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話題———LED標(biāo)準(zhǔn)和量值溯源

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中國計(jì)量科學(xué)研究院光學(xué)與激光計(jì)量科學(xué)研究所室主任

北京奧運(yùn)會(huì)開幕式上的歷史畫卷和夢(mèng)幻五環(huán)給人留下了深刻印象。但是，沒有多少人知道，“導(dǎo)演”這一幕的功臣，卻是一個(gè)名為LED（發(fā)光二極管）的產(chǎn)品。

“2008年北京奧運(yùn)會(huì)上LED照明的投入約為5億元，其大量的應(yīng)用預(yù)示著LED照明技術(shù)在電子和照明行業(yè)的前景是非常廣闊的。”中國計(jì)量科學(xué)研究院副研究員劉慧說。劉慧所在的光學(xué)與激光計(jì)量科學(xué)研究所光度室，目前正在制定LED產(chǎn)品量值測(cè)算以及相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。

20世紀(jì)60年代，第一只應(yīng)用半導(dǎo)體PN結(jié)發(fā)光源原理制成的LED問世。由于其光效較低，當(dāng)時(shí)只能在電器設(shè)備和儀器儀表上作為指示燈使用。在經(jīng)歷了30多年的發(fā)展后，LED光色更加豐富。90年代初，發(fā)紅光、黃光的GaAlInP和發(fā)綠、藍(lán)光的GaInN兩種新材料的開發(fā)成功，使LED逐漸進(jìn)入顯示和照明領(lǐng)域。目前，LED廣泛應(yīng)用于交通信號(hào)、室外夜景照明、室內(nèi)裝飾和功能照明，ＬＥＤ顯示屏已成為公共設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)配置。隨著技術(shù)的進(jìn)步和新型太陽光譜白光LED的研制，人們對(duì)LED的開發(fā)和應(yīng)用越來越廣泛。

中國是LED產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用大國，2007年中國LED應(yīng)用市場銷售收入42億美元，復(fù)合封裝產(chǎn)量占全球的15%。隨著LED產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，行業(yè)內(nèi)要求對(duì)LED的光、色、電、熱參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，以便于企業(yè)進(jìn)行質(zhì)量控制和產(chǎn)品銷售。我國有許多企業(yè)已逐步研發(fā)成功了涉及LED芯片、發(fā)光材料、LED管、LED燈等產(chǎn)業(yè)鏈條上、中、下游各個(gè)環(huán)節(jié)的檢測(cè)儀器，包括實(shí)驗(yàn)室研發(fā)用的檢測(cè)儀器、生產(chǎn)線上的自動(dòng)檢測(cè)和分選設(shè)備以及產(chǎn)品的品質(zhì)檢驗(yàn)用儀器。

但是，由于受某些儀器制造技術(shù)水平的制約以及對(duì)LED測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)尚存認(rèn)識(shí)差距，使得各個(gè)廠家之間的儀器測(cè)量結(jié)果往往存在明顯的差別。對(duì)于同一LED管子，兩個(gè)廠家之間的測(cè)量結(jié)果可能存在百分之十幾甚至百分之幾十的誤差，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般的光度測(cè)量精度范圍。

劉慧介紹，目前LED測(cè)量儀器的量值溯源方法不統(tǒng)一，僅由于儀器定標(biāo)引起的不確定度就遠(yuǎn)高于其他光度儀器。因此急需建立LED專用標(biāo)準(zhǔn)和量值溯源體系。LED的各項(xiàng)光、色參量盡管可以溯源到已經(jīng)建立的計(jì)量基標(biāo)準(zhǔn)，但LED有其自身的特性，不能完全依照現(xiàn)在白熾燈的測(cè)試方法。

目前中國計(jì)量科學(xué)研究院光學(xué)與激光技術(shù)研究所正在進(jìn)行這方面的研究工作，采用與客戶實(shí)際使用的參數(shù)一致或接近的LED作為傳遞標(biāo)準(zhǔn)，這樣可以提高測(cè)量結(jié)果的一致性，降低對(duì)測(cè)量儀器的要求和人員素質(zhì)的要求。準(zhǔn)確一致的測(cè)量結(jié)果是產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展、規(guī)范市場秩序、公平競爭的前提和保證。

LED光、色參數(shù)專用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的建立將統(tǒng)一LED的光度和色度、輻射度及電參數(shù)的計(jì)量校準(zhǔn)和量值傳遞方法，對(duì)我國LED的生產(chǎn)、應(yīng)用以及出口創(chuàng)匯將起到推進(jìn)的作用。一方面可以促進(jìn)我國LED產(chǎn)品質(zhì)量的提高，對(duì)目前量值傳遞不一致的現(xiàn)狀起到規(guī)范作用；一方面，隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)互認(rèn)的需求日益增加，其基礎(chǔ)取決于各國計(jì)量基準(zhǔn)的水平和一致性。

為此，國際計(jì)量局（BIPM）也根據(jù)WTO的要求，邀請(qǐng)各國計(jì)量院經(jīng)過討論于1999年簽訂了《國家計(jì)量基準(zhǔn)和國家計(jì)量院簽發(fā)的校準(zhǔn)和測(cè)量證書相互承認(rèn)協(xié)議》（MRA），提出了各國的計(jì)量基準(zhǔn)和國家計(jì)量院簽發(fā)的校準(zhǔn)、測(cè)量證書的互認(rèn)方案。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）新修訂的實(shí)驗(yàn)室能力評(píng)價(jià)國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO17025-2000）已明確規(guī)定，對(duì)各類實(shí)驗(yàn)室出具的所有測(cè)量數(shù)據(jù)都必須有溯源性，即能溯源到本國的計(jì)量基準(zhǔn)上。

中國計(jì)量科學(xué)研究院代表中國參加了1997~1998年由國際計(jì)量委員會(huì)光度輻射度咨詢委員會(huì)（CCPR）組織的發(fā)光強(qiáng)度單位國際比對(duì)，共16個(gè)國家參加，比對(duì)結(jié)果表明我國發(fā)光強(qiáng)度單位與國際平均值僅相差0.16％，處于國際先進(jìn)行列。同時(shí)，我國還參加了光度計(jì)響應(yīng)度的國際比對(duì)，此次參加的國家共有15個(gè)，其中有4個(gè)國家的量值與平均值相差≤0.2% ， 我國的偏差為0.2% ，這些數(shù)據(jù)說明我國發(fā)光強(qiáng)度單位與國際平均值甚為符合。

目前，我國所有的光度項(xiàng)目均已進(jìn)入了國際校準(zhǔn)和互認(rèn)數(shù)據(jù)庫CMC，也就是說在這些項(xiàng)目上我們出具的證書是國際互認(rèn)的，不需重復(fù)檢測(cè)。
     來源：中國質(zhì)量報(bào)