LED測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

      半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LED）是新型的發(fā)光體,電光效率高、體積小、壽命長、電壓低、節(jié)能和環(huán)保,是下一代理想的照明器件。LED光電測(cè)試是檢驗(yàn)LED光電性能的重要而且*的手段,相應(yīng)的測(cè)試結(jié)果是評(píng)價(jià)和反映當(dāng)前我國LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的依據(jù)。制定LED光電測(cè)試方法的標(biāo)準(zhǔn)是統(tǒng)一衡量LED產(chǎn)品光電性能的重要途徑,是使測(cè)試結(jié)果真實(shí)反映我國LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的前提。本文結(jié)合的LED測(cè)試方法的國家標(biāo)準(zhǔn),介紹了LED的光電性能測(cè)試的幾個(gè)主要方面。
   

一、引言   

    半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LED）已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于指示燈、信號(hào)燈、儀表顯示、手機(jī)背光源、車載光源等場(chǎng)合,尤其是白光LED技術(shù)的發(fā)展,LED在照明領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。但是過去對(duì)于LED的測(cè)試沒有較全面的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),在生產(chǎn)實(shí)踐中只能以相對(duì)參數(shù)為依據(jù),不同的廠家、用戶、研究機(jī)構(gòu)對(duì)此爭議很大,導(dǎo)致國內(nèi)LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到嚴(yán)重影響。因此,半導(dǎo)體發(fā)光二極管測(cè)試方法國家標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生。

二、LED測(cè)試方法    

     基于LED各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的實(shí)際需求,LED的測(cè)試需要包含多方面的內(nèi)容,包括：電特性、光特性、開關(guān)特性、顏色特性、熱學(xué)特性、可靠性等。

 1、電特性 
      LED是一個(gè)由半導(dǎo)體無機(jī)材料構(gòu)成的單極性PN結(jié)二極管,它是半導(dǎo)體PN結(jié)二極管中的一種,其電壓-電流之間的關(guān)系稱為伏安特性。由圖1可知,LED電特性參數(shù)包括正向電流、正向電壓、反向電流和反向電壓,LED必須在合適的電流電壓驅(qū)動(dòng)下才能正常工作。通過LED電特性的測(cè)試可以獲得LED的zui大允許正向電壓、正向電流及反向電壓、電流,此外也可以測(cè)定LED的*工作電功率。   
                        
                                          圖1 LED伏安特性曲線 
      LED電特性的測(cè)試一般利用相應(yīng)的恒流恒壓源供電下利用電壓電流表進(jìn)行測(cè)試。 

 2、光特性 

      類似于其它光源,LED光特性的測(cè)試主要包括光通量和發(fā)光效率、輻射通量和輻射效率、光強(qiáng)和光強(qiáng)分布特性和光譜參數(shù)等。
    （1）光通量和光效 

      有兩種方法可以用于光通量的測(cè)試,積分球法和變角光度計(jì)法。變角光度計(jì)法是測(cè)試光通量的zui的方法,但是由于其耗時(shí)較長,所以一般采用積分球法測(cè)試光通量。如圖2所示,現(xiàn)有的積分球法測(cè)LED光通量中有兩種測(cè)試結(jié)構(gòu),一種是將被測(cè)LED放置在球心,另外一種是放在球壁。 

                                          圖2 積分球法測(cè)LED光通量 
      此外,由于積分球法測(cè)試光通量時(shí)光源對(duì)光的自吸收會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果造成影響,因此,往往引入輔助燈,如圖3所示。 
  圖3 輔助燈法消除自吸收影響 
      在測(cè)得光通量之后,配合電參數(shù)測(cè)試儀可以測(cè)得LED的發(fā)光效率。而輻射通量和輻射效率的測(cè)試方法類似于光通量和發(fā)光效率的測(cè)試。  
    （2）光強(qiáng)和光強(qiáng)分布特性  
                                                  圖4 LED光強(qiáng)測(cè)試中的問題 

      如圖4所示,點(diǎn)光源光強(qiáng)在空間各方向均勻分布,在不同距離處用不同接收孔徑的探測(cè)器接收得到的測(cè)試結(jié)果都不會(huì)改變,但是LED由于其光強(qiáng)分布的不一致使得測(cè)試結(jié)果隨測(cè)試距離和探測(cè)器孔徑變化。因此,CIE-127提出了兩種推薦測(cè)試條件使得各個(gè)LED在同一條件下進(jìn)行光強(qiáng)測(cè)試與評(píng)價(jià),目前CIE-127條件已經(jīng)被各LED制造商和檢測(cè)機(jī)構(gòu)引用。 
          3、開關(guān)特性

      LED開關(guān)特性是指LED通電和斷電瞬間的光、電、色變化特性。通過LED開關(guān)特性的測(cè)試可以獲得LED在通斷電瞬間工作狀態(tài)、物質(zhì)屬性等的變化規(guī)律,由此不僅可了解通斷電對(duì)LED的損耗,也可用以指導(dǎo)LED驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)等。

4、顏色特性 

       LED的顏色特性主要包括色品坐標(biāo)、主波長、色純度、色溫及顯色性等,LED的顏色特性對(duì)白光LED尤為重要。  
       現(xiàn)有的顏色特性測(cè)試方法有分光光度法和積分法。如圖7所示：分光光度法是通過單色儀分光測(cè)得LED光譜功率分布,之后利用色度加權(quán)函數(shù)積分獲得對(duì)應(yīng)色度參數(shù)；積分法是利用特定濾色片配合光電探測(cè)器直接測(cè)得色度參數(shù)；分光光度法的準(zhǔn)確性要大大高于積分法。
              三、國家標(biāo)準(zhǔn)的制定 
     

       總結(jié)以上測(cè)試方法,半導(dǎo)體發(fā)光二極管測(cè)試方法國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)LED電特性、光學(xué)特性、熱學(xué)特性、靜電特性及壽命測(cè)試都作了相應(yīng)的規(guī)定。 對(duì)于電特性測(cè)試,標(biāo)準(zhǔn)分別規(guī)定了LED正向電壓、反向電壓、反向電流的測(cè)試框圖；對(duì)于光通量測(cè)試,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用2π立體角測(cè)試結(jié)構(gòu)；對(duì)于光強(qiáng)測(cè)試,標(biāo)準(zhǔn)引用了CIE-127的推薦條件；此外,對(duì)光譜測(cè)試、熱學(xué)特性測(cè)試、靜電放電敏感度測(cè)試、壽命測(cè)試等都作了明確的規(guī)定。

四、結(jié)論 

    國家標(biāo)準(zhǔn)的制定總結(jié)了現(xiàn)有LED的測(cè)試方法,將其中的科學(xué)適用的方法升級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法,很好地消除了各界在LED測(cè)試領(lǐng)域存在的分歧,也使測(cè)試結(jié)果更加真實(shí)地反映我國LED產(chǎn)業(yè)的整體水平。但是鑒于LED技術(shù)還在處于不斷地發(fā)展之中,國家標(biāo)準(zhǔn)的制定并不是一勞永逸的,應(yīng)當(dāng)時(shí)刻將zui合適的測(cè)試技術(shù)引入標(biāo)準(zhǔn)之中。