停止采集的操作，点击“停止”菜单后，CCD的采集工作将停止，界面上显示点击“停止”菜单后的结果曲线；“单次”菜单也是执行菜单，点击它以后，线阵CCD只采集一行信号，并将这一行信号以波形曲线的方式显示在界面上：“0ms”菜单是控制所采集到的光谱在界面上停留的时间，点击这个菜单，可以弹出不同的时间选择，改变光谱曲线在界面上停留的时间。“积分3档”是控制线阵CCD积分时间参数的功能菜单，当前选择的为积分时间是“第3档”。点击它可以弹出多种积分时间的选择菜单，实现对不同强度光谱的观测；“关于，莱单是注释菜单，对光谱测量没有关系。测量光谱分布曲线时，在设定好显示时间与积分时间后，可执行“连续”菜单，界面出现便于观察的光谱特性曲线后，可执行“停止”莱单，使界面上的光谱曲线不再变化，通过“数据”菜单可以读到每个像元的光谱强度值。另外，也可以将“鼠标”标记放到所选波形的特征点（所需要测量的点）位置，再点击鼠标右键，弹出测量标线如图1.2-4所示的白色标线，在标线的上方分别显示x与y坐标值，其中x值为横坐标（光谱的波长），y为其强度（16进制数值）的数值。利用这一功能可以测量光谱的峰值波长与光谱带宽等参数。（4）LED发光光谱半宽度的测量LED发光光谱半宽度的定义为光谱分布曲线的幅度衰减到1/2所对应的谱线宽度。测量时，先将整个光谱曲线计算机界面上显示出来，然后，找出光谱分布曲线的幅度（垂直坐标）衰减到1/2所对应的位置上点击鼠标右键，弹出如图1.2-4所示的白色测量线和相应的x，y坐标，LED光谱辐射半宽度的带宽△入既为△入=X2—X1(1.2-1)如图1.2-4所示的半波带宽△入为（597.15一576.51）=20.64nm。由于光谱仪在出厂之前已经用汞灯的标准谱图进行了严格的标定。如果用户没有标准汞灯谱图，则不能再自行进行标定。如果用户有条件进行标定，也可以自行进行标定。但是，自已进行标定应当承担由此带来的误差责任。（5）文件的存储与打开通过执行“保存”菜单，能够将计算机界面上显示的光谱分布曲线以文本方式或图像方式保存到文件夹内，它即为LED的光谱辐射分布曲线图。通过执行“打开”菜单，能够将以前存储在某个文件夹内的光谱分布曲线打开并显示在界面上。关机与结束：1、将所测的数据及实验结果（包括实验曲线）保存好，分析实验结果的合理性，如不合理，则要重新作上述实验；若合理，可以关机；2、先退出计算机软件，关掉计算机电源，再将实验平台的电源关掉；3、最后，将所用的配件放回配件箱；将实验所用仪器收拾好后，请指导教师检查，批准后离开实验室。4、分析上述实验过程中为什么要旋转被测LED？如何能找到LED的真正光轴？5、LED发光强度的改变是否影响它的光谱分布？为什么？

线。“停止”菜单是执行停止采集的操作，点击“停止”菜单后，CCD 的采集工作将停止，界面上显示点击“停止”菜单后的结果曲线；“单次”菜单也是执行菜单，点击它以后，线阵 CCD 只采集一行信号，并将这一行信号以波形曲线的方式显示在界面上；“0ms”菜单是控制所采集到的光谱在界面上停留的时间，点击这个菜单，可以弹出不同的时间选择，改变光谱曲线在界面上停留的时间。“积分 3 档”是控制线阵 CCD 积分时间参数的功能菜单，当前选择的为积分时间是“第 3 档”。点击它可以弹出多种积分时间的选择菜单，实现对不同强度光谱的观测；“关于”菜单是注释菜单，对光谱测量没有关系。测量光谱分布曲线时，在设定好显示时间与积分时间后，可执行“连续”菜单，界面出现便于观察的光谱特性曲线后，可执行“停止”菜单，使界面上的光谱曲线不再变化，通过 “数据”菜单可以读到每个像元的光谱强度值。另外，也可以将“鼠标”标记放到所选波形的特征点（所需要测量的点）位置，再点击鼠标右键，弹出测量标线如图 1.2-4 所示的白色标线，在标线的上方分别显示 x 与 y 坐标值，其中 x 值为横坐标（光谱的波长），y 为其强度（16 进制数值）的数值。