Измерения коррелированной цветовой температуры белых светодиодов приборами интегрального типа

Коррелированная цветовая температура является одной из наиболее сложных для нахождения характеристик источников излучения. Координаты цвета АЧТ (абсолютно черное тело) при данной температуре Т рассчитывались по формулам:

X = k₁ × ∫Ф_ее(l)x(l)dl,

Y = k₂ × ∫Ф_ее(l)y(l)dl,

Z = k₃ × ∫Ф_ее(l)z(l)dl,                 (1)

где Ф_ее(l) — спектральная плотность потока излучения, k = 100/∫S(l)y(l)dl — нормировочный коэффициент для приведения координаты Y к значению 100.

Координаты цветности рассчитывались:

x = X/(X+Y+Z),

у = Y/(X+Y+Z).                        (2)

Координаты цветности линии АЧТ в системе x,y МКО 1931 г. переводились в систему u,v МКО 1960 г. по следующим формулам:

u = 4x/(–2x+12y+3),

v = 6y/(–2x+12y+3).                   (3)

Такой же пересчет цветности производился для исследуемого источника излучения. Затем определялся массив координат цветности АЧТ и соответствующий массив температур.

Минимальное расстояние в пространстве u,v между точкой цветности исследуемого источника (u₀,v₀) и точками цветности массива линии АЧТ (u_i,v_i) (рис. 1) определялось по формуле:

∆ = [(u₀ – u_i)² + (v₀ – v_i)²]^1/2.                (4)

Рис. 1. Линии цветности АЧТ, построенные по идеальным и реальным удельным координатам стандартного колориметрического наблюдателя

Затем сопоставлялся рассчитанный массив цветности и массив температур АЧТ и вычислялась температура исследуемого источника Т_j, соответствующая определенной точке цветности (u_j,v_j).

При реальных спектральных характеристиках фотоприемника координаты цветности определятся с некоторой погрешностью. Погрешности ∆(х,у) могут достигать величин ±(0,02–0,03). Следствием этого явится ошибка при определении коррелированной цветовой температуры, способная достигать значений ±500 К. Как правило, выполнить идеальную коррекцию спектральной чувствительности фотоприемников к заданному виду с помощью набора существующих цветных стекол практически невозможно. На рис. 2 показаны реальные спектральные характеристики корригированных фотоприемников колориметра.

Рис. 2. Реальные спектральные характеристики корригированных фотоприемников интегрального колориметра

Исследования, проведенные авторами, показали, что введение дополнительной линии цветности позволяет минимизировать погрешность определения температуры. Дополнительная линия цветности АЧТ, показанная на рис. 1 (реальная), строится аналогично идеальной линии цветности, но по реальным удельным координатам. Затем по рассмотренной методике находится цветовая коррелированная температура. Практические результаты показывают, что применение этой методики позволяет с точностью, регламентируемой нормативными документами, определять с реальными фотоприемниками цветовую коррелированную температуру тепловых источников оптического излучения.

В настоящее время достаточно актуальна проблема оперативной разбраковки белых светодиодов в производстве по коррелированной цветовой температуре. На рис. 3 показаны типичные характеристики белых светодиодов с различными цветовыми температурами.

Рис. 3. Типовые спектральные характеристики белых светодиодов

Авторами предложен упрощенный способ для оперативного измерения коррелированной цветовой температуры белых светодиодов, построенный на эмпирической зависимости реакции «синего» и «красного» фотоприемника на излучение фотодиодов от коррелированной цветовой температуры белых светодиодов. Спектральные характеристики чувствительности показаны на рис. 4.

Рис. 4. Спектральная чувствительность «синего» и «красного» фотоприемников