LED即是(shi)(shi)(shi)半導體發(fa)(fa)光(guang)二(er)極管（LED）是(shi)(shi)(shi)新型的(de)發(fa)(fa)光(guang)體,電(dian)(dian)光(guang)效率(lv)高、體積小、壽命長、電(dian)(dian)壓低、節能(neng)和(he)環保,是(shi)(shi)(shi)下一代理想的(de)照明器(qi)件。LED光(guang)電(dian)(dian)進行高低溫(wen)測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)，冷熱沖擊試(shi)(shi)驗(yan)，恒(heng)溫(wen)恒(heng)濕(shi)試(shi)(shi)驗(yan)，高溫(wen)老化測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)是(shi)(shi)(shi)檢(jian)驗(yan)LED光(guang)電(dian)(dian)性(xing)能(neng)的(de)重(zhong)要而(er)且*的(de)手段,相(xiang)應(ying)的(de)測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)結(jie)果是(shi)(shi)(shi)評價和(he)反映當(dang)前我國LED產(chan)業發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)水(shui)平的(de)依據。制定LED光(guang)電(dian)(dian)高低溫(wen)測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)方法，冷熱沖擊試(shi)(shi)驗(yan)方法，恒(heng)溫(wen)恒(heng)濕(shi)測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)標(biao)準是(shi)(shi)(shi)統一衡量LED產(chan)品光(guang)電(dian)(dian)性(xing)能(neng)的(de)重(zhong)要途徑,是(shi)(shi)(shi)使測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)結(jie)果真實(shi)反映我國LED產(chan)業發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)水(shui)平的(de)前提(ti)。本文(wen)結(jie)合的(de)LED測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)方法的(de)國家標(biao)準,介紹了LED的(de)光(guang)電(dian)(dian)性(xing)能(neng)測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)的(de)幾(ji)個主要方面。

一、引言          

半導體發光(guang)二極管(guan)（LED）已經被廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)于指示燈、信號燈、儀表顯示、手機(ji)背光(guang)源、車(che)載光(guang)源等場合,尤其(qi)是(shi)白光(guang)LED技術的(de)(de)發展(zhan),LED在照明領域的(de)(de)應(ying)用(yong)也越(yue)來(lai)越(yue)廣(guang)泛(fan)。但是(shi)過去(qu)對(dui)于LED的(de)(de)高(gao)低(di)溫測(ce)(ce)試(shi)及恒溫恒濕試(shi)驗沒有較全面(mian)的(de)(de)國(guo)(guo)家(jia)(jia)標(biao)準(zhun)(zhun)和(he)行業標(biao)準(zhun)(zhun),在生(sheng)產實踐中只能以相對(dui)參數為(wei)依(yi)據,不同的(de)(de)廠家(jia)(jia)、用(yong)戶、研(yan)究機(ji)構(gou)對(dui)此爭(zheng)議很(hen)大,導致國(guo)(guo)內LED產業的(de)(de)發展(zhan)受到(dao)嚴重影響。因此,半導體發光(guang)二極管(guan)測(ce)(ce)試(shi)方法國(guo)(guo)家(jia)(jia)標(biao)準(zhun)(zhun)應(ying)運而生(sheng)。

二、LED測試(shi)方法          

基于(yu)LED各個應用領(ling)域的(de)實際(ji)需求(qiu),LED的(de)測試需要(yao)包含多方面(mian)的(de)內(nei)容(rong),包括(kuo)：電特(te)性(xing)(xing)、光特(te)性(xing)(xing)、開(kai)關特(te)性(xing)(xing)、顏色特(te)性(xing)(xing)、熱學(xue)特(te)性(xing)(xing)、可靠性(xing)(xing)等。

1、電特性：LED是一(yi)(yi)個由半導體無(wu)機材料構成(cheng)的單(dan)極(ji)(ji)性PN結二(er)極(ji)(ji)管,它(ta)是半導體PN結二(er)極(ji)(ji)管中的一(yi)(yi)種,其電壓(ya)(ya)-電流(liu)(liu)之間的關系(xi)稱為伏安(an)特性。由圖(tu)1可(ke)知(zhi),LED電特性參數包括正(zheng)(zheng)向(xiang)(xiang)(xiang)電流(liu)(liu)、正(zheng)(zheng)向(xiang)(xiang)(xiang)電壓(ya)(ya)、反向(xiang)(xiang)(xiang)電流(liu)(liu)和反向(xiang)(xiang)(xiang)電壓(ya)(ya),LED必須在合適的電流(liu)(liu)電壓(ya)(ya)驅動下才能正(zheng)(zheng)常工作(zuo)(zuo)。通過LED電特性的測試(shi)可(ke)以獲得LED的zui大允許正(zheng)(zheng)向(xiang)(xiang)(xiang)電壓(ya)(ya)、正(zheng)(zheng)向(xiang)(xiang)(xiang)電流(liu)(liu)及(ji)反向(xiang)(xiang)(xiang)電壓(ya)(ya)、電流(liu)(liu),此外也可(ke)以測定LED的*工作(zuo)(zuo)電功率。LED電特性的測試(shi)一(yi)(yi)般利(li)用相應(ying)的恒流(liu)(liu)恒壓(ya)(ya)源供電下利(li)用電壓(ya)(ya)電流(liu)(liu)表進行測試(shi)。                    