利用这一功能可以测量光谱的峰值波长与光谱带宽等参数。（4）LED 发光光谱半宽度的测量 LED 发光光谱半宽度的定义为光谱分布曲线的幅度衰减到 1/2 所对应的谱线宽度。测量时，先将整个光谱曲线计算机界面上显示出来，然后，找出光谱分布曲线的幅度（垂直坐标）衰减到 1/2 所对应的位置上点击鼠标右键，弹出如图 1.2-4 所示的白色测量线和相应的 x，y 坐标，LED 光谱辐射半宽度的带宽Δλ既为 Δλ=x2－x1 （1.2-1）如图 1.2-4 所示的半波带宽Δλ为（597.15－576.51）=20.64nm。由于光谱仪在出厂之前已经用汞灯的标准谱图进行了严格的标定。如果用户没有标准汞灯谱图，则不能再自行进行标定。如果用户有条件进行标定，也可以自行进行标定。但是，自己进行标定应当承担由此带来的误差责任。（5）文件的存储与打开通过执行“保存”菜单，能够将计算机界面上显示的光谱分布曲线以文本方式或图像方式保存到文件夹内，它即为 LED 的光谱辐射分布曲线图。通过执行“打开”菜单，能够将以前存储在某个文件夹内的光谱分布曲线打开并显示在界面上。关机与结束： 1、将所测的数据及实验结果（包括实验曲线）保存好，分析实验结果的合理性，如不合理，则要重新作上述实验；若合理，可以关机； 2、先退出计算机软件，关掉计算机电源，再将实验平台的电源关掉； 3、最后，将所用的配件放回配件箱；将实验所用仪器收拾好后，请指导教师检查，批准后离开实验室。 4、分析上述实验过程中为什么要旋转被测 LED？如何能找到 LED 的真正光轴？ 5、LED 发光强度的改变是否影响它的光谱分布？为什么？

实验3LED角度特性参数测量实验实验目的：LED（发光二极管）是非常有发展前景的半导体发光器件，是将来取代钨丝灯、日光灯、照明灯、高压汞灯与其他系列灯具的节能替代产品。LED灯的特性直接关系到它的应用，尤其是它的发光强度的空间分布特性是人们普遍关心的重要特性，安排这个实验有助于我们深入掌握它的特性，更合理地应用它为人类照明与视觉效应服务。实验仪器：①GDS-IⅢI型光电综合实验平台1台；②LED发光特性测试仪1台；实验内容：1）发光强度空间分布特性与偏差角根据中国光学光电子行业学会2002年制定的“发光二极管测试方法”，LED发光强度的空间分布特性是指器件发射出的光强1Iv或1参数与空间方向角0的函数关系1v-f(0)。显然，0角度一般取为LED器光轴一一机械轴件的“机械角”，机械角的定义为器件几何尺寸的中心线或法线为其零度角。由于LED封装工艺问题使LED器件存在发出光强度最大的方向（称为主光线）与机械轴并不重合，产生如图1.3-1所示的偏差△0，称其为偏差角或偏向角。测量偏向角对于正图1.3-1LED发光的空间分布特性确使用LED为光源，尤其是使用LED群构成面光源或彩色图像显示中具有非常重要意义。2）半发光强度角1/2如图1.3-1所示，LED的另一个重要参数是“半发光强度角01z”，半发光强度角01/2是描述LED发光范围的参数。为获得更宽，更均匀的面光源，总希望LED半发光强度角01更大些，而有些应用场合希望LED能够将光投射到更远的地方，或在更远处获得更强的照度，则又要求LED的半发光强度角012尽量小，使光能量不至于太分散而损耗过大。为满足不同应用的要求，生产出多种不同封装形式的LED器件，以便满足不同应用对LED半发光强度角0p的需求，获得理想的效果

