LED测试标准

      半导体发光二极管（LED）是新型的发光体,电光效率高、体积小、寿命长、电压低、节能和环保,是下一代理想的照明器件。LED光电测试是检验LED光电性能的重要而且*的手段,相应的测试结果是评价和反映当前我国LED产业发展水平的依据。制定LED光电测试方法的标准是统一衡量LED产品光电性能的重要途径,是使测试结果真实反映我国LED产业发展水平的前提。本文结合的LED测试方法的国家标准,介绍了LED的光电性能测试的几个主要方面。
   

一、引言   

    半导体发光二极管（LED）已经被广泛应用于指示灯、信号灯、仪表显示、手机背光源、车载光源等场合,尤其是白光LED技术的发展,LED在照明领域的应用也越来越广泛。但是过去对于LED的测试没有较全面的国家标准和行业标准,在生产实践中只能以相对参数为依据,不同的厂家、用户、研究机构对此争议很大,导致国内LED产业的发展受到严重影响。因此,半导体发光二极管测试方法国家标准应运而生。

二、LED测试方法    

     基于LED各个应用领域的实际需求,LED的测试需要包含多方面的内容,包括：电特性、光特性、开关特性、颜色特性、热学特性、可靠性等。

 1、电特性 
      LED是一个由半导体无机材料构成的单极性PN结二极管,它是半导体PN结二极管中的一种,其电压-电流之间的关系称为伏安特性。由图1可知,LED电特性参数包括正向电流、正向电压、反向电流和反向电压,LED必须在合适的电流电压驱动下才能正常工作。通过LED电特性的测试可以获得LED的zui大允许正向电压、正向电流及反向电压、电流,此外也可以测定LED的*工作电功率。   
                        
                                          图1 LED伏安特性曲线 
      LED电特性的测试一般利用相应的恒流恒压源供电下利用电压电流表进行测试。 

 2、光特性 

      类似于其它光源,LED光特性的测试主要包括光通量和发光效率、辐射通量和辐射效率、光强和光强分布特性和光谱参数等。
    （1）光通量和光效 

      有两种方法可以用于光通量的测试,积分球法和变角光度计法。变角光度计法是测试光通量的zui的方法,但是由于其耗时较长,所以一般采用积分球法测试光通量。如图2所示,现有的积分球法测LED光通量中有两种测试结构,一种是将被测LED放置在球心,另外一种是放在球壁。 

                                          图2 积分球法测LED光通量 
      此外,由于积分球法测试光通量时光源对光的自吸收会对测试结果造成影响,因此,往往引入辅助灯,如图3所示。 
  图3 辅助灯法消除自吸收影响 
      在测得光通量之后,配合电参数测试仪可以测得LED的发光效率。而辐射通量和辐射效率的测试方法类似于光通量和发光效率的测试。  
    （2）光强和光强分布特性  
                                                  图4 LED光强测试中的问题 

      如图4所示,点光源光强在空间各方向均匀分布,在不同距离处用不同接收孔径的探测器接收得到的测试结果都不会改变,但是LED由于其光强分布的不一致使得测试结果随测试距离和探测器孔径变化。因此,CIE-127提出了两种推荐测试条件使得各个LED在同一条件下进行光强测试与评价,目前CIE-127条件已经被各LED制造商和检测机构引用。 
          3、开关特性

      LED开关特性是指LED通电和断电瞬间的光、电、色变化特性。通过LED开关特性的测试可以获得LED在通断电瞬间工作状态、物质属性等的变化规律,由此不仅可了解通断电对LED的损耗,也可用以指导LED驱动模块的设计等。

4、颜色特性 

       LED的颜色特性主要包括色品坐标、主波长、色纯度、色温及显色性等,LED的颜色特性对白光LED尤为重要。  
       现有的颜色特性测试方法有分光光度法和积分法。如图7所示：分光光度法是通过单色仪分光测得LED光谱功率分布,之后利用色度加权函数积分获得对应色度参数；积分法是利用特定滤色片配合光电探测器直接测得色度参数；分光光度法的准确性要大大高于积分法。
              三、国家标准的制定 
     

       总结以上测试方法,半导体发光二极管测试方法国家标准对LED电特性、光学特性、热学特性、静电特性及寿命测试都作了相应的规定。 对于电特性测试,标准分别规定了LED正向电压、反向电压、反向电流的测试框图；对于光通量测试,标准规定采用2π立体角测试结构；对于光强测试,标准引用了CIE-127的推荐条件；此外,对光谱测试、热学特性测试、静电放电敏感度测试、寿命测试等都作了明确的规定。

四、结论 

    国家标准的制定总结了现有LED的测试方法,将其中的科学适用的方法升级为标准测试方法,很好地消除了各界在LED测试领域存在的分歧,也使测试结果更加真实地反映我国LED产业的整体水平。但是鉴于LED技术还在处于不断地发展之中,国家标准的制定并不是一劳永逸的,应当时刻将zui合适的测试技术引入标准之中。