国立先进产业科学技术研究所（主席：石村和彦）（以下简称“AIST”）计量中心物理测量标准研究部[研究部主任：岛田洋三]研究员中泽由里，卡门健二首席研究员：日亚化学工业株式会社（总裁：小川）与博吉合作]（以下简称“日亚化学”化学工业”），我们开发了一种使用 LED 的新产品，可以向各个方向发射所有可见波长范围的光。标准光源。
是照明光源亮度的指标总光通量以标准光源为参考，通过比较测量来确定。迄今为止，测量光向各个方向传播的照明光源总光通量的标准光源主要是标准灯泡近一个世纪以来一直被使用并为照明行业的发展做出了巨大贡献。标准灯泡与普通灯泡的不同之处在于，它们具有各种特性，例如由于使用专门选择的组件而具有出色的稳定性。然而，由于LED照明的快速替代，标准灯泡也受到白炽灯泡产量减少或暂停的影响。为了支持照明行业的未来发展，全球范围内都需要开发适合现代LED时代的使用LED的标准光源。这也是对近一个世纪前至今支撑照明行业的高品质标准灯泡的挑战。
8993_9110光分布成功实现了特性。该成果的实际应用有望为照明行业的可持续发展做出贡献，提高厂商对照明光源评估的准确性。
该技术的详细信息将于2021年9月21日至22日举行的照明工程学会2021年（第54届）全国会议（在线）上公布。
开发的全向标准 LED 原型
照明对于人类过上文化、安全和健康的生活至关重要。 “亮度”是照明光源中最重要的性能，其指标采用“总光通量”。照明光源的总光通量值是通过与总光通量值已知的标准光源进行比较来确定的。
为了以制造商要求的精度正确确定照明光源的总光通量值，需要使用与每个产品的特性（光分布、光源尺寸、总光通量值）相匹配的标准光源。背景技术标准白炽灯泡主要用于测量广泛使用的向各个方向发光的照明光源。该标准灯泡具有向各个方向发光的灯丝和玻璃灯泡，由技艺高超的工匠使用专门挑选的材料一一手工制作而成，实现了出色的光强度稳定性和再现性。日本直到最近几年才生产的用于测量总光通量的标准灯泡是半个多世纪前与前通商产业省（现为产业技术省）电气测试实验室和灯泡制造商合作，结合当时最先进的技术开发出来的。这些高质量的标准灯泡至今支撑着照明行业的发展，成为制造商质量控制和评估新开发光源特性的标准。
然而，近年来随着LED照明的普及，标准灯泡也受到白炽灯泡产量减少或暂停的影响。未来迫切需要一种新的标准光源来取代标准灯泡并支持照明行业。为此，主要由各国国家计量院积极进行使用LED替代标准灯泡的新标准光源的研究和开发。取代传统标准灯泡的光源需要具有出色的稳定性和光强度的再现性，具有覆盖整个可见波长范围的光谱，并且具有向各个方向辐射光的光分布。然而，高度满足所有这些条件并不容易，并且尚未开发出能够充分替代现有标准灯泡作用的光源。
作为国家计量机构，AIST 一直致力于开发和提供包括总光通量标准在内的光度测量和辐射标准，以及研究和开发高精度配光测量技术和光谱测量技术。
日亚化学工业株式会社作为全球 LED 开发商和制造商，一直致力于开发高质量和可靠性的 LED。
AIST 和日亚化学通过联合研究，将 AIST 的“定量精确测量和分析光谱的技术”与日亚化学的“先进 LED 制造技术”相结合，开发出了世界首款覆盖整个可见光波长范围的标准 LED（AIST 新闻稿，2016 年 2 月 2 日）。该标准LED是利用LED元件仅在正面发光的特性而开发的。虽然它适合作为标准光源，用于准确确定具有相似光分布的光源的总光通量值，但它不适用于向各个方向（包括背面）发光的光源。
因此，AIST 和日亚化学工业公司决定基于共同开发标准 LED 所获得的基础技术，开发一种可在可见光波长范围内向各个方向均匀发射光的全向标准 LED，以取代现有的标准灯泡。
替代标准灯泡的光源必须具有高度稳定的光强度、覆盖整个可见波长范围的光谱以及向各个方向发光的光分布。因此，产业技术研究所和日亚化学工业株式会社基于在开发从正面发出整个可见光波长范围内的光的标准LED时所积累的先进光强度稳定技术和光谱优化设计技术，并通过采用特殊的光学系统，成功开发出了在所有方向上均等地发出可见光波长范围内的光的原型全向标准LED。
新开发的全向标准LED被设计为与市售灯泡形LED灯大致相同的尺寸，假设它将用于灯泡形LED灯的总光通量测量。
为了实现标准光源所需的光强稳定性，在全向标准LED内部安装了温度控制机构，以保持发光部分的温度恒定。通过该机构，我们成功地将点亮后的光强波动抑制在很小的水平（点亮8小时后为001%）。此外，多次开启时的光强度变化小于002%，这些特性与现有的标准灯泡相当。此外，环境温度的变化 (23o℃±5oC) 的光强度变化为 002%/o它被 C 抑制。
图 1 显示了全向标准 LED 的光谱。通过优化LED元件和荧光粉的组合，它几乎覆盖了可见光的整个波长范围，比一般LED照明的光谱要宽得多。
图1 全向标准LED原型和通用LED照明的光谱
如上所述，为了稳定光强度并获得足够的光量，同时覆盖较宽的可见波长范围，多个LED元件和荧光粉的最佳组合以及足够的散热特性至关重要，但为了充当总光通量测量的标准光源，需要在不牺牲这些的情况下进行更先进的配光设计。全向标准 LED 采用帽形光学系统，可在扩散器圆顶内部向后引导光线，实现向所有方向（包括背面方向，但底座方向除外）均匀辐射光线的光分布（图 2）。现有标准灯泡的光分布根据灯丝形状的不同而存在较小的不规则性，但全向标准LED的光分布更平滑、更宽，完全满足标准光源的特性。
图2 左：光源的光分布图像，中：用于测量总光通量的现有标准灯泡的光分布，右：全向标准LED原型的光分布
当我们使用新开发的全向标准 LED 作为标准光源测量多个市售灯泡形 LED 灯的总光通量时，我们获得了与使用现有标准灯泡作为标准光源时相同的结果，证实了新开发的全向标准 LED 作为标准光源是足够有用的。据称，到2030年，所有照明都将被以LED为主的半导体照明所取代，近年来甚至连白炽灯泡等配光较宽的LED照明光源也开始销售。因此，此次研发的全向标准LED技术有望在未来支撑照明行业。新开发的全向标准LED的总光通量值约为90lm，约为相当于40型普通灯泡的灯泡形LED灯的1/5。这是因为散热元件的尺寸受到限制，并且照明电流受到限制，以免损害稳定性或寿命。
未来计划
未来，我们将致力于将其投入实际应用，确定总光通量值与光源尺寸之间的平衡，并根据照明电流水平优化散热机制的设计，以达到所需的总光通量值。此外，为了更准确地测量全向标准LED，我们将提高总光通量和光谱测量方法的复杂性。