2、光(guang)特性：類似(si)于其它光(guang)源,LED光(guang)特性的(de)測試(shi)主要包括光(guang)通量(liang)和發(fa)光(guang)效(xiao)率、輻射通量(liang)和輻射效(xiao)率、光(guang)強(qiang)和光(guang)強(qiang)分布特性和光(guang)譜參(can)數等。

（1）光通量和光效(xiao)      

有兩(liang)種方(fang)法(fa)(fa)(fa)可以用(yong)于(yu)光通量(liang)的(de)測(ce)試(shi),積分(fen)(fen)球(qiu)(qiu)法(fa)(fa)(fa)和變角(jiao)光度計法(fa)(fa)(fa)。變角(jiao)光度計法(fa)(fa)(fa)是(shi)測(ce)試(shi)光通量(liang)的(de)zui的(de)方(fang)法(fa)(fa)(fa),但是(shi)由于(yu)其耗時較長,所(suo)以一(yi)般(ban)采用(yong)積分(fen)(fen)球(qiu)(qiu)法(fa)(fa)(fa)測(ce)試(shi)光通量(liang)。如(ru)圖2所(suo)示,現有的(de)積分(fen)(fen)球(qiu)(qiu)法(fa)(fa)(fa)測(ce)LED光通量(liang)中有兩(liang)種測(ce)試(shi)結構,一(yi)種是(shi)將被測(ce)LED放置在球(qiu)(qiu)心(xin),另外一(yi)種是(shi)放在球(qiu)(qiu)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果造成影響,因此,往往引入輔助燈。
在測得(de)光通(tong)量(liang)之后,配合電參數測試(shi)儀可以測得(de)LED的發光效(xiao)率。而輻射通(tong)量(liang)和(he)輻射效(xiao)率的測試(shi)似于(yu)光通(tong)量(liang)和(he)發光效(xiao)率的測試(shi)。  

對(dui)于(yu)LED環境特性(xing)的試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)往往采用模擬LED在應用中遇到的各類自(zi)然侵(qin)襲,一般有：高(gao)低溫測(ce)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)、冷熱沖(chong)擊(ji)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)、高(gao)低溫沖(chong)擊(ji)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)、恒(heng)溫恒(heng)濕試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)、濕度循環試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)、潮濕試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)、鹽(yan)霧(wu)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)、沙塵(chen)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)、紫外光老化輻(fu)照(zhao)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)、振動(dong)和沖(chong)擊(ji)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)、跌落試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)、離心加速度試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)等(deng)。 

（2）光強和(he)光強分布特性(xing)  

                                    

圖4 LED光強測(ce)試(shi)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果都不會改變,但是LED由于其光強分布的不一致使得高低溫測試結果及LED恒溫恒濕試驗標準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條件已經被各LED制造商和檢測機構引用。 
 

圖5 CIE-127推(tui)薦LED光(guang)強測試條(tiao)件 

（3）光譜參數  
        LED的光譜特性參數主要包括峰值發射波長、光譜輻射帶寬和光譜功率分布等。單色LED的光譜為單一波峰,特性以峰值波長和帶寬表示,而白光LED的光譜由多種單色光譜合成（科文試驗設備：）。所有LED的光譜特性都可由光譜功率分布表示,而由LED的光譜功率分布還可計算得到色度參數。 
光譜功率分布的測試需要通過分光進行,將各色光從混合的光中區分出來進行測定,一般可以采用棱鏡和光柵實現分光。  
 

3、開關(guan)特(te)性      

LED開(kai)關特性(xing)是指(zhi)LED通(tong)電和斷(duan)(duan)電瞬間的(de)(de)光、電、色(se)變化(hua)(hua)特性(xing)。通(tong)過LED開(kai)關特性(xing)的(de)(de)測試(shi)可(ke)以獲得LED在通(tong)斷(duan)(duan)電瞬間工作狀態、物質屬性(xing)等(deng)的(de)(de)變化(hua)(hua)規律,由此(ci)不(bu)僅可(ke)了解通(tong)斷(duan)(duan)電對LED的(de)(de)損耗,也(ye)可(ke)用(yong)以指(zhi)導LED驅動(dong)模塊的(de)(de)設計等(deng)。