图 1.3-1 LED 发光的空间分布特性实验 3 LED 角度特性参数测量实验实验目的： LED（发光二极管）是非常有发展前景的半导体发光器件，是将来取代钨丝灯、日光灯、照明灯、高压汞灯与其他系列灯具的节能替代产品。LED 灯的特性直接关系到它的应用，尤其是它的发光强度的空间分布特性是人们普遍关心的重要特性，安排这个实验有助于我们深入掌握它的特性，更合理地应用它为人类照明与视觉效应服务。实验仪器： ① GDS-Ⅲ型光电综合实验平台 1 台； ② LED 发光特性测试仪 1 台；实验内容： 1）发光强度空间分布特性与偏差角θ 根据中国光学光电子行业学会 2002 年制定的“发光二极管测试方法”， LED 发光强度的空间分布特性是指器件发射出的光强 IV或 Ie参数与空间方向角θ的函数关系 I V= f (θ)。显然，θ角度一般取为 LED 器件的“机械角”，机械角的定义为器件几何尺寸的中心线或法线为其零度角。由于LED封装工艺问题使LED 器件存在发出光强度最大的方向（称为主光线）与机械轴并不重合，产生如图 1.3-1 所示的偏差Δθ，称其为偏差角或偏向角。测量偏向角对于正确使用 LED 为光源，尤其是使用 LED 群构成面光源或彩色图像显示中具有非常重要意义。 2）半发光强度角θ1/2 如图 1.3-1 所示，LED 的另一个重要参数是“半发光强度角θ1/2”，半发光强度角θ1/2 是描述 LED 发光范围的参数。为获得更宽，更均匀的面光源，总希望 LED 半发光强度角θ 1/2 更大些，而有些应用场合希望 LED 能够将光投射到更远的地方，或在更远处获得更强的照度，则又要求 LED 的半发光强度角θ1/2 尽量小，使光能量不至于太分散而损耗过大。为满足不同应用的要求，生产出多种不同封装形式的 LED 器件，以便满足不同应用对 LED 半发光强度角θ1/2 的需求，获得理想的效果

实验步骤：（1）熟悉LED发光角度特性测试仪如图1.3-2所示为YHLA-I型LED发光角度特性测试仪的外形图，它由LED安装夹具（右侧）、标准立体角光电接收装置（接收筒）、角度读出度盘、光电探测器输出数字电压表（左面第1块数字电压表）、跨接在LED两端的数字电压表、串联LED中的数字电流表、控制LED工作电流大小的调整旋钮、控制LED工作电压的调整旋钮、控制LED的工作电压极性的转换开关（正、反向切换按键）和电源开关等部件构成。LED安装夹具主要用来安装被测LED发光管，使LED管芯发光部位恰好在读数度盘的回转中心上。度盘的刻度位于回转度盘前方窗口的下方（读数窗），便于操作者随时读取转角的刻度。LED安装夹具的上方有一个锁紧顶丝，松开顶丝后LED灯可以前后调动和转动，使LED灯前端点能够置于机械回转中心上，光电接收装置（接收筒）中安接收算LED夹具放一只直径17mm的硅光电池，它对旋转度盘LED发光中心所成的立体角为电压节铺0.001sr，符合“中国光学光电子行业学会光电器件专业分会”对LEDB98B切换按健发光角度特性测试方法的基本要求。6O电源开关转动度盘，从度盘前端的角度显示窗人发光角特详润试仪口中直接读出LED的转角，为各种徐出数字电压表LED电压表/LED电微表电话调节角度测试提供准确的数据。图1.3-2LED发光角度特性测试仪结构图三块数字标的下方分别有三位切换开关，对数字电压表或数字电流表的量程进行切换。其中I档量程最小，Ⅲ档量程最大。由于测量硅光电池输出的数字电压表在实验过程中很难出现高于200mV的电压，因此可以只使用1档量程，其示值（读数为mV）。（2）LED的安装与校准先将LED的两只管脚插入夹具上的两个小孔中（注意标有黑点的小孔为负极，应插入较短的管脚），插入后将便可开机。开机后LED被点亮（如果不亮，请检查是否差错了管脚），读电流表的示值，注意不要超过管子的最大允许电流（应该控制在20mA之内）。可以通过电流调节旋钮进行调节，调好后，不再改变。松开顶丝，转动LED及其夹具，使左侧电压表的读数最大，轻轻地拧顶丝，然后将如图1.3-3所示的定位标具插入中心孔，再旋松顶丝，使LED轻轻地顶到标准具的孔，然后旋紧顶丝，撤去标准具

