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話題———LED標準和量值溯源

專家———劉慧

中國計量科學研究院光學與激光計量科學研究所室主任

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

“2008年北京奧運會上LED照明的投入約為5億元，其大量的應用預示著LED照明技術在電子和照明行業(yè)的前景是非常廣闊的。”中國計量科學研究院副研究員劉慧說。劉慧所在的光學與激光計量科學研究所光度室，目前正在制定LED產(chǎn)品量值測算以及相關國家標準。

20世紀60年代，第一只應用半導體PN結(jié)發(fā)光源原理制成的LED問世。由于其光效較低，當時只能在電器設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、藍光的GaInN兩種新材料的開發(fā)成功，使LED逐漸進入顯示和照明領域。目前，LED廣泛應用于交通信號、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施的標準配置。隨著技術的進步和新型太陽光譜白光LED的研制，人們對LED的開發(fā)和應用越來越廣泛。

中國是LED產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用大國，2007年中國LED應用市場銷售收入42億美元，復合封裝產(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LED的光、色、電、熱參數(shù)進行準確測量，以便于企業(yè)進行質(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、下游各個環(huán)節(jié)的檢測儀器，包括實驗室研發(fā)用的檢測儀器、生產(chǎn)線上的自動檢測和分選設備以及產(chǎn)品的品質(zhì)檢驗用儀器。

但是，由于受某些儀器制造技術水平的制約以及對LED測量標準尚存認識差距，使得各個廠家之間的儀器測量結(jié)果往往存在明顯的差別。對于同一LED管子，兩個廠家之間的測量結(jié)果可能存在百分之十幾甚至百分之幾十的誤差，遠遠超過一般的光度測量精度范圍。

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

目前中國計量科學研究院光學與激光技術研究所正在進行這方面的研究工作，采用與客戶實際使用的參數(shù)一致或接近的LED作為傳遞標準，這樣可以提高測量結(jié)果的一致性，降低對測量儀器的要求和人員素質(zhì)的要求。準確一致的測量結(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)專用計量標準的建立將統(tǒng)一LED的光度和色度、輻射度及電參數(shù)的計量校準和量值傳遞方法，對我國LED的生產(chǎn)、應用以及出口創(chuàng)匯將起到推進的作用。一方面可以促進我國LED產(chǎn)品質(zhì)量的提高，對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)濟全球化的發(fā)展，對測量數(shù)據(jù)互認的需求日益增加，其基礎取決于各國計量基準的水平和一致性。

為此，國際計量局（BIPM）也根據(jù)WTO的要求，邀請各國計量院經(jīng)過討論于1999年簽訂了《國家計量基準和國家計量院簽發(fā)的校準和測量證書相互承認協(xié)議》（MRA），提出了各國的計量基準和國家計量院簽發(fā)的校準、測量證書的互認方案。國際標準化組織（ISO）新修訂的實驗室能力評價國際標準（ISO17025-2000）已明確規(guī)定，對各類實驗室出具的所有測量數(shù)據(jù)都必須有溯源性，即能溯源到本國的計量基準上。

中國計量科學研究院代表中國參加了1997~1998年由國際計量委員會光度輻射度咨詢委員會（CCPR）組織的發(fā)光強度單位國際比對，共16個國家參加，比對結(jié)果表明我國發(fā)光強度單位與國際平均值僅相差0.16％，處于國際先進行列。同時，我國還參加了光度計響應度的國際比對，此次參加的國家共有15個，其中有4個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)光強度單位與國際平均值甚為符合。

目前，我國所有的光度項目均已進入了國際校準和互認數(shù)據(jù)庫CMC，也就是說在這些項目上我們出具的證書是國際互認的，不需重復檢測。
     來源：中國質(zhì)量報