LED測試標準

      半導體發(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光電測試是檢驗LED光電性能的重要而且*的手段,相應的測試結(jié)果是評價和反映當前我國LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的依據(jù)。制定LED光電測試方法的標準是統(tǒng)一衡量LED產(chǎn)品光電性能的重要途徑,是使測試結(jié)果真實反映我國LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的前提。本文結(jié)合的LED測試方法的國家標準,介紹了LED的光電性能測試的幾個主要方面。
   

一、引言   

    半導體發(fā)光二極管（LED）已經(jīng)被廣泛應用于指示燈、信號燈、儀表顯示、手機背光源、車載光源等場合,尤其是白光LED技術(shù)的發(fā)展,LED在照明領(lǐng)域的應用也越來越廣泛。但是過去對于LED的測試沒有較全面的國家標準和行業(yè)標準,在生產(chǎn)實踐中只能以相對參數(shù)為依據(jù),不同的廠家、用戶、研究機構(gòu)對此爭議很大,導致國內(nèi)LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到嚴重影響。因此,半導體發(fā)光二極管測試方法國家標準應運而生。

二、LED測試方法    

     基于LED各個應用領(lǐng)域的實際需求,LED的測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、熱學特性、可靠性等。

 1、電特性 
      LED是一個由半導體無機材料構(gòu)成的單極性PN結(jié)二極管,它是半導體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)動下才能正常工作。通過LED電特性的測試可以獲得LED的zui大允許正向電壓、正向電流及反向電壓、電流,此外也可以測定LED的*工作電功率。   
                        
                                          圖1 LED伏安特性曲線 
      LED電特性的測試一般利用相應的恒流恒壓源供電下利用電壓電流表進行測試。 

 2、光特性 

      類似于其它光源,LED光特性的測試主要包括光通量和發(fā)光效率、輻射通量和輻射效率、光強和光強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試,積分球法和變角光度計法。變角光度計法是測試光通量的zui的方法,但是由于其耗時較長,所以一般采用積分球法測試光通量。如圖2所示,現(xiàn)有的積分球法測LED光通量中有兩種測試結(jié)構(gòu),一種是將被測LED放置在球心,另外一種是放在球壁。 

                                          圖2 積分球法測LED光通量 
      此外,由于積分球法測試光通量時光源對光的自吸收會對測試結(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 
      在測得光通量之后,配合電參數(shù)測試儀可以測得LED的發(fā)光效率。而輻射通量和輻射效率的測試方法類似于光通量和發(fā)光效率的測試。  
    （2）光強和光強分布特性  
                                                  圖4 LED光強測試中的問題 

      如圖4所示,點光源光強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器接收得到的測試結(jié)果都不會改變,但是LED由于其光強分布的不一致使得測試結(jié)果隨測試距離和探測器孔徑變化。因此,CIE-127提出了兩種推薦測試條件使得各個LED在同一條件下進行光強測試與評價,目前CIE-127條件已經(jīng)被各LED制造商和檢測機構(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LED的損耗,也可用以指導LED驅(qū)動模塊的設(shè)計等。

4、顏色特性 

       LED的顏色特性主要包括色品坐標、主波長、色純度、色溫及顯色性等,LED的顏色特性對白光LED尤為重要。  
       現(xiàn)有的顏色特性測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)積分獲得對應色度參數(shù)；積分法是利用特定濾色片配合光電探測器直接測得色度參數(shù)；分光光度法的準確性要大大高于積分法。
              三、國家標準的制定 
     

       總結(jié)以上測試方法,半導體發(fā)光二極管測試方法國家標準對LED電特性、光學特性、熱學特性、靜電特性及壽命測試都作了相應的規(guī)定。 對于電特性測試,標準分別規(guī)定了LED正向電壓、反向電壓、反向電流的測試框圖；對于光通量測試,標準規(guī)定采用2π立體角測試結(jié)構(gòu)；對于光強測試,標準引用了CIE-127的推薦條件；此外,對光譜測試、熱學特性測試、靜電放電敏感度測試、壽命測試等都作了明確的規(guī)定。

四、結(jié)論 

    國家標準的制定總結(jié)了現(xiàn)有LED的測試方法,將其中的科學適用的方法升級為標準測試方法,很好地消除了各界在LED測試領(lǐng)域存在的分歧,也使測試結(jié)果更加真實地反映我國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,國家標準的制定并不是一勞永逸的,應當時刻將zui合適的測試技術(shù)引入標準之中。