图 1.3-2 LED 发光角度特性测试仪结构图实验步骤：（1）熟悉 LED 发光角度特性测试仪如图 1.3-2 所示为 YHLA-Ⅱ型 LED 发光角度特性测试仪的外形图，它由 LED 安装夹具 (右侧)、标准立体角光电接收装置（接收筒）、角度读出度盘、光电探测器输出数字电压表（左面第 1 块数字电压表）、跨接在 LED 两端的数字电压表、串联 LED 中的数字电流表、控制 LED 工作电流大小的调整旋钮、控制 LED 工作电压的调整旋钮、控制 LED 的工作电压极性的转换开关（正、反向切换按键）和电源开关等部件构成。 LED 安装夹具主要用来安装被测 LED 发光管，使 LED 管芯发光部位恰好在读数度盘的回转中心上。度盘的刻度位于回转度盘前方窗口的下方（读数窗），便于操作者随时读取转角的刻度。LED 安装夹具的上方有一个锁紧顶丝，松开顶丝后 LED 灯可以前后调动和转动，使 LED 灯前端点能够置于机械回转中心上。光电接收装置（接收筒）中安放一只直径 17mm 的硅光电池，它对 LED 发光中心所成的立体角为 0.001sr，符合“中国光学光电子行业学会光电器件专业分会”对 LED 发光角度特性测试方法的基本要求。转动度盘，从度盘前端的角度显示窗口中直接读出 LED 的转角，为各种角度测试提供准确的数据。三块数字标的下方分别有三位切换开关，对数字电压表或数字电流表的量程进行切换。其中Ⅰ档量程最小，Ⅲ档量程最大。由于测量硅光电池输出的数字电压表在实验过程中很难出现高于 200mV 的电压，因此可以只使用Ⅰ档量程，其示值（读数为 mV）。（2）LED 的安装与校准先将 LED 的两只管脚插入夹具上的两个小孔中（注意标有黑点的小孔为负极，应插入较短的管脚），插入后将便可开机。开机后 LED 被点亮（如果不亮，请检查是否差错了管脚），读电流表的示值，注意不要超过管子的最大允许电流（应该控制在 20mA 之内）。可以通过电流调节旋钮进行调节，调好后，不再改变。松开顶丝，转动 LED 及其夹具，使左侧电压表的读数最大，轻轻地拧顶丝，然后将如图 1.3-3 所示的定位标具插入中心孔，再旋松顶丝，使 LED 轻轻地顶到标准具的孔，然后旋紧顶丝，撤去标准具

（2）测量LED的发光强度分布①）测量机械轴与光轴的偏差角如图1.3-4所示为测量LED发光角度特性的实验原理图，图中的三道光栏与硅光电池构成一个空间立体角，空间角的轴线是固4定的，记为PD轴。LED发光管的机械光栏轴由其外形尺寸决定，YHLA-I实验仪的LED夹持器具将其机械轴与PD轴共轴（用LED装置前的定位销钉定位），定位后，度盘的刻度值为0°。LED发出的光只有进入到标准立体角内的部分-才能被硅光电池PD所接收。当安装在夹具上的LED灯发出的光沿Z轴最大图1241发光色度特性测量百图时表明它的光轴与机械轴重合，转动旋转度盘使度盘刻度为0，观察并读出输出电压值。然后再转动度盘，边转动边读输出电压，当数字输出电压的示值达到极值U时，停止，记录此时度盘的角度αm，αm既为LED的光轴与机械轴的偏差角。测量时要注意LED发光角的轴线是空间分布的，如何找到LED的光轴是很重要的问题，需要旋转LED，使你所测量的光轴是真正的光轴。②测量LED半发光强度角?1/2半发光强度角0的测量方法与偏差角40的测量方法极为相似，找到光轴后，记录度盘的角度αm，然后，先顺时针转动手轮，使LED绕发光中心顺时针转动，当数字电压表的示值为极值Um的一半时，记录此时度盘的角度值aR；再逆时针转动手轮使LED绕发光中心逆时针转动，再使数字电压表的示值为极值Um的一半，记录此时的度盘的角度值αL，则LED的半发光强度角0应为(1.3-1)Oin=(R-aL)测量LED半发光强度角012时也要注意LED发光角的轴线是空间分布的，找不准LED的光轴就不能测出真实的发光半角，实验过程中应该旋转LED，使接收器的输出为最大值才能找到真正的光轴。