摘要：本文提出了對led進行光譜測量時的正確操作技術，重點分析了4個單色儀或光譜儀使用時易被忽略的問題，并以列表形式定量地說明了上述因素對測量值精度的影響程度。
１引言
今年是發(fā)光二極管（led）誕生40周年，但只有到5年前白光LED開發(fā)成功后，對LED進行光譜測量才提上日程。迄今，白光LED的法向發(fā)光強度已達10cd以上，光效已超過25lm/W［1］。由于它具有10萬小時的壽命，微秒級的響應時間，光效已超過白熾燈；并且體積小，結構牢固。所以繼鹵鎢燈、熒光燈之后，它成為第三代照明光源的趨勢已成為必然。目前白光LED的制造途徑主要有三種：
?。ǎ保├肐nGaN/GaN蘭光芯片，結合激發(fā)光為黃光的熒光物質YAG復合成白光；
?。ǎ玻├眉t、綠、蘭三基色通過各自比例的調整，復合成白光；
?。ǎ常┰赯nSe單晶基板上形成ZnCdSe薄膜，通電后薄膜發(fā)蘭光，它與基板產(chǎn)生連鎖反應發(fā)出黃光，復合成白光。
故各種白光LED離開等能白的色品坐標，即WE（0.3333，0.3333）的差距各不相同，從而對應的色溫、色純度和顯色指數(shù)等參數(shù)也各不相同，所以對它進行光譜量測量的重要性不言而喻。
準確測試LED各類光電參數(shù)對改善LED的性能作用頗大，其中光譜量的測試基本上有三種方法，一是把測量光用若干塊不同波長的帶通濾光片過濾后到達光探測器，光探測器一般用光電倍增管和硅光電二極管。二是把測量光經(jīng)衍射光柵分光后到達線陣CCD電荷耦合器件。三是用單色儀分光后進行測量。前面兩種方法主要用于便攜式光譜測試儀對LED進行多參數(shù)一次性快速測量，用同一結構配置的硬件測量多個參數(shù)必然降低測量精度，后一種方法計量部門運用較多，能得到高精度的測量值，但測量時間較長。對單色LED主要測定其峰值波長和半寬度（FWHM），對白色LED主要測定其相對功率分布，從而推導出其色品坐標，主波長、色溫、色純度和顯色指數(shù)等參數(shù)，所以是光譜量測量的重點對象。
２單色儀使用中的一般技術
?。ǎ保┕鈻诺臏蚀_對焦：目的是使被測光源的光達到光柵時能充滿光柵，以便減小光通過單色儀后的衰減率。光斑太小使出射光的信號減小，光斑尺寸超過光柵又會使這部分光變成雜散光而降低測量精度。所以入射光的配置必須符合所用單色儀的f/D數(shù)，使得與LED匹配的透鏡能使被測光正好臨界地充滿光柵。
?。ǎ玻┆M縫尺寸的設置：一般使出、入射狹縫等寬度，這時所得信號形狀為等腰三角形，否則將變成梯形甚至更復雜的形狀。狹縫的寬窄應根據(jù)被測光的強弱同步調節(jié)。狹縫的高度也要相應限制，這只能靠在出、入射狹縫前后放置各種寬度的平行光闌達到，因為單色儀一般并沒有調節(jié)狹縫高低的功能。狹縫尺寸過大會降低光譜量的純度，當儀器的最小實際帶寬不大于設置帶寬的1.2倍時，將得到最小的光譜帶寬。
?。ǎ常┎ㄩL鼓的使用：首先，由于氣溫變化造成波長尺的熱脹冷縮，必須在紫外，可見和紅外波段定期予以校正，校正時常用發(fā)射波長的低壓汞燈、氘燈，見表1和表2所示［2］。
表1 可采用的低壓汞燈的發(fā)射波長 nm
表2 氘燈的發(fā)射波長 nm
之所以在表中列出紫外和紅外波長是考慮到LED在軍用夜視儀和電器遙控器中的應用。其次，變換波長時必須由大到小或由小到大順序進行，不可來回反復，否則會造成波長示值不準確。
３單色儀使用中易被忽略的問題
（１）狹縫散射函數(shù)［3］：單色儀從本質上講，是波長連續(xù)可變的濾波器。根據(jù)濾波理論，一個濾波器的輸出信號是輸入信號和濾波器傳遞函數(shù)兩者的卷積。故濾波器輸出端的信號，一定要去除卷積，即解出卷積方程，才能得到真實信號。因為單色儀的儀器函數(shù)不是一個δ函數(shù)，單色儀出射的量不會具有100%的純度。所以用單色儀測量一個光譜量，若不經(jīng)過狹縫函數(shù)的修正，必然會使光譜形狀發(fā)生畸變，俗稱儀器加寬，具體說就是譜線加寬和分辯率降低。為了簡化狹縫散射函數(shù)的確定，一般情況下應把單色儀的入、出射狹縫設置成等寬度，因這時得到的狹縫函數(shù)形式上最簡單。
（２）光譜分辯率：如上所說，經(jīng)過單色儀分光后的值是單色儀的帶寬和LED實際發(fā)出光譜的卷積。倘若LED的光譜帶寬大于單色儀的光譜分辯率，則被測光譜不會因帶寬引起變化。相反地，一個窄帶的單色LED在通過低光譜分辯率的單色儀時光譜會引發(fā)變化。表3顯示了一個半寬度（FWHM）約20nm的紅色LED通過設置成不同帶寬的單色儀時其光譜分辯率對測量結果的影響。
表3 不同單色儀狹縫對一支紅色LED測量的影響［4］
由表可見，隨著狹縫的增大，其輸出波形的帶寬增加，主導波長和質心波長順序減小，而輸出波形的半寬度順序增加。所以狹縫的增加會使被測光的單色性變差。由表3還可知，在測量精度范圍內(nèi)當質心波長幾乎不變的同時峰值波長的半寬度（FWHM）卻有顯著的增加，結果導致主導波長
