导言
本年是发光二极管（LED）诞生40周年，但只要到5年前白光LED开发成功后，对LED进行光谱丈量才提上日程。迄今，白光LED的法向发光强度已达10cd以上，光效已超越25lm/W。因为它具有10万小时的寿数，微秒级的呼应时刻，光效已超越白炽灯；而且体积小，结构结实。所以继卤钨灯、荧光灯之后，它成为第三代照明光源的趋势已成为必定。现在白光LED的制作途径首要有三种：
（1）运用InGaN/GaN兰光芯片，结合激发光为黄光的荧光物质YAG复组成白光；
（2）运用红、绿、兰三基色经过各自份额的调整，复组成白光；
（3）在ZnSe单晶基板上构成ZnCdSe薄膜，通电后薄膜发兰光，它与基板发生连锁反应宣布黄光，复组成白光。
故各种白光LED脱离等能白的色品坐标，即WE（0.3333，0.3333）的距离各不相同，然后对应的色温、色纯度和显色指数等参数也各不相同，所以对它进行光谱量丈量的重要性显而易见。
精确测验LED各类光电参数对改进LED的功用效果颇大，其间光谱量的测验根本上有三种办法，一是把丈量光用若干块不同波长的带通滤光片过滤后抵达光探测器，光探测器一般用光电倍增管和硅光电二极管。二是把丈量光经衍射光栅分光后抵达线阵CCD电荷耦合器材。三是用单色仪分光后进行丈量。前面两种办法首要用于便携式光谱测验仪对LED进行多参数一次性快速丈量，用同一结构装备的硬件丈量多个参数必定下降丈量精度，后一种办法计量部分运用较多，能得到高精度的丈量值，但丈量时刻较长。对单色LED首要测定其峰值波长和半宽度（FWHM），对白色LED首要测定其相对功率散布，然后推导出其色品坐标，主波长、色温、色纯度和显色指数等参数，所以是光谱量丈量的重点对象。
单色仪运用中的一般技能
（１）光栅的精确对焦：意图是使被测光源的光到达光栅时能充溢光栅，以便减小光经过单色仪后的衰减率。光斑太小使出射光的信号减小，光斑尺度超越光栅又会使这部分光变成杂散光而下降丈量精度。所以入射光的装备有必要契合所用单色仪的f/D数，使得与LED匹配的透镜能使被测光正好临界地充溢光栅。
（２）狭缝尺度的设置：一般使出、入射狭缝等宽度，这时所得信号形状为等腰三角形，否则将变成梯形乃至更杂乱的形状。狭缝的宽窄应依据被测光的强弱同步调理。狭缝的高度也要相应约束，这只能靠在出、入射狭缝前后放置各种宽度的平行光阑到达，因为单色仪一般并没有调理狭缝凹凸的功用。狭缝尺度过大会下降光谱量的纯度，当仪器的最小实践带宽不大于设置带宽的1.2倍时，将得到最小的光谱带宽。
（３）波长鼓的运用：首要，因为气温改变形成波长尺的热胀冷缩，有必要在紫外，可见和红外波段定时予以校对，校对时常用发射波长的低压汞灯、氘灯，见表1和表2所示。
表1 可采用的低压汞灯的发射波长 nm
之所以在表中列出紫外和红外波长是考虑到LED在军用夜视仪和电器遥控器中的运用。其次，改换波长时有必要由大到小或由小到大次序进行，不行来回重复，否则会形成波长示值不精确。
单色仪运用中易被疏忽的问题
（1）狭缝散射函数：单色仪从本质上讲，是波长接连可变的滤波器。依据滤波理论，一个滤波器的输出信号是输入信号和滤波器传递函数两者的卷积。故滤波器输出端的信号，一定要去除卷积，即解出卷积方程，才干得到实在信号。因为单色仪的仪器函数不是一个δ函数，单色仪出射的量不会具有100%的纯度。所以用单色仪丈量一个光谱量，若不经过狭缝函数的批改，必定会使光谱形状发生畸变，俗称仪器加宽，详细说便是谱线加宽和分辩率下降。为了简化狭缝散射函数的确认，一般情况下应把单色仪的入、出射狭缝设置成等宽度，因这时得到的狭缝函数形式上最简略。