关机与结束：1、将所测的数据及实验结果（包括实验曲线）保存好，分析实验结果的合理性，如不合理，则要重新作上述实验；若合理，可以关机；2、先退出计算机软件，关掉计算机电源，再将实验平台的电源关掉；3、最后，将所用的配件放回配件箱：将实验所用仪器收拾好后，请指导教师检查，批准后离开实验室

图 1 3-4 LED 发光角度特性测量原理图（2）测量 LED 的发光强度分布 ① 测量机械轴与光轴的偏差角如图 1.3-4 所示为测量 LED 发光角度特性的实验原理图，图中的三道光栏与硅光电池构成一个空间立体角，空间角的轴线是固定的，记为 PD 轴。LED 发光管的机械轴由其外形尺寸决定，YHLA-Ⅱ实验仪的 LED 夹持器具将其机械轴与 PD 轴共轴（用 LED 装置前的定位销钉定位），定位后，度盘的刻度值为 0°。LED 发出的光只有进入到标准立体角内的部分才能被硅光电池 PD 所接收。当安装在夹具上的 LED 灯发出的光沿 Z 轴最大时表明它的光轴与机械轴重合，转动旋转度盘使度盘刻度为 0，观察并读出输出电压值。然后再转动度盘，边转动边读输出电压，当数字输出电压的示值达到极值 Um时，停止，记录此时度盘的角度αm，αm既为 LED 的光轴与机械轴的偏差角。测量时要注意 LED 发光角的轴线是空间分布的，如何找到 LED 的光轴是很重要的问题，需要旋转 LED，使你所测量的光轴是真正的光轴。 ② 测量 LED 半发光强度角θ1/2 半发光强度角θ1/2 的测量方法与偏差角Δθ的测量方法极为相似，找到光轴后，记录度盘的角度αm，然后，先顺时针转动手轮，使 LED 绕发光中心顺时针转动，当数字电压表的示值为极值 Um的一半时，记录此时度盘的角度值αR；再逆时针转动手轮使 LED 绕发光中心逆时针转动，再使数字电压表的示值为极值 Um 的一半，记录此时的度盘的角度值αL，则 LED 的半发光强度角θ1/2 应为 θ1/2＝（αR－αL）（1.3-1）测量 LED 半发光强度角θ1/2时也要注意 LED 发光角的轴线是空间分布的，找不准 LED 的光轴就不能测出真实的发光半角，实验过程中应该旋转 LED，使接收器的输出为最大值才能找到真正的光轴。关机与结束： 1、将所测的数据及实验结果（包括实验曲线）保存好，分析实验结果的合理性，如不合理，则要重新作上述实验；若合理，可以关机； 2、先退出计算机软件，关掉计算机电源，再将实验平台的电源关掉； 3、最后，将所用的配件放回配件箱；将实验所用仪器收拾好后，请指导教师检查，批准后离开实验室

实验4LED色温控制实验一、实验目的1.了解LED色温实现连续控制的原理和方法。2.理解色温、相关色温的概念，主观感觉色温的变化对人体的影响。二、实验原理如果人体眼晴受到外界光的刺激，人就会产生特定的主观感受，这个感受被称为颜色。表述光源颜色的方法有很多种，用“色温”的概念表述热辐射光源的颜色是一种准确而简单的方法。作为描述光源和其他物体的光度特性的重要物理量，光源的色温是通过对比其色彩和理论的热黑体辐射（简称黑体，在任何温度下对任何波长的辐射能的吸收率都等于1的物体，是一种理想的模型，也叫完全辐射）来确定的。热辐射发射光源的光谱是连续而光滑的。对黑体而言，温度不同，颜色也不一样。黑体发光的颜色与温度存在唯一的对应关系。色温是颜色温度的简称，在表述某光源的颜色时，常常把该光源的颜色与黑体发光的颜色进行比较。色温是以绝对温度K（开尔文）为单位表示的，以黑体辐射的0K=-273℃为起点，加热黑体。