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。  
   現有的顏色(se)(se)特性測(ce)(ce)試方法(fa)(fa)有分(fen)(fen)(fen)光(guang)光(guang)度(du)(du)(du)法(fa)(fa)和積分(fen)(fen)(fen)法(fa)(fa)。如圖(tu)7所示：分(fen)(fen)(fen)光(guang)光(guang)度(du)(du)(du)法(fa)(fa)是(shi)通(tong)過單色(se)(se)儀分(fen)(fen)(fen)光(guang)測(ce)(ce)得(de)LED光(guang)譜功率分(fen)(fen)(fen)布,之后利用色(se)(se)度(du)(du)(du)加(jia)權(quan)函數(shu)積分(fen)(fen)(fen)獲(huo)得(de)對應(ying)色(se)(se)度(du)(du)(du)參數(shu)；積分(fen)(fen)(fen)法(fa)(fa)是(shi)利用特定濾色(se)(se)片配合光(guang)電(dian)探測(ce)(ce)器直接測(ce)(ce)得(de)色(se)(se)度(du)(du)(du)參數(shu)；分(fen)(fen)(fen)光(guang)光(guang)度(du)(du)(du)法(fa)(fa)的準確性要(yao)大(da)大(da)高(gao)于積分(fen)(fen)(fen)法(fa)(fa)。

            圖7 LED顏色(se)特(te)性測試方法  

5、熱學特性 
LED的熱學特性主要指熱阻和結溫。熱阻是指沿熱流通道上的溫度差與通道上耗散的功率之比。結溫是指LED的PN結溫度。LED的熱阻和結溫是影響LED光電性能的重要因素。 
現有的(de)(de)(de)(de)對(dui)LED結溫的(de)(de)(de)(de)測試一般有兩種(zhong)方(fang)法：一種(zhong)是采用(yong)紅(hong)外(wai)測溫顯微(wei)(wei)鏡或(huo)微(wei)(wei)型(xing)熱偶測得LED芯片表面的(de)(de)(de)(de)溫度(du)并(bing)視其為LED的(de)(de)(de)(de)結溫,但是準確度(du)不夠；另外(wai)一種(zhong)是利(li)用(yong)確定(ding)電(dian)流下的(de)(de)(de)(de)正(zheng)向偏壓與(yu)結溫之間反比變化的(de)(de)(de)(de)關系來判定(ding)LED的(de)(de)(de)(de)結溫。 

6、可靠性  
LED的可靠性(xing)包括靜電(dian)敏感(gan)度特性(xing)、壽命、環境(jing)特性(xing)等。      

靜電敏感度特性是指LED能承受的靜電放電電壓。某些LED由于電阻率較高,且正負電極距離很短,若兩端的靜電電荷累積到一定值時,這一靜電電壓會擊穿PN結,嚴重時可將PN結擊穿導致LED失效,因此必須對LED的靜電敏感度特性進行測試,獲得LED的靜電放電故障臨界電壓。目前一般采用人體模式、機器模式、器件充電模式來模擬現實生活中的靜電放電現象。 
為了觀(guan)察LED在長期連續使用情(qing)況下光性(xing)能的(de)變化規律(lv),需要對LED進(jin)行(xing)抽樣試驗,通過(guo)長期觀(guan)察和(he)統計獲得(de)LED壽命參(can)數(shu)。       

三、國家標準的制定 
    總結以上測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)方(fang)法(fa)(fa),半導體(ti)發光(guang)二極管測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)方(fang)法(fa)(fa)國(guo)家(jia)標(biao)(biao)準對LED電(dian)(dian)(dian)特性(xing)(xing)、光(guang)學(xue)特性(xing)(xing)、熱(re)學(xue)特性(xing)(xing)、靜(jing)電(dian)(dian)(dian)特性(xing)(xing)及壽(shou)命測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)都作了相應的規定(ding)。 對于電(dian)(dian)(dian)特性(xing)(xing)測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi),標(biao)(biao)準分別規定(ding)了LED正(zheng)向電(dian)(dian)(dian)壓(ya)、反(fan)(fan)向電(dian)(dian)(dian)壓(ya)、反(fan)(fan)向電(dian)(dian)(dian)流的測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)框(kuang)圖(tu)；對于光(guang)通量測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi),標(biao)(biao)準規定(ding)采用(yong)2π立體(ti)角測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)結構；對于光(guang)強測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi),標(biao)(biao)準引(yin)用(yong)了CIE-127的推(tui)薦條(tiao)件；此外,對光(guang)譜測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)、熱(re)學(xue)特性(xing)(xing)測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)、靜(jing)電(dian)(dian)(dian)放電(dian)(dian)(dian)敏(min)感度測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)、壽(shou)命測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)等都作了明確的規定(ding)。 

四、結(jie)論            

國(guo)(guo)家標準(zhun)(zhun)的制定總結(jie)了(le)現(xian)有LED的測(ce)(ce)試(shi)方法,將其中的科學適用的方法升級為標準(zhun)(zhun)測(ce)(ce)試(shi)方法,很好地消除(chu)了(le)各界在(zai)LED測(ce)(ce)試(shi)領(ling)域存(cun)在(zai)的分歧,也使測(ce)(ce)試(shi)結(jie)果更(geng)加真實地反(fan)映我國(guo)(guo)LED產業的整體水平。但(dan)是(shi)鑒于(yu)LED技術還在(zai)處于(yu)不斷地發展之中,國(guo)(guo)家標準(zhun)(zhun)的制定并(bing)不是(shi)一(yi)勞永逸的,應當時刻將zui合適的測(ce)(ce)試(shi)技術引入標準(zhun)(zhun)之中。