（2）光谱分辩率：如上所说，经过单色仪分光后的值是单色仪的带宽和LED实践宣布光谱的卷积。假使LED的光谱带宽大于单色仪的光谱分辩率，则被测光谱不会因带宽引起改变。相反地，一个窄带的单色LED在经过低光谱分辩率的单色仪时光谱会引发改变。表3显现了一个半宽度（FWHM）约20nm的赤色LED经过设置成不同带宽的单色仪时其光谱分辩率对丈量成果的影响。
表3 不同单色仪狭缝对一支赤色LED丈量的影响
由表可见，跟着狭缝的增大，其输出波形的带宽添加，主导波长和质心波长次序减小，而输出波形的半宽度次序添加。所以狭缝的添加会使被测光的单色性变差。由表3还可知，在丈量精度规模内当质心波长简直不变的一同峰值波长的半宽度（FWHM）却有明显的添加，成果导致主导波长漂移近1nm。一个数学模型以较高的仿真度显现了LED的光谱宽度与色品坐标及主导波长间的联系。
（3）光学动态规模：它的巨细取决于单色仪光学器材和配套电子仪器的质量好坏。大的动态规模有助于进步丈量精度以及色品三影响值的纯度，表4表明了一支红光LED在各种动态规模下色度丈量值的改变。
表4 一支赤色LED动态规模改变时的测验成果
动态规模x色坐标y色坐标主导波长（nm）影响值纯度
10E20.6750.282648.187%
10E2.50.7010.286637.096%
10E3.50.7140.287634.3100%
由表可见，跟着动态规模的减小，色品影响值的纯度也明显减小，主导波长也向长波方向漂移，而且色品坐标也减小了。所以对LED进行色度丈量时，颜色饱和度是否到达100%是丈量精度的一个重要判据。动态规模的减小与引进丈量噪声的巨细成正比。此外单色仪与CCD阵列器材的光谱仪比较，因为后者的动态规模小，致使丈量所得的光谱波峰削减13%之多。
（4）杂散光：在进行光谱丈量时，杂散光是影响丈量精度的首要原因，即便采取了许多办法，也只能削减杂散光而不能彻底扫除它，尤其是在可见光谱的短波段，这种影响愈加明显。因为在兰光区白光LED的光通量只占10%。再者，因为所测信号和杂散光混在一同构成丈量信号，所以在400nm波长点，0.5%的杂散光就会引起5%的定标差错，对白光LED而言，因为其发光光谱与普朗克发射体的差错较大，所以更简单发生大的丈量差错，因为丈量的核算程序一般只能依据普朗克黑体或灰体为根底编制。所以兰色LED相对窄的波峰相对于荧光物质宽的发射光谱应规划一个适宜的权重，以进步色度坐标丈量的正确性。表5列出了一支白光LED的丈量成果。
这些值是在一个传统的单色仪和两个多通道快速丈量光谱仪上做的，后者的光学动态规模较小。由表可见，因为前者的杂散光屏蔽设置较好，所以，丈量成果的精确性较高，其差错程度在0.3%至2%之间；根据色品坐标的构成特色，y色坐标比x色坐标的差错要大1倍。由此还可看出，单就杂散光影响而言，当今商品化的多通道快速丈量仪的仪器等级比C级还要低1倍以上。
结束语
白光LED组成的空间辐射的光谱丈量有必要考虑到多重要素的影响，不精确的分光丈量不但会导致峰值波长及其半宽度的丈量差错，还会导致大的色度丈量差错。所以要求光谱丈量仪器的光谱分辩率应小于0.5nm，其对杂散光的屏蔽水平应小于丈量信号值的3个量级。