随着温度的升高，黑体辐射便进入可见光领域，依次由深红-浅红-橙黄-白-蓝逐渐变化。当某一光源与黑体的颜色相同时，我们将黑体的绝对温度表示为该实际光源的色温。例如，在3000K时，灯泡的发光颜色与黑体的发射光相同，我们便称灯泡的色温是3000K。黑体发射光的相对光谱功率分布由普朗克定律给出：(1)P(a,T)=,-s (elar -1)其中：T为黑体的绝对温度(K)；为波长(mm)；c为第一辐射常数，即G=3.7417749×10-l6Wm2；c为第二辐射常数，即c=1.4388×10^m-k。如图1所示，在x-y色度图上，黑体的色温在x-y色度图上是一条近似弧形的曲线，称作黑体轨迹，也叫黑体曲线或普朗克轨迹线。其中的横轴X、纵轴Y，即为颜色的坐标，称为色坐标。我们可以通过色坐标，计算得出光源的色温大小。随着黑体温度的升高，其光谱的分布的最大功率向波长较短的方向移动，光的颜色像蓝色方向变化，其颜色变化顺序依次为红→橙黄→黄→黄白→白→蓝白，色温在3300K以下有温暖的感觉，色温在3000K-5000K为中间色温，有爽快的感觉，色温在5000K以上有寒冷的感觉，不同的色温可以给人不同的生理和心理影响。一般而言，低色温的光源能量分布集中，红光辐射相对多一点，色温增大，蓝光辐射的比例增加

实验 4 LED 色温控制实验一、实验目的 1. 了解 LED 色温实现连续控制的原理和方法。 2. 理解色温、相关色温的概念，主观感觉色温的变化对人体的影响。二、实验原理如果人体眼睛受到外界光的刺激，人就会产生特定的主观感受，这个感受被称为颜色。表述光源颜色的方法有很多种，用“色温”的概念表述热辐射光源的颜色是一种准确而简单的方法。作为描述光源和其他物体的光度特性的重要物理量，光源的色温是通过对比其色彩和理论的热黑体辐射(简称黑体，在任何温度下对任何波长的辐射能的吸收率都等于 1 的物体，是一种理想的模型，也叫完全辐射)来确定的。热辐射发射光源的光谱是连续而光滑的。对黑体而言，温度不同，颜色也不一样。黑体发光的颜色与温度存在唯一的对应关系。色温是颜色温度的简称，在表述某光源的颜色时，常常把该光源的颜色与黑体发光的颜色进行比较。色温是以绝对温度 K（开尔文）为单位表示的，以黑体辐射的 0K=-273℃为起点，加热黑体。随着温度的升高，黑体辐射便进入可见光领域，依次由深红-浅红-橙黄-白-蓝逐渐变化。当某一光源与黑体的颜色相同时，我们将黑体的绝对温度表示为该实际光源的色温。例如，在 3000K 时，灯泡的发光颜色与黑体的发射光相同，我们便称灯泡的色温是 3000K。黑体发射光的相对光谱功率分布由普朗克定律给出： ( ) ( ) 2 1 5 / 1 , 1 c T PTc e λ λ λ − − = − (1) 其中： T 为黑体的绝对温度 (K) ； λ 为波长 (nm) ； 1 c 为第一辐射常数，即 16 2 1c Wm 3.7417749 10− = × ； 2 c 为第二辐射常数，即 2 2 c mk 1.4388 10− = × ⋅ 。如图 1 所示，在 x − y 色度图上，黑体的色温在 x − y 色度图上是一条近似弧形的曲线，称作黑体轨迹，也叫黑体曲线或普朗克轨迹线。其中的横轴 X、纵轴 Y，即为颜色的坐标，称为色坐标。我们可以通过色坐标，计算得出光源的色温大小。随着黑体温度的升高，其光谱的分布的最大功率向波长较短的方向移动，光的颜色像蓝色方向变化，其颜色变化顺序依次为红→橙黄→黄→黄白→白→蓝白，色温在 3300K 以下有温暖的感觉，色温在 3000K-5000K 为中间色温，有爽快的感觉，色温在 5000K 以上有寒冷的感觉，不同的色温可以给人不同的生理和心理影响。一般而言，低色温的光源能量分布集中，红光辐射相对多一点，色温增大，蓝光辐射的